| 二、傳統及無限光學系統
傳統光學系統中僅依靠物鏡來作影像之放大及呈像，由物鏡到影像呈像之距離為固定距離，而物鏡之設計亦為固定之狀況，但是基本上而言，在一些簡易而小型的顯微鏡下的性能與無限遠的光學功能相似。
在無限遠光學系統中，物鏡中包括了一個物鏡或稱第一物鏡，以及另外一個筒鏡或稱第二物鏡。
光經由聚光鏡投射到樣品上，再經由物鏡轉換為平行光，而影像在此並未成形，再經由筒鏡使影像呈像。介於物鏡和筒鏡之間之平行光徑叫做"第一次呈像空間"{afocal
space}，凡存在此第一呈像空間之顯微鏡就叫做無限遠顯微鏡。
三、CFI光學系統之優勢
CFI光學系統在光學及應用上皆已完善化。它有三組數字，200mm筒鏡焦距、60mm物鏡同步對焦距離及25mm鼻輪直徑。此三項數字成就了較長工作距離、高NA值及放大視野，CFI系統更擴張了第一次呈像空間。
﹝1﹞筒鏡焦距
focal length of tube lens
在無限遠光學系統中，物鏡被區分為二個鏡區，呈像高度為Y時，筒鏡焦距為fb，平行光之投射至筒鏡角度為θ，可以下列方式列出算式：Y
= fb X tanθ
上列算式表示有各種不同入射角θ的平行光,存在於第一次呈像空間，而當筒鏡具有較長之焦距fb時，通過第一次呈像空間之偏走走軸光線其角度較小。
螢光顯微鏡
fluorescence microscope
螢光顯微鏡使用一組螢光濾片,包括一個激發濾片，以及一個集光鏡和一片阻擋濾片將樣品的螢光與激發器光源分離。高功效干涉濾片已被改良為能夠適應寬幅波長之產品，干涉濾片由多層氣相澱積之金屬隔以介電質所構成。穿透波長(光)是由上述多層結構之濾片及光源穿透而造成之角度來決定。因此穿透光之波長隨投射角度之改變而跟著改變，為了達到週邊及中心視野之高功效，波長與設計值之差異,要盡量減小。
微分干涉差 differential
interference contrast
在微分干涉差配件中有一個DIC稜鏡是由二個契形單軸的晶體,如石英,以光軸互相交錯的方式互相接合。其目的在於分離每一光線成為二條偏振互相垂直的光,使而形成一特定設計之分岐角度。此稜鏡由其結構亦稱為WOLLASTON稜鏡或NOMASKI稜鏡。此稜鏡在物鏡和聚光鏡方面必須在分岐角度上互相對應才能產生微分干涉差之效果。另外，稜鏡之厚度也需加以計算,使能補償光徑長度。雖然DIC稜鏡的厚度被設計來補強光徑之長度，但是仍然僅在視野中心點才能得到最佳的對比。
在單軸晶體中非常光線之速率改變，係依入射角度與光軸而定。如果有較小的投射角度，則所有視野皆可以改善。這是因為形成外緣影像之光線進入DIC稜鏡時之角度，必定與存在的理想設計值有差異，因此，補償光徑長度也會偏離。舉例而言，在一個高NA值的聚光鏡中，使用10倍物鏡觀察相位差樣品，有一些凹凸不平的影像會在視野的邊緣產生，由於高NA值聚光鏡的焦距是相對的較短，如此才能使NA值較高，因此像10倍物鏡這種屑於大視野的物鏡，影像的凹凸不平，在邊緣最為顯著，這是因為光線的俯角(傾角)通過DIC濾鏡後，在聚光鏡那邊是比物鏡大。相同的現象也會發生在物鏡上，因為經過DIC陵鏡後，與物鏡同側之光線角度，和我們以前提到的Y=fb
x tanθ相吻合，在較小θ的情況下，筒鏡內的焦距長度增加20%，而光源的角度大概會減少17%，如此一來就會減少視野的凹凸不平的程度。
相位差顯微鏡
相位差顯微鏡的工作原理和微分干涉差類似，光源角度愈小的時後進入相位差盤，會使波長較小而有較佳之呈像能力。無論如何，相位差的影響是非常輕微的，並沒有明顯的視野清晰差異發生在相位差顯微鏡上。
第一次呈像空間之延伸
事實上長焦距物鏡可使光線以小角度的筒鏡光源，而在制定顯微鏡系統的延展性中較長焦距是非常重要的。第一次呈像空間就是由物到筒鏡間的距離，在此一空間中可放如許多模組，如螢光光源、分光器、倍率投影鏡，如果第一次呈像空間越大，可延伸之模組就越多。
CFI光學顯微鏡有200mm的筒鏡焦距，因此它可擁有較長的第一次呈像空間，原因可由下列公式表達：
ψ=2
XιXtanθ +2 x (N.A.'YMAX) x fb
ψ代表筒鏡直徑，ι是第一次呈像空間中，由物鏡瞳到第一片筒鏡之距離，θ是最大影像高度的偏軸光角度，NA.'YMAX是物鏡在最大影像高度時，其鏡後之NA值fb是筒鏡焦距。
比較fb=200mm及fb=160mm，第一次呈像空間ι可計算如下。
代入筒鏡直徑=30mm，YMAX=12.5mm(視野25mm)NA.YMAX=0.015，NA.YMAX係由在最大影像高度呈現模糊時約70%所決定。
ι=192(fb=200)，ι=161(fb=160)
明顯的表示出無限遠在相同的筒鏡直徑中有較長的筒鏡焦距，也就是有較長的可使用第一次呈像空間。
﹝2﹞同步對焦和鼻輪直徑
在無限遠光學系統中放大比例為β，代表物鏡焦距fa和筒鏡焦距fb之比例β=fb/fa，因此，在放大倍率下所需之物鏡焦距由筒鏡焦距決定，在200mm筒鏡焦距時，一個1倍的物鏡，依據公式推算有200mm之間物鏡焦距，在0.5倍的物鏡之下則有400mm之物鏡焦距，如果需要一個200mm之物鏡焦距則需要60mm同步對焦距離，因為要將較長焦距放入此一有限的空間中。
同理，無限遠光學中可擁有較短的物鏡同步對焦距離，因此較低的物鏡倍率被限制。凡是利用60mm同步對焦之物鏡，皆稱為CFI60物鏡。一個較長的同步對焦同時也有較長的工作距離，較高的NA值，我們選擇25mm作為鼻輪直徑目的在於可以有較高的NA值，所得到的結果就是高解像螢光。我們可以以下列公式計算螢光亮度(L):
L=(NA/mag)
2 XTe X Tem (ex:exciting，em:emmission)
Tex/Tem表示物鏡在激發波長及放射波長之穿透比，NA表示物鏡之NA值，mag表示放大倍率。
在光源的考量中，如果一個光源填滿物鏡的第二次對焦開口，則公式改變如下：
L(NA/mag)4 X Tex X Ten
為了取得較亮的影像，我們必須選擇高NA/mag之物鏡，這些都是我們決定生產CIF60物鏡的原因。
四、像差
像差在於鏡頭折射形成影像便會產生。有二種像差，一種是色差。色差形成之原因是因為波長被玻璃的折射指數改變了。另外一種像差則是單一色差，發生的原因則是鏡片的曲度，與光的波長無關。單一色差表現在5種所知的像差中，也就是我們所謂的賽得爾Seidle五像差。這五種像差包括：球面像差、色差、彗形像差、像散性及場曫曲。因為這些均與影像高度有關，使得長焦距對於改進這些像差得到了非凡的成就。
減少色差
在舊有的補償長焦距呈像系統中，僅使用目鏡來更正物鏡的橫向色差。在無限遠光學係統卻可以用筒鏡做物鏡橫向色差之補償。在此一方式下，因為上述原理，減少橫向色差變的較為容易。無論如何，如果我們使用物鏡利用它本身的在第一次呈像中做橫向的消除像位差的工作，我們必須做出一個新的設計。CFI光學系統就可以分割在物鏡和筒鏡中獨自的調節縱向及橫向色差。愈長的焦距造成愈多的色差消除問題，因為色差在物鏡焦距中與玻璃的色散的比例成正比。也就是物鏡的焦距愈長，色散比例愈大。以60mm來作為物鏡同步對焦的焦距，對於得到矯正色差的效果及適應，較大的200mm筒鏡距離都是很重要的。
五、結論
在此一技術報告中，我們解釋了新一代的顯微鏡工作方式，也比較了前一代的形式，並指出了新設計的優勢。在CFI光學中，色差分別在物鏡及筒鏡中被消除，CFI光學延展了第一次呈像距離之視野週邊之清晰影像可行性及效率。如果此光學系統報導能夠帶來深思及應用在顯微鏡上，特別是在NIKON
CFI光學的領域中，我們會很感激。
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