Os primeiros binóculos foram inventados durante o Renascimento e baseavam-se no mesmo design do telescópio de Galileu. Binóculos modernos usam lentes, prismas e revestimentos para ampliar objetos muito distantes e fornecer melhorias especiais, como foco ajustável e proteção contra ofuscamento.
Os primeiros binóculos empregavam óptica galileana, um método simples de ampliação óptica usando duas lentes de vidro; uma côncava e uma convexa. A lente côncava curva para dentro e é usada como lente objetiva, a lente externa que captura a imagem inicial. A lente convexa curva para fora e é a lente ocular interna. As duas lentes trabalham juntas para produzir uma imagem ampliada (embora não altamente ampliada e com campo de visão estreito).
Binóculos com prisma Porro incorporam tecnologia desenvolvida por Johannes Kepler e Ignazio Porro. A óptica kepleriana usa duas lentes convexas em vez de uma convexa e uma côncava. Isso permite maior campo de visão em ampliação mais alta, mas produz uma imagem invertida. Para corrigir, Porro inventou um prisma que inverte a imagem. Dois prismas Porro são colocados dentro dos binóculos em arranjo em Z para inverter a imagem.
Binóculos com prisma de teto também usam duas lentes convexas, mas usam prismas de teto. Um prisma de teto tem duas faces voltadas em um ângulo de 90 graus. Dois tipos principais de prismas de teto são usados: Abbe-Koenig e Schmidt-Pechan. Ambos têm formas ligeiramente diferentes, mas ambos invertem a imagem invertida nos binóculos.
As lentes de binóculos frequentemente têm revestimentos especiais que melhoram a visualização. As lentes são feitas de vidro ou plásticos de alto impacto. Estes materiais são revestidos com revestimentos antirreflexo, como fluoreto de magnésio, que bloqueiam o brilho dos raios solares ou materiais reflexivos. Lentes também recebem revestimentos dielétricos e de espelho que melhoram a visualização e produzem uma imagem realista.
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