הביצועים של מיקרוסקופ מושפעים ממספר גורמים
הגורם העיקרי הקובע את הביצועים של מיקרוסקופים של ניקון הוא הרזולוציה שלהם, המכונה גם רזולוציה או רזולוציה. עם זאת, כמויות פיזיקליות כגון הגדלה ובהירות קשורות קשר הדוק לרזולוציה של מיקרוסקופים של ניקון
אנו יודעים שמיקרוסקופים הם מערכות אופטיות קואקסיאליות מורכבות. מערכת זו מורכבת ממרכיבי הדמיה עיקריים כגון מקור אור, פס אור צמצם, זרקור ועדשת אובייקטיבית. העינית היא רק רכיב אופטי שמגדיל ישירות ומקרין את האובייקט על המסך (כולל הרשתית האנושית). מקור האור עשוי להיות מקורות לא קוהרנטיים כגון אור שמש או אור, או מקורות קוהרנטיים כגון אור נקודתי.
בשנות השבעים של המאה ה-19 הניח החוקר הגרמני א' אבה את היסודות לתיאוריית ההדמיה המיקרוסקופית. אופטיקה של פיזיקה מודרנית משתמשת בניסויים מעודכנים כדי להבהיר עוד יותר את המהות של עקרון הטרנספורמציה של הספקטרום בתורת ההדמיה של Abbe (אופטיקה של הספקטרום טרנספורמציה של פורייה).
מרכיב ההדמיה המרכזי בנתיב האופטי להדמיית מיקרוסקופ הוא עדשת האובייקטיב. ישנם אינספור מישורים בין מקור האור לעדשה הקדמית של עדשת האובייקטיב, עם מישורים מצומדים מתאימים מאחורי עדשת האובייקטיב. עם זאת, לפי התיאוריה של אבה, מישור האובייקט O במיקרוסקופ מתאים למישור המצומד O, שהוא מישור התמונה O, ולמישור המצומד I, המתאים למקור האור I. אלו שני זוגות מישורים חשובים ב- מערכת ההדמיה. כדי להבין את תהליך ההדמיה של מיקרוסקופיה של ניקון, עלינו ללמוד את התהליכים האופטיים המתרחשים בשני המישורים המצומדים התואמים הללו.
בתוך טווח הזווית של האלומה הפוגעת המוגבלת על ידי סרגל האור הצמצם במיקרוסקופ, היא הופכת ישירות למקור אור מאיר להארת הדגימה באמצעות מעבה. האור על מישור אלומת הצמצם יוצר תמונות על או ליד מישור המוקד שמאחורי עדשת המטרה. אבי התייחס לתמונה זו כאל ההדמיה הראשונה בנתיב ההדמיה המיקרוסקופי. איננו יכולים להתעלם מהחשיבות של איכות ההדמיה הראשונה. ראשית, סרגל האור של הצמצם מגביל את זווית הפגיעה הדרושה להדמיית אלומת האור. משמעות הדבר היא שהבהירות המתאימה יותר להתבוננות בעצמים תחת מיקרוסקופ נקבעת על ידי זה. שנית, אור ההדמיה במישורים שונים מהמבנה התלת מימדי של הדגימה נקבע גם על ידי זה. בקיצור, הניגודיות המתונה של תמונת האובייקט והבהירות של קו מתאר תמונת האובייקט במיקרוסקופ של ניקון נקבעים על ידי זה.
אם נכניס את הדגימה לנתיב ההדמיה של מיקרוסקופ ניקון, מערכת ההדמיה הראשונה תיפגע. את תמונת פס האור של הצמצם כבר לא ניתן לראות בצינור המראה. בשלב זה, פרטי הדגימה מוארים ומצטלמים על הרשתית או על המסך מאחורי העינית. אבי קרא לזה ההדמיה השנייה של המיקרוסקופ. תהליך ההדמיה של פרטי הדגימה אינו יכול להיות מוסבר על ידי אופטיקה גיאומטרית. מכיוון שאור ההדמיה נשבר, דו-שבירה, מתעקם ומפוזר במישור זה, ופיזור העוצמה של האור משתנה על ידי פרטי הדגימה. מידע האור במישור הספקטרום של פורייה עובר טרנספורמציה ומוקרן על המסך. במיקרוסקופים אופטיים שונים, המבוססים על עיקרון זה, נעשה שימוש ברכיבי הפרעה שונים למיפוי פרטי הדגימה לאובייקטים בעלי אור וחושך מנוגדים או כהה ואור מנוגדים. זהו עקרון ההדמיה של מיקרוסקופים שונים שעליהם נדון בהרחבה בעתיד.
