定義と計算式
顕微鏡視野の計算
顕微鏡視野とは、接眼レンズを覗いたり（接眼視野となる）カメラを使ったときに見える領域の最大径（カメラ視野となる）であります。 顕微鏡の視野は、対物レンズ、内部の機械的な光路（チューブ）の直径、使用する接眼レンズ、カメラのセンサーサイズによって制限されます。 顕微鏡の接眼レンズには倍率（10倍が一般的）とフィールドナンバーの2つの数字があります。 接眼レンズの視野番号(FN, FOVと略すこともある)は、中間実像面で測定した視野の直径をミリメートルで表したものです。 視野は、接眼レンズの固定された（変更できないため）円形の開口部（ダイアフラム）によって定義され、その設計によって、接眼レンズの間にある場合と下にある場合があります。 ほとんどの場合、アイピースのフィールドダイアフラムの開口径（FNのフィールドナンバーと呼ばれる）が視野径を決定する。
試料を置く面における顕微鏡視野径は、次の式で定義されます。
ここで
DFVは試料面の視野径、
FNはミリメートル単位の視野番号（接眼レンズ内の固定絞りのミリメートル単位の直径を意味します。
MOは対物レンズ倍率（対物レンズに記載）、
MTはチューブレンズ倍率（ある場合、チューブレンズは対物と接眼レンズの間の顕微鏡光路に置かれ、中間実像を作る）です。）
この式からフィールドナンバーを求めることができる。
例えば、10×レンズ、管倍率1×、FN=15の場合、
上記の式からわかるように、眼幅倍率は視野に影響を与えません。 例えば、10×/18と12×/18の接眼レンズは、同じ接眼視野径FN=18mmです
この計算はあくまで推定値であることに注意してください。 対物レンズと接眼レンズの組み合わせで実際の視野を得るには、キャリブレーションスライドを使用して顕微鏡のキャリブレーションを行う必要があります。
接眼レンズをカメラで代用した場合、特に双眼ヘッドの代わりにカメラを取り付けた場合、視野はカメラのイメージセンサー（比較的小さなセンサーのカメラの場合）および顕微鏡の対物レンズのサイズによって決まります。 センサーの小さなカメラを使用する場合は、カメラに搭載された縮小レンズを使用するのが一般的です。
前述したように、視野径は通常顕微鏡の対物レンズの倍率と接眼レンズの視野絞りに依存します。 しかし、対物レンズの設計によっても視野は制限される。 初期の顕微鏡では、対物レンズは中間実像面で測定した視野の最大直径が18mm未満でした。 最近の対物レンズは、高価なプランアクロマットだけでなく、一般的なプランアクロマットでも、中間実像面を測った最大径が28mmを超えるものもあります。 例えば、下の写真のノーブランドのプランアクロマットは、中間像面における最大視野径が19.2～39.0mmです。対物レンズの倍率
| 顕微鏡の視野 | 絞り | 中間像面直径（カメラのイメージセンサー上） | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 100× | 1.0mm | 対物レンズの直径 | 中間像面直径 | 1.0mm25 0.39mm 39.00mm | |||
| 40× | 0.98 mm | 39.20 mm | |||||
| 10× | 36.00 mm | ||||||
| 4× | 19.20 mm |
同時に、眼球を通して見る場合の視野は眼球視野に制限されます。 10×20mm接眼レンズに平面アクロマート対物レンズを使用した場合の視野は次の通りです。
| 対物レンズ倍率 | 絞り | 顕微鏡視野 | |
|---|---|---|---|
| 100× | 0.18 mm | ||
| 40× | |||
| 10× | |||
| 4× | 5.90 mm | 5× | 5.46mm |
| 10× | 5.90 mm50mm |
なお、下記のアスカリス・ルンブリコイデス卵と鶏血球の撮影には、下記の写真と同じノーブランドの対物レンズとCanon 5D Mk II DSLRフルサイズカメラで撮影しています。
対物レンズの倍率を上げたとき、下げたときの顕微鏡視野の計算
ある眼と対物レンズの組み合わせで顕微鏡視野がわかっているとき、倍率を上げて視野を決めたいとき、下げるときがあるかと思いますが、その場合は対物レンズが高くて視野が狭くなることがあります。 低倍率の顕微鏡視野がわかっている場合、高倍率の顕微鏡視野を求めるには次の式を用います。
ここで、
DHPは高倍率対物レンズの顕微鏡視野径、
DLPは低倍率対物レンズの顕微鏡視野径、
MHP は高倍率対物レンズ倍率、
MLP は低倍率対物レンズ倍率である。
例えば、10倍の接眼レンズと45倍の対物レンズを持つ顕微鏡の場合、倍率は10×45＝450、視野は0.33mmとなります。 対物レンズを100×に変えると、視野はどうなるでしょうか。 計算するには、上の式を用います。
この割合をDHPで解くと
標本の実寸の計算
標本の実寸を推定するには、標本をステージに置き、最適な倍率の対物レンズを選び、視野円DFVに入る物体数Nを推定します。 実際のサイズLspは、次の式を使用して決定されます：
例えば、約2.5個の微生物が、視野の直径（0.33mmに相当）を越えてフィットできるかもしれません。 この場合、微生物の大きさは
顕微鏡を買ってはいけない方法（Miko Indiaの生物顕微鏡を例にして）
以下、この電卓などのイラストを作るための顕微鏡について、非常に珍しい記述を紹介します。 しかし、私がMiko Indiaというあまり知られていない顕微鏡メーカーが作った新しい顕微鏡を買った話をする誘惑には勝てません。このメーカーは、非常に競争の激しい顕微鏡市場で「科学/実験用機器の主要メーカーおよび輸出業者のひとつ」と位置づけています。私は、新興企業が非常に良い製品を作ることがあるので、試してみたかったのです。 それに、インド宇宙研究機関の素晴らしい実績が、彼らが本当に良い光学機器を作ることができることを示しています。
単位変換機や電卓のマイクロチップのような小さなものを撮影する必要がよくあるので、長い間、顕微鏡を買いたかったのです。 今回、顕微鏡を入手し、新しい顕微鏡を使って顕微鏡電卓を何台か作り、実験やイラストを描くという一石二鳥の企画を立てました。 私は光学の専門家ではないので、何か新しいことを勉強する必要があるときは、いつも実験や実践活動を通して理論を学ぶようにしています。
そこで、eBay で “科学/実験機器、顕微鏡などの主要メーカーと輸出業者のひとつ” である Miko India から US $163 で購入した、真新しい双眼顕微鏡をご紹介します。 百聞は一見にしかずということで、この外見からして素敵な「精密光学機器」の中身を示す写真をいくつか紹介します。
不思議なことに、この顕微鏡には、良質のスタンド、機械ステージ、回転するノーズピースがあることに注目すべきです。 すべての機械部品はスムーズに作動しています。 しかし、それ以外のものは非常に質が悪く、汚れと塗装の欠けで覆われています。 Miko Indiaはこの顕微鏡を精密な生物学的機器として位置づけており、おもちゃや学生用顕微鏡ではないことに注意してください。
- では、電気ボックスの中身を見てみよう。 金属部品はすべて素人が自宅のガレージで作ったもので、「科学/実験用機器の大手製造・輸出業者」の光学工場では絶対にありません。
- 顕微鏡の中はこの写真のような埃や塵がいたるところについていました。 テスト前に清掃する必要がありました。
1日ほどの修理作業で、対物と接眼レンズを良質のものに交換し、今では良い顕微鏡になりました
私の考えでは、顕微鏡価格は絶対に品質の指標ではありません。 ブランド顕微鏡にお金を払うときは、その名前に9割以上（空気代も同然）、物自体に1割を払っているのです。 仕組みを理解し、容易に習得できるのであれば、ノーブランドのものを買ってもいい。 しかし、頭を使うのが嫌いな人は、ブランド品にお金を払った方がいい。 200ドル、150ドルくらいで中国製のそこそこの品質の双眼生物顕微鏡が買えるのは間違いないでしょう。 とにかく、今は何でもかんでも中国製なのです。
それでも、いくらかの時間とお金を使った後、私はこの顕微鏡を使って、この電卓を含め、このウェブサイトで見つけられるすべての顕微鏡電卓用の図版を準備しました。 私はこの顕微鏡を長く使うつもりです。
この記事はAnatoly Zolotkov
によって書かれました。