随着显微镜技术的发展,其光学系统对标本面的照明均匀性要求越来越高,因此显微镜照明系统也由早期的反射镜发展为现在的临界照明、柯拉照明等。在显微镜观察中,往往根据观测物的不同,所需要的照明色温也不尽相同,即不同色温的光源对不同的样品标本的显色能力不同。现有的显微镜大多数仍然是通过更换照明光源的方法改变标本面照明色温,因此实现显微镜照明光源的色温连续可调也就成为世界各国显微镜公司都致力于研究的课题。本论文通过色度学基本原理提出了 WRGB集成的LED照明、双色温白光LED照明和红、绿、冷白三颗LED混光照明三种显微镜照明方法,探讨了分光分色片混光、混光柱混光、磨砂透镜混光、复眼透镜混光四种混光方法在上述显微照明中的应用。并通过Lighttools光学软件分别对红、绿、冷白三颗LED与分光分色片组合、WRGB四色LED与混光柱组合、双色温白光LED与磨砂透镜和复眼透镜分别组合三种组合形式的显微照明设计进行了模拟优化。在考虑显微光源的成本控制、与现有单色温白光LED光源的可替换性等因素后,选取了双色温白光LED显微照明作为后续优化方向。双色温白光LED在低倍物镜下的观察视野中会出现高低色温交叉分布的情况,因此提出磨砂透镜显微光学系统和复眼透镜显微光学系统两种解决方案来优化双色温白光LED混光效果,解决低倍物镜下标本面高低色温交叉分布导致的色温分布不均匀的问题。通过合理的模拟优化与搭建平台测试对比,模拟优化后的复眼透镜系统与磨砂透镜系统均能消除低倍物镜下色温分布不均匀的情况。实验测试结果表明复眼透镜系统和磨砂透镜系统均对光能有一定程度上的损耗,但两者对双色温白光LED匀光后的照度均匀性CV测试值均比原有单色温LED照明的测试值小,即标本面照明均匀性更好。对比磨砂透镜系统与复眼透镜系统,两者各有优劣,磨砂透镜系统在匀光混光方面比复眼透镜系统更好,其光能利用率方面比复眼透镜系统小10%左右,但仍能满足显微镜视野亮度需求,综合考虑,磨砂透镜系统为混光匀光系统的第一选择,但在需要高亮度的显微镜中,仍可选择复眼透镜系统。提出的磨砂透镜方案具有一定的出光角度,从磨砂面出射的光经透镜凸面汇聚后以一定的角度出射,对光能利用率的提高有着一定的作用,实验测试结果表明,本论文中的磨砂透镜相对于相同磨砂程度的磨砂板来说,其光能的利用率提高了近65%。