有助于获得均匀照明和优质标本对比度的技术
临界照明曾经是显微镜行业中的一种占主导地位的技术，这种情况一直延续到August Köhler（1866–1948）开发了一种新式照明方式为止，这种方式如今被称为科勒照明。临界照明的问题在于明亮的灯光源会在被观察标本所在的同一图像平面中产生一种灯丝像。最终的成像里出现的灯丝像会导致标本照明不均匀, 产生炫光和伪影。科勒照明通过将某种散焦光源图像均匀地照射到标本的方法，解决了伪影的问题。
标本照明不理想，会妨碍正确的观察时，就需要使用科勒照明，这种情况今天仍然适用。科勒照明通过使用透射光路或反射光路，可以为处于显微镜的明场、暗场以及各种相差状况中的标本提供均匀照明。科勒照明有助于获得均匀照明、较高的分辨率和优质的标本对比度。
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| 由反射光显微镜截取的图像。截取第一张图时没有使用科勒照明；截取第二张图时使用了科勒照明。 |
如何设置和使用科勒照明？
透射光显微镜：显微镜需要配备多个光学元件，才能在光源与被观察标本之间实现科勒照明。这些元件包括集光透镜、视场光阑、聚光器光阑，以及聚光器透镜。集光透镜的作用是从光源中采集光，并使采集到的光在聚光器光阑所处的平面上聚焦。然后，聚光器透镜再使这些光穿过透镜并投射到被观察的标本上。
通过调整视场光阑，可以将处于标本平面中的视场光阑孔径中的图像大小设置为比标本成像区域的图像稍微大一些，即与目镜视场光阑中所看到的标本图像的大小一样。当视场光阑、标本和目镜视场光阑都处于同一个共轭图像平面时，这种调节可以使照明光线完全进入到目镜视场中，并尽可能降低目镜视场光阑对外来光的阻挡。
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反射光显微镜：反射光显微镜或称落射光显微术是为不透光标本所选择的一种照明方式，这些标本包括：金属、矿石、陶瓷、聚合物、半导体（如：未加工的硅、晶圆、集成电路）、炉渣、煤炭、塑料和涂料。
在反射光显微镜中设置科勒照明所需的主要光学元件的排列方向正好与在透射光显微镜中这些元件的排列方向相反。聚光器的孔径光阑要接近光源，而视场光阑要接近标本。在反射光显微镜中，物镜有双重作用：从上向下时，物镜起到的是一种正确对齐的聚光镜的作用，可以控制光线照射在标本上的角度。从下向上时，物镜的数码孔径（NA）可以确定捕获从标本反射回来的光线的角度。如果所有其它条件都相同，则数码孔径越高，物镜的分辨率就会越好，因而标本图像的分辨率也就越好。
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| 反射光显微镜的标准配置 |
如何应用科勒照明技术？
明场显微镜：这是一种最常用的光学显微镜技术。标本的照明通过以下途径获得：卤钨灯在位于载物台上方的立式照明灯上聚光，立式照明灯再将光亮传输给标本。由分光器反射的光通过物镜将标本照亮。从标本表面反射的光又重新进入到物镜，并进入到目镜或进入到摄像镜头中。标本对入射光的吸收和衍射往往会使图像出现一些较为明显的变化。在强度或颜色上差异很小的标本需要使用暗场显微镜或者反射微分干涉相差（DIC）技术（参见下图）。
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| 明场显微镜观察到的芯片图像 |
暗场显微镜：暗场显微镜非常适用于标本所散射的光会引起相差的应用。未被标本散射的光不会由物镜收集，也不会进入到图像中。因为标本的这部分区域显得很暗。暗场显微镜的主要局限性是最终图像中可见光的成像较弱。这就是科勒照明技术发挥作用的方式：使用强光照亮标本。突出的部位因为太光滑而不会在明场图像中投射阴影，但是从这些部位周边反射的光将会出现在暗场图像中。
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| 暗场显微镜观察到的芯片图像 |
相差显微镜：这是一种光学显微镜技术，这种技术通过来自标本的不同长度的反射光路之间的干扰而使标本产生相差。基于标本的不同属性，振幅会发生变化，相位会出现偏差。这些变化显示为因光线散射和光线吸收而造成的亮度上的差异。相差显微镜在工业显微镜行业中尤其重要，因为它可以使在明场显微镜中看不到的很多标本特性或标本结构显现出来。
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| 明场显微镜观察到的抛光金属横截面的图像，上图为未使用相差的图像，下图为使用了相差的图像。 |
微分干涉对比（DIC）显微镜：这是一种新型的相差成像方式。微分干涉对比显微镜通过人为产生阴影的方式，加强了对比效果，使得标本目标仿佛被从侧面照亮。要获得微分干涉对比显微镜，需将偏振光分为两束互相垂直的部分。原本互为一体的两个部分在标本平面上发生空间位移（切变），然后在被观察到之前再被重新组合到一起。两个部分在重新组合过程中的互相干涉对它们之间的光程差很敏感, 光程差表现为它们的折射率和几何路径长度的乘积。观察到的对比度与沿切变方向的路径长度的变化率成正比, 从而可以显示标本的具有三维立体感的类浮雕图像。
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| 明场显微镜观察到的抛光金属横截面的图像，上图为未使用微分干涉对比技术的图像，下图为使用了微分干涉对比技术的图像。 |
