본 발명은, 투명한 무채색의 복합 물질을 가시적으로 관찰할 수 있는 세포 관측 장치에 있어서, 광원부; 관측 샘플이 안치되는 표면에 나노 패턴이 형성되어 광원부로부터 출사된 광 중 유채색의 광이 선택적으로 투과되는 슬라이드 글라스; 슬라이드 글라스를 투과한 광의 색상을 획득하여 컬러값을 출력하는 이미지 센서; 및 컬러값을 입력받아 컬러값의 변화량을 이용하여 관측 샘플의 영상을 컬러 영상으로 재구성하는 영상 처리 모듈을 포함한다.본 발명에 따르면, 나노 패턴이 형성된 슬라이드 글라스가 광학적 필터로 작용하여 무채색의 세포를 가시적으로 관찰할 수 있다. 즉, 이 경우 이미지 센서에서 획득된 컬러값의 변화량으로 유전율, 굴절율 등이 상이한 이종성 단백질의 영역의 컬러가 다르게 나타나며, 영상 처리 모듈이 이를 재구성함으로써 인위적인 마커 없이도 손쉽게 세포의 구조나 구성 물질을 관측할 수 있다.