我国新一代空间遥感技术的一个显著特征是兼顾宽视场与高分辨率,为满足这一特征,遥感卫星中的大口径高分辨率遥感相机需要使用大尺寸高分辨率CCD阵列器件,而在拼接遥感专用的大尺寸CCD阵列器件时,对专用于精确瞄准定位的显微仪器提出新的更严格的要求,包括超长工作距、复消色差、大数值孔径、高放大倍率以及更紧凑的光机结构等。传统显微技术无法同时解决上述难题,这一需求已成为显微仪器技术领域的一个新的挑战。CCD拼接专用显微仪器的核心难点是显微成像系统需要同时兼顾超长工作距、宽光谱及高成像质量等苛刻要求,针对该难点,本文探索了一种超长工作距反射显微成像技术,为实现超长工作距显微成像提供一种有效的技术途径,结合该技术的探索,本论文主要完成了如下工作:首先,针对非球面反射物镜设计中无法直接获得非球面顶点曲率半径和非球面系数解析解的问题,开展了基于泰勒级数展开的非球面反射物镜参数解耦模型研究。建立了直角坐标系非球面反射物镜解析设计模型,解决了非球面反射物镜设计中非球面顶点曲率半径和非球面系数无法解耦的问题,进一步完善了反射物镜设计理论体系,为非球面反射显微成像技术的发展提供了理论基础。分析表明,该模型适用于数值孔径小于0.5的非球面反射物镜设计,对于不同的反射物镜结构参数均可利用此模型得到成像质量接近于衍射极限的初始结构。其次,针对反射物镜结构参数求解中无法有效控制反射物镜遮挡比的问题,开展了基于遮挡约束的非球面反射物镜设计方法研究。通过建立非球面遮挡计算模型,提出了基于遮挡约束的非球面反射物镜设计方法,解决了反射物镜设计中次镜遮挡大的问题,为反射物镜设计理论提供了一种有效控制遮挡比的方法。分析表明,该设计方法在不影响成像效果的前提下可将非球面反射物镜的遮挡比降低到5%以下。最后,根据所提出的非球面反射物镜设计模型及基于遮挡约束的非球面反射物镜设计方法,设计并研制成功了超长工作距反射显微仪器,验证了设计模型与设计方法的正确性。该显微仪器利用长工作距反射物镜作为一级放大系统,结合二级复消色差显微模块,在结构紧凑的前提下,同时实现了超长工作距、宽光谱、大数值孔径及高放大倍率的目的。实验表明,研制成功的超长工作距显微仪器在数值孔径为0.13、放大倍率为16倍、工作波长为400-900nm的情况下,工作距离达到了525mm,远远超过了现有的具有相同数值孔径的显微仪器的工作距离;系统的遮挡比降低到了4%,极大减小了遮挡对系统成像的影响。