La microscopie à champ large illumine uniformément l'ensemble du champ de vision, permettant la détection simultanée par la caméra des signaux de fluorescence, qu'ils soient au foyer ou hors foyer. C'est l'approche la plus courante pour l'imagerie de fluorescence, largement utilisée pour l'observation de cultures cellulaires, l'imagerie de coupes de tissus marquées par fluorescence et le criblage à haut débit. Sa simplicité et sa rapidité d'acquisition en ont fait une technique standard en recherche fondamentale en sciences de la vie et sur les plateformes de microscopie automatisées.

Cependant, comme toute la lumière provenant de l'échantillon — y compris les signaux hors foyer — est collectée simultanément, l'imagerie d'échantillons épais ou fortement marqués peut entraîner d'importantes interférences de fond et une réduction du contraste. Pour pallier ces difficultés, les caméras de microscope doivent offrir une sensibilité élevée et un faible bruit de lecture afin de détecter avec fiabilité les faibles signaux de fluorescence, une large gamme dynamique pour capturer simultanément les zones claires et sombres, et des formats à grand champ de vision pour une couverture efficace des échantillons de grande taille.