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[nikomat 1047] Re: microscope lens question
まごめ＠元・開推室です。
すぎやまさん：
> >開口数は、ＮＡ（Numerical Apature)と言いまして、顕微鏡ではもっとも重要な数値で
> >す。
> >レンズが何処まで広い光（回折光）を集められるかの指標で、それで分解能が決まりま
> >す。
> >で、実際の数値は、物体からレンズを見た時に、光軸からレンズの有効口径までの角度
> >を
> >θとすると、
> > ＮＡ＝ｎsinθ
> >です。 ｎは物体とレンズの間を埋める物質の屈折率。
>
> 感覚的にはよく判らないのですが、ようするに「ある精度でどこまで広く光を集める
> か」ですね。
> それで逆に広くまで光を集められるのであれば、
> 同じ明るさの範囲（絞り？）で使用すれば精度が高いわけですね。
> ぼくは最初「開口数が大きい」を「カメラのレンズが明るい」と同義に捉えていたので
> どうして「明るいレンズ」の分解能が高いのか不思議でした。
これはとっても誤解の生じ易い話しなんです。
カメラ・・・・・(感覚的に）絞った方が、明るいし、結像性能もよい。
顕微鏡・・・・・なんだか判らんが、ＮＡが大きい方が高いし偉そう。
何が、違うかが非常に大切なのですが、顕微鏡は見える範囲がとっても小さいので、
レンズの収差はない／理想結像と言ってよい。それに比べて、カメラレンズは
フィルム面積全面に写るわけですから、その分収差がおおきい、だから、絞った方が
像は良くなります。
顕微鏡は絞ると確実に像の見え方が悪くなります。
で、カメラも大体5.6から８より絞ると像は悪化（分解能が悪く）なります。
良く、あまり絞ると回折の影響が出てくると言いますが、そのことと同じです。
ただし、向いている方向が違います（わかりにくい表現っす）。
で、顕微鏡の場合、光が物体に当たる→物体から回折光がでる→対物レンズがそれを
拾う→結像して像にする→接眼レンズで拡大して人間が見る となります。
そこで、対物レンズのＮＡが大きいということは、回折光をたくさん拾えるということで
明るさ以上に重要なことは、より回折した光ほど物体の細かな情報を持っているんです。
よって、回折光がたくさん拾えるということは、たくさんの情報、しかもより細かな
情報を拾える。 すなわち分解能が高い。
・ 。
・ 。
・。
----→--＠----------- →
・。
・ 。
・ 。
光が物体＠に当たる、回折光が出る。 ---はゼロ次光（物体の濃淡情報）
。。。。は回折光、・・・はさらに高い回折光
そこで、レンズは物体の右に有りますが、レンズのNAが小さいと。。。は入射できても
・・・は取れません。 さらにＮＡがでかいと・・・まで取れます。
して、・・・が再結像した時に作る物体の情報は、 。。。より細かな情報なんです。
もし、フーリエ変換が得意でしたら、もっと判り良い説明ができます。
> では具体的にプランアクロマートをR1,プランフルオールをR２にして、
> R１/R2を出すと簡単に0.75/0.65になって1.15倍の分解能の差があることになりますね。
> これも感覚的に捉えるのは難しいけど約10％はかなりの差のような気がします。
さらに、眼視だと550nm位にピーク感度がありますよね（明るいとき）、紫外だと、250nm
位でしょうから、これで2倍つまり１００％違いますから、こりゃあ、でかいっす。
> そうですね、光源調整が顕微鏡観察の基本ですね。Koehler照明ですね。
照明系には２つの絞りが入っていて、一つは照明の当たる領域を制限する照野絞り、
これは見ながら回転すればどんどん光の当たっているところが狭くなります。
もうひとつが光の広がりを制限します。 これで、物体の凹凸や位相がぎらぎら見えます。
これが、照明のコヒーレンスを制御しています。(この説明が難しい）
> >詳しくは、高額の本を読まれた方が良いと思います。
> 高額の本=難しい本？
はははっ、光学っすね。でも近頃高い。
> そこで済みません、「無限共役」とか「無限系」というのは何を指すのでしょうか？
> 新しいEclipseシリーズは無限系のはずです。
無限共役は、対物から後の光束が平行になっています。よって、接眼までの距離が（あるていど）
自由に取れます。この間に照明系や干渉顕微鏡のプリズム、偏向顕微鏡の結晶等をいれる
”すきま”があるのです。
ところが、昔のあるいは値段の安い顕微鏡は、有限共役と言って、物体から像までの距離が決まって
います。生物顕微鏡では１６０ｍｍが標準（ひねくれ物があると思います）、金属用が２００ｍｍ
だったと思います。
Nobutaka MAGOME
Nikon Corporation, IC Equipment Division,
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