光学顕微鏡の動作原理と開発の歴史

光学顕微鏡の動作原理と開発の歴史

光学顕微鏡（略してOM）は、人間の目では区別できない小さな物体を光学原理を使用して拡大および画像化し、微細構造の情報を抽出できる光学機器です。

紀元前 1 世紀には、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が発見されました。 その後、球面のガラス面が物体を拡大して画像化できるという法則を徐々に理解するようになりました。 1590 年には、オランダとイタリアの眼鏡メーカーが顕微鏡に似た拡大器具をすでに開発していました。 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際、対物レンズと接眼レンズの間の距離を変更して、顕微鏡に合理的な光路構造を実現しました。 当時、顕微鏡の製造、普及、改良には光学職人が携わっていました。

17世紀半ば、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発展に多大な貢献をしました。 1665 年頃、フックは粗焦点および微焦点の機構、照明システム、および標本のスライドを顕微鏡に運ぶための作業台を追加しました。 これらのコンポーネントは継続的に改良され、現代の顕微鏡の基本コンポーネントとなっています。

1673 年から 1677 年にかけて、レビン フックは単一コンポーネントの拡大鏡タイプの高倍率顕微鏡を開発し、そのうち 9 台が今日まで保存されています。 フックとレビン・フックは、自作の顕微鏡を使用した動植物の微細構造の研究において優れた業績を達成しました。 19 世紀には、高品質の色消し液浸レンズが登場し、微細構造を観察する顕微鏡の能力が大幅に向上しました。 1827 年、アーチーは液浸レンズを初めて使用しました。 1870 年代に、ドイツのアッベは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。 これらはすべて、顕微鏡製造と顕微鏡観察技術の急速な発展を促進し、19 世紀後半にコッホやパスツールを含む生物学者や医学者に細菌や微生物を発見するための強力なツールを提供しました。

顕微鏡自体の構造の発展に伴い、顕微鏡観察技術も常に革新を続けています。1850年に偏光顕微鏡が誕生し、1850年に偏光顕微鏡が誕生しました。 1893 年に干渉顕微鏡が登場しました。 1935 年にオランダの物理学者ゼルニケは位相差顕微鏡を開発し、その功績により 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、拡大された画像を観察するための受光器として人間の目を使用する、光学コンポーネントと精密な機械コンポーネントの単純な組み合わせです。 その後、顕微鏡に写真撮影装置が追加され、記録と保存のためのレシーバーとして感光性フィルムが使用されました。 現代では、光電コンポーネント、テレビカメラ、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、マイクロコンピュータと組み合わせて完全な画像情報取得および処理システムを形成しています。

ガラスまたは曲面を備えたその他の透明な材料で作られた光学レンズは、物体を拡大して画像化することができ、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十分なサイズに拡大します。 最新の光学顕微鏡は通常、2 段階の倍率を使用し、それぞれの倍率は対物レンズと接眼レンズによって完成します。 観察される物体は対物レンズの前にあり、まず対物レンズによって拡大された後、倒立実像を形成します。 そして、この実像が2段目の対物レンズで拡大され、虚像が形成されます。 人間の目に見えるのは想像上のイメージです。 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倍率を指します。