不久，法國駐海牙大使為亨利4世購買了一架望遠鏡。從此，在米蘭、威尼斯、帕多瓦等地都出現了叫作“荷蘭柱”、“透視鏡”或“圓柱”的望遠鏡。
1611年德國人開普勒，這位以發現行星三大運動定律而名揚天下的天文學家，為了觀察天體的運行，在望遠鏡的研製上也下了一番功夫，他創製的望遠鏡稱為開普勒望遠望，由兩片凸透鏡——物鏡和目鏡組成。物鏡的焦距長而目鏡的焦距短。開普勒望遠鏡的工作原理是：由於被觀察的天體相當遠，它發出的光線以平行光進入物鏡，穿過物鏡後，在物鏡焦點外很近的地方形成天體倒立縮小的實像。由於物鏡的焦點與目鏡的交點重合，這樣物鏡得到天體的實像恰好落在目鏡的焦距內，物鏡的像就成為目鏡的“物”。這個“物”在目鏡的焦距內。當觀察者對著目鏡觀察時，進入眼睛的光線就好像是直接從放大的虛像上發出來的。虛像的視角大於直接用眼觀察天體的視角，因此從望遠鏡中看到的天體，使人覺得天體移近了，變得清晰可見了。
在望遠鏡問世的同時，另一種重要的光學儀器——顯微鏡也誕生了。它也是偶然發明的。可以想象，有了望遠鏡的人很自然地會試用它來放大近旁的物體。伽利略本人也做過這樣的嚐試。他告訴一位朋友說：“我用這個管子（望遠鏡）看到的蒼蠅有羊羔那麼大。全身是毛，並且有很尖的爪子……”大約在1625年博物學家約翰·法貝爾給這種裝置定名為顯微鏡。
在顯微鏡的發明史上，最著名的人物是大科學家胡克和皇家學會的看門人列文虎克。正如伽利略在《星的使者》一書中，對望遠鏡及其看到的天空中的宏偉景象作了精彩的描述，羅伯特·胡克編著了《微觀畫集》描述了顯微鏡底下的微觀世界。他親手畫了57幅圖，第一次展示了蒼蠅的眼睛、蜜蜂螫刺器官、跳蚤、虱子羽毛的結構以及黴菌，他還說這些東西都是由“細胞”組成的。而安東尼·範·列文虎克，生於荷蘭的德爾夫特市，曾在布店裏當學徒，後來就在市政府裏當看門人。他活到91歲，沒有再換工作，也沒有離開過德爾夫特市一步，但他的名字卻遠播全球，至今還常常被人稱道。列文虎克剛當看門人時才20歲，他覺得整天無所事事，十分無聊。總得幹點什麼吧！他想。
一天，他記得自己在布店學徒時，老板送了他一塊放大鏡，可惜表麵有缺。他決定重新磨一塊，從此一發便不可收。磨鏡成了他的嗜好，簡直到了癡迷的程度。他黎明即起，把一塊玻璃放在油石上，認真地磨來磨去。隻要沒有人來找他，他可以從日出幹到日落。這樣他一直幹了40年。他的房間裏成為當時世界上最齊、最好的透鏡庫。他磨的鏡片都很小，有的甚至不比針尖大多少。他通常把磨好的鏡片嵌在兩片帶孔的銅片之間，通過銅片鉚固使鏡片固定。他磨製的鏡片的放大倍數在50～300之間，他的顯微鏡實際上是一種放大鏡，也稱為單式顯微鏡。顯微鏡和望遠鏡的發明大大拓寬了人的視野，它們的製作又促進了人們研究光學理論的興趣。近代光學差不多從那時候（17世紀）開始發展起來了。