顕微鏡の構造: はじめに

パート1

顕微鏡は、小さな対象物の拡大視覚画像または写真画像を生成するように設計された機器です。顕微鏡は、標本の拡大画像を作成し、画像内の詳細を分離し、人間の目またはカメラで見える詳細をレンダリングするという 3 つのタスクを実行する必要があります。このグループの機器には、対物レンズとコンデンサーを備えた複数のレンズ設計だけでなく、拡大鏡など、手持ちで使用されることが多い非常に単純な単レンズ装置も含まれます。

図 1 に示す顕微鏡は、1660 年代のある時点で英国の顕微鏡学者ロバート フックによって発明された単純な複合顕微鏡です。この美しく作られた顕微鏡は標本近くに対物レンズを備えており、顕微鏡本体を回転させて対物レンズを標本に近づけたり遠ざけたりすることで焦点を合わせます。接眼レンズは顕微鏡の上部に挿入され、多くの場合、視野のサイズを拡大するためにバレル内に「フィールド レンズ」が内蔵されています。図 1 の顕微鏡は、図 1 にも示されているオイルランプと水で満たされた球形のリザーバーを通して照明されています。ランプからの光はリザーバーを通過するときに拡散され、リザーバーに取り付けられたレンズで試料上に焦点を合わせます。 。この初期の顕微鏡は色収差 (および球面収差) に悩まされており、白色光で見たすべての画像には青または赤の「ハロー」が含まれていました。

非常に多くの顕微鏡ユーザーが直接観察に依存しているため、顕微鏡と目の関係を理解することが重要です。私たちの目は、紫から青、緑、黄色、オレンジ、赤まで、スペクトルの可視部分の色を区別することができます。目は紫外線や赤外線を認識できません。目はまた、黒から白、およびその間のすべての灰色の色合いにわたる明るさまたは強度の違いを感知することができます。したがって、画像が目で見えるためには、画像は可視スペクトルの色および／またはさまざまな程度の光強度で目に提示されなければならない。色を感知するために使用される網膜の目の受容体は錐体細胞です。色ではなく強度のレベルを区別するための細胞は桿体細胞です。これらの細胞は、目の内側の奥の網膜にあります。虹彩を含む目の前部 (図 2 を参照)、湾曲した角膜、水晶体は、それぞれ光を受け入れて網膜に焦点を合わせるための機構です。

画像がはっきりと見えるためには、画像が十分な視角で網膜上に広がる必要があります。隣接しない網膜細胞の列に光が当たらない限り（像の拡大と広がりの作用）、密接にある細部を分離した（解決された）ものとして区別することはできません。さらに、拡大された解像度の画像を可視化するには、隣接する細部および/または背景の間に十分なコントラストがなければなりません。

目の水晶体の形状を変える能力には限界があるため、物体を目に非常に近づけても、その像を網膜上に焦点を合わせることができません。従来認められている視聴距離は 10 インチまたは 25 センチメートルです。

500 年以上前、シンプルなガラス製の拡大鏡が開発されました。これらは凸レンズ（周辺部より中心部が厚い）でした。次に、物体と目の間に置かれた拡大鏡を使用して、標本または物体の焦点を合わせることができます。これらの「簡易顕微鏡」は、網膜上の視角を広げることで、網膜上に画像を拡大することができます。

「単純な顕微鏡」または拡大鏡は、1600 年代のアントン フォン レーウェンフックの研究で最高の完成度に達し、単細胞動物 (彼はこれを「動物」と呼びました) やさらにはいくつかの動物を観察することができました。図 3 に示したものと同様の単純な顕微鏡を使用して、より大きな細菌を観察します。観察者の目に近づけたこのような拡大鏡によって生成される画像は、あたかも物体自体とレンズの同じ側にあるかのように見えます。目から 10 インチ離れているかのように見えるこのような画像は虚像として知られており、フィルムに記録することはできません。