远场光学显微镜可在自然环境下对样品实现实时无扫描的快速成像,这是扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)和扫描近场光学显微镜(SNOM)等无法实现的。但是,由于存在光学衍射极限,常规远场光学显微镜的最高分辨率仅能达到可见光的半波长数量级,约为200nm,难以满足深亚微米至纳米量级乃至分子水平的显微观测成像。因此,如何进一步提高远场光学显微镜的分辨率历来是一个重要和迫切的问题。本文提出和发展了一种基于环形孔径的远场超分辨光学显微成像新方法,该方法在常规透射式光学显微镜的基础上,采用将高亮度的发光二极管(LED)面光源、窄带滤光和大数值孔径环形光锥照明相结合的特种照明方式,实现环形孔径超分辨光学显微成像。并建立了一套实际的超分辨显微成像系统,其特色是既保持常规光学显微镜的实时、直接、无扫描的成像观测方式,同时将分辨率提高到<100nm量级。本文分别从理论方法、系统设计和实验分析等方面对这种超分辨光学显微成像方法与系统进行了研究。文章的主要内容及工作如下：提出了基于环形孔径的远场超分辨光学显微成像新方法。建立了大数值孔径环形光锥照明成像的物理模型,根据衍射理论,推导出该显微成像模型像面衍射斑光强分布的理论计算公式；通过软件仿真计算,得到系统像面衍射斑光强的分布图样,从理论上证明这一成像方法可以有效提高光学显微镜的分辨率。研制完成了一套超分辨光学显微成像系统。系统包括基于环形孔径的照明模块、显微成像系统主体、CCD显微监控及图像采集模块以及计算机软硬件等部分。设计了显微图像采集及处理软件,利用该软件将获得的显微图像作分析比较和运算,得到分辨率更高、质量更好的显微图像。利用本系统进行了超分辨光学显微成像实验研究。实验包括常规明场与暗场显微成像实验；不同环形孔径比条件下的超分辨成像实验；获得了分辨率优于100nm的聚苯乙烯微球显微图像,证明了本文提出的超分辨光学显微成像方法的可行性。