光的相位差的的對比度可以通過轉換被觀察光學顯微鏡。由于可以以非染色和非侵入性的方式觀察標本，因此通常將其特別用于觀察生物細胞和進行臨床檢查。它也用于檢測石棉。

當光束通過物質時，當比較透射通過具有不同折射率的物質的光時，會發生相位差。同樣，當物質阻擋光線時，光線也會發生衍射。

當用顯微鏡觀察不透明物質時，由于對比度由于變暗或著色而出現，因此可以直接觀察圖像。

然而，當觀察未染色的細胞或微生物時，物體幾乎是透明的，因此幾乎沒有對比度，因此無法進行觀察。因此，已經開發了一種染色方法作為觀察方法，但是染色的細菌和細胞被破壞并且在某些情況下會死亡。當取出觀察到的東西并對其進行培養或觀察生態時，這非常不便。因此，尋求了一種能夠進行觀察而不會染色的方法。

相位差觀察電容器具有其中光透射穿過甜甜圈形縫隙的結構。環形的縫隙的大小與相應的物鏡的相位環（稍后描述）具有共軛關系。當改變用于觀察的物鏡時，物鏡的相位環的尺寸改變，因此有必要改變甜甜圈形狹縫的尺寸。用于觀察相差的許多聚光器在轉塔上布置有多個狹縫，并且可以根據物鏡而改變。

相襯顯微鏡獲得對比度的原因是基于以下原理^[2]。使用目鏡式小型望遠鏡（稱為定心望遠鏡），觀察目鏡，然后進行調整，以使通過相差聚光器的光與相環的一部分重合。

• 透過具有不均勻折射率的物體的光可以通過直線傳播的光（0階衍射光）和1階衍射光的總和來近似。它們之間存在π/ 2的相位差，并且一階衍射光的強度與折射率的不均勻性成比例。
• 零級衍射光（背景光）穿過物鏡的相位環。此時，π/ 2相被相位板超前/延遲，并且光線變暗。
• 在焦平面上，將樣品光和背景光合并，觀察到相差作為對比度

由于基本分辨率原理與普通光學顯微鏡相同，因此實際放大倍數被限制在1000到1500倍左右。

在以這種方式獲得的圖像中，將觀察到背景明亮/樣品暗的圖像稱為正對比度，將觀察到背景暗/樣品明亮的圖像稱為負對比度。通常，正對比度適合于觀察大的結構，例如細胞中的細胞核，而負對比度適合于觀察顆粒/顆粒結構。

在背景和樣品之間的邊界部分稱為暈光環狀光被生成。暈輪增加了樣品和背景之間的對比度，并提高了可見度。另一方面，暈圈的出現具有邊界部分的精細結構的分辨率降低的問題。該問題通過調節相位環單元的調光度來解決。具體地說，準備了幾種調光度可調的物鏡，并用具有適當對比度的物鏡代替。

微分干涉顯微鏡是另一種通過將相位差轉換為對比度的顯微鏡。要進行比較，請參閱微分干涉顯微鏡＃與相差顯微鏡的比較。廣義地說，相襯顯微鏡的對比度與樣品的厚度相對應，而微分干涉顯微鏡的對比度則根據樣品的折射率而變化。

相差顯微鏡的問題在于，由于原理上的問題，僅一部分照明光可用于觀察。因此，觀察到的圖像是暗的。為了解決該問題，需要強的照明光源。

相襯倒置顯微鏡特別用于細胞培養和細胞操作。這是一種具有一定結構的顯微鏡，可讓您從下方觀察培養皿，并專門處理培養皿上的細胞。相襯電子顯微鏡目前正在開發中。碳薄膜有望作為相板。