水平度盤和堅直度盤均用光學玻璃制成。讀數設備由比較復雜的光學系統組成。通過讀數系統，把兩個度盤的分劃影象或度盤對徑分劃影象呈現在同一讀數顯微鏡內。其測角設備的測微方式有顯微帶尺光學測微器，單玻璃平板光學測微器和符合讀數光學測微器等。
光學經緯儀的讀數顯微鏡就在望遠鏡的目鏡旁邊，便于觀測者讀數。
近年光學經緯儀的光學系統和機械結構有很大改進，例如采用正象望遠鏡;快調焦、慢調焦機構；同軸制動微動機構；
度盤讀數數字化;
用帶有分劃尺的讀數顯微鏡；
兩個度盤影象呈現不同顏色;
粗、精配置度盤機構以及豎盤指標自動歸零裝置等。