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所谓同轴光照明是与物镜的轴向相同的方向的光照射到物体的表面，我们称之为同轴光照明。
同轴光照明使用一种特殊的半透半反射镜面，将光线反射到物镜的透镜轴方向。半透半反射镜只让从物体表面反射并垂直于透镜的光线通过。半透半反射镜只让从物体表面反射并垂直于透镜的光线通过。同轴光源提供的这种照明技术对于实现扁平物体且有镜面特征的表面的均匀照明很有用。此外，此技术还可以实现使表面角度变化部分高亮，因为不垂直于相机镜头的表面反射光不会进入镜头，从而造成表面较暗。
同轴光显微镜对LCD液晶面板的ITO观察，传感器芯片观察，硅片表面的划痕，铝合金孔隙率的观察时非常有效的。
而要在观察的基础上进行的线宽测量，孔隙率含量测量，则不仅仅要使用同轴照明，还要使用单光路光学系统。虽然通常的立体显微镜或者叫体视显微镜也能安装同轴照明附件，但是其双光路会大大影响其测量的准确性。因此在要求严格的某些行业标准中，已经禁止使用立体显微镜或者体视显微镜进行的测量。
单光路的显微镜有金相显微镜，还有宏观显微镜，或者叫单筒显微镜。宏观显微镜或者单筒显微镜的同轴照明器设计和制造难度比较高，尤其是低倍时的照明不均匀，成像后的畸变都会直接影响测量可靠性。目前德国LEICA的Z16APO或者Z6APO整体复消色差（APO）单筒显微镜，在分辨率上已经达到700线对/毫米（0.7微米线宽），并具备以下特点：
单光路系统,大大提高尺寸测量的准确性
具有*对比度，色彩逼真度
齐全元件的*复消色差的变焦系统和复消色差物镜
的多样聚焦应用于各种各样试验机
*逼真度用于的测量，分析和文件的编集
真实色彩的偏振用于起偏光的光学检测
无深浅反差反射物体的平滑的无畸变像用于同轴照明
电动聚焦，电动变倍，电动光栏，（可选的）,
用于高放大率水平的精细聚焦
用于重复操作的可转换的焦距位置
内装膜片用于大幅度的视野调整
变化视角10-50的复消色差ERGO管
高性能的光传播基础提供*对比度
高性能的数码摄像机和影像分析软件
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