面向生物组织血流灌注、血氧及荧光检测的宽场光学功能成像技术具有非接触、无电离辐射、时空分辨率高、使用便捷等优点,在临床疾病筛查、诊断和治疗中得到越来越多的应用。提高成像分辨率、视场范围及多参数检测能力一直是宽场光学功能成像技术研究关注的方向。在传统反射式宽场成像结构中,微血管信号往往被周围组织的信号掩盖,难以进行无标记的高分辨成像。普遍被采用的通用工业接口大视场成像物镜后工作距离小,难以进行大视场范围的血流、血氧多参数监测。基于传统可见光组织成像的肿瘤检测,也需要引入更具靶向性的荧光分子信息。本文针对上述问题开展研究,主要工作与成果如下:为实现生物组织的微血管形态和微血流速度的高分辨成像,提出了一种透射式激光散斑衬比成像方法。建立了一种适用于透射式激光散斑时间衬比成像的理论模型,分离了透射光场中散射光和非散射光的贡献,进而提出了基于长—短曝光的透射式激光散斑时间衬比成像方法,实现了在解析微血管血流速度的同时获得无标记的精细微血管形态图像。通过理论分析、仿体实验和活体动物实验验证了该方法的有效性和应用潜力,并使用该方法观察了药物诱导的微血管功能响应,及鼠耳移植瘤生长过程中的血管新生与血流动态改变。为实现大视场范围的血流血氧监测,发展了一种可扩展的大视场、多参数功能成像方法。引入了无穷远共轭的中继成像结构,拓展了C接口照相物镜的后工作距,并结合电控液体透镜使单个照相物镜可配合多个图像传感器实现大视场、多参数同步成像。同时,考虑光源光谱分布、图像传感器积分效应以及差分路径长度对组织血容量的依赖性,提出了一种改进的血红蛋白浓度估计方法,提高了生物组织血氧量和血容量测量的准确性。为在传统可见光组织成像中引入靶向性荧光分子进行人体宫颈癌和癌前病变的原位在体探测,发展了一种可见光—近红外荧光双模式阴道镜。结合肿瘤靶向近红外荧光染料TMTP1-PEG4-ICG,同时获取人体宫颈组织的可见光组织图像和近红外荧光图像,检测宫颈癌前病变的准确度、特异度和阴性预测率分别达到73.89%、74.18%、和97.28%,显著高于常规阴道镜联合醋酸和鲁戈氏碘试验的检测方法。