本发明提出了一种基于数字复用透镜的多物面同时成像方法。由液晶空间光调制器编程调制的数字复用透镜，结合固定焦距的无限筒长显微物镜前组构成的轴向多物面同时成像系统，能够在样品的一定深度范围内，使任意截面成像清晰、或者多个截面同时成像清晰，在同一成像平面上形成沿轴向和横向同时偏移的具有衍射限像质的像面。系统的成像面个数、轴向间隔及像面间的横向偏移距离通过编程可实时控制调节。本发明可以实现无需轴向扫描、同时具有时间和空间分辨、灵活的三维成像系统，在生物医学成像、药理学、材料科学等领域具有重要的实际应用价值。