天眼鏡というものは、短い焦点距離を有する両側に凸のレンズからできている。レンズは、通常、金属あるいは角でできた枠にセットされており、手に持たれる。
図はこれの使い方である。それは、見られるべき物体から、主焦点距離よりやや短い距離に保持される。この場合、光の矢は、それが発する点と光学的中心を通る軸をもった、光のビームになるべく、折れ曲がることになる