Fernrohre gehören zu den so genannten afokalen optischen Systemen. Das sind Systeme, die keinen Brennpunkt im Endlichen aufweisen. Anschaulich bedeutet das, dass die parallel einfallenden Lichtstrahlen erst durch die Linse im menschlichen Auge gebündelt und auf der Netzhaut zu einem realen Bild geformt werden. Schon Galileo Galilei und Johannes Kepler beschäftigten sich Anfang des 17. Jahrhunderts mit der Entwicklung und dem Bau von astronomischen Fernrohren. Das Galileische Prinzip, eine Sammellinse und eine zerstreuende Linse deren Brennpunkte aufeinanderliegen, ist durch geringe Sehfelder beschränkt, findet aber aufgrund der äußerst kompakten leichten Bauweise noch heute unverändert Anwendung in medizinischen Fernrohrbrillen. (Abb. 1)

Das Keplersche Fernrohr, bei dem mit dem Objektiv ein Zwischenbild erzeugt wird, welches durch ein Okular vergrößert betrachtet wird, hat den Nachteil eines auf dem Kopf stehenden Bildes. Für astronomische Beobachtungen wird diese Bauweise noch heute verwendet, da die Orientierung des Bildes bei der Betrachtung des Sternenhimmels nur von untergeordneter Bedeutung ist. (Abb. 2)

Aufbauend auf dem Keplerschen Prinzip wurde durch die zusätzliche Verwendung eines Umkehrsystems zur Bildaufrichtung der Grundstein für die modernen terrestrischen Fernrohre und Zielfernrohre gelegt. Alle modernen Zielfernrohre sind nach den gleichen optischen und mechanischen Grundprinzipien aufgebaut. Unterschiede liegen vor allem in der Anzahl der Linsen, der Wahl der Brennweiten der einzelnen Komponenten, den Durchmessern, den Glasmaterialien, der Beschichtung der Linsen, den Materialien der mechanischen Komponenten und natürlich der optischen Korrektur und den erreichten Fertigungstoleranzen.