显微镜是用来帮助人眼观察近距离细小目标的一种光学仪器，它由物镜和目镜组成，常规显微镜的工作原理是被观测物体经过物镜、目镜成像在无限远供人眼观察。显微镜的光学特性（视放大倍率和数值孔径）主要由物镜决定。

显微镜通常配有若干不同倍率物镜和目镜互换使用，为保证互换性，要求不同倍率物镜的共轭距离（物平面到像平面的距离）相等。被观测物体经过物镜被放大为一个实像成在目镜的焦平面，共轭距离是固定的。

被观测物经过物镜以后变成平行光，像成在无限远，在物镜后面有一固定不变的镜筒透镜，再把像成在目镜的焦平面上。这种结构的中间像平面位于无限远处，即共轭距为无限远。无限共轭显微物镜需要配合镜筒透镜使用才能观察最终成像，同时也可在管镜中插入偏振器件、相位板、荧光组件等来实现不同的应用。
对比相同倍率条件下，无限共轭显微物镜的工作距离要比有限共轭更长。

显微镜物镜的倍率是指物镜的垂直轴放大率β。
针对有限共轭距物镜，在共轭距L一定的条件下，β与物镜的焦距存在以下关系：

对无限共轭距物镜，焦距和倍率之间的关系（以取镜筒透镜焦距为250mm为例）：

无论是有限共轭还是无限共轭，β越大（绝对值），f'越短，所以物镜的倍率实际上决定了物镜的焦距。

数值孔径定义图像空间中边缘光线角的正弦值，影响系统总体进光量，它决定了物镜的衍射分辨率。

显微镜物镜衍射分辨率公式:

公式中代表显微镜物镜能分辨的最小物点间隔,λ为光的波长,对目视光学仪器取平均波长λ=550nm,NA为数值孔径。因此要提高显微物镜的衍射分辨能力必须增大数值孔径NA。

显微镜对焦时，在焦点面前后错位也可清晰观测的范围为焦深。孔径D越大，焦深越浅。