光学顕微鏡の倍率の推定

光学顕微鏡の倍率の推定

光学顕微鏡は、人体観察顕微鏡、直交顕微鏡、倒立顕微鏡に分類でき、生物学、材料科学、鉱物、食品安全など、さまざまな分野で広く使用されています。光学顕微鏡の究極の解像度は200 nmに制限されています。光学顕微鏡で使用される光源と充填媒体により、光学顕微鏡の究極の解像度は200 nmまで低くなる可能性があり、200 nm未満の物体は、レーザー共焦点顕微鏡、超解像蛍光顕微鏡、走査型電子顕微鏡、および原子間力顕微鏡を使用して明確に観察する必要があります。光学顕微鏡の物体に対する拡大効果は、物体の全領域の拡大ではなく、物体の長さまたは幅の拡大です。通常、人間の目は視距離の範囲で0.1-0.3 mmの最小の物体を識別できるため、実際に光学顕微鏡を使用して物体を観察する場合、人間の目で明確に観察できる物体の倍率はどれくらいですか？ この記事では、光学顕微鏡の倍率の簡単な見積もりを示します。

光学顕微鏡の倍率には、2 つの計算方法があります。
（1）光学倍率。光学倍率とは、顕微鏡の接眼レンズから観察対象物を拡大する効果を指し、拡大された結果を光学倍率と呼びます。光学倍率の計算は比較的簡単で、対物レンズの倍率×接眼レンズの倍率です。実体顕微鏡の倍率を計算する場合、たとえば、連続拡大鏡が 0.7 - 4.5 で、接眼レンズが 10 倍の場合、この実体顕微鏡の倍率は 7 - 45 倍です。顕微鏡に対物レンズと接眼レンズがある場合は、顕微鏡の総倍率は、対物レンズの倍率×接眼レンズの倍率を直接かけることで得られます。

（2）デジタル倍率。デジタル倍率は通常、外部装置による撮影後の物体の倍率を指します。現在、市場には、コンピュータ、LCDモニター、その他の画像機器に接続されたCCDを介して画像観察を行う三眼顕微鏡が増えています。外部機器に接続した後、物体は何倍に拡大されますか？2つの計算方法が示されています。

(a) 観察対象の実際のサイズに関する正確なデータがある場合は、次の式で計算できます。 オブジェクトの実際の倍率=オブジェクトの拡大サイズ / オブジェクトの実際のサイズ。 オブジェクトの実際のサイズが 2 μm の場合、モニターに画像化した後、定規を使用して、画像化されたオブジェクトの長さを測定できます。 測定されたオブジェクトの長さが 2 mm の場合、オブジェクトは 1000 倍に拡大されます。

(b) 物体の大きさがはっきり分からない場合は、次の式を使って計算することができます。

デジタル倍率=対物レンズ倍率 × {25.4 × 画面サイズ（インチ）/ CCD対角線の長さ} × 接続リングの倍率

数式内のパラメータの説明:

--対物レンズの倍率とは、5倍、10倍、20倍など、使用している顕微鏡の対物レンズの倍率を指します。

{{0}}接続リングの倍率は、三眼鏡インターフェイスの倍率を指し、通常は 1 倍ですが、0.35、0.5 倍の場合もあります。

--25.4 x 画面サイズ、画面サイズを mm に変換すると、1 インチは=25.4 mm になります。

-- CCD 対角線の長さは CCD のチップ サイズを指し、通常は 1/3 インチ、1/2 インチ、または 2/3 インチで、それぞれ 6 mm、8 mm、または 11 mm の長さに相当します。

注意：デジタル倍率の計算式で算出された値は、実際に適用する際に画面上のピクセル数も考慮する必要があります。ピクセル数が少ないと、より小さいサイズの物体を観察することも難しくなります。

計算例:

（１）回路基板上のはんだの金属顕微鏡観察
顕微鏡パラメータ：対物レンズの倍率は 20 倍、接眼レンズの倍率は 10 倍、三眼インターフェースは 1 倍、CCD の対角線は 1/3 インチ、モニターのサイズは 19 インチです。

光学倍率=対物レンズ倍率 x 接眼レンズ倍率=20 x 10=200 倍

デジタル倍率=対物レンズ倍率 × {25.4 × 画面サイズ（インチ）/ CCD対角線の長さ} × 接続リングの倍率=20 × {25.4 × 19/6} × 1=1608.67 倍