L'éclairage de Köhler

Inventé par A. Köhler à la fin du XIXème siècle [ ], il est basé sur les trois conjugaisons suivantes:

• Diaphragme de champ de l'éclairage ↔ Préparation via l'optique du condenseur.

• Diaphragme d'ouverture de l'éclairage ↔ pupille d'entrée de l'objectif (à l'infini) via l'optique du condenseur.

• Dépoli devant la lampe ↔ Diaphragme d'ouverture via l'optique de l'illuminateur.

La figure 3 ci-dessous en donne son schéma de principe avec ses différents éléments et les indications des conjugaisons. Le diaphragme d'ouverture DO est par construction mécanique dans le plan focal objet de l'optique C du condenseur. La deuxième conjugaison est donc toujours réalisée.

L'optique I de l'illuminateur est éclairée très uniformément par la lampe et son dépoli, situés quelques centimètres en retrait. L'éclairage de la préparation, par l'image de la lentille I (limitée par le diaphragme de champ DC) formée par l'optique C du condenseur dans le plan de la préparation Pr est donc uniforme. Par contre, l'image du dépoli, de texture et d'éclairage plus ou moins uniformes, est formée dans le plan du diaphragme d'ouverture DO. Ce dernier étant par construction dans le plan focal objet de l'optique C du condenseur, l'image du dépoli est rejetée à l'infini et est donc le plus éloignée possible de la préparation.

Cette configuration possède des propriétés remarquables. Le diaphragme d'ouverture étant dans le plan focal du condenseur, la pupille de sortie du système (DO,C) est donc rejetée à l'infini (système télécentrique image). Ceci signifie que, en sus de recevoir le même éclairement, tous les points de la préparation sont éclairés par le même cône de lumière, ce qui, associé au caractère télécentrique objet de l'objectif du microscope, garantit une réponse photométrique identique pour tous les points du champ du microscope, ce qui est très important en pratique et serait difficile à obtenir dans d'autres configurations... De surcroît, l'éclairage Köhler permet de régler, de manière totalement indépendante l'une de l'autre, la taille du champ éclairé sur la préparation [contrôlé par le diaphragme de champ DC (Il est souvent utile, pour des problèmes de lumière parasite, de limiter la zone éclairée à celle vue ou même simplement étudiée par le microscopiste)] et l'angle du cône de lumière frappant chaque point de la préparation, ou, autrement dit, l'ouverture numérique de l'éclairage [contrôlé par le diaphragme d'ouverture DO (Ceci règle la quantité de lumière totale reçue mais aussi et surtout la manière dont se forme l'image finale de l'objet observé, par son influence sur la cohérence partielle de l'éclairage ; voir la sous-partie « Cohérence de l'éclairage et limite de résolution » sur la formation des images en éclairage partiellement cohérent)]. L'éclairage Köhler assure par ailleurs, par conception même, la conjugaison des plans du diaphragme d'ouverture DO et de la pupille Pu de l'objectif. Il en va de même pour le plan du diaphragme de champ DC de l'éclairage et celui du diaphragme de champ Dc de l'oculaire. Par conséquent, l'éclairage Köhler n'introduit aucun vignettage et l'uniformité de l'illumination du champ observé peut effectivement être obtenue.

Ainsi, à l'exception des modèles de très bas de gamme, l'éclairage Köhler est systématiquement intégré dans le statif de tous les microscopes actuels. Il est souvent partiellement préréglé, en particulier en ce qui concerne les centrages. La conjugaison Diaphragme de Champ/Préparation (par translation du condenseur) incombe cependant toujours à l'utilisateur afin de permettre l'observation de préparations réalisées sur des lames d'épaisseurs différentes.