显微系统是用来观察近距离微小物体的光学系统。如图所示，它由物镜和目镜组成。
显微系统及其物镜的光学成像特性
显微系统的工作原理
显微系统是用来观察近距离微小物体的光学系统。如图所示，它由物镜和目镜组成。
其特点是：物镜和目镜的焦距都很短，且光学间隔△（物镜的像方焦点到目镜的物方焦点间的距离）较大。使用时，将物体 AB 置于物镜一倍焦距以外少许，经物镜后成一个放大的、倒立的实像 A'B'，且位于目镜的物方焦面上或一倍焦距以内少许，经目镜成像在无限远或明视距离处，供人眼观察。在生物显微系统中，物镜框是系统的孔径光阑，设在一次实像面处的分划板是视场光阑，目镜住往是海晕光阑，其大小影响轴外点成像的渐晕系数。而对于测量用显微系统，孔径光阑没在物镜的像方焦平面上，以形成物方远心光路,提高测量精度。
若接收器不是人眼，而是光电成像器件(如 ccd 及 cmos 器件)，则可将它置于实像平面 A'B' 处。
显微物镜的成像特性
影响系统成像特性的主要是显微物镜。
显微物镜最重要的光学参数是数值孔径和倍率，它影响系统的分辨率、像面照度和成像质量。数值孔径定义为显微物镜物方介质的折射率 n 和物方孔径角正弦之乘积，用符号 NA来表示，即
(1) 显微物镜的分辨率δ
显微物镜的分辨率是以它能够分辨开两点的最小距离δ来表示的，计算公式为：
当被观察体本身不发光，需要其他照明光源时，随照明条件的不同，计算公式将有所变化。根据阿贝的研究，对物体进行斜人射照明时，最小分辨率为：
由以上公式可见，对于一定波长的单色光，在像差校正良好的情况下，显微镜的分辨率完全曲物镜的数值孔径决定。数值孔径越大，分辨率越高。
当物方介质为空气时，物镜最大的数值孔径为 1，一般只有 0.9 左右。而在物体和物镜之间接以高折射率液体（如n=1.5~1.7的油）时，数值孔径可达1.5~1.6。这种在物体和物镜之间很b 高折射率油的物镜称为浸液物镜。
(2) 显微物镜的放大率β
在图像转换系统中，为了充分利用物镜的分辨率，使已被物镜分辨开的细节也能被光电成像是件分辨，则显微镜要有足够大的放大率。设光电成像器件的线分辨率为 δ'，在斜照明条件下，显微物镜垂轴放大率 β 的大小应满足下式：
由此可见，对一定波长的光，当光电成像器件的分辨率确定后，合适的显微物镜的放大率仅取决于物镜的分辨率，或者说是显微镜的数值孔径。
显微物镜的放大率和分辨率（数值孔径）应相互匹配。若放大率的取值过低，则已被物镜分辨开的细节不能被图像传感器件分辨；但若分辨率不足，则放大率的取值再高，也无法分辨物体的细节。
显微物镜有折射式、反射式和折反式三类，但绝大部分实际应用的物镜是折射式的。在折射式显微物镜中，应用最多的是消色差物镜，它是一种大孔径小视场的光学系统，一般只需要校正球差、正弦差和位置色差。
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