雷射掃描共軛焦顯微鏡與數位光學

顯微鏡的發明，使得人類能夠見到非常微小的物質。現代科學與現代工業，幾乎處處都能見到顯微鏡的使用，例如生物學與醫學方面，要使用顯微鏡來看見微米尺寸的細胞和染色體 (1微米=百萬分之一米)，或是看見奈米等級的蛋白質和DNA (1奈米=十億分之一米)。半導體工業中的電晶體與各種電子元件也已經小到奈米等級。如果沒有精密的顯微鏡技術，科學和工業的發展都會大受影響。

一般的光學顯微鏡能夠把微小物品放大的原理是透過光學透鏡，請看圖1。

任何物品要被看到，必須要有光照射到物品上面，光接著會反射到人的眼睛裡面，使人產生視覺。光學顯微鏡的原理是透過光學透鏡來改變光行走的路徑，使人看到的影像放大。以圖一為例，觀察者會在透鏡1和透鏡2之間看到一個放大的影像，這個影像其實是因為光的路線被改變了，使眼睛感覺到有一個影像存在那裡，是一種假的影像，稱為虛像。就好像我們照鏡子的時候會在鏡子裡面看到自己，也是因為光行走的路徑被改變了，使得眼睛感覺鏡子裡面有影像，鏡子裡面的影像也是一種虛像。

這種傳統的光學顯微鏡的問題在於景深 (Depth of Field) 是不夠好的，在圖一中的微小物品是有厚度的，有些地方比較高，有些比較低。假如我們想要看清楚高的位置，要調整物品和透鏡1的距離，讓顯微鏡聚焦在高的位置，但是這時候低的位置就看不清楚了。反過來說，如果我們聚焦在低的位置，那高的位置就看不清楚了。

另外一個問題是解析度問題，請看圖2。