Les techniques de super-résolution, telles que STED, SIM et PALM/STORM, dépassent la limite de diffraction de la lumière, permettant aux chercheurs de résoudre les structures cellulaires et les distributions moléculaires avec une précision nanométrique.

Bien que ces méthodes permettent d'atteindre une résolution spatiale sans précédent, elles se font au détriment de l'efficacité photonique. De nombreuses techniques nécessitent l'acquisition de milliers d'images séquentielles ; par exemple, les méthodes de localisation de molécules uniques (PALM/STORM) reconstruisent une image haute résolution à partir de dizaines de milliers de localisations. De plus, la concentration de la lumière dans des régions extrêmement petites augmente la densité d'énergie locale, ce qui accroît les risques de photoblanchiment et de phototoxicité. Ces contraintes imposent des exigences strictes aux systèmes de caméra, qui requièrent une sensibilité ultra-élevée, un bruit exceptionnellement faible et des capacités d'imagerie à haute vitesse.