明視野顕微鏡

明視野顕微鏡法( BF ) は、光学顕微鏡の 照明技術の中で最も単純なものです。サンプルの照明は透過型 (つまり、下から照明し、上から観察する) の白色光で行われ、サンプルのコントラストはサンプルの密集領域での透過光の減衰によって生じます。明視野顕微鏡法は、光学顕微鏡のサンプルの照明に使用される一連の技術の中で最も単純なものであり、その単純さから人気の技術となっています。明視野顕微鏡画像の典型的な外観は、明るい背景に暗いサンプルが映るもので、これが明視野顕微鏡法の名前の由来となっています。

最初のシンプルな顕微鏡は、2 人のオランダ人、ザッカリアス ヤンセンとその父ハンスによって発明されました。彼らはチューブ内のレンズをテストし、近くにある物体が大きくなっていることに気付きました。これは科学的発見とはみなされませんでしたが、道の始まりとなりました。その後、アントニー ファン ルーネホウエクという人物が、池の水を観察できる最初のシンプルな顕微鏡を発明しました。この顕微鏡は、二重皮質レンズと銀板で作られました。

明視野顕微鏡には、コンデンサー、対物レンズ、接眼レンズ、絞り、絞りなど、多くの重要な部品があります。顕微鏡のその他の部品としてよく知られているのは、アーム、ヘッド、照明装置、ベース、ステージ、アジャスター、明るさ調整装置です。顕微鏡のコンデンサーは、周囲からの余分な光が光路に干渉しないようにし、照明装置からの光を集光して均一な光路を作ります。対物レンズと接眼レンズは連動しており、接眼レンズは10倍の倍率で、接眼レンズは最大400倍まで拡大できる数値が異なり、2つを合わせると最大4,000倍の倍率になります。絞りは、一度にサンプルを通過するビームの直径を制御する絞りの一部です。調整装置は、ステージを対物レンズとアーム、ヘッド、ベースに向かって上下に動かします。^[1]

明視野顕微鏡の光路は非常にシンプルで、通常の光学顕微鏡のセットアップ以外に追加のコンポーネントは必要ありません。光路は、顕微鏡のベースにある照明装置または光源（多くの場合、ハロゲンランプが使用される）から始まります。次に、光は対物レンズを通過して接眼レンズに入り、サンプルを観察する。明視野顕微鏡では、サンプルを照らすために臨界照明またはケーラー照明が使用される場合があります。^[2]

明視野顕微鏡は、光を十分に吸収するものが少ないため、通常、ほとんどの生物学的サンプルとのコントラストが低くなります。コントラストを高めるには染色が必要になることが多く、多くの場合、生細胞には使用できません。明視野照明は、細胞内のミトコンドリアなど、固有の色を持つサンプルに役立ちます。

• ティッシュペーパーのサンプルでコントラストを生成するために使用される透過照明技術の比較（1.559 μm/ピクセル）
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  明視野照明、サンプルのコントラストはサンプル内の光の吸収によって決まる
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  交差偏光照明、サンプルのコントラストはサンプルを通過する偏光の回転から生まれます
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  暗視野照明、サンプルのコントラストはサンプルによって散乱された光から生じます
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  位相差照明では、サンプルのコントラストはサンプルを通過する光の異なる経路長の干渉から生じます。

明視野顕微鏡は標準的な光学顕微鏡技術であるため、拡大率は可視光の波長で可能な分解能によって制限されます。

明視野顕微鏡は使い方が非常に簡単で、染色された標本と染色されていない標本の両方を観察できます。光学系によって標本の色が変化しないため、観察内容の解釈が容易になります。

• ほとんどの生物学的サンプルのコントラストが非常に低い。
• 光学顕微鏡の倍率の実際的な限界は約1300倍です。より高い倍率も可能ですが、倍率が上がるにつれて画像の鮮明さを維持することがますます難しくなります。^[3]
• 焦点が合っていない素材のぼやけによる見かけの光学解像度の低下。
• 本来無色透明なサンプルは、多くの種類の哺乳類細胞のように、よく見えません。これらのサンプルは、観察する前に染色しなければならないことがよくあります。独自の色を持つサンプルは、準備なしで観察できます。たとえば、Chara細胞の細胞質流動の観察などです。

• 絞りによって光源の量を減らしたり増やしたりします。
• 油浸対物レンズと、標本を覆うガラスカバーに塗布された特殊な浸漬油を使用します。浸漬油はガラスと同じ屈折力を持ち、観察標本の解像度を向上させます。
• 単純染色（メチレンブルー、サフラニン、クリスタルバイオレット）や差別染色（ネガティブ染色、鞭毛染色、胞子染色）などの微生物学で使用するサンプル染色法の使用。
• 光源に色付き (通常は青) または偏光フィルターを使用して、白色光の下では見えない特徴を強調します。フィルターの使用は、鉱物サンプルの場合に特に有効です。

1. 先進光学顕微鏡法 第1巻 原理と基本特性 Maksymilian Pluta著、Elsevier (1988)
2. アドバンスト ライト マイクロスコピー 第 2 巻 特殊手法、マクシミリアン プルタ著、エルゼビア (1989)
3. S. Bradbury、B. Bracegirdle 著『光学顕微鏡入門』、BIOS Scientific Publishers (1998)
4. 微生物学：原理と探求、Jacquelyn G. Black 著、John Wiley & Sons, Inc. (2005)
5. 顕微鏡と画像に関する文献