作为一种通用的观察计量仪器,光学显微镜早已渗透到我们身边的各行各业中。它是当今社会的“物化法官”,又是一把“探索微观世界的钥匙”,可以说遍及“吃穿用、农轻重、海陆空”。然而,伴随着功能与性能的不断革新,当前显微镜系统中三大问题日益突出:依赖染色标记等侵入式成像手段;分辨率与视场大小难以同时兼顾;系统日趋昂贵、笨重、复杂且难以维护。无标记、高分辨、大视场、操作简便化、成本低廉化是光学显微技术发展至今不断追求的目标。本文提出基于FPGA控制可编程LED阵列的显微成像系统,不同于传统显微镜的固定照明,本系统突破性地采用了可编程LED阵列作为照明光源,赋予了显微镜照明孔径、照明角度和光源相干性的灵活可调的能力。本文主要做了如下工作:首先利用可编程LED阵列设计搭建了光学系统,通过改变光源的半径和圆心位置实现多模式成像;其次设计了实现明场、暗场、差分相衬和光场成像的算法并绘制了成像流程图;然后参考芯片手册确定FPGA等各种芯片的选取并设计了硬件电路,接着绘制了 PCB板,设计程序来驱动并点亮可编程LED阵列,从而实现了对照明光源的准确控制。再然后设计软件系统,使得用户更加方便直观地对整套系统实现控制。最后,搭建完成整套系统平台并用不同放大倍数的物镜和待测样品进行四种显微成像方式实验,分析实验结果,提出本系统的改善方法。实验结果表明,本系统结构简单、操作方便,不需要借助任何专用的显微物镜就能实现明场、暗场以及差分相衬成像这些显微功能。此外利用可编程LED阵列产生的可控多角度照明,实现了高分辨率多角度光场成像,不损失空间分辨率。与传统显微系统仅能提供单一的正视图相比,本系统可实现成像视角的灵活可控,即可以从三维空间中以多个视角观察待测样品,这项功能赋予了传统显微镜额外的自由度。观察者可以根据自身要求改变LED照明光源的半径和圆心位置并选择一种成像模式,即可实现对待测样品的直接观测。