顕微鏡対物レンズの理解
注意:顕微鏡の入門については、顕微鏡の基本をご覧ください。
さまざまな顕微鏡用対物レンズが利用可能です。すべての対物レンズはレンズを使って光を集めます。光はレンズを通過する際にさまざまな波長(色)に分解されます。波長ごとに焦点が異なり、赤、緑、青が異なる位置に焦点を結ぶように見えます。これを色収差と呼びます。球面収差はレンズの形状によって生じる焦点のずれです。高品質のレンズは色収差と球面収差を補正し、主要な色を共通の焦点に集めるよう設計されています。以下の用語は、用途に最適な対物レンズを選ぶ際に役立ちます:
アクロマート対物レンズ–この対物レンズは赤と青の光を共通の焦点に集め、緑に対しては球面収差を補正しています。白黒観察に優れています。ラベルがない対物レンズはアクロマートです。
フローライトまたはセミアポクロマート対物レンズ–これらのレンズは赤と青の色収差を補正し、緑の焦点も近い位置にあります。青と緑に対して球面収差も補正されています。アクロマートよりもカラー観察や記録に適しています。
アポクロマート対物レンズ–最も高価な対物レンズです。4色(ディープブルー、ブルー、グリーン、レッド)に対して色収差を補正し、ディープブルー、ブルー、場合によってはグリーンに対して球面収差も補正しています。カラー観察に最適な選択肢です。アクロマートやフローライトよりも高い数値開口(N.A.)を持ちます。
プラン対物レンズ–これらの対物レンズは視野全体で平坦な像を作り出します。上記の3種類の対物レンズはすべて湾曲した像を作ります。プランアクロマート、プランフローライト、プランアポクロマートは補正されています。
無限遠補正–対物レンズの後端から主焦点面までの距離を測ると、多くの顕微鏡は特定の距離(160mm)に制限されています。より高価な顕微鏡は、異なるレンズ、プリズム、ミラーの組み合わせを使い、この2点間の距離を「無限遠」とすることができます。これを無限遠補正と呼びます。
対物レンズの表示
各対物レンズには以下の情報が表示されています:
- 倍率
- ∞(無限遠補正)
- カバーガラスの厚さ(通常0.17mm)
- OIL、HI(均質浸漬)またはOEL:レンズと試料の間に油滴を使用する設計の対物レンズの場合。油浸対物レンズでない場合は乾式対物レンズです。
- 数値開口(N.A.)
- カラーバンド(赤–4X、黄–10X、緑–20X、青–40Xまたは60X、白–100X)
接眼レンズと対物レンズの連携
像の倍率は接眼レンズと対物レンズの組み合わせによって決まります。この組み合わせは視野にも影響します。以下の例でこれらの関係を説明します。
問題:PZMIIIまたはPZMIVステレオズーム顕微鏡は通常、1.0X対物レンズと10X接眼レンズの組み合わせで提供されます。倍率は6Xから50Xですが、倍率の概念は視覚的に理解しにくいものです。ズームの両端で何が見えるかを考えてみましょう。視野の直径は34〜4.2mmの範囲です。この顕微鏡の作業距離は100mmです。小動物を扱う研究者にとっては、この狭い空間での作業は困難です。
解決策:標準構成の代わりに、0.5X対物レンズを使用して作業距離を187mmに延ばします。この低倍率対物レンズを使うと、倍率範囲は半分になりますが、視野は2倍になります。元の倍率と視野を復元するために、10X接眼レンズを20X接眼レンズに交換します。この2つの変更により、視野と倍率範囲は元の状態に戻り、作業距離が長くなるという利点が得られます。
ヒント:PZMIIIまたはPZMIVステレオ顕微鏡の三眼鏡筒モデルで標準構成(1.0X対物レンズ、10X接眼レンズ)かつ最適なカメラアダプター(0.5X、½インチCCDカメラ使用)では、ビデオ撮影の視野は視覚の視野より最大40%小さくなります。0.5X対物レンズと20X接眼レンズを使うと、ビデオ撮影範囲が2倍になり、撮影映像が視覚の視野により近づきます。



最初の画像は1.0X対物レンズと10X接眼レンズを使用した接眼レンズの視野で、直径34mmです。2番目の画像は約16〜4.7mmのビデオ視野(COLCAM-NTSCカメラ、0.5Xカプラー使用)を示しています。3番目の画像は接眼レンズの視野に近いビデオ視野で、0.5X対物レンズと20X接眼レンズを使用しています。
注意:1/3インチカメラ(対角6mm)を0.5X顕微鏡アダプターに使用する場合、撮影視野の縮小比率は6/8と考えられます。