在光學顯微鏡的發展過程中，相差鏡檢術的發明成功，是近代顯微鏡技術中的重要成就。我們知道，人眼只能區分光波的波長（顏色）和振幅（亮度），對于無色通明的生物標本，當光線通過時，波長和振幅變化不大，在明場觀察時很難觀察到標本.

相差顯微鏡利用被檢物體的光程之差進行鏡檢，也就是有效地利用光的干涉現象，將人眼不可分辨的相位差變為可分辨的振幅差，即使是無色透明的物質也可成為清晰可見。這大大便利了活體細胞的觀察，因此相差鏡檢法廣泛應用于倒置顯微鏡。

相差顯微鏡的基本原理是，把透過標本的可見光的光程差變成振幅差，從而提高了各種結構間的對比度，使各種結構變得清晰可見。光線透過標本后發生折射，偏離了原來的光路，同時被延遲了1/4λ（波長），如果再增加或減少1/4λ，則光程差變為1/2λ，兩束光合軸后干涉加強，振幅增大或減下，提高反差。在構造上，相差顯微鏡有不同于普通光學顯微鏡兩個特殊之處：
1. 環形光闌（annular diaphragm） 位于光源與聚光器之間，作用是使透過聚光器的光線形成空心光錐，焦聚到標本上。
2. 相位板（annular phaseplate）在物鏡中加了涂有氟化鎂的相位板，可將直射光或衍射光的相位推遲1/4λ。分為兩種：
1. A+相板：將直射光推遲1/4λ，兩組光波合軸后光波相加，振幅加大，標本結構比周圍介質更加變亮，形成亮反差（或稱負反差）。
2. B+相板：將衍射光推遲1/4λ，兩組光線合軸后光波相減，振幅變小，形成暗反差（或稱正反差），結構比周圍介質更加變暗