眾所周知，光學顯微鏡是生物學家們深入了解細胞和組織內(nèi)部微小結(jié)構(gòu)的一雙眼睛。但是，由于光線具有衍射特性，所以無法將光線聚焦到非常小的焦點上。因此一直以來，傳統(tǒng)的光學顯微鏡一直無法分辨兩個距離非常近（這個距離小于觀察波長的一半）的物體，光學顯微鏡的最大分辨率只能達到橫向200納米，縱向600納米。

而電子顯微鏡雖然可以達到納米級的分辨率，但通電的結(jié)果容易造成樣品的破壞，因此能觀測的樣本也相當有限。另外一種蛋白質(zhì)貼上熒光卷標的技術(shù)雖然已經(jīng)較為成熟，但因為蛋白質(zhì)大分子的理化特性使其容易堆積，很難在顯微鏡下進行觀察。因此急需一種可以對200——750nm大小范圍內(nèi)的物體進行觀察并且擁有較高的空間分辨率（20nm以下）的顯微鏡。

熒光顯微鏡的基本原理是利用一個高發(fā)光效率的點光源，經(jīng)過濾色系統(tǒng)發(fā)出一定波長的光(如紫外光3650入或紫藍光4200入)作為激發(fā)光、激發(fā)標本內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)射出各種不同顏色的熒光后，再通過物鏡和目鏡的放大進行觀察。這樣在強烈的對襯背景下，即使熒光很微弱也易辨認，敏感性高，主要用于細胞結(jié)構(gòu)和功能以及化學成分等的研究。

超分辨率熒光顯微鏡的超分辨率來自納米顯微鏡（nanoscopy），納米顯微鏡通過電子束的掃描或者其他方式在CCD上成像，具有高分辨率，快速檢測，使用簡便等特點。因此熒光顯微鏡具有檢出能力高，對細胞刺激小，能進行多重染色等優(yōu)點。

由于超分辨率技術(shù)（super-resolution technique）的發(fā)展，顯微鏡的橫向分辨率已經(jīng)可以達到幾十個納米。超高分辨率的熒光顯微鏡也因為它前所未有的高分辨率在各個領(lǐng)域大顯身手，比如可以用于活體細胞成像研究，可以觀察樹突棘（dendritic spines）等動態(tài)的細胞結(jié)構(gòu)，這一科研成果榮膺了《自然方法》（Nature Methods）雜志評選出的2008年年度技術(shù)。