ケーラー照明では光源の輝度ムラが照射面に現れないよう、それぞれ別の役割を持った2つの部分からなる光学系を用いる。 集光レンズは光源の実像を投影レンズ上に作り、投影レンズは集光レンズの実像を照射面に作る。 つまり、集光レンズの役割は光源からの光がより多く投影レンズを通るようにすることであり、投影レンズの役割は（集光レンズで結像する前の）光が均一な面を照射面に映し出すことである。