使用常规的生物显微镜，很难观察到无色透明细胞的存活状态。相衬显微镜通过利用光的两个特征（衍射和干涉），可以根据亮度差（对比度）可视化样本。

原理

对于诸如正弦波之类的周期性运动，相位表示波相对于原点经过的部分。光也是一种振荡，当通过物体时，相位会在通过的光（衍射光）和其余的光（直接光）之间发生变化。即使物体是无色透明的，当光线穿过时，相位仍然会发生变化。该相衬被转换成亮度差以观察样品。

特征

• 可以观察到透明细胞而不会弄脏它们，因为相衬可以转换为亮度差异。

• 由于不必对细胞染色，因此可以在活着的状态下观察到细胞分裂和其他过程。

结构体

因为衍射光太弱而不能被眼睛正常观察到，所以相位板位于物镜和像面之间的光焦点处，从而仅直接光的相位改变。这会在图像表面产生对比度。
结构特征包括会聚透镜的焦平面上的环形光圈，而不是针孔，以及物镜的后焦平面上的相位板。