15種類の光学顕微鏡とは?特徴と最適な用途から選定方法まで徹底解説
  • 最終更新日:2024年7月2日
工場の検査や医薬品の研究など、さまざまな場面で顕微鏡が使用されています。一方、顕微鏡の種類や特徴について知っている人は少ないのではないでしょうか。

顕微鏡の中でも光学顕微鏡には多種多様な種類があり、それぞれ得意な用途が異なります。性能を十分に発揮するためには、用途に適した顕微鏡の選定が必要です。

この記事では15種類の光学顕微鏡の種類から、それぞれに適した使い方まで解説します。光学顕微鏡の導入について迷っている方は、ぜひ最後まで読み参考にしてください。

15種類の光学顕微鏡

15種類の光学顕微鏡

光学顕微鏡は観察する対象物や機能によって種類がわかれます。主な光学顕微鏡は以下の15種類です。

  • 双眼実体顕微鏡
  • 明視野顕微鏡
  • 偏光顕微鏡
  • 位相差顕微鏡
  • 微分干渉顕微鏡
  • 蛍光顕微鏡
  • 全反射蛍光顕微鏡
  • レーザー顕微鏡(共焦点レーザー顕微鏡)
  • 多光子励起顕微鏡
  • 構造化照明顕微鏡
  • 顕微鏡の形状
  • 倒立型顕微鏡
  • 単眼顕微鏡
  • 双眼顕微鏡
  • 三眼顕微鏡

それぞれの強みや、活躍する場面について解説します。

双眼実体顕微鏡

双眼実体顕微鏡は、その構造上、見る対象を立体的に観察できる顕微鏡です。これにより、対象物の微細な表面構造を詳細に確認することが可能です。

双眼という名前の通り、二つの眼鏡(オキュラー)を使用して、両目で対象を見ることができるため、より自然な視覚体験が得られます。通常、低倍率から中倍率での使用に適しており、照明装置は上部照明または下部照明が選択できるものが一般的です。

双眼実体顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 立体観察が可能で質感などを詳細に把握でき直感的な理解。
    また、対象物の形状、高低差、高度な機能を持つ他の顕微鏡技術と比較して低コスト
  • 長時間の使用においても目の疲れを軽減できるため、研究や品質管理などでの作業効率が向上
  • ある程度の大きさを持つ生物学的サンプルや電子部品、鉱物標本など、幅広い物質を観察するのに適する

双眼実体顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 品質検査:プリント基板のはんだ付け部分の検査やプラスチック成型品の表面検査など、製造業での部品の品質検査で頻繁に使用される
  • 生物観察:教育現場や研究所で、生きている小動物や植物の観察、生物の動きや行動の研究に適する
  • 考古学・地質学的研究:古代の工芸品や化石の詳細な調査、鉱物の分析など、考古学や地質学の分野で詳細な観察が求められる場面で活用

明視野顕微鏡

明視野顕微鏡は、サンプルを通過した光を直接観察することにより像を作る顕微鏡です。この顕微鏡は通常の光学顕微鏡の中でも特にスタンダードなタイプであり、研究、教育、工業など幅広い分野で使用されています。

サンプルは光源によって下から照らされ、その光が対物レンズを通過して観察者の目またはカメラセンサーに到達します。

明視野顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 明視野顕微鏡の操作は非常に直感的で、初学者でも活用可能
  • 生物学、材料科学、医療、工業検査など、多くの科学的および産業的分野で基本的な観察ツールとして活用
  • 高度な機能を持つ他の顕微鏡技術と比較して、比較的低コスト

明視野顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 生物学的サンプルの観察:学校の教育や基礎的な研究での細胞や組織の基本的な構造を観察するために活用
  • 医療検査:病院や診療所での臨床検査や血液検査や細菌の同定に活用
  • 材料科学の分析:製品の品質管理や研究開発の初期段階で、金属やポリマーなどの材料の微細構造を調査する際使用

偏光顕微鏡

偏光顕微鏡は、偏光フィルターを使用して試料を観察する顕微鏡です。この技術では、光源から発せられた光が偏光フィルターを通過し、試料に照射されます。

試料から反射または透過した光は、さらに別の偏光フィルター(アナライザー)を通過し、光の偏光状態の変化を利用して試料の微細構造や特性を明らかにします。これにより、通常の明視野顕微鏡では見ることができない特性を観察することが可能です。

偏光顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 異方性を持つ物質(光の速度が異なる方向性を持つ物質)の特性を評価可能
  • 物質の内部ストレスや結晶構造など、内部的な特性を非破壊で観察できる
  • 偏光により、通常の光では見えにくい細かい詳細や構造が際立って観察できるため、より詳細な分析が可能

偏光顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 地質学的サンプルの分析:地質調査や鉱物学研究で鉱物や岩石の結晶構造を観察し、その成分や起源の特定の際に活用
  • 生物学的組織の研究:結合組織など、生物学的サンプルの組織の配向や構造を詳細に調査可能
  • 化学・材料科学の応用:ポリマー材料や液晶の配向、ストレス分析を行う際にも使用される

位相差顕微鏡

位相差顕微鏡は、特に透明または半透明のサンプルを観察する際に使用される特殊な顕微鏡技術です。通常の光学顕微鏡では見えにくい、細胞や微生物の内部構造を明瞭に観察可能です。

この技術は、光の位相シフト(光が物質を通過する際に生じる速度の変化)を視覚的に検出できるようにします。位相差顕微鏡は、光の経路に位相板(位相リング)を設置し、サンプルを通過した光と位相板を通過した光の干渉を利用して、コントラストを生成します。

位相差顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 細胞や細菌などを染色せずに観察できるため、生きたままの状態での実験や観察が可能
  • 透明または半透明の細胞内部の構造を、高いコントラストと解像度で観察できる
  • 細胞分裂や微生物の成長過程など、動的な生物学的プロセスをタイムラプスで観察するのに有効

位相差顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 細胞生物学:細胞の生存状態や細胞内のオルガネラの動きを観察し、細胞生理学的な研究に不可欠な機器
  • 微生物学:細菌や原生生物の観察に使用され、これらの微生物の生活史や行動を詳細に追跡できる
  • 臨床研究:特に体液や細胞診などの臨床サンプルを観察する際に役立ち、疾患診断の支援をする

微分干渉顕微鏡

微分干渉顕微鏡(DIC)は、偏光光学を利用してサンプルの微小な高低差を強調し、立体的で高コントラストな画像の生成が可能です。

この技術は、光を偏光フィルターで偏光させた後、プリズムを使用して光路を二つに分け、サンプルを異なる角度から照らします。その後、これらの光路が再結合されるとき、光の干渉によって生じる位相差を利用して、サンプルの微細構造を高いコントラストで観察できます。

微分干渉顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 高解像度の立体的観察:微細な構造も立体的に観察可能で、細胞内の小器官や微細なテクスチャがはっきりと視認できる
  • 非侵襲的観察:染色や特別な前処理を必要とせずに、生きた細胞や組織の詳細な観察が可能
  • 高コントラストと明瞭な視界:光の干渉を利用するため、通常の光学顕微鏡では捉えにくい透明なサンプルも明瞭に観察できる

微分干渉顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 細胞生物学:細胞の内部構造や動きをリアルタイムで観察し、細胞の健康状態や機能に関する研究に役立てられる
  • 材料科学:微細な素材の表面構造を観察し、材料の研究や品質管理に利用される
  • 発生生物学:動物の胚発生過程を詳細に視覚化し、発生段階での細胞の挙動や形態の変化を研究する

蛍光顕微鏡

蛍光顕微鏡は、特定の波長の光をサンプルに照射し、そのサンプルから発せられる蛍光を観察するための顕微鏡です。この技術は、フルオロフォアと呼ばれる特定の分子を用いてサンプルを標識することにより、特定の細胞構造や生化学的過程を視覚化します。

照射光によって励起されたフルオロフォアは、長い波長の光を放出し、この光を通して、細胞の構造や機能が明らかになります。

蛍光顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 高い特異性:蛍光標識は非常に特異的に行うことができ、特定の細胞構造や分子を正確に標識して観察可能
  • 多色イメージングの可能性:異なるフルオロフォアを使用することで、複数の標的を同時に観察し、細胞内の複雑な相互作用を理解できる
  • 生きた細胞での使用:蛍光顕微鏡は生きた細胞で使用が可能で、細胞の動態や生理的プロセスをリアルタイムで追跡できる

蛍光顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 細胞生物学の研究:細胞の内部構造、例えば細胞骨格やオルガネラの位置や動きを研究する
  • 癌研究:癌細胞と正常細胞の違いを詳細に観察し、癌細胞の増殖、転移のメカニズムを解明するのに活用
  • 神経科学:神経細胞間のシナプス接続や神経伝達物質の動態を観察し、神経回路の機能や神経疾患の研究に寄与

全反射蛍光顕微鏡

全反射蛍光顕微鏡(TIRFM)は、光学顕微鏡の一種で、試料とガラスの界面で全反射を起こさせることにより、試料の非常に薄い領域(約100nm以内)を照射可能です。この技術は、反射される光が試料に入り込む代わりに、界面近くにエバネッセント波(減衰する光の波)を生成し、この波によって局所的に試料を励起します。

その結果、試料の非常に狭い領域だけが蛍光を発し、背景のノイズが極めて少ない高コントラストの画像が得られます。

全反射蛍光顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 高い空間分解能:試料の極薄層を選択的に照射するため、高い空間分解能で画像を取得可能
  • 低い背景ノイズ:エバネッセント波は非常に短い距離で減衰するため、背景フルオレセンスが大幅に減少し、より明瞭な画像が得られる
  • 生細胞イメージングに最適:生きた細胞の表面や表面近くの分子過程をリアルタイムで観察するのに適しており、細胞が通常の条件下で生存し続けられる

全反射蛍光顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 細胞膜のダイナミクスの研究:細胞膜上でのリセプターの動きや細胞膜と細胞内部との相互作用を詳細に観察できる
  • 細胞接着の機構の解明:細胞が基質にどのように接着し、その接着がどのように調節されるかを研究する
  • 分子モーターの活動の観察:細胞内での微小管やアクチンフィラメント上を移動する分子モーターの挙動を観察可能

レーザー顕微鏡(共焦点レーザー顕微鏡)

共焦点レーザー顕微鏡は、レーザー光を使ってサンプルをスキャンし、ピンホールを通して光を集めることにより、非常に高い解像度と光学的断面を得られる顕微鏡です。この技術では、レーザーが特定の焦点深さに集中し、その焦点面のみからの光を検出することで、背景にある光のノイズを除去し、よりクリアなイメージを生成します。

これにより、サンプルの異なる層を個別に観察し、それらを重ね合わせて立体的な画像の構築が可能です。

共焦点レーザー顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 焦点を非常に精密に制御できるため、微細な構造も鮮明に捉えられる
  • 生きた細胞や組織の厚みのあるサンプルから、薄い断面画像を得ることができ、非侵襲的な内部構造観察が可能
  • 生きた細胞の動きや反応をリアルタイムで観察できるため、生物学的プロセスを詳細に研究するのに適している

共焦点レーザー顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 細胞のダイナミクス観察:細胞内部のオルガネラの動きや細胞間の相互作用を観察し、細胞生物学の研究に深い洞察を提供
  • 発生生物学の研究:動物の胚発生中の細胞の分化や移動を詳細に追跡し、発生の各段階を観察
  • 神経科学:神経細胞間のシナプスの形成や神経伝達物質の放出といったプロセスを観察し、神経系の機能的理解を深めるのに役立つ

多光子励起顕微鏡

多光子励起顕微鏡(Multi-photon Excitation Microscopy)は、二つ以上の光子が同時に分子に吸収される現象を利用する類の顕微鏡です。通常、近赤外レーザー光を用いて、高いエネルギーの光子を励起させます。

この方法により、試料をより深く透過させることができ、細胞や組織の深部まで到達する光が生み出されます。光の励起が発生するのは焦点面に限定されるため、非常に高い空間解像度とコントラストが得られるでしょう。

多光子励起顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 深部組織のイメージング:光の透過深度が大きいため、試料の深部まで詳細にイメージング可能
  • 低光毒性:低エネルギーの光を使用するため、生きた細胞や組織に対する光毒性が少なく、長時間のイメージングが可能
  • 高解像度の3Dイメージング:光子が焦点面でのみ励起されるため、非常にシャープな三次元画像を生成できる

多光子励起顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 神経科学:神経組織の深部にある神経細胞やその接続を観察し、脳の構造と機能の研究に寄与する
  • 発生生物学:厚い胚や発生段階の生物の内部構造を詳細に観察し、細胞の発生過程や器官形成を研究する
  • がん研究:がん細胞の浸潤や転移過程を生きた組織内で追跡し、がんの生物学的挙動を理解するための研究に利用される

構造化照明顕微鏡

構造化照明顕微鏡は、試料に対して特定のパターン(通常は線状や格子状)の光を照射し、その光が試料と相互作用することによって生じるモアレ効果を利用します。

このモアレパターンから、構造化照明顕微鏡は試料の超解像画像の再構築が可能で、通常の光学顕微鏡の解像度限界を超えた約100nmの解像度での観察が可能です。

構造化照明顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 解像度の向上:通常の光学顕微鏡よりも約2倍の解像度向上が見込まれるため、より細かい構造を明瞭に観察できる
  • 生細胞イメージングに適している:生きた細胞のダイナミクスを損傷少なく観察できるため、細胞内のプロセスをリアルタイムで捉えられる
  • 多色イメージング:複数のフルオロフォアを用いた多色ラベリングに対応しており、異なる生物学的標的を同時に観察できる

構造化照明顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 細胞骨格の観察:細胞骨格の微細な構造やその動的な変化を詳細に観察し、細胞の運動や形態変化のメカニズムを解明
  • タンパク質の局在研究:細胞内でのタンパク質の局在や相互作用を精密に観察し、細胞内シグナル伝達の理解を深める
  • 病理学的サンプルの分析:病気の組織や細胞の変化を高解像度で観察し、病理学的診断に役立つ情報を提供

4種類の顕微鏡の形状

4種類の顕微鏡の形状

顕微鏡には以下4種類の形状があります。

  • 倒立型顕微鏡
  • 単眼顕微鏡
  • 双眼顕微鏡
  • 三眼顕微鏡

それぞれの強みと活かせる場面を紹介します。

倒立型顕微鏡

倒立型顕微鏡は、その名の通り、光学系が通常の顕微鏡とは逆に配置されている顕微鏡です。具体的には、光源と対物レンズが試料の下にあり、観察者は試料の上から覗き込む形になります。

この設計により、試料容器の底部に近い部分を直接観察できます。

倒立型顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 試料の上部が開いているため、操作が容易であり、試料へのアクセスが向上する
  • ペトリ皿やフラスコなど、底が透明な容器での細胞培養を直接観察できるため、生きた細胞の挙動を継続的にモニタリングできる
  • 試料を平らな面に置くだけでよいため、振動や移動による影響を受けにくい

倒立型顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 細胞培養のモニタリング:生物学や医学研究での細胞培養を定期的に観察し、細胞の増殖、形態変化、反応を記録する
  • 体外受精技術:受精卵の発展を観察する際に、精子と卵の接触や受精後の細胞分裂の様子を詳細に調べられる
  • 微粒子や結晶の観察:化学や材料科学の分野で、溶液中の微粒子や結晶の成長過程を観察する際に利用される

単眼顕微鏡

単眼顕微鏡は、一つの視野レンズ(オキュラー)を備えた顕微鏡です。これは最も基本的な顕微鏡の形式であり、光源、レンズ、焦点調節機構を持ちます。単眼顕微鏡は構造が単純で扱いやすく、低価格で提供されることが多いため、初心者や教育の場に最適です。

単眼顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 他の顕微鏡タイプと比較して安価であるため、教育機関や趣味の使用に広く採用されている
  • 構造がシンプルなため、初心者でも簡単に使用できる
  • コンパクトで軽量なため、持ち運びが容易で、フィールドワークにも適している

単眼顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 教育現場での使用:学校での生物学の授業において、生徒が基本的な顕微鏡操作を学び、植物の細胞や簡単な微生物を観察する際に使用
  • 趣味の生物観察:個人が自然の中で植物や昆虫の細部を観察するために使用する
  • 特に子供たちの科学的好奇心を刺激するのに役立つ:基本的な研究と品質検査

双眼顕微鏡

双眼顕微鏡は、二つの視野レンズ(オキュラー)を持つ顕微鏡で、使用者が両目で見られるように設計されています。この設計により、より自然な視覚体験が得られ、目の疲れの軽減が可能です。主に低から中程度の倍率で使用され、生物学的標本や工業材料の表面構造など、立体的なイメージが必要な場面で活用されます。

双眼顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 立体的な視覚情報の提供:両目で同時に観察することで、より深みのある視覚情報を得られ、対象物の立体的な構造を理解しやすい
  • 視覚的快適性:長時間の使用でも目の疲れが少なく、観察作業の効率と精度が向上する
  • 幅広い適用性:生物学的標本だけでなく、工業製品の検査や品質管理にも適しており、非常に多様な分野で使用される

双眼顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 生物学の研究と教育:教育現場や研究所で生物学的標本の詳細な観察に用いられ、細胞の構造や組織の詳細を学ぶのに役立つ
  • 品質検査:電子部品や精密機械の製造現場で、部品の微細な欠陥や組立の精度をチェックするのに使用される
  • 工芸品やジュエリーの検査:精密な工芸品やジュエリーの細部を検査し、仕上がりの品質を評価するために活用される

三眼顕微鏡

三眼顕微鏡は、通常の双眼顕微鏡に加えて第三の視路を持つ顕微鏡です。この第三の視路は通常、カメラや他のイメージングデバイスを取り付けるために使われます。

これにより、目で見ながら同時に画像の撮影や、観察データのデジタル化が可能です。三眼顕微鏡は、精密な観察とデータ収集が求められる科学研究や工業分野で広く用いられています。

三眼顕微鏡の強みは以下のとおりです。

  • 同時観察と記録:観察者が試料を目で見る一方で、第三の視路を通じて高品質な画像やビデオを撮影できる
  • 高い柔軟性と互換性:カメラや他のデバイスを簡単に取り付けられるため、さまざまなタイプの分析や報告のためのデータを容易に収集できる
  • 教育とコラボレーションの促進:実験や観察の結果をリアルタイムで共有し、教育的な環境やチームプロジェクトでのコラボレーションを強化する

三眼顕微鏡は特に以下の場面で活躍します。

  • 科学研究:細胞生物学や微生物学の研究で、細胞の挙動や微生物の成長過程を詳細に記録し、後で詳細な分析を行える
  • 医学および臨床研究:病理学的なサンプルの観察と記録を行い、病気の診断や研究に役立つ詳細な画像データを提供する
  • 教育:教育現場でのデモンストレーション中に実際のサンプルの観察を生徒と共有し、教材としての画像やビデオを作成する

光学顕微鏡を活用するメリット

光学顕微鏡の強み

光学顕微鏡を活用するメリットは以下の3点です。

  • コストとアクセシビリティ
  • 生きたサンプルの観察
  • 操作の柔軟性と多様性
それぞれ解説します。

コストとアクセシビリティ

光学顕微鏡のコストとアクセシビリティは、研究や教育への障壁を低減し、より多くの人々が基本的な科学的探究にアクセスを実現します。初期購入費用、維持管理費用が比較的低く、操作がシンプルであるため、特別な訓練が必要ないことが多いです。

これにより、教育機関、小規模研究施設、趣味としての科学探究に理想的なツールとなっています。

このメリットは以下の場面で役に立つでしょう。

  • 教育現場での科学教育
  • 小規模研究施設やスタートアップ企業での基礎研究

生きたサンプルの観察

光学顕微鏡を使用することで、生きた細胞や組織の自然な状態をリアルタイムで観察できます。この顕微鏡は、サンプルに対して非侵襲的であり、細胞が生きている間に内部プロセスを観察できます。

特に位相差顕微鏡や蛍光顕微鏡などの技術は、生きた細胞内の特定の構造や分子を可視化するために重要です。これにより、細胞の挙動、細胞間コミュニケーション、病理的変化などを観察し、これらのプロセスの理解を深められます。

このメリットは以下の場面で役に立つでしょう。

  • 細胞生物学の研究
  • 医学および薬理学的研究

柔軟性と多様性

光学顕微鏡は様々な観察モードを組み合わせることができ、その設定を簡単に調整できるため、多種多様なサンプルに対応可能です。例えば、明視野、暗視野、位相差、蛍光、偏光などのモードを利用できる類の顕微鏡が多く、それぞれの技術が異なるタイプの試料観察に適しています。

また、これらの切り替えが簡単で、一つの顕微鏡で多方面の分析を行うことができます。

これにより、研究者や教育者は、広い範囲の研究課題や教育目的に対応可能です。

このメリットは以下の場面で役に立つでしょう。

  • 教育現場での多様な教材の観察
  • 研究所での複合的なサンプル分析

光学顕微鏡を活用するデメリット

光学顕微鏡の弱み

光学顕微鏡を活用する際、以下のデメリットも考慮が必要です。

  • 解像度の限界
  • 深度情報の制限
  • サンプルの損傷リスク

デメリットを軽減する方法も紹介するので、光学顕微鏡を導入する際は参考にしてください。

解像度の限界

光学顕微鏡には解像度の限界があり、一定以上の細かさを見ることができません

光学顕微鏡の解像度限界は、通常約200ナノメートルとされており、これは光の回折限界として知られています。

光の波長がサンプルの特定の細部よりも大きい場合、それらの細部は顕微鏡で区別できなくなります。このため、ウイルスやタンパク質など、より小さい構造の詳細な観察は困難です。

このデメリットは以下の方法で軽減可能です。

  • 特殊な光の操作やパターンを利用して、伝統的な光学顕微鏡の解像度限界を超える性能を実現
  • 特定の細胞構造やタンパク質を目立たせ、その動きや位置をより明確に追跡
  • 高い詳細度での分析が実現し、限られた解像度から最大限の情報を抽出

深度情報の制限

光学顕微鏡は、特に厚みのあるサンプルを観察する際に3次元の構造情報を取得するのが難しいです。

これが、特に生物医学研究においては大きな制約となりえます。例えば、組織の断面や細胞の全体的な配置を理解するのが困難です。

このデメリットは以下の方法で軽減可能です。

  • 共焦点顕微鏡の利用:スタックとして複数の焦点面の画像を取得し、3次元再構成を行える
  • 多光子顕微鏡の活用:近赤外線レーザーを使用することで、より深い浸透と低い光散乱を実現し、深部の生体組織の3次元イメージングが可能
  • 画像処理技術の応用:画像スタックから深度情報を抽出し、より高度な3次元視覚化を実現可能

サンプルの損傷リスク

特に蛍光顕微鏡の使用において、サンプルに高強度の光を照射する必要があるため、サンプルが光による損傷(光毒性)を受けるリスクがあります。

この光毒性は、細胞の死や機能の変化を引き起こすことがあり、特に長時間の観察や高頻度の撮影において問題となります。また、光源からの熱も微細なサンプルに影響を与えることがあり、細胞の自然な状態や挙動を歪める原因となることがあるでしょう。

このデメリットは以下の方法で軽減可能です。

  • 低光強度の使用:サンプルへの照射時間を短くすることで、光毒性のリスクを低減できる
  • 光散乱を最小化するフィルターの使用:細胞にとって有害な特定の光波長を除去し、細胞のダメージを減少させられる
  • 生体適合性の高い蛍光プローブの利用:同等の観察結果を得るために必要な光の量を減らせる
  • 冷却システムの利用:特に熱に敏感な生物学的サンプルの観察が可能になる

電子顕微鏡と光学顕微鏡の違い

光学顕微鏡と電子顕微鏡との比較では、主に以下の三つの点で大きな違いがあります。

項目 光学顕微鏡 電子顕微鏡
解像度と拡大能力 解像度の限界はおよそ200ナノメートルであるため、ウイルスのような極めて小さい構造を詳細に観察することはできない 非常に高い解像度を持ち、1ナノメートル以下の小さな構造まで観察が可能
サンプルの処理と状態 生きたサンプルをそのままの状態で観察できため、細胞の動態や生理的な変化をリアルタイムで捉えられる
準備が比較的簡単で、特別な処理は必要ない
サンプルを真空中で観察するため複雑で時間を要する特殊な前処理(固定、脱水、金属蒸着など)が必要で、サンプルは生きている状態では観察できないことが多い
設置と運用コスト 比較的安価で、設置や保守が容易 非常に高価で、大規模な設置スペースや特定の環境条件(例えば、振動防止や特定の温湿度管理)が必要
運用と維持管理にも専門的な技術が求められ、高いコストがかかる

顕微鏡の導入目的を満たせる種類を選択しましょう。

4つの比較基準 | 光学顕微鏡の選び方

光学顕微鏡の選び方

光学顕微鏡の選定をする際は、以下4つのポイントを比較して決めると良いです。

  • 用途
  • 観察対象に適切な倍率を選ぶ
  • 接眼レンズの種類
  • 照明の有無や照度

それぞれの比較ポイントを解説します。

用途

顕微鏡の選択は、以下のような多様な要因を考慮し行うことが大切です。

  • 観察したいサンプルの種類
  • 求める情報
  • 必要な解像度
  • サンプルが生きているかどうか
  • 組織の厚み
  • 光学的特性

異なる顕微鏡技術はそれぞれ特定の観察目的に最適化されています。正しい顕微鏡を選択することで、サンプルから最も多くの情報を効率的に得ることができ、研究の精度と効率が向上するでしょう。

間違った顕微鏡を選ぶと、解像度が不足したり、サンプルが適切に観察できないなどのリスクがあります。

観察対象に適切な倍率を選ぶ

光学顕微鏡の倍率は、観察対象のサイズと解像度要求に基づいて選ばれます。

低倍率は大きな視野を提供し、全体的な構造を把握するのに適していますが、詳細を捉えることは苦手です。一方、高倍率は詳細な観察に必要ですが、視野が狭くなり、サンプルの一部分のみを詳しく見られるでしょう。

適切な倍率の選択は、観察目的を効果的に達成するために不可欠です。過度に高い倍率を選ぶと、不必要な詳細に焦点を当ててしまい、全体の文脈を見失う可能性があります。

逆に低すぎる倍率では、必要な詳細が得られず、研究の目的を満たすことができません。また、倍率が高いほど視野が狭くなり、サンプルの位置決めや焦点合わせが難しくなることも考慮する必要があります。

接眼レンズの種類

接眼レンズは、顕微鏡で最初に光が通過するレンズです。対物レンズで拡大されたイメージをさらに拡大して目に送る役割があります。接眼レンズには異なる倍率(一般的に10x、 15x、 20xなど)があり、視野数も異なります。倍率は、サンプルのどれだけ広い範囲を見られるかを決める要因です。

適切な接眼レンズを選ぶことは、必要な詳細度と快適な観察体験を保証するために不可欠です。過小な倍率では詳細が見えず、過大な倍率では不必要に狭い視野を持ち、全体的な文脈を把握するのが難しくなります。また、視野数が広い接眼レンズは、より広範囲のサンプルを一度に観察することを可能にし、特に大きな構造をトラッキングする際に有利です。

照明の有無や照度

照明は光学顕微鏡で観察されるサンプルの明瞭さと対比を大きく左右します。顕微鏡には主に下から照明する透過光と上から照明する反射光の二種類があります。透過光照明は主に明視野顕微鏡や位相差顕微鏡で用いられ、サンプルが透明または半透明の場合に最適です。

反射光照明は双眼実体顕微鏡などで用いられ、不透明な物体や表面構造の詳細を観察する際に有効です。照度の調整も重要で、過剰な光はサンプルを損傷したり、観察者の目に負担をかけたりする可能性があります。

この項目を考慮すべき理由は以下の通りです。

詳細
対象物の種類に応じた照明の選択 ・サンプルが生きた細胞や組織の場合、過剰な照明は光毒性を引き起こす可能性がある
・逆に、結晶や金属などの不透明なサンプルを観察する場合は、十分な照度がないと細部が見えなくなるため、強い照明が必要
画像の質 ・照明の強さと均一性は画像の質に直接影響し、不十分な照明は、画像のコントラストが低下し、解像度が損なわれる原因となる
・また、照明が均一でないと、サンプルの一部が過剰に明るくなり、他の部分が暗く見える可能性がある
照明技術の進歩を利用 ・LED照明などの新しい照明技術は、従来の白熱灯やハロゲンランプよりも長寿命でエネルギー効率が高く、熱発生が少ないため、特にデリケートな生物学的サンプルに適している

光学顕微鏡を製造する企業6社ご紹介

光学顕微鏡を製造する会社

光学顕微鏡を製造する主なメーカーとして、以下の6社が挙げられます。

  • ライカマイクロシステムズ
  • オリンパス
  • 東京硝子器械
  • ニコン
  • メイジテクノ
  • カールツァイス

ライカマイクロシステムズ

ライカマイクロシステムズは顕微鏡やカメラなどを取り扱うグローバル企業です。

同社の光学顕微鏡の特徴は以下のとおりです。

  • さまざまな分野でも利用できる多機能な光学顕微鏡
  • 特定用途に合わせたカスタマイズが可能
  • 高品質、高価格で高い生産性に強みを持つ

価格は気にせず、質の高い顕微鏡で業務を効率化したい方に適しています。

オリンパス

オリンパスは1919年設立の医療分野に強みをもつメドテックカンパニーです。

同社の光学顕微鏡の特徴は以下のとおりです。

  • 同社の画像解析ソフトウェアと組み合わせて利用できる
  • 定型的な検査から最新の分析研究まで、さまざまな用途に適している
  • モジュール性を考慮して設計しているためカスタマイズ可能

画像解析まで視野に入れて光学顕微鏡を導入する方に向いています。

東京硝子器械

東京硝子器械は1958年設立の、理化学器械のパイオニア企業です。

同社の光学顕微鏡の特徴は以下のとおりです。

  • 双眼実体顕微鏡をメインに取り扱う
  • ED新型顕微鏡専用照明装置内蔵している商品が多い
  • モニター付きの商品など多種多様

双眼実体顕微鏡の購入を検討している方が一度確認してみるべきメーカーと言えます。

ニコン

ニコンは1917年設立の光学機器具の製造ならびに販売を行う企業です。

同社の光学顕微鏡の特徴は以下のとおりです。

  • 検査から解析まで幅広い用途に対応した、正立・倒立顕微鏡をラインアップ
  • 業界最先端の光学系、広いズーム範囲、マクロからミクロまでカバーする広い視野を備えている
  • 検査や解剖など顕微鏡下の細かな手作業が快適に行える、人間工学的に優れた設計

長時間の作業が求められる方は人間工学的に優れた商品が快適に利用できます。

メイジテクノ

メイジテクノは一般的な顕微鏡から専門用途に特化したものまでフルラインナップで揃えている企業です。

同社の光学顕微鏡の特徴は以下のとおりです。

  • 多種多様な顕微鏡を取り揃えている
  • お客様のニーズに最適化する為の特注加工の相談も可能
  • アフターサービスも万全で安心して利用可能

特殊な用途で顕微鏡を使われる方は一度相談してみると良いでしょう。

カールツァイス

カールツァイスは1846年にドイツで設立された精密機器や光学部品などを扱う大手メーカーです。

同社の光学顕微鏡の特徴は以下のとおりです。

  • 再現性のある結果​と無振動の作業環境を提供
  • ​モジュラー設計​で高い柔軟性をもつ
  • 優れた光学性能で高コントラスト・高分解能を達成

高精度の顕微鏡を求める方に最適な特徴を持っています。