Il est habituel de classer les instruments en deux grandes catégories : ceux qui donnent une image virtuelle ou subjective et ceux qui donnent une image réelle ou objective.
Instruments subjectifs
Ce type d'instrument donne en général une image virtuelle souvent agrandie d'un objet très petit ou qui semble très petit car situé à grande distance de l'observateur.
Dans cette catégorie, on peut classer loupes, microscopes, viseurs, lunettes et téléscopes. Ces instruments (sauf la loupe) comportent un objectif et un oculaire.
L'objectif,
convergent, donne de l'objet une image réelle qui est observée à travers un oculaire. Celui-ci donne une image virtuelle agrandie de l'image objective.
Instruments objectifs
Ces instruments donnent une image réelle d'un objet réel formée par un objectif.
On trouve dans cette catégorie les projecteurs, les objectifs photographiques et l'œil.
Caractéristiques d'un instrument
Les instruments sont caractérisés par diverses caractéristiques qui influent sur le choix de l'utilisateur.
Grandissement linéaire
C'est le rapport entre une dimension de l'objet et de la même dimension de l'image. Cette notion ne présente un intérêt que pour des images réelles d'objets situés à distance finie.
Puissance
Cette notion concerne les loupes et microscopes.
La puissance est définie comme le rapport entre
l'angle θ' sous lequel on voit l'objet à travers l'instrument et
la grandeur effective y de l'objet : P = θ' / y
L'angle étant exprimé en radian et la distance en mètre, P à la dimension de l'inverse d'une longueur et s'exprime donc en dioptrie.
Puissance intrinsèque.
Dans le cas ou l'objet est placé au foyer objet d'un instrument de distance focale f, l'image est à l'infini et l'angle sous lequel elle est vue du foyer image est θ' = y / f.
La puissance de l'instrument utilisé dans ces conditions est la puissance intrinsèque Pi = 1 / f.
Grossissement