本文基于变焦光学系统原理,对变焦光学系统的种类进行分析,通过建立变焦方程,计算相关参数,设计了2款应用于生物领域的机械补偿式连续变倍数码生物显微物镜。其中1款变倍显微镜的变倍范围为3-20倍,实现了7倍的变倍比。永新光学介绍为了获得更大的变倍比以及更高的倍率,另1款变倍显微镜的实现了5-40倍的变倍区间,8倍的变倍比。2款连续变倍显微镜的共轭距均为195mmm,其像质和变焦曲线满足设计与实用要求。连续变倍生物显微镜的设计成功为显微镜领域开辟了一个新的思路,同时简化了显微系统的机械结构,为用户探测提供了更大的选择范围。数码技术的进步,对显微镜适配器提出了新的要求。本文为满足这种要求,设计了用于无限远生物显微物镜适配器和用于有限共轭距生物显微镜的变倍电子目镜适配器。无限远生物显微物镜适配器在四个不同显微物镜倍率切换时,不影响像质,实现了显微镜所成中间像的中继功能。江南永新介绍其变倍区间为0.35-I倍,系统光学总长为120mm。此外,通过分析有限共轭距生物显微物镜的光学特性并结合相应的图像传感器类型,设计了变倍区间为0.37-0.75倍的连续变倍电子目镜适配器,系统总长63mm,实现了小型化。上述连续变倍数码适配器的研制成功,为传统显微镜的数码化跨出了一大步,在可以匹配一定尺寸范围内的所有芯片,扩大用户选择传感器芯片范围的同时,又保证了显微镜视场的充分利用。江南永新最后讨论了显微照明的方式,设计了用于透明样本观察的LED底光源和用于非透明样本观察的LED环形灯,然后研究了自由曲面器件的设计方法,通过在环形灯中加入自由曲面器件提高了照明的亮度和均匀性。显微照明装置的引入满足了更高亮度和均匀性的需求,同时大幅度改善了显微系统的对比度和分辨率。