I begynnelsen av 1600-tallet utviklet Johannes Kepler den geometriske optikken videre i sine skrifter. Kepler dekket temaer som linser, refleksjon på flater og buede speil, prinsippene for camera obscura, samt den inverse kvadratlov. Denne loven forklarer hvordan intensiteten av lys reduseres med kvadratet av avstanden, gir optiske forklaringer på astronomiske fenomener som måne- og solformørkelse, samt astronomisk parallakse. Han var også i stand til å utlede rollen som netthinnen har som selve organ som skaper synet. Endelig kunne man vitenskapelig kvantifisere effektene av ulike typer linser som brillemakerne hadde observert over de foregående 300 årene. Etter oppfinnelsen av teleskopet kunne Kepler formulere det teoretiske grunnlaget for hvordan teleskopet virker. Han kunne også beskrive en forbedret versjon, kjent som , som består av to konvekse linser for å produsere høyere forstørrelse.