Mikroskop służy do obserwowania bardzo małych obiektów, takich jak komórki. Jego działanie opiera się na załamaniu światła w soczewkach skupiających. Światło przechodzi przez cienki preparat i trafia do obiektywu, który tworzy powiększony, rzeczywisty obraz. Następnie okular działa jak lupa i jeszcze bardziej powiększa ten obraz dla oka obserwatora. Ważne jest odpowiednie ustawienie ostrości oraz oświetlenia, aby uzyskać wyraźny obraz.
Luneta służy do obserwacji bardzo odległych obiektów, takich jak planety czy gwiazdy. Działa dzięki zbieraniu światła przez soczewkę obiektywu, która skupia promienie i tworzy obraz w ognisku. Obraz ten jest odwrócony i powiększany przez okular. Im większa średnica obiektywu, tym jaśniejszy i dokładniejszy obraz. Konstrukcja ogranicza straty światła i poprawia kontrast.
Aparat służy do rejestrowania obrazu poprzez zapis światła. Obiektyw skupia promienie świetlne i kieruje je na matrycę lub kliszę. Ilość światła kontrolują przysłona i czas naświetlania. Powstaje obraz odwzorowujący scenę przed aparatem. Układ soczewek poprawia ostrość i redukuje zniekształcenia.
Okulary poprawiają widzenie poprzez odpowiednie kierowanie promieni światła do oka. Przy krótkowzroczności stosuje się soczewki rozpraszające, a przy dalekowzroczności skupiające. Dzięki temu obraz powstaje na siatkówce i jest ostry. Soczewki są dopasowane do wady wzroku użytkownika. Oprawki utrzymują je we właściwej pozycji.
Periskop umożliwia obserwację poza linią widzenia. Działa na zasadzie odbicia światła od luster ustawionych pod kątem 45 stopni. Promienie odbijają się i trafiają do oka obserwatora. Dzięki temu można zobaczyć obiekty ukryte za przeszkodą. W zaawansowanych wersjach stosuje się pryzmaty dla lepszej jakości obrazu.