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1.光学系

    - 接眼レンズ

    眼に接する位置にあるレンズ。対物レンズによる物体の拡大像をさらに拡大して見るのに使われる。

    - 対物レンズ

    物体側に位置しているレンズのこと。収差を小さくするため,ふつう屈折率の異なるレンズを数枚組み合わせてつくる。
    - 倍率

    「長さ」の拡大比のこと。倍率が2倍というのは、長さが2倍になることを示しています。
    観察しているときの倍率は、対物レンズにかかれている倍率と接眼レンズにかかれている倍率をかければ顕微鏡の倍率にはなります。倍率はこの設計仕様にあっている場合ですので、違う設定の対物レンズを使えば、倍率は違ってきます。倍率は、単に、どれだけ引き延ばしたかという意味ですので、画像が鮮明かどうかの尺度ではありません。

    - 開口数

    レンズの分解能を求めるための指数。屈折率nの媒質中にある光軸上の物点が入射瞳の半径を見込む角をαとするとき、開口数(NA)はn sinαとなる。生物・工業用顕微鏡の対物レンズ100倍の開口数(NA)は一般的に1.25くらいである。解像度の限界は空気中では 波長 / 2NA となり、開口数が大きいほど、解像度は小さな数値、つまり、より細かいものを見えることになります。 また、NAの大きなレンズはどうしても作動距離が短くなります。

    - 分解能

    どれだけ細かなものまで識別できるかということです。
    分解能は開口数により決定され、開口数が大きいほど分解能の高いレンズということになります。

    - 解像力

    主にCCTVレンズに代表されるカメラレンズ光学系分野で使われる尺度。等間隔な白黒のラインの像を、
    1mm巾の中でどこまで分離できるかを本数/mmで表記する。

    - 作動距離

    WD(WorkingDistance)とも言います。レンズ物体側鏡筒端から物体までの距離。開口数に反比例するため、高倍率になるほど作動距離は短くなります。作業性を確保するため作動距離の長いタイプの対物レンズも販売されていますが、その分、開口数は小さくなります。

    - 焦点深度

    サンプルにピントを合わせたとき、同時にはっきりみえる上下(奥行き)の距離(厚さ)を焦点深度と言います。焦点深度は開口数に反比例しますので、分解能を高くかつ焦点深度を深く、ということは光学的に相反する事象であり、倍率が高くなるほど焦点深度は浅くなります。また写真撮影においての焦点深度は肉眼での観察の約1/2に下がるため、肉眼でのピント合わせ以上に、写真撮影のピント合わせは難しくなります。

    - 被写界深度

    奥行きがある視野において、焦点がずれても像のボケを感じない範囲。
    SEMの場合は焦点深度と同義語であり、電子プローブの開き角に依存する。

    - アッベ数

    逆分散率ともいい、透明体の色分散(屈折率の波長による変化)を評価する指標です。アッベ数が大きいほど、
    色分散がなくにじみのない鮮明でスッキリした視界が得られます。

    - 視野数

    接眼レンズから見たときの、観察のできる範囲を表します。接眼レンズによって決定され、その数が大きいほど広い範囲を観察できます。また次の式で、観察されている実視野の直径を求めることができます。 実視野の直径=接眼レンズの視野数/対物レンズの倍率(単位o)例えば視野数20の10倍接眼レンズと20倍対物レンズの組み合わせで観察した場合、総合倍率200倍で実視野の直径は1oとなります。

    - 実視野

    物体がみえる範囲(円の直径)を実視野、あるいは視野の大きさといいます。実視野が大きいと、広範囲を見ることができるため、あまりプレパラートを移動させなくて済み、観察が楽になります。実視野の大きさは接眼レンズの視野数÷対物レンズの倍率で求めることができます。

    - 焦点距離

    凸レンズの中心と焦点までの距離をいいます。

    - フランジバック

    レンズマウントのマウント面から、フィルム(撮像素子)面までの距離をいいます。

    - 同焦点距離

    同焦点距離とは、焦点を合わせた時の対物レンズの胴付き面から物体面までの距離を指します。
    UIS2/UIS光学系の対物レンズでは同焦点距離は45mmに設計されています。

    - 口径比

    レンズの明るさを示す表示で、最大絞りで有効に光を通す口径(有効口径)と焦点距離の比のことをいいます。

    - 光軸

    レンズの中心を通りレンズ面に垂直な直線を光軸といいます。レンズや鏡の位置がズレると光軸がずれます。
    光軸がずれると、本来あるべき位置で焦点を結ばなくなります。

    - 透過率

    特定の波長の入射光が試料を通過する割合をいいます。



2.収差
    - 収差

    収差とは、理想的な結像と、光学系を通った実際の結像とのズレを指します。

    - 球面収差

    軸上物点から出た光線がレンズに入射した時、開口数(N.A.)の大きい光線ほど強く屈折され、理想結像位置からずれて光軸と交わります。この様に軸上光線で開口数(N.A.)の差によって結像位置が異なる収差を「球面収差」と呼びます。(「球面収差」は開口数(N.A.)の3乗に比例します。) 対物レンズでは開口数(N.A.).が大きくなるほど解像力が上がると言われますが、球面収差は悪化する傾向にあります。
    当社では高い設計及び製造技術により、高開口数(N.A.)でも良好な光学性能を有しています。

    - コマ収差

    球面収差が十分小さく補正されていても、軸外物点から出た光線は像面上の1点に集まらず、彗星のように尾を引いた非対称なボケを作ることがあります。これを「コマ収差」と呼びます。

    - 非点収差

    球面収差とコマ収差が補正されたレンズでも、軸外物点の像が1点に集まらずに同心円方向にある線分の像と放射状方向にある線分の像に分離することがあります。これを「非点収差」と呼びます。非点収差があると、フォーカス位置の前後で縦、横に点像のボケ方が変わります。
    - 像面湾曲収差

    光軸に垂直な平面にある物体の像面は、必ずしも光軸に垂直な平面とはならず、一般には湾曲した面となります。
    この現象を 「像面湾曲収差」と呼びます。像面湾曲収差があると視野周辺に行くに従い像位置がずれていくので、像の中心でピント合わせをすると像の周辺がボケてしまいます。周辺まで良好な像を得るためには、この収差を十分補正する必要があります。

    - 歪曲収差

    物体平面上の形状と像面での形状が相似形とはならない現象を「歪曲収差(ディストーション)」と呼びます。歪曲収差があると図10-6に示すように正方形の像がたる型や糸まき型となります。顕微鏡光学系におきましても、若干の歪曲収差を有しております。歪曲収差があると形状測定において誤った計測を行う恐れがあります。

    - 色収差

    光学系に使用するガラスは、各波長により屈折率が異なる特性を有しています。それにより各波長毎で焦点距離が異なることとなり、結像位置のズレが発生します。この現象を「色収差」と呼び、光軸上での軸方向でのズレを「軸上の色収差」(縦色収差とも言います)、像平面上での ズレを「倍率の色収差」と区別して呼ぶこともあります。当社では多種に渡るガラスを用いて色収差を良好に補正しています。特にアポクロマート(MPlanApo)では青紫色(g線: 波長435nm)から赤色(C線: 波長656nm)までの広範囲にわたり色収差除去を実現しています。

    - 波面収差

    収差は光を「光線」として捉えた「幾何光学」として古くから用いられてきたものです。顕微鏡光学系では、波長単位の微小な標本を扱うことが多いため、回折の影響も含めた「波」として考え、その波の位相まで扱う波動光学を用いることがあります。 その際の評価方法としては「波面収差」を使用します。下図に示すとおり、顕微鏡光学系において理想結像条件を満足した場合、標本の1点から出た球面形状の波面(球面波)は理想的な対物レンズによって平面波に変換されます。平面波は理想的な結像レンズにより、球面波に変換され像面で1点に集光されることになります。これらの波面を「理想波面」と呼びます。



3.照明系
    - コンデンサー

    光源からの光を集めて、標本を照らす光を増強したり、コンデンサ絞りやコンデンサの上下位置の変化によって照明光を変化させるための装置です。 アッベ・コンデンサ、アプラナート・コンデンサ、暗視野コンデンサ、位相差ターレットコンデンサなど、様々な種類があります。 コンデンサの開口数(numerical aperture; N.A.)は1.25などの数字で表されます。使用する対物レンズの開口数よりも大きな開口数を持つコンデンサを使用すると、対物レンズ毎にコンデンサの虹彩絞りを調整して、対物レンズの開口数とコンデンサの開口数を合わせることができます。対物レンズの開口数とコンデンサの開口数が一致したときが最も解像度がよいとされていますが、実際にはコンデンサの開口数を対物レンズの開口数の70〜80%ぐらいにするほうがよりコントラストのよい顕微鏡像になり、観察には適しているといわれています。 集光器ともいう。

    - ケーラー照明

    光源からの光をコレクタレンズで明るさ絞り(AS)位置に結像させ、この像を2次光源としてさらに対物レンズの 射出瞳位置に再度光源像を結ばせます。これにより、サンプル面でテレセントリック(平行光)照明となります。この照明方法を一般的にケーラ照明と称します。この照明法の特徴は2つあります。ひとつは、明るく均一な照明ができることです。もうひとつは、視野絞り(FS)と明るさ絞り(AS)を独立に変える ができることです。

    - 透過照明

    対象物の背後から照明を与え、対象物からの透過光、または対象物の影を観測する照明方式です。
    光を透過しないサンプルや、厚みのあるサンプルには適しません。

    - 落射照明

    対物レンズ側から照明をあてる方法です。光源からの光を対物レンズを通してサンプルに照射するため、対物レンズがコンデンサーの役割をも兼ねています。金属鉱物切片や半導体ウエハのような「光を透過しないサンプル」を観察、蛍光観察など特殊な観察方法で使用されます。

    - 開口絞り

    開口絞りは光束の太さ(NA)を規定します。開口絞り(射出瞳)の大きさは対物レンズ毎に規定されます。 照明の開口数を落とし像の深度を上げたり、コントラストを強調することに用いられます。開口絞りは、絞りすぎると「コントラスト」は良いが「分解能」が悪くなり、開放しすぎると「分解能」は良いが「コントラスト」が悪くなります。 一般的に開口絞りの設定開口絞りが対物瞳直径のおおよそ70〜80%程度が最適とされています。

    - 視野絞り

    視界を遮り結像する物体の大きさを制限します。 視野絞りをまわすことで、視野が狭まったり開いたりします。
    視野絞りを上手く調節することで、顕微鏡観察で見える標本のコントラストを高めることができ、標本がきれいに見えるようになります。



4.機械部
    - 鏡台

    顕微鏡の最下部にあって、全体を支えている部分です。安定さを失わないような形と大きさ、重さをもっています。
    一般的に、光源や反射鏡などが組み込まれています。
    - 鏡筒

    上部に接眼レンズ、下部に対物レンズを組み込み、光学像を結像させる装置です。対物レンズを取付けるレボルバの下面から接眼レンズを挿入する鏡筒の上部までの長さを機械的筒長といい、JIS規格で160oと定められています。
    - レボルバ―

    対物レンズの回転交換装置です。2〜5個の対物レンズを前もってはめ込めば、レボルバーを回転させるだけで希望の対物レンズを光軸に一致した場所で固定することができます。

    - ステージ

    標本を保持し、正確にスムーズに移動させる装置です。鏡柱の下端に固定されたものや、上下移動可能なものがあります。
    標本を固定したまま上下左右に容易に移動することができる標本可動装置が付属している場合もあります。

    - クレンメル

    ステージ上でサンプル(プレパラート)を固定する部分のことです。薄いバネ板のものや横開きでサンプルを挟み込むタイプなどがあります。

    - 視度調節

    観察者の視力に応じて接眼レンズの焦点位置を変えることです。接眼レンズに+4〜−4などと目盛りが表示されているものもあり、両眼で適正な観察をするためには両目の視力に応じて別々に調整する必要があります。また写真撮影をするときには視度調節が適正に行われていないと、ピントの合った写真を撮ることができません。



5.観察方法
    - 明視野観察

    試料に対して垂直方向に光を照射し、試料を透過または反射する光を観察する方法。一般的な光学顕微鏡の観察方法です。

    - 暗視野観察

    試料に対して斜め方向から光を照射し、試料の散乱光・回折光を観察する方法。非常に小さな試料や、また試料表面の微細なキズ・段差を観察するのに適している。イメージとしては、太陽光が横から差し込むことでほこりが見えるのと同じ原理です。

    - 位相差観察

    試料の屈折率の差が明暗の差になって見える観察方法。例えば明視野観察では確認しづらい透明に近い水中のプランクトンでも、位相差観察では可視となります。

    - 微分干渉観察

    試料の高さの差を色の差に置き換えて観察する方法。位相差観察同様、透明なサンプルの観察も可能であり、また試料表面の細かなキズや段差を観察するのに適しています。

    - 偏光観察

    試料の偏光特性の差を色・コントラストの差に置き換えた観察方法。通常2枚の偏光フィルターを試料の前後に配置して観察します。
    鉱物の観察や最近では液晶の観察などに使われます。

    - 蛍光観察

    試料に対して強い光を照射したときに発する「自家蛍光」を観察する方法。光源にはタングステンやハロゲンよりも強力な水銀ランプを使用しています。バイオテクノロジーの最先端研究では欠かせない観察方法の一つです。



6.その他
    - スライドガラス

    試料をのせるための長方形の透明な板状のガラスで、普通、長さ76ミリ、幅26ミリ、厚さ1〜2ミリです。
    通常、試料はカバーガラスをかけて覆って使用します。

    - カバーガラス

    観察をする時にスライドグラス上のサンプルの上にかぶせる薄いのガラスの板です。正方形、長方形、円形など種々の形状や大きさのものがあります。一般的には0.17oの厚みのものが使用され、また通常の生物顕微鏡の対物レンズは、特に指定されていない限り厚さ0.17mmのカバーグラスを使用する時にもっともよい解像度が得られるように設計されています。

    - プレパラート

    イギリス型スライドグラス(長さ76mm、幅26mm、厚さ1mm)の上に資料を置き、カバーグラス(18mm正方形、厚さ 0.17mm)をかぶせたものです。スライドグラスに一滴の水をたらし、試料を置いてカバーグラスをその上に置いただけのようなものを、一時プレパラートと言います。これに対して顕微鏡観察用の標本として売っているような、薬品で脱水加工を試料にほどこし、カバーグラスを接着して長期間の保存を可能にしたものを永久プレパラートと言います。

    - 接眼ミクロメーター

    接眼ミクロメーターは円形のガラス板に等分に目盛りを刻んだもので、接眼レンズに組み込んで使用します。対物ミクロメーターを使用して予め接眼ミクロメーターの一目盛り分の長さを計測することで、サンプルの長さをおおよそ知ることができます。

    - 対物ミクロメーター

    スライドグラス上に微細な目盛りの切ってある「定規」です。一般的には1oを100等分した目盛りが切ってあります。
    接眼ミクロメーター・対物ミクロメーターの両方が揃って、始めてサンプルのおおよその大きさを測定することが可能です。



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