主动式自动对焦技术因其自带信号发射装置,可以在低反差和弱光照的条件下进行对焦,甚至对于运动中的物体也都能自动对焦,具备可靠性高的特点,广泛应用于工业生产、仪器检测等领域中。对于某些具有非常规表面的小目标以及在对光照强度敏感的生物样品观测领域,发光二极管（LED）因其发散角较大、功率较小且具有高发光效率、低散热量的特性完美地切合了使用需求。本文以全自动电脑验光仪和显微镜焦点漂移校正系统这两个具体的应用实例为背景,分别搭建了基于LED的全自动电脑验光仪自动对焦系统与基于LED的显微镜焦点漂移校正系统。从模型构建、公式推导到具体光电器件选型、仿真分析各部分内容进行研究,搭建系统对系统实际性能进行测试,对实验结果进行误差分析,验证了理论分析的正确性。本文具体完成了以下几个方面的工作:（1）针对全自动电脑验光仪对焦过程以及需要对人眼这一具有不规则形状表面的小目标对焦的特殊环境进行分析,提出了一种基于LED的小目标三角测距自动调焦模型,理论推导了自动对焦公式。介绍了系统中各关键部件的选型和设计思路,使用Zemax Optic Studio软件模拟仿真透镜参数并搭建实物系统,完成性能测试和误差分析。验光仪自动对焦系统对焦范围和测量精度达到系统需求,通过实验证明了数学模型及公式推导的正确性。（2）针对显微镜观察过程中焦点漂移问题和切换浸式物镜导致的对焦参考平面偏移问题,提出了基于LED的显微镜焦点漂移校正系统,从系统具体工作原理方面切入进行分析,完成系统硬件设计,建立数学模型并理论推导了显微镜焦点漂移校正的公式以及偏置调整模块透镜间距与成像光斑位置关系。（3）介绍了基于LED的显微镜焦点漂移校正系统中光源、步进电机、成像透镜、图像传感器等各关键部件的选型和设计思路,使用Zemax Optic Studio软件对系统光路进行设计优化和模拟仿真,对不同倍率物镜焦点漂移校正仿真结果进行分析,验证了系统的可行性。（4）搭建基于LED的显微镜焦点漂移校正系统,完成性能测试。通过对不同倍率物镜对焦测试实验及结果分析,对于干式物镜对焦范围可达120μm,水浸物镜对焦范围为24μm,使用水浸物镜时轴向对焦精度小于0.4μm,单帧成像速度可达1ms,满足显微镜焦点漂移系统的应用要求。从焦点漂移校正结果的准确性和对焦速度两方面证明了数学模型、公式推导的正确性及显微镜焦点漂移校正系统的实用性。