光学顕微鏡の主要なコンポーネント

光学顕微鏡は、生物医学研究において不可欠なツールです。光学系を用いることで、肉眼での観察よりもはるかに高い画像解像度を得ることができます。顕微鏡観察にデジタル画像処理を組み合わせることで、研究者は画像の視認性を向上させ、精密な定量測定を行うことが可能です。

このビデオでは、顕微鏡の主要構成部品とその機能について解説します。こんにちは。テキサス大学ヘルスサイエンスセンター・サンアントニオ校のコア・オプティカル・イメージング・ファシリティのVictoria Sanon Frolicです。本日は、光学顕微鏡の主要構成部品とその基本的な機能について説明します。

それでは、顕微鏡の構成を確認しましょう。顕微鏡を使用する前に、各構成部品とその機能に習熟しておくことが重要です。本装置は、透過光観察とエピ蛍光顕微鏡観察の両方に対応したNikon eclipse TI 倒立複合光学顕微鏡です。

顕微鏡の軸方向をZ軸、それと垂直な方向をX軸およびY軸と呼びます。まず、接眼レンズ筒、対物レンズを保持するレボルバー、およびステージについて説明します。これらが顕微鏡の主要な結像構成要素となります。

これらの部品は、観察者と顕微鏡を繋ぐインターフェースとなります。双眼接眼レンズ筒の底部を掴み、それらを近づけたり遠ざけたりすることで、瞳孔間距離を調整できます。これにより、両眼で快適に観察することが可能になります。

同時に、接眼レンズのフォーカスを左右の目で独立して調整することも可能です。接眼レンズの倍率は鏡筒に表示されています。画像取得のために、顕微鏡には通常カメラが装着されます。

この特定の顕微鏡では、Cマウントアダプターを使用してCCDカメラを顕微鏡本体のサイドポートに取り付けます。顕微鏡のノブを回してプリズムの位置を調整し、結像光線を接眼レンズからカメラポートに取り付けられたカメラへと導きます。倍率と分解能の大部分を決定する各種対物レンズは、回転式レボルバーに取り付けられています。

各対物レンズには、倍率、開口数、オイル・グリセリンまたは空気などの必要な浸液、カバーガラスの厚さ、および照明モードや、接眼レンズおよびレボライトから出る光が非集光であるか無限遠補正されているかといったその他の特殊な仕様が記載されています。鏡筒内には、結像光を接眼レンズまたはカメラに集光させる正の集光レンズが含まれています。これで顕微鏡の結像構成要素について説明しましたので、次は像のピント合わせや透過光の調整を行うための構成要素について見ていきましょう。

次に、検体スライドを保持する機械的なキャリアであるステージについて説明します。ノブを回すことで、検体をx方向およびy方向に調整することができます。倒立顕微鏡の構成では、ステージは固定されており、顕微鏡本体にある粗動および微動フォーカスノブを使用して、対物レンズをZ軸方向に上下に移動させることで検体にピントを合わせます。

次に、標本の視覚化に必要な光を供給する、光学顕微鏡の透過照明コンポーネントについて説明します。まず、標本を照らすための光を供給するランプとハウジングがあります。光学顕微鏡では、一般的に低電圧のハロゲン電球（タングステンフィラメント）が使用され、光強度は調整可能です。また、照明時間を制御するために、光源の後にシャッターが設置される場合があります。

光源の直後にあるのが開口絞りの調整機構であり、絞りによって照明される標本の領域または視野を制御します。次に、コンデンサーと呼ばれるコンポーネントがあり、その主な機能は、明るく均一な照明を標本に集光させることです。コンデンサーの底部にあるコンデンサー絞り（アイリス絞り）は、標本への照明となるコンデンサー光錐の角度を制御します。

この絞りを調整することで、試料に向かう光錐のサイズと開口数（NA）を制御でき、適切な照明、コントラスト、および被写界深度を得ることができます。コンデンサー絞りを光学的に調整することで、対物レンズの前面レンズエレメントを適切に充填させることができます。理想的には、レンズの性能を最大限に引き出すために、各対物レンズに対してこの調整を行う必要があります。エピ蛍光照明の場合、光源には通常、キセノンランプまたは水銀アークランプが使用されます。

当社の顕微鏡には水銀ベースの光源が搭載されています。アークランプは取り扱いを誤ると破裂する可能性があるため、慎重に扱う必要があります。電球を設置する際は、指紋や汚れがホットスポットとなりランプに亀裂が入る原因となるため、必ず手袋を着用してください。また、アークランプを定格時間を超えて点灯させることは強く推奨されません。

蛍光光路には、透過光路と同様に、視野絞りと開口絞りが含まれています。これらの絞りを通過した後、光はフィルターセットを通り、光の帯域幅が選択されて対物レンズへと導かれ、エピ照明光路（落射照明光路）を介して試料に到達します。この際、対物レンズはコンデンサーと対物レンズの両方の役割を果たします。

ここでは、光学顕微鏡の主要な構成部品について説明しました。まず、接眼レンズ、対物レンズ、CCDカメラといった、顕微鏡の像形成に関わる部品から解説し、次にステージ操作、フォーカス調整ノブ、およびコンデンサーについて確認しました。

以上です。ご視聴ありがとうございました。顕微鏡観察がうまくいくことを願っております。