20世纪50年代,美国博士伦、日本尼康、德国蔡司等公司开始推出他们的变焦显微镜产品。90年代,中国的一些光学仪器厂也相继推出他们的产品。随着变焦距光学系统的成像质量逐渐接近并达到定焦距光学系统的水平,如今,变焦显微镜的应用已经不仅仅局限于最初的生物显微镜,它的应用领域已经延伸到了各个行业,包括电子工业、半导体工业、IT产业、以及植物学、生物学等领域。本论文来源于国家自然科学基金资助项目(项目编号是50775063),主要任务是设计一个变焦显微镜,用于共焦显微镜检测对象的定位。本论文完成的变焦显微镜设计工作主要分成以下五个部分:①变焦显微镜系统的高斯解分析。②变焦显微镜的初始结构和摄影目镜的优化设计。③变焦显微镜系统像差的全面分析。④变焦距系统凸轮曲线优化设计方法的研究。本论文提出的基于ZEMAX的凸轮曲线优化设计方法,利用ZEMAX宏语言编程得到凸轮曲线和像斑半径的连续变化曲线,着重分析了像面漂移对光学系统成像质量的影响。⑤变焦显微镜系统的凸轮控制机械结构设计。利用ZEMAX的光学系统像差分析功能,全面分析变焦显微镜像差,证明变焦显微镜的像质符合要求。采用本论文提出的凸轮曲线设计方法得到的变焦显微镜凸轮曲线平滑稳定,而且像质情况良好。程序不仅给出反映变倍补偿组运动关系的凸轮曲线,而且得到变倍组移动距离和系统放大倍率、焦距、像面位置的关系。将该方法推广,证明它适用于二组运动型变焦距光学系统凸轮曲线的优化设计。凸轮曲线容易更新,方法简便。最后,设计完成的凸轮机构能够保证活动组份沿着优化设计获得的曲线准确运动。