顕微鏡は、接眼レンズ、対物レンズ、ステージ、ベース、コンデンサー、照明器などの部品から構成されています。 これらの部品は、顕微鏡が正しく機能するように、それぞれの機能を備えています。

その中でもコンデンサーは、光を集めて対物レンズで反射させ、レンズ越しに見えるステージ上の試料を明るく照らす役割を担う重要な部品です。

コンデンサーの役割を拡大解釈（ダジャレ）して、顕微鏡の種類を説明しましょう。

顕微鏡のコンデンサーとは？

コンデンサーとは、光を収束・発散させるためのレンズのことで、顕微鏡観察では試料を照らすために必要な部品です。

最も一般的なコンデンサーはアッベコンデンサーで、顕微鏡の対物レンズに入る光の経路をレンズの組み合わせで制御します。 高出力の対物レンズは直径が小さいため、鮮明な画像を得るためには十分な光が必要です。 そのため、光を集光して対物レンズの中心を通過させる必要があります。 コンデンサーが担う役割としてはこのタスクのために

コンデンサーは、顕微鏡の最も一般的なタイプである明視野照明を提供します。 明視野顕微鏡では、光が試料を通過して観察者に見えます。 画像のコントラストは、光が試料を通過する方法の違いによって作られます。

コンデンサーのNA（Numerical Aperture）は、使用する対物レンズのNAに合わせるのが理想的です。 NAとは、レンズの集光能力や細部の解像能力を示す指標です。 コンデンサーのNAが低すぎると、画像が暗く、コントラストがありません。 逆にNAが高いと、画像が露出過多となり白飛びしてしまいます。

倍率400倍の顕微鏡のコンデンサーは、一般的に開口数1.2で、4倍、10倍、40倍といった低倍率の対物レンズで使用されます。

顕微鏡のコンデンサーはどこにある？

コンデンサーは、顕微鏡のステージ（スライドを置く部分）の下か中にあり、ハロゲンランプなどの光源に接続されています。 さらに、ステージを通して標本に光が当たるように配置されているのです。

多くの場合、コンデンサーは決まった場所に固定されているため、対物レンズとの距離を変えることはできません。 複眼顕微鏡の中には、コンデンサーを上下に動かすことができるものもありますが、この仕組みとは異なります。

どのような仕組みになっているのですか？

顕微鏡のコンデンサーは、対物レンズを通過した光を集めて一箇所に集める働きをします。 コンデンサーは光源の上にあるため、集められた光はまず観察対象物を通過してコンデンサーに到達します。

コンデンサー底部の穴の大きさを調整することで、標本に当てる光の量を変えることができます。

簡単に言うと、コンデンサーが光を集めて光球に集め、その光球が顕微鏡で見ているものを照らすという仕組みです。 光球の角度と絞りは、使用する対物レンズの種類に応じて適切でなければなりません。 この2つは絞りの大きさを調整することで調整できます。

コンデンサーの可変絞りダイヤフラムは、コンデンサー底部の穴の大きさを調整することで、対物レンズを通過する光量をコントロールします。

顕微鏡で見るコンデンサーの種類

顕微鏡の補正は、顕微鏡の対物レンズの収差をコンデンサーのレンズ系で補正することで実現しています。 ここでは、顕微鏡のコンデンサーを3種類ご紹介します：

1.アッベコンデンサー

エルンスト・アッベは1870年にアッベコンデンサーを発明しました。 コンデンサーは顕微鏡のステージの下に取り付けられ、標本を通過した光を対物レンズに入る前に集め、集中させます。

アッベコンデンサーには、コンデンサーをステージに近づけたり遠ざけたりする機構と、光線の直径を調整するアイリスダイアフラムという2つの主要な制御装置があります。

アッベコンデンサーは、限られた数の顕微鏡対物レンズ、通常はワーキングディスタンスの短い顕微鏡で使用するように設計されていることに注意する必要があります。 コンデンサーのコントロールを使って、明るさ、コントラスト、照度を調整できます。 コンデンサー内のアプラナティックコーンは0.6の開口数しかないので、これらのコンデンサーを、高出力の顕微鏡に使用するには難しいです。400倍を超える倍率

アッベコンデンサーには両凸レンズと平行凸レンズがあり、平行凸レンズが下に、両凸レンズが上にあります。 レンズはガラスまたは石英でできています。

両凸レンズは光を集める役割を担い、平凸レンズは試料を通過した光を集光する役割を担っています。

訂正します： 色収差とは、光の色が違うところにピントが合ってしまうことで、球面収差とは、画像の中心や端にピントが合っているのに、真ん中がぼやけてしまうことをいいますが、アッベコンデンサーは、色収差や球面収差を補正するものではありません。

2.アプラナートコンデンサー

球面収差を補正するために考案されたアプラナートコンデンサーは、コンデンサー内のアプラナートコーンは開口数が非常に大きく、高倍率の顕微鏡に適しています。

訂正します： 球面収差を補正するアプラナートコンデンサー。

3.特殊なコンデンサー

例えば、位相差顕微鏡やDIC顕微鏡を使用する際には、専用のコンデンサーを使用する必要がある場合がございますので、最適な結果を得るためには、専用のコンデンサーをご使用ください。

位相差顕微鏡では、標本と周囲の媒質の屈折率の違いにより、標本を通過する光の位相がわずかにずれます。 専用コンデンサーには、通過する光を一定量ずらす位相リングがあり、標本と同位相に保つことで標本の細部をより鮮明に見ることができます。

同様に、ホフマン変調造影システムや微分干渉造影システムでも、光の干渉を利用して未染色試料のコントラストを高めるために専用のコンデンサーが使用されています。 ホフマン変調造影システムでは、コンデンサー内の複屈折板を使用して、光を2つのビームに分割して異なる経路で照射します。 複屈折板は通常クォーツで作られていますがその他の素材も使用可能です。

微分干渉顕微鏡も光の干渉を利用したもので、複屈折板は必要ありません。 光はウォラストンプリズムで2つのビームに分けられ、2つのビームは異なる経路を経て対物レンズの後側焦点面で再結合されます。 2つのビームは互いに干渉し、画像にコントラストを作り出します。

蛍光を利用して標本を観察する「顕微蛍光顕微鏡」でも、専用のコンデンサーが役立ちます。 顕微蛍光顕微鏡は、コンデンサー内に特定の波長の光を反射し、他の波長の光を透過する二色性ミラーがあります。 励起光が標本を透過し、放出された蛍光は二色性ミラーに向けられます。ミラーで蛍光を対物レンズに向けて反射させ、不要な光を遮断することで、蛍光だけが見える画像となり、背景は黒くなります。

訂正します： 特殊なコンデンサーは、その作りによってあらゆる収差を補正することができます。

どこで使われているのか？

コンデンサーは、医学や研究の分野でさまざまな用途に使われています。 ここでは、コンデンサーが不可欠な役割を果たす場所を紹介します。 コンデンサーは、研究所や病院で最もよく使われています。

マイクロスコープで見るコンデンサーの利点

コンデンサーは顕微鏡に不可欠な部品で、対物レンズから入ってきた光を標本に集光します。 ここでは、コンデンサーの利点をご紹介します：

高倍率に最適

高倍率で標本を観察する場合、ピントの合った像が必要ですが、コンデンサーは均一で強力な照明を提供することで、これを実現することができます。

低倍率で見る場合は視野が狭くなるので使わない方が良いですが、細かい部分を見る場合はコンデンサーは必須です。

標本照明のテクニックが可能になる

標本照明とは、標本の最高の画像を得るために適切な光源とフィルターを選択することです。 持っているコンデンサーの種類によって、顕微鏡検査に使用できるテクニックが決まります。

標準的な照明技術として、明視野、位相差、暗視野顕微鏡がありますが、特殊なコンデンサーを用いることで、これらの技術を容易にすることができます。

コントラストを向上させる

また、コンデンサーのNAを上げることで、標本とのコントラストを向上させることができるなど、微細なディテールを見るために欠かせない要素もあります。

より深い被写界深度を実現

被写界深度が深ければ深いほど、多くの標本にピントが合うことになります。 コンデンサーなしの顕微鏡で標本を見ると、被写界深度はかなり浅いので、標本のごく一部にしかピントは合いません。

コンデンサーをつけると被写界深度が深くなり、一度に多くの部分を見ることができます。 立体的な標本を見ようとするときに有利になります。

顕微鏡で見るコンデンサーの欠点

顕微鏡のコンデンサーは、焦点の合った強い光線を標本に照射するために欠かせないものですが、いくつかの欠点も持っています。

ハロを作る

コンデジの欠点として、視野内の明るい物体の周りに「ハロー」や「リング」が発生することがあります。

コンデンサーレンズを通過した光が回折することで発生します。 絞りを使って回折光の量を減らすことで、ハローを最小限に抑えることができます。

限界画角

低倍率で物を見る場合、コンデンサーが視野を制限することがあります。 これは、コンデンサーからの光束が視野全体を照らすのに十分でない場合に起こります。

収差補正なし

アッベコンデンサーは色収差と球面収差を補正しません。 ガラスの屈折率の違いにより、これらの収差が発生します。 その結果、色がさまざまな点に集中し、物体の縁に「虹」のような効果が発生することがあります。

よくある質問

顕微鏡用コンデンサーはなぜ重要なのか？

顕微鏡のコンデンサーは、光を標本に集中させ、鮮明な画像を得るために不可欠です。 また、コンデンサーは標本に当たる光の量を調節し、コントラストを調整するために重要です。 また、色収差や球面収差を補正するために平面コンデンサーや特殊コンデンサーもあります。

顕微鏡のコンデンサーを調整する方法は？

コンデンサーを上下に動かして標本に光を当てる必要があり、絞りを調整することで標本に当たる光の量をコントロールすることができます。

コンデンサーの根元にあるダイヤフラムで、数枚の羽根が開閉し、通過する光の量を調節します。

アッベコンデンサーはハイエンド用途に最適か？

アッベコンデンサーは色収差や球面収差を補正しないので、できるだけ高画質を求めるなら第一候補にはなりませんが、一般的な用途では良い選択肢となります。

最終的な感想

コンデンサーは顕微鏡に不可欠な部品で、光の焦点を合わせ、鮮明な画像を得るためのものです。 コンデンサーには主にアッベ型、アプラナート型、特殊型があり、いずれもコンデンサーに求められる本来の働きをしますが、後者2つは光の収差を補正して高品質で精細な画像を得るためのものです。

選ぶべきコンデンサータイプは、顕微鏡の種類や見る標本によって異なります。

• //www.celestron.com/blogs/knowledgebase/what-is-a-condenser
• //en.wikipedia.org/wiki/Condenser_(optics)
• //www.pathwooded.com/post/what-is-a-microscope-condenser-and-what-is-it-used-for
• //zeiss-campus.magnet.fsu.edu/articles/basics/opticalsystems.html
• //scopedetective.com/microscope-condenser-functions/#Where_is_the_Condenser_on_a_Microscope

特集画像引用：Dani Kristiani, Shutterstock