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显微镜在观察微小物体上发挥非常重要的作用，但传统光学显微镜通常愈将倍率放大，景深就愈浅，在观察立体的生物标本或是组织切片，观察者无论怎样调焦，依然无法获得完全清晰的图片。数位显微镜便能解决这样的问题。

数位显微镜和光学显微镜最大的差异在于观察方式。数位显微镜不像传统显微镜透过目镜来观察，而是使用数位相机获取画面，再将即时画面投影到连接的电脑萤幕。

三要件组成数位显微镜

数位显微镜结合了传统光学显微镜、数位多媒体和数位处理技术，其成像系统通常包括三个模组：显微镜光学模组、资料撷取模组、数位影像处理和软件控制模组。

显微镜光学模组执行显微成像的功能，将欲观察的样本影像聚焦。一旦聚焦，资料撷取模组就会将影像以数位格式储存在感光元件，如 CCD（电荷耦合装置‍）或 CMOS‍（互补式金氧半导体），再透过 USB 或其他介面传输到电脑储存装置。

软件控制模组则是整个数位显微镜系统的核心，可即时控制、优化撷取的影像，并加以处理、分析测量。尤其随着功能更强大的电脑出现，数位显微影像可以得到更有效和高效的处理，例如可以取代手动计数功能，或是快速推叠或拼接影像。

Dtot 表示景深，λ 是照明光的波长，n 是物镜至观察物体间介质的折射率，NA 是物镜的数值孔径

e 是放置在显微镜物镜图像中，可分辨的最小距离，M 是横向总放大倍率

从公式可以看到，景深和总放大倍率几乎成反比。而以过去难以同时兼备的高倍率和大景深来说，使用显微镜调整焦点，搜寻并到达分布在不同深度的样本后，再以数位成像设备捕捉分布在这些深度的所有清晰影像，传输到电脑就能产生高品质、清晰的影像。

另外，也可结合雷射和共轭焦显微镜观察不同深度的横断切面影像，再利用电脑影像处理和 3D 重建演算法，便能可以获得高解析度的立体轮廓，进而观察复杂的细胞骨架、染色体、细胞器和细胞膜。

数位显微镜的电脑即时处理也常应用在动态或活体（in vivo）检测的研究中，例如细胞膜潜在变化、药物进入组织或细胞膜的过程等。

数位显微镜的倍率计算

传统显微镜的总放大倍率为目镜倍率 x 物镜倍率，既然数位显微镜拿掉了目镜改以数位相机、电脑取代，该如何计算总放大倍率呢？

数位显微镜除了光学放大倍率，还必须考虑数位放大倍率，因此总放大倍率＝光学放大倍率 x 数位放大倍率

• 光学放大倍率：物镜放大倍率 x C 型转接环放大倍率

由于连接显微镜和相机通常有一个 C 型转接环（C-mount），且内建镜头。因此必须先将物镜放大倍率乘以转接环的放大倍率。

• 数位放大倍率＝萤幕（显示器）尺寸／感光元件尺寸

数位放大倍率必须考虑的元素有萤幕和感光元件。通常萤幕的对角线尺寸以英寸为单位，因此必须先将测量值转换为毫米（mm）；以 19 寸显示器为例，其对角线测量值则为 19 寸 x 25.4＝482.6 （mm）。

感光元件尺寸同样以对角线的测量值来计算。以 1” 的晶片来说，其对角线测量值为 16（mm）。

因此若以 10X 的物镜搭配 0.67X 的 C 型转接环，变焦 5X 后使用 2/3”CMOS 摄录器拍摄并投影在 24 寸萤幕上。此时总放大倍率为：10 X 0.67 X 5 X 24 X 25.4 / 11 = 1856.5 （倍）

不过，随着技术的不断进步，数位显微镜和光学显微镜间的界限变得越来越模煳，有些数位显微镜采用更多光学元件，光学显微镜也采用了数位相机技术；相信打破藩篱的那一天指日可待。