本发明公开了一种牙科手术显微镜的光学成像系统，从物面到像面沿光线传播方向由大物镜、变倍体和观察头组成，特点是大物镜可以实现大物镜的连续变焦，变倍体为无焦系统，变倍因子β为0.4～2.5，在不包含目镜放大倍数前提下，可以实现1.7X～17.5X连续任意倍率可调，视场直径可达φ14～φ154mm，视野连续清晰，解决了定档变倍过程中视野有隔断跳跃的痛点，变倍比为1:6，且整个变倍过程中像面保持稳定，像质良好，像差校正平衡，并达到复消色差的效果；本发明的大物镜实现了200～455mm超长变焦行程，可覆盖整个口腔深度，满足医生对各种手术体位的需求。