科勒照明（记录自己学习与分享）
邓老师的帖子很详细，附上链接。http://www.optzmx.com/forum.php? ... %BF%C6%C0%D5&page=1
1、定义
柯勒(August Kohler) 是十九世纪末蔡司厂的工程师，为了纪念他在光学领域的突出贡献，后人把他发明的二次成像叫做柯勒照明。科勒照明系统的光源的灯丝经聚光镜前组（科勒镜）及可变光阑1（紧靠科勒镜）后，灯丝像第一次落在聚光镜后组（成像物镜）的物方焦点处，此处有一光阑2，成像物镜又将灯丝的一次像成像在像方无穷远处。这样在被检物体的平面处没有灯丝像的形成，不影响观察。此外照明变得均匀。观察时，可改变聚光镜孔径光阑的大小，使光源充满不同物镜的入射光瞳，而使聚光镜的数值孔径与物镜的数值孔径匹配。同时聚光镜又将视场光阑成像在被检物体的平面处，改变视场光阑的大小可控制照明范围。
2、光路解析
2.1 光源中心点与边缘点光路比较（此系统中增添了场镜Field lens，可以将其与聚光镜作为一个整体看待，功能与教科书上单片聚光透镜是一致的）
从上图光路中可得以下几点信息：
① 无论中心点光源还是边缘点光源，经科勒照明系统后输出的都是均匀的平行光束，即整个科勒照明系统是将光源成像到了无穷远处；
② 同上，这些平行光束在经过显微系统后还是平行光束，光源像同样不会成像在接收相机平面上，影响实际观测效果；
③光源第一次成像在聚焦镜（仿真图中的透镜2）前焦面上，此像作为聚光镜的物，将其成像在无穷远处（即像面上任意一点发出的光经聚焦镜后都是平行光，点离中心越远，产生的平行光与光轴的夹角越大，即光束NA越大）
④根据第③点，在聚光镜的光阑即可通过调节孔径大小来遮挡或放开轴外点光束调节经聚光镜后光束的NA大小，如下图所示（使用近轴面模拟，光阑随意放置）；
⑤根据④中模拟同样可以得到，除了控制照明光束NA来匹配物镜NA外，调节光阑2同样可以达到控制出射光束直径的目的（即样品平面上照明范围控制），也即光阑2为该系统的视场光阑。
2.2 光源在系统中的成像点
由图可知，光源成像点均在空气中，而不是任何一镜片或者样品台面、探测器上。
2.3 样品在显微系统中成像光路
3. 优点
1、将光源的像与样品错开，避免了临界照明中光源的像与样品重叠造成的观测影响，提升了成像质量 2、光源上任意一点发出的光经科勒照明系统后都变成了平行光，提升了照明均匀性以及利用率 3、可以通过调节视场光阑去控制通过样品平面的光束大小，以及通过调节孔径光阑使照明光束的NA与物镜的NA匹配，达到最佳效果
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发表于 2023-8-30 23:14
