In ogni sistema telescopico l’obiettivo — anche se costituito da più elementi, sia convergenti, sia divergenti — deve sempre essere complessivamente convergente. Il cannocchiale galileiano e quello kepleriano si differenziano perciò solo per l’oculare, divergente nel primo, convergente nel secondo.
Il cannocchiale galileiano (fig. 1) consta di una lente convergente (piano-convessa o biconvessa), con funzione di obiettivo, e da una lente divergente (piano-concava o biconcava) in funzione di oculare. L’oculare viene a trovarsi prima del fuoco dell’obiettivo, a una distanza da detto fuoco pari alla distanza focale dell’oculare. Poiché le lenti convergenti sono, per convenzione, positive (o di potenza ottica positiva) e quelle divergenti negative (o di potenza ottica negativa), possiamo dire anche che la distanza tra obiettivo e oculare è pari alla somma algebrica delle loro distanze focali. L’oculare negativo intercetta i raggi convergenti provenienti dall’obiettivo rendendoli paralleli e formando così, all’infinito (posizione afocale), un’immagine virtuale, ingrandita e diritta. L’ingrandimento del sistema è dato dal rapporto tra la lunghezza focale dell’obiettivo e quella dell’oculare. Sebbene fornisca immagini diritte senza l’ausilio di dispositivi erettori, il cannocchiale galileiano presenta il grave inconveniente di un campo visuale estremamente ridotto (il che lo rende, nella pratica, inutilizzabile oltre la trentina di ingrandimenti).
Il principio di funzionamento del cannocchiale kepleriano (fig. 2) è piuttosto semplice. L’obiettivo forma dell’oggetto osservato un’immagine reale, rimpicciolita e capovolta. L’oculare — che essendo costituito da una lente convergente di corta focale, è in pratica una lente di ingrandimento — ingrandisce l’immagine formata dall’obiettivo. L’immagine che si osserva è però capovolta e quindi, almeno nell’uso terrestre, il cannocchiale kepleriano deve essere dotato di un qualche dispositivo erettore, che, reinvertendo l’immagine, la raddrizzi. Questo svantaggio è tuttavia largamente compensato da un campo visuale assai più vasto e più uniformemente illuminato di quello offerto dai cannocchiali galileiani.
