光学照明系统中最为常用的照明方式:科勒(Kohler)照明。科勒照明的前身是临界照明(Critical illumination),也就是通过透镜将照明光源的像投射到样品下,用以照亮可以透射光的样品。但是,灯丝的螺旋形像会叠加在样品上,如果要对样品摄影,则无法确定这样的花纹是来自于样品还是来自于照明系统,如下图所示。而科勒照明由于样品平面是光源的频谱面,光源即使有光强不均匀的分布,由于每个光源上的点都均匀地通过透镜投射到整个掩模版平面,所以照明是很均匀的。

由于科勒照明的优点,带摄影接口的中高端显微镜以及光刻机都采用它。如下图所示是带有科勒照明的光刻机成像系统示意图。其中投影物镜采用双远心结构。而照明部分的数值孔径与成像投影物镜在掩模版一方的数值孔径一致。在 4:1 缩小的光刻机上,掩模版一方(物方)的数值孔径是像方的 1/4。例如,在 193nm 浸没式光刻机上,主流浸没式光刻机的像方数值孔径为 1.35,如荷兰阿斯麦公司的 NXT 系列。因此在掩模版一方,数值孔径为0.3375,照明的数值孔径也为 0.3375,大约相当于摄影行业的 F1.5。