凡是利用光学原理进行观察或测量的装置，叫做“光学仪器”，例如上面提到的“表”、“仰仪”等，我们现在所介绍的是限于利用平面镜、球面镜以及透镜等光学元件构成的能控制光路的装置，这些仪器的研制，在我国大都是在明代以后。下面分述数种：
眼镜
元代之前的书上虽然也有一点很像是眼镜的史料，但都不甚确切。我国的眼镜大约是在元明时期从外国传入的。初传来时可能只用一片，拿在手里照视，叫做“单照”，至明代已有“合则为一，歧则为二”的双片眼镜，名叫“优逮”（“叆叇）。当时眼镜极为稀珍、昂贵。到了清初，广东、苏州等地都自制眼镜，广州还出现了“眼镜街”。然后，杭州、北京、上海等地都相继出现眼镜店。故宫里面也专设“眼镜作”。眼镜品种也增加了，有各种度数的近视、远视、平光、上平下凸等，还有“随目对镜”，质量提高，售价下降，遂使眼镜得以逐渐普及起来。眼镜业在我国的兴起，培养了一批磨镜技工，对于光学仪器的研究与制造有很大的意义。
望远镜
在明清时代也称“远镜”、“千里镜”、“窥远镜”、“窥天镜”等，欧洲在1608年制造成功。明代后期，西洋传教士曾将望远镜带到中国来，明代的《帝京景物略》（1935）中曾仔细、具体地记载利玛窦携来的一架折叠式直筒望远镜的情况：“状如尺许竹简，抽而出，五尺许，节节玻璃，眼光过此，同视小大，视远近。”另一方面，在1626年，传教士汤若望与我国的李祖白共同翻译了《远镜说》，这是介绍望远镜的专书，但十分简略。过了3年，徐光启计划要制造3架，不知有否完成。不过1631年徐光启曾用望远镜来观测日蚀。这一年我国科学家薄珏创造性地把望远镜装置在自制的铜炮上。世界上采用光学仪器作瞄准器，还只是近几十年才有的。可见薄珏的创举是很有意义的。所以世界著名科学史家英国的李约瑟博士说：“不论薄珏是不是望远镜的独立发明者，但他应得到望远镜首先用在大炮上的荣誉。”后来，望远镜也被配置在天文观测与大地测量仪器上。继徐光启之后，李天经领导的“历局”也制造过望远镜。
在民间，最早研制成功望远镜的是孙云球，他曾经和一位近视朋友文康裔同登苏州郊外的虎丘山，使用自制的望远镜清楚地看到城内的楼台塔院，就连较远的天平、灵岩、穹窿等山也历历如在目前。文君看得出神，连称“好大本领！好大本领”。后来的黄履庄、谭学元等人都有过研制。郑复光在其所著的《镜镜詅痴》中对望远镜的种类（包括反射式望远镜）、结构、原理、用法与保养，介绍得十分详细，而且切于实际，后人给予很高的评价。
显微镜
简单的显微镜（放大镜）就是一片焦距合适的凸透镜。孙云球制造的“存目镜”，据通光显微镜说能“百倍光明，无微不瞩”，大概就是放大镜。他还发明一种“察微镜”，黄履庄也研制过“显微镜”，就名称看来也许是复式显微镜，但不能肯定。郑复光在《镜镜詅痴》中介绍过一种“通光显微镜”，基本上也还是放大镜，只是配上平面反射镜，能够减轻目力负担。西方的复式显微镜传入我国，可能是与望远镜同时，由于当时社会上对显微镜的需求，并不像望远镜那样迫切，所以输入量与国内的研制都比较少。
取景器与照相机
郑复光《镜镜詅痴》专门介绍过“取景镜”，不但有旧式的与改进式的，而且对于它的原理构造以及优缺点一一作出说明并附有装置图。这个取景器是在毛玻璃（或在透明玻璃上铺上白纸）摄取景物的实象。
取景器取景光路图
1.凸透镜2.镜筒3.平面镜
4.毛玻璃5.物体6.像几乎同时代的女科学家黄履（生于19世纪初叶）还创造性地把取景器和千里镜结合起来，制造出一种远程取景器（当时仍称“千里镜”）。据说“于方匣上布镜四，就日中照之，能摄数里之外之影，平列其上历历如绘。”这在当时虽然只用于作画，但实际上已含有天文照相机的特点。大概在1844～1867年之间，科学家邹伯奇（1819～1869）在《镜镜詅痴》所介绍的取景器的基础上，去掉反射平面镜，加上照相感光片和快门、光圈等部件，制成了照相机。在西方，取景器也是18世纪的事物，到了1839年才演变成照相机。
远程望远镜照相术的发明是在1839年，银版摄影法传入我国则已是1846年的事了。这在当时还是十分新奇的技术，甚至到了19世纪50年代以后，也只有几个外国摄影师在我国活动，对于摄影技术还都秘而不宣。但是邹伯奇远在1844年就开始研制照相机并且获得了成功。嗣后还摸索配制感光材料，又取得了很好的结果。他用自己研制的全套设备材料拍摄了不少的照片，这些照片成为我国目前所能见到的最早的摄影作品之一。其中一张现存于广州市博物馆，虽历时百余年仍然形象清晰，表明了邹伯奇研制的全套照相设备材料具有很高的质量。
探照灯
1765年，欧洲有人把反光镜装到路灯上，叫做反光灯。至于探照灯是俄罗斯的库里宾于1799年发明的，当时也不过是把光源置于凹面反光镜之前就是了。在我国，明末熊伯龙（1617～1669）撰的《无何集·天地类》就有探照灯的记载：“今之瑞光镜，阴阳凹凸，以烛贴凹一面，照壁如月，人以面承其光，其暖如日。火，阳气也，阳气之激射如此。”意思就是烛焰放在凹面镜附近的焦点上，烛焰所发出的光经凹面镜反射后，照到壁上，犹如月光照到壁上一般。从“以烛贴凹一面”一句来看，这凹面镜的焦距并不大，因而凹面镜的口径也必定有限。瑞光镜的光源是蜡烛，凹面镜口径又不大，再加上“照壁如月”的情况，可推想它是用作夜间照明的。不久，青年发明家黄履庄也制造出“瑞光镜”，最大的直径达五六尺。《虞初新志·黄履庄传》记载道：“制法大小不等，大者五六尺，夜以灯照之，光射数里，其用甚巨。冬月人坐光中，遍体生温，如在太阳之下。”其射程和辐射热量有些夸张渲染。
郑复光《镜镜詅痴》中介绍的聚光灯更加进步了，可能是国外传入的，或参考了国外的东西改进的。
明清时代我国民间研制的光学仪器还很多，例如“万花筒”、“映画器”、“西湖景”……等等，这些东西的研制也可能已经受到西方知识的启发。
从上面的介绍可以看出，光学是我国古代物理学中成就最多的一门。特别是《墨经》一书，实在是世界光学史上的瑰宝，它专论光学的虽然只有8条300余字，可是首尾衔接，记录了成影、针孔成像、日光反射、杆影的变化规律、平面镜成像、凹面镜成像、凸面镜成像等实验；涉及了光的直进、光的反射等许多几何光学基本问题。这8条在次序安排上十分科学，正如《墨经》光学知识最早的研究者之一钱临照教授指出的“从第一条影的定义起到第五条的光、物、影三者间复杂的关系为止，物理学中光学的论影的部分已完备了……第六条述平面镜中物和像的关系。第七条进而述凹球面镜中物与像的关系。第八条则述凸球面镜中物与像的关系。这样光学中论像的部分也就完毕了。影论、像论有了，几何光学的基础打下了，首尾具备了”。他还说：“就体制而言，俨然是一部完整的几何光学；就内容而言，是不尚空论，而是老老实实的实验记录……就年代而言，墨经比今日欧美学者所认为世界上最古的光学书籍，传说为欧几里德所写的光学一书，还要早。”“这样有条理的，完整的记载，文虽前后仅8条，寥寥数百字，确乎可称2000多年前世界上的伟大光学著作。”这些评论都是十分允当的，也论定了我们祖先对人类科学宝藏的贡献！