聚焦处的分子可以被相干地照亮，且可以收到相干地反射光或是穿透光，例如：侦测器可以接收到发射光地相干叠加。用于照明与侦测的体角 formula_1也增加并接近理想状态(样品同时照射和检测到来自各方向的光)。在图中显示4Pi显微镜的操作模式。 激光由一分光镜(BS)分光并透过镜子打在两个相反的物镜。在共同焦点处，两道聚焦光束会叠加。 激发的分子在这个位置发出荧光，且被两个物镜收集，由同一分光镜收集，最后被分色镜 (DM)偏折至接收器。在理想情况下，每个物镜可以收集立体角 formula_2的光线。 因