物放置在一倍焦距以外两倍焦距以内，另一侧成放大倒立的实像。为了得到成像质量较高的放大效果，实际的光学显微镜是一组物镜和目镜的组合。

光学原理图如下：

AB为物体，经物镜放大，成倒立实像A1B1，在物镜一倍焦距F2内，经目镜放大成正立虚像A2B2，D为明视距离25cm，L为镜筒长度，一般为16cm，如下图：其中参数160即该物镜适配长度160mm镜筒。

为什么物镜长放大倍数大而目镜越短放大倍数越大？

首先，对成像造成主要影响的两大因素，成像球面差与色差。

透镜成像球面差：

如图，近轴光线A1B1的汇聚点与远轴光线AB的汇聚点不同而导致的成像差，放大倍数越大这种成像差越大。

透镜成像色差：

如图，不同颜色的光折射率不同，导致汇聚点不同，放大倍数越大这种成像差越大。

为了减小成像差，物镜和目镜都不是单个透镜，而是有多个透镜组成的透镜组。而组合成的物镜组和目镜组都等效于一个透镜，有显微镜成像原理图可以看出，物镜成像A1B1在目镜的焦点附近，略小于目镜焦距内。

显微镜的设计中，为了实现操作的方便与快捷（即在保持物体位置不动的情况下，更换物镜和目镜放大倍率，始终能够得到清晰的像，并且位于视场中间），需要保证物镜的像面A1B1始终与目镜的前焦面F2附近，不需要重新调焦，物镜和目镜的相对位置满足齐焦的条件，即在光学镜筒筒长L不变的前提下，光学筒长Δ随物镜焦距F1的不同而不同，但是由物平面到像平面的距离M是确定不变的。选择不同光学筒长Δ时应保持M值不变。有透镜成像规律可知，镜头放大倍率越高，焦距越短，高倍物镜成像的工作距离W.D.更短，离样品更近，所以镜头更长。同理，为了保持目镜焦距与物镜像面A1B1重合，高倍目镜镜头更短。