光学顕微鏡の研究開発
紀元前1世紀には、人々は球状の透明な物体を通して小さな物体を観察すると、拡大して画像化できることを発見していました。その後、球状のガラスの表面が物体を拡大して画像化できるという法則が徐々に理解されるようになりました。
1590年までに、オランダとイタリアの眼鏡職人が顕微鏡に似た拡大鏡を製作していました。1610年頃、イタリアのガリレオとドイツのケプラーは望遠鏡を研究する中で対物レンズと接眼レンズの距離を変え、顕微鏡の合理的な光路構造を考案しました。当時の光学職人は顕微鏡の製造、普及、改良に携わっていました。
1600 年代半ば、イギリスのロバート フックとオランダのレーウェン フックは、顕微鏡の開発に多大な貢献をしました。1665 年頃、フックは粗微動フォーカス機構、照明システム、顕微鏡に標本を運ぶ作業台を追加しました。これらの部品は継続的に改良され、現代の顕微鏡の基本的な構成要素となりました。
1673年から1677年にかけて、レーウェンフックは単一部品の拡大鏡型高倍率顕微鏡を製作しました。そのうち9台が現在まで残っています。フックとレーウェンフックは自家製の顕微鏡を使用して、動物と植物の微細構造の研究で優れた業績を残しました。
19 世紀には、高品質のアクロマート液浸対物レンズの登場により、顕微鏡の微細構造を観察する能力が大幅に向上しました。1827 年に Amici が初めて液浸対物レンズを使用しました。1870 年代には、ドイツの Abbe が顕微鏡イメージングの古典的な理論的基礎を築きました。これにより、顕微鏡の製造と顕微鏡観察技術が急速に発展し、19 世紀後半にはコッホやパスツールなどの生物学者や医学者が細菌や微生物を発見するための強力なツールが提供されました。
顕微鏡の構造自体が発展する一方で、顕微鏡観察技術も常に革新を続けています。偏光顕微鏡は 1850 年に登場し、干渉顕微鏡は 1893 年に登場しました。そして 1935 年には、オランダの物理学者ゼルニケが位相差顕微鏡を発明しました。この技術により、ゼルニケは 1953 年にノーベル物理学賞を受賞しました。
古典的な光学顕微鏡は、光学部品と精密機械部品の組み合わせに過ぎません。人間の目を受信機として使用し、拡大された画像を観察します。その後、顕微鏡に写真装置が追加され、感光フィルムを受信機として使用して記録および保存できるようになりました。現代では、光電子部品、テレビカメラチューブ、チャージカプラが顕微鏡の受信機として一般的に使用されており、マイクロエレクトロニクスコンピューターと組み合わせることで、完全な画像情報収集および処理システムを形成します。
曲面を持つガラスやその他の透明素材で作られた光学レンズは、物体を拡大して画像にすることができます。光学顕微鏡はこの原理を利用して、小さな物体を人間の目で観察できる大きさに拡大します。現代の光学顕微鏡では通常、対物レンズと接眼レンズによってそれぞれ構成される 2 段階の倍率を使用します。観察対象物は対物レンズの前にあります。第 1 段階で対物レンズによって拡大され、倒立した実像になります。次に、この実像が第 2 段階で接眼レンズによって拡大され、虚像になります。人間の目に見えるのはこの虚像です。顕微鏡の総合倍率は、対物レンズの倍率と接眼レンズの倍率の積です。倍率は、面積比ではなく、直線寸法の拡大率を指します。
