Hình ảnh kính viễn vọng, một dụng cụ giúp quan sát, trên đài quan sát ở tháp Effiel, thủ đô Paris, nước Pháp. Ảnh chụp năm 2014

Để đáp ứng nhu cầu quan sát các hình ảnh có kích thước quá nhỏ hoặc ở khoảng cách quá xa so với người, các dụng cụ giúp quan sát và dụng cụ quang học ra đời. Nếu xét với nhu cầu phóng to hình ảnh thì không có một sự phân biệt thật sự rõ ràng giữa khái niệm dụng cụ giúp quan sát với dụng cụ quang học, loại thiết bị xử lý sóng ánh sáng cũng với mục đích phóng to hình ảnh.[2] Kính mắt hay kính áp tròng (để hỗ trợ tầm nhìn cho người bị tật khúc xạ như cận thị, loạn thị, viễn thị), kính lúp, kính viễn vọng, kính tiềm vọng và ống nhòm (dùng để quan sát các vật thể hoặc khung cảnh ở xa người), và kính hiển vi (dùng để quan sát các vật thể quá bé nhỏ) là những ví dụ điển hình khi vừa là dụng cụ giúp quan sát và cũng đồng thời là dụng cụ quang học.

Hình ảnh một ống nội soi, dụng cụ y học giúp quan sát được sử dụng trong quá trình nội soiMột ống nội soi giá rẻ, chống nước được dùng trong các ứng dụng nội soi khác ngoài y học

Y học sử dụng các dụng cụ giúp quan sát để quan sát và phóng to hình ảnh của các bộ phận trong cơ thể, ví dụ như quá trình nội soi. Ống nội soi (endoscope) là một dụng cụ có thể phát sáng và có gắn camera nhỏ, thường dài và có hình ống dẹp, để đưa sâu vào trong cơ thể phục vụ cho quá trình nội soi.[3] Để đáp ứng yêu cầu nội soi, các ống nội soi hiện đại ngày nay đều có khả năng truyền tải hình ảnh phóng to của các bộ phận trong cơ thể. Các ống nội soi chuyên dụng cho việc nội soi các bộ phận cơ thể khác nhau được đặt tên theo từng bộ phận cơ thể tương ứng đó, ví dụ như ống nội soi bàng quang (cystoscope), ống nội soi dạ dày (gastroscope), ống nội soi đáy mắt (ophthalmoscope), ống nội soi thận (nephroscope), otoscope (ống nội soi tai), ống nội soi phế quản (bronchoscope), ống nội soi thanh quản (laryngoscope), ống nội soi khớp (arthroscope), ống nội soi ruột già (colonoscope), ống nội soi ổ bụng (laparoscope),... Ví dụ, ống nội soi bàng quang (cystoscope) được sử dụng để giúp nội soi bàng quang tiết niệu qua niệu đạo. Hình ảnh phóng to của bàng quang từ quá trình nội soi sẽ được đưa lên màn hình rộng. Cấu tạo của ống nội soi bàng quang cũng có các thấu kính hỗ trợ phóng to hình ảnh,[4] như kính thiên văn hay kính hiển vi. Một số ống nội soi có cổng USB nên tương thích với cổng USB trên máy tính để người dùng có thể quan sát hình ảnh nội soi trực tiếp bằng ứng dụng trên máy tính, một số ống nội soi khác có dây micro USB phục vụ cho nhu cầu nội soi với kết quả có thể xem bằng ứng dụng trên điện thoại thông minh.

Một người đàn ông đang quan sát hệ thống máy móc với borescope

Với các ứng dụng ngoài y học cần quan sát các vật thể khó tiếp cận như các vật thể nhỏ, nằm sâu trong các bộ phận của máy móc, hay bị kẹt giữa các vật cản,... thì các dụng cụ như borescope hay fiberscope là giải pháp. Cả borescope và fiberscope đều có cấu tạo gồm một đường ống cứng họăc mềm với thị kính gắn ở đầu này và vật kính gắn ở đầu còn lại, trong đó fiberscope có cấu tạo phần đường ống của nó gồm các sợi quang dễ uốn (flexible). Loại borescope dễ uốn (flexible borescope) có thành phần ống cũng bao gồm các sợi quang. Những sợi quang này giúp chia hình ảnh thành các pixel nhỏ. Borescope dễ uốn cũng còn được gọi là fiberscope. Video borescope cũng có cấu tạo tương tự với borescope dễ uống nhưng có thêm một camera rất nhỏ ở cuối dùng cho việc ghi hình. Một loại borescope khác là borescope rắn (rigid borescope) có giá thành thấp hơn nhưng cung cấp chất lượng hình ảnh tốt. Nhược điểm của borescope rắn là nó bắt buộc phải nằm trên đường thẳng với đối tượng quan sát của nó. Chính vì thế, borescope rắn được sử dụng cho các ứng dụng chuyên biệt như xem xét xi-lanh hay kim phun nhiên liệu,...