光學切片是通過適當設計的顯微鏡可以在厚樣品內部深處產生焦平面的清晰圖像的過程。這用于減少使用切片機等儀器進行薄切片的需求。使用了許多不同的光學切片技術，并且專門設計了幾種顯微鏡技術來提高光學切片的質量。

良好的光學切片（通常稱為良好的深度或z分辨率）在現代顯微鏡中很流行，因為它可以根據在不同焦平面捕獲的圖像對樣品進行三維重建。

在理想的顯微鏡中，只有來自焦平面的光才能進入檢測器（通常是觀察者或CCD），以產生顯微鏡所聚焦的樣品平面的清晰圖像。不幸的是，顯微鏡并非如此，來自焦平面以外的光源的光也到達檢測器。在厚樣品中，在焦平面和物鏡之間可能存在大量物質，因此產生了虛假信號。

在不對顯微鏡進行任何修改的情況下（即使用簡單的寬視場光學顯微鏡），光學切片的質量由與攝影中的景深效果相同的物理學決定。對于高數值孔徑的鏡頭（相當于寬孔徑）、景深較小（淺焦點），并且可以提供良好的光學剖面。高倍率的物鏡通常比低倍率的物鏡具有更高的數值孔徑（因此具有更好的光學截面）。油浸物鏡通常具有更大的數值孔徑，因此可以改善光學截面。

除了增加數值孔徑外，很少有技術可用于改善明場光學顯微鏡中的光學切片。由于折射極限，大多數具有油浸物鏡的顯微鏡都達到了數值孔徑的極限。

差分干涉對比（DIC）對光學切片提供了適度的改進。在DIC中，樣品由兩個稍微偏移的光源有效地照明，然后這些光源相互干擾以產生由兩個光源的相位差產生的圖像。由于光源中的偏移很小，因此相位的xxx差異是由靠近焦平面的材料引起的。

在熒光顯微鏡下，焦平面外的物體只有在被照明并發出熒光時才會干擾圖像。這增加了一種額外的方式，通過使照明僅針對焦平面，可以改善光學切片效果。

共聚焦顯微鏡使用一個或多個掃描點照亮樣品。結合共軛焦平面上的針孔，此功能可濾除焦平面外部光源發出的光，從而改善光學切片效果。

基于光片的熒光顯微術用與觀察方向成90°角的激發光照射樣品，即使用僅在一個方向聚焦的激光（光片）僅照射焦平面。與落射熒光顯微鏡相比，該方法有效地減少了散焦光，并可能導致縱向分辨率的適度提高。

雙光子和多光子激發技術利用了以下事實：熒光團不僅可以由具有正確能量的單個光子激發，而且可以由共同提供正確能量的多個光子激發。需要多個光子同時與熒光團相互作用的“依賴于濃度”的附加效應僅在非常靠近焦平面的位置提供刺激。這些技術通常與共聚焦顯微鏡結合使用。

光學切片方面的進一步改進正在積極開發中，這些原理主要是通過規避光的衍射極限的方法來進行的。例子包括通過兩個物鏡的單光子干涉術，以給出關于單個熒光團的極準確的深度信息和三維結構照明顯微鏡。

普通的廣角顯微鏡的光學截面可以通過反卷積得到顯著改善，反卷積是一種根據測量或計算出的點擴散函數消除圖像模糊的圖像處理技術。

光學切片可以通過使用具有高折射率（> 1.4）的清潔劑來增強，例如芐醇/苯甲酸芐酯（BABB）或芐醚，這些透明劑可以使標本透明，從而可以觀察內部結構。

在非光學顯微鏡中，光學切片的開發不足。

X射線和電子顯微鏡通常具有較大的景深（較差的光學切片），因此薄樣品切片仍被廣泛使用。

盡管相似的物理學指導聚焦過程，但在光學切片的背景下通常不討論掃描探針顯微鏡和掃描電子顯微鏡，因為這些顯微鏡僅與樣品表面相互作用。

全內反射顯微鏡是一種熒光顯微鏡技術，它有意將觀察范圍限制在樣品的頂部或底部，但具有極高的深度分辨率。

從理論上和實驗上都證明了結合使用聚焦截面和傾斜的3D成像，以便在大視野范圍內提供出色的3D分辨率。

光學切片的主要替代方法是：

• 樣品的薄切片，例如用于組織學中的切片。
• 斷層掃描，特別為透射電子顯微鏡研制。