一般に生体試料の観察に使われる光学顕微鏡．観察試料のある一方向への屈折率勾配(微分値)を，明暗のコントラスト差として観察できるようになっている．陰影をつけたような観察像となり，エッジ部分が明瞭に観察される．対して輝度分布が平坦となる．コントラスト増強などの画像処理を行えば，さらに鮮明な観察像となる．物体深度が浅く，他の顕微鏡観察法と比較して，光学的な切片効果が顕著である．オルガネラや微細な繊維構造などの観察に適している．
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