传统的光学研究及记载
关于针孔成像和面镜成像的问题，方以智的研究和记述基本上与宋代沈括的研究和记述类似。
关于色散现象，李时珍、方以智等均有观察与记述。方以智指出：“凡宝石面凸则光成一条，有数棱者则必有一面五色。如峨嵋放光石，六面也；水晶压纸，三面也；烧料三面水晶亦五色；峡日射飞泉成五色；人于回墙间向日喷水，亦成五色。故知虹■之彩、星月之晕、五色之云，皆同此理。”他列举了数种晶体的色散及虹霓现象等，认为这些自然界的普遍现象有着相同的道理。可以说，这是对我国古代色散知识的一个总结性记录。
至于透光镜，在郎瑛的《七修类稿》中记载：“映日，则背花俱见。凡突处，其影皆空。”方以智对此亦有研究：“世有日中见镜背盘龙，入室则隐者，……人不解其故，以为异宝。此假作者，先以精铜少剂铸镜，凿龙或花其背，复熔倍锡之铜剂填之，磨使平，又以铅盖其面，日中照之，则龙文尽出。博物如沈存中（沈括），犹讶透光之奇。吾衍（吾丘衍）始明之。”对于透光镜的铸造方法，方以智与元代吾丘衍的见解相似。
传入的西方光学知识
明末，西方近代光学知识开始传入我国。如利玛窦曾用三棱镜表演色散现象。阳玛诺（Emmanuel Diaz， 1574—1659）在《天问略》（1615）中，最早提到光学望远镜，他说：“近世西洋精于历法一名士，务测日月星辰奥理而衰其目力尫赢，则造创一巧器以助之。”此处“精于历法一名士”实指伽利略，他于1609年制望远镜，并用以观测月面、金星、土星、木星、星团、银河等天体。汤若望（J.Adam Schall von Bell，1592—1666）所著《远镜说》（1626）是在我国最早介绍望远镜的专著。该书首先列举了利用望远镜仰观月亮、金星、太阳、木星、土星和宿天诸星，及直视远处山川江河、树林村落、海上行舟和室中诸远物的情形，然后介绍了伽利略望远镜的结构和用法，在天文观测及战争中的功用，还介绍了眼镜、凸透镜和凹透镜的制造、使用及成像原理，光的折射现象，凸透镜与凹透镜组合使用的成像原理、造法、用法及注意事项等。总之，该书从功效、原理、结构和使用等方面介绍伽利略式望远镜，并附有光路图（尽管是错误的）及整架望远镜的外形图。估计望远镜实物当在此前后传入我国。
明末，薄钰曾成功地把“千里镜”（望远镜）应用于战争，观察敌方所在和炮弹落点。明代已有关于眼镜传入我国的记载，见于郎瑛的《七修类稿》卷六《事物类》及张宁的《方洲杂录》。它们主要是远视眼镜，由陆路经甘肃、陕西，或海路从广东输入，因稀少而昂贵，被视为珍品。