対物レンズとは

対物レンズを理解する

対物レンズは、顕微鏡に欠かせない部品であり、画像の品質に大きく影響します。対物レンズにはたくさんの情報が書き込まれていますが、そのほとんどは暗号のように見えます。でもご安心ください、これらは簡単に読み解くことができます。

図 1. 対物レンズに見られる一般的な表記とその意味です。

正しい倍率の選択

倍率 とは対物レンズによってもたらされる光学倍率です

倍率とは、対物レンズによってもたらされる光学倍率のことです。観察したいものによって選ぶ倍率は変わります。倍率の有効性は解像度に制限を受けます。ぼんやりした大きな光のかたまりをさらに拡大しても、よい画像にはなりません。異なる倍率で同程度の解像度を得られる場合、高倍率を用いるほど、小さいもの（細胞内のオルガネラなど）をよく見ることができます。一方、低倍率を使用すると、細胞の集まりまたは細胞間の相互作用など、広い視野の画像をより良く得ることができます。

図 2. 同じ細胞を異なる倍率で撮影した画像です。 各倍率によって得られる情報は異なり、実験に最適な倍率は、何を知りたいかによって決まります。

対物レンズに合った液浸媒質

液浸媒質 とは、対物レンズとカバースリップ（あるいはサンプルを入れたディッシュまたはフラスコの底）の間に存在するもののことです。

対物レンズはそれぞれ特定の液浸媒質に合わせて設計されており、これは対物レンズに記されています。主な液浸媒質は、大気、オイル、および水です。空気対物レンズは、決してオイルまたは他の液体に浸さないでください。これをやると顕微鏡の管理者をカンカンに怒らせることになります！様々な浸漬媒質を用いる主な目的は、対物レンズとサンプル間の屈折率の違いを最小にすることです。これは、サンプルを載せた基材（カバースリップ）およびサンプルが存在するイメージング媒質（バッファー）を含みます。屈折率の差を最小化することで、画像の解像度を向上できます。

図 3. 対物レンズに合った液浸媒質の使用で、対物レンズとサンプル間の屈折率の違いを最小にすることができます。

屈折率

光は、異なる物質の中を異なるスピードで進みます。光が、ある物質（例えば空気）から別の物質（例えば水）へ進む時、光は屈折します。光が曲がったように見えるのです。例えば、水が入ったグラスに鉛筆を入れた時、グラスの側面から見ると鉛筆が曲がったように見えます。 これは、空気の屈折率が水とは違うことが原因です。 開口数と液浸媒質の屈折率 開口数は対物レンズの性質の1つであり、取得した画像の解像度を示します（基本的にはどれくらい詳細が見えるかということです）。 対物レンズの「NA」についてはよく話題になります。「NA」は開口数（numerical aperture）のことで、その数字は、対物レンズとサンプルを載せたカバースリップとの間に存在する物質の屈折率に一部依存します。一般的に、NAが大きい対物レンズほど分解能が優れています。多くの場合、NAが大きい対物レンズはより高倍率であり、何らかの浸漬媒質を使用します。浸漬媒質は、対物レンズとガラス製カバースリップとの間にある空間の屈折率を変えて、ガラス製カバースリップの屈折率に近づけるために使用されます。これによって光の屈折およびロスを最小限に抑え、最終的にはより良い画像が得られます。 図 4. 水およびグラスは空気とは異なる屈折率を持つため、鉛筆が曲がっているまたは折れているように見えます。

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