顕微鏡の基礎知識
開口数(NA=Numerical Apertureの略)
開口数NAは対物レンズの分解能、焦点深度、像の明るさ等を決める重要な値です。開口数NAは次の式で表され、この数値が大きいほど高解像で焦点深度の浅い像が得られます。
nは対物レンズ先端と試料との間の媒質がもつ屈折率で空気のときは n = 1.0 となります。
θは対物レンズの一番外側を通る光線とレンズの中心(光軸)とのなす角度です。
分解能(R=Resolving powerの略)
ごくわずかに離れた点または線を見分けることができる最小の間隔を分解能といい、解像限界を表します。
分解能(R)は開口数NAと波長λで決まります。
作動距離(W.D.=Working Distanceの略)
焦点が合ったときの試料上面から対物レンズ先端までの距離をいいます。
同焦距離
焦点が合ったときの試料上面から対物レンズの取付け位置までの距離をいいます。
焦点
光学系において無限遠物点に対する共役点です。
物体空間に無限遠物点がある場合の焦点を像焦点といい、像空間に無限遠物点がある場合の焦点を物体焦点といいます。
物体焦点を前側焦点、像焦点を後側焦点ともいいます。
無限遠補正光学系
対物レンズと結像(チューブ)レンズを使って像を作る光学系を無限遠補正光学系といいます。
有限補正光学系
対物レンズ単独で像を有限な位置に作る光学系を有限補正光学系といいます。
焦点距離(f=focal lengthの略)
主点から焦点までの距離で、f1は対物レンズの焦点距離、f2は結像(チューブ)レンズの焦点距離です。倍率は対物レンズの焦点距離と結像(チューブ)レンズの焦点距離の比で決まります。(無限遠補正光学系の場合)
焦点深度(DOF=Depth of Focusの略)
顕微鏡で焦点を合わせたとき、その面の前後にピント面をずらしても、なお鮮明に見える範囲をいいます。開口数が大きいほど焦点深度は浅くなります。
明視野照明と暗視野照明
明視野照明は対物レンズを通して垂直に照明し試料を観察するための照明方法です。
暗視野照明は対物レンズの外側から試料を照明し(光軸に対して傾いた光線で試料を照明する)傷のない平らな部分は暗黒で凹凸や傷のある部分のみが明るく輝かせて観察するための照明方法です。
アポクロマート対物レンズとアクロマート対物レンズ
- アポクロマート対物レンズは三つの色の光(赤青黄)について色収差(色のにじみ)補正を行ったレンズです。
- アクロマート対物レンズは二つの色の光(赤青)について色収差補正を行ったレンズです。
倍率
光学系によって生ずる物体の拡大像の大きさと、物体の大きさの比をいいます。横倍率、縦倍率、角倍率とあるが、一般に倍率という場合は、横倍率をいいます。
主光線
光軸外の物点から出て、レンズ系の開口絞りの中心を通る光線です。
開口絞り
レンズ系において、光線束を制限する絞りです。明るさも絞りといいます。
視野絞り
光学機器の視野を制限する絞りです。
テレセントリック系
主光線が焦点を通るように配置された光学系で、焦点合わせの誤差によって結像倍率に変化が生じません。
正立正像
光学系による拡大像が載物台上の測定物と上下左右の向きおよび移動方向が全て一致する像のことをいいます。
視野数(F.N.=Field Numberの略)・実視野・モニタ表示倍率
試料面のどれくらいの範囲が観察されるかは、接眼レンズの視野絞りの直径によって決まり、この直径をmmで表した値を視野数といいます。実視野は実際に対物レンズで拡大観察されている物体面での範囲のことをいいます。
実視野は以下の式で算出できます。
(1)顕微鏡で観察できる被検物の範囲(直径)
(2)モニタ観察範囲
撮像素子の大きさ
単位mm
形式 | 対角長 | 長辺(横) | 短辺(縦) |
1/3 型 | 6.0 | 4.8 | 3.6 |
1/2 型 | 8.0 | 6.4 | 4.8 |
2/3 型 | 11.0 | 8.8 | 6.6 |