2。2设计方案

柯勒照明克服了临界的缺点，是实验中的理想照明法。这中照明法不仅观察效果佳，而且是成功地进行显微照相所必须的一种照明法。

（1）灯丝不落在被检物平面上，照明均匀。

（2）照明的热焦点不在被检物，不会灼伤被检物。

（3）将视场光阑成像在被检物平面处，改变大小可控制照明范围。设计了两种方案[7]，第一种方案如下。

可以采用大片LED灯来做光源，采用复眼透镜与柯勒照明系统配合，已获得较高的光能利用率及较大面积的均匀照明。

复眼透镜是由一系列相同的小透镜拼合而成，小透镜的面型可为二次曲面或高次曲面，其形式可根据拼合需求进行加工。最常用的拼合方法有以下两种。

图2。1正六边形复眼透镜

如图2。1[7]所示处于中心的小透镜称为中心透镜，其他小透镜围绕着中心小透镜一圈圈地排列，每一圈的透镜个数为6N（N为圈的序号）。

图2。2矩形复眼透镜

如图2。2[7]所示排列成一个n×n的列阵，这种复眼透镜加工难度较前者小一些，但产生均匀照明的效果不如前者。在实际的应用中，复眼透镜通常采用双排复眼[7]的形式所图2。3[7]所示。每排复眼透镜由一系列小透镜组合而成。两排透镜之间的间隔等于第一排复眼透镜中的各个小单元透镜焦距。与光轴平行的光束通过第一排透镜中的每个小透镜后聚焦在第二块透镜上，形成多个二次光源照明；通过第二排复眼透镜的每个小透镜和聚光镜又将第一排复眼透镜的对应小透镜重叠成像在照明面上。

图2。3双复眼透镜

（S-光源L1-聚光镜 LA1-场镜 LA2-瞳面镜 L2-成像透镜P-像面）系统结构如图所示，点光源S置于聚光镜L1的焦点上，复眼LA2上每个小透镜的中心位于复眼LA1上对应的小透镜的焦点，像平面P位于聚光镜L2的焦平面。点光源经L1后成一束与光轴平行的平行光，光束经过复眼LA1后聚焦到第二块透镜的中心处，即复眼LA1将光源形成多个光源像进行照明，复眼LA2的每个小透镜将第一排复眼透镜对应的小透镜重叠成像在照明面P上。由于第一排复眼将光源的整个宽光束分为多个细光束照明，且每个细光束范围内的微小不均匀性由于处于对称位置细光束的相互叠加，使细光束的微小不均匀性获得补偿，从而使整个孔径内的光能量得到有效均匀的利用。从复眼LA2出射的光斑通过聚光镜聚集在照明屏上，照明屏上光斑的每一点均受到光源所有点发出的照射，同时，光源上每一点发出的光束又都交会重叠到照明光斑上的同一视场范围内，所以得到一个均匀的方形光斑。

这是一个典型的柯勒系统。这一系统中，由于整个宽光束被分为多个细光束照明，而每个细光束的均匀性必然大于整个宽光束范围内的均匀性，且每个细光束范围内的微小不均匀性由于处于对称位置细光束的相互叠加，使细光束的微小不均匀性获得补偿，从而使整个孔径内的光能量得到有效均匀的利用。

第二种方案如下。采用光棒与柯勒照明系统相配合，获得较高的光能利用率及较大面积的均匀光照。光棒照明是另一种有效的均匀照明器件。光棒可以是实心的玻璃棒，也可以是内镀高反射膜的反射镜组成的中空玻璃棒。前者利用全反射原理，反射效率较高，且加工方便；后者利用反射镜实现光在其内部的传输，效率较低，但由于没有玻璃材料的吸收，能量损失较小，并能允许较大角度的光线入射，可以在短长度内实现同样次数的反射，达到相同的均匀性。如图2。4[7]所示带角度的光线入射光棒后，在光棒内部反射次数随着入射角度不同而变化，不同角度的光线充分混合，在光棒内的输出面上的每个点都将得到不同角度光的照射，从而在光棒的输出端能够形成均匀分布的光场。光棒输出端每一点的光强为来自光源的不同角度光的积分，因此，光棒也被称为光积分器件。