对于第一台复合显微镜的发明者,目前还没有达成共识。大多数权威人士认为,这台仪器是由荷兰眼镜和眼镜制造商扎卡里亚斯·詹森(Zacharias Janssen)于1595年左右在荷兰米德尔堡发明的,有人认为他得到了父亲汉斯·詹森的帮助,两人一起设计和制造眼镜和眼镜。然而,其他一些权威人士认为,住在同一城镇的德国人汉斯·利帕希(Hans Lippershey)同时也是眼镜制造商,发明了第一台复合显微镜,尽管他是由于发明了望远镜,人们对他发明显微镜的怀疑要多得多。据认为,相互认识的利伯希和詹森夫妇都为这两种仪器的发展贡献了思想复合显微镜能够将物体放大400倍。复合显微镜至少使用两个独立的透镜,比仅使用一个透镜的放大倍数要大得多由一个焦距较短的相对强大的透镜(称为物镜)和一个较大但焦距相对较小的透镜组成,称为目镜;待检物体置于物镜下,通过调节与物镜的距离使其聚焦。
现代复合显微镜詹森一家,由于他们的职业,本应熟悉镜片的制造和性能,人们认为第一台复合显微镜可能是在他们试图制造更强大的眼镜的过程中出现的。詹森家族最早的仪器都没有幸存下来,但是,在米德尔堡博物馆可以看到第一台仍然存在的复合显微镜,它被认为是詹森家族制造的。它不像现代显微镜那样有一个支架,一个可以放置标本的平台和可以互换的物镜来提供一系列的放大率。相反,它类似于一个小型望远镜,它由两个管子组成,每根管子的一端都有一个透镜,放在一个稍宽的管子里,这样它们就可以前后移动,聚焦在感兴趣的物体上,并改变放大倍数。虽然这种显微镜显然是设计成手持式的,有人提到了另一种早期的显微镜,它是由詹森夫妇建造的,它站在一个三脚架上,看起来可能更像现代仪器。现存最早的复合显微镜只能将物体从大约三个物体放大然而,它的工作原理与现代显微镜相同,并为开发能提供更高放大率的仪器铺平了道路,开辟了一个以前不为人所知的微观世界。17世纪后期,另一位荷兰业余科学家安东·范·列文虎克,用他自己设计的显微镜来研究水滴中的微生物;然而,尽管比詹森的复合显微镜更强大,列文虎克的显微镜只有一个球形透镜与列文虎克同时代的英国科学家罗伯特·胡克(Robert Hooke)对复合显微镜做了许多改进,使其能够获得更高的放大率。他1665年的《显微照片》(Microphophia)记录了他对昆虫、细胞和微生物的观察,并帮助将复合显微镜确立为一种基本的显微镜科学家用仪器。

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