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科勒照明是现代显微镜中最重要的照明技术之一。它的主要目的是提供均匀、明亮且无光源灯丝像的照明效果。传统的临界照明存在照明不均匀、光源灯丝图像可见以及无法独立控制照明区域和数值孔径等问题。科勒照明通过巧妙的光学设计完美解决了这些问题。
传统的临界照明方法存在明显的缺陷。首先，光源灯丝会在标本平面形成清晰的图像，这导致照明极不均匀，在显微镜视野中可以清楚看到灯丝的轮廓。其次，照明孔径无法独立调节，限制了对比度和分辨率的优化。最后，光强分布不均匀，通常视野中心过亮而边缘较暗，严重影响观察效果。
科勒照明的核心原理是建立两个独立的共轭平面系统。第一个是光源共轭平面系统：光源与聚光器后焦平面共轭，聚光器后焦平面与物镜后焦平面共轭，最终与目镜共轭。第二个是视野共轭平面系统：聚光器前焦平面与标本平面共轭，标本平面与物镜像平面共轭，最终与目镜视野共轭。这种设计实现了照明孔径和视野的独立控制。
科勒照明的调节需要按照标准程序进行。首先调节光源亮度到适当水平，然后聚焦聚光器使光源在物镜后焦平面清晰成像。接下来调节视野光阑来限制照明区域并减少杂散光的干扰。最后调节孔径光阑来控制照明的数值孔径，在对比度和分辨率之间找到最佳平衡点。正确的调节能够获得最佳的显微成像效果。
科勒照明相比传统照明具有显著优势。首先是照明均匀性好，视野内光强分布均匀，完全消除了光源灯丝图像的干扰。其次是具有独立的光阑控制系统，视野光阑可以精确控制照明范围，孔径光阑可以独立调节数值孔径。这使得成像质量大幅提升，具有高对比度、高分辨率的特点，同时有效减少眩光和杂散光。因此，科勒照明已成为现代生物显微镜、材料显微镜、荧光显微镜和相差显微镜的标准配置。
第一对共轭平面是视场光阑与标本面的共轭关系。视场光阑位于聚光器的前焦平面，通过聚光器在标本平面形成清晰的像。这个系统的主要作用是精确控制照明区域的大小。当我们关闭视场光阑时，照明区域会相应缩小；打开视场光阑时，照明区域扩大。最佳的调节是将视场光阑开启到略大于观察视野，这样既能充分照明观察区域，又能有效减少杂散光的干扰，提高图像对比度。
第二对共轭平面是光源与孔径光阑的共轭关系。光源首先与聚光器的孔径光阑共轭，然后孔径光阑又与物镜的后焦平面共轭。这个系统的关键作用是控制照明的数值孔径，直接影响显微镜的分辨率和对比度。当我们关闭孔径光阑时，照明数值孔径减小，图像对比度提高但分辨率降低。打开孔径光阑时，照明数值孔径增大，分辨率提高但对比度下降。最佳的设置通常是将孔径光阑调节到物镜数值孔径的70%到80%，以获得分辨率和对比度的最佳平衡。
科勒照明的调节需要按照标准步骤进行，以确保获得最佳的照明效果。首先打开光源并调节到适当亮度。第二步是聚焦聚光器，需要移除目镜或使用相机观察物镜后焦面，调节聚光器高度使光源在后焦面形成清晰的像。第三步调节视场光阑，先关闭光阑在标本面观察其像，调节聚光器使光阑像居中清晰，然后打开光阑至略大于观察视野。最后调节孔径光阑至物镜数值孔径的70%到80%，以获得分辨率和对比度的最佳平衡。正确的调节顺序和方法是获得优质显微图像的关键。
科勒照明相比传统照明具有显著的优势。首先是照明均匀性好，视野内光强分布均匀，完全消除了光源灯丝图像的干扰。其次具有独立的控制系统，视野光阑可以精确控制照明范围，孔径光阑可以独立调节数值孔径。这使得成像质量大幅提升，具有高分辨率和高对比度的特点，同时有效减少杂散光的干扰。因此，科勒照明已广泛应用于生物医学显微镜、材料科学显微镜、荧光显微镜和相差显微镜等各个领域，成为现代显微镜技术的标准配置，为科学研究和医学诊断提供了可靠的技术保障。