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トピックス&コラム
2004/10/8

最近顕微鏡を覗いたことはありますか?

小学生の時、理科の時間に顕微鏡を使って微生物を観察した経験がある方は多いと思います。またその時、観察しようとしたミジンコにピントを合わせるのが困難で四苦八苦した思い出がある方も多いと思います。さらに、もう少し奥行きがあるものや、激しく動きまわる微生物を捉えようとした場合はどうでしょうか。まずピントを合わせるのは不可能に近いと言えるでしょう。

その不可能を可能にしたのが、今回開発された全焦点顕微鏡システム Focuscope(フォーカスコープ) FV-100Cです。この装置を顕微鏡に取り付けるだけで、だれでも簡単に、常にピントの合ったクリアな観察ができるようになりました。

なぜ顕微鏡でピントを合わせるのが難しいのでしょうか?

写真を撮影したとき、ピンボケの写真にがっかりした経験はどなたにもあると思います。例えば視界の開けた場所で記念撮影をした際、手前の人物にピントを合わせると背景の山はボケています。逆に景色にピントを合わせると人物がボケてしまいます。

このように、レンズはピントを合わせられる範囲がきまっているのです。このピントの合う範囲は「被写界深度」と呼ばれています。そして、この範囲は、一般的にレンズの倍率が高くなるほど狭くなる性質があります。このため、高倍率の望遠レンズを使用したカメラでの写真撮影や、顕微鏡のように微小な物体を高倍率で拡大して観察する世界では、レンズからの距離の異なる物体の両方に同じようにピントを合わせることは難しくなるのです。

画面全部にピントを合わせる方法はありますか?

それでは距離や奥行きの違う物体を、すべてピントが合った状態でみるにはどうしたらよいのでしょうか?
一番簡単な方法としては、手前にピントが合った写真、奥にピントがあった写真、というようにそれぞれのピントで写真を撮り、ピントの合った部分だけを取り出して合成するという方法があります。

この方法は、顕微鏡で一度にピントを合わせることができない物体を観察する手段としてこれまで実際に使われてきました。
しかし、この方法にはひとつ問題がありました。顕微鏡で観察したいものが、動きのない止まった物体であればよいのですが、動いている場合には写真を一枚撮る間に観察対象が動いてしまい、うまく合成をすることができませんでした。
このため、これまで顕微鏡で動いている物体を鮮明なピントで観察することは非常に困難な作業とされてきたのです。

動きのあるものを見てみたい!

この欠点も、最新技術を利用すれば克服できるのではないかと考えた研究者がいます。そして、そのヒントは、フォトロンがもつ独自の高速度カメラ技術でした。

高速度カメラは、1秒間に1,000枚ものデジタル写真を撮影できる装置です。この装置を利用して、ピントを変化させながら高速に写真を撮ると、物体の奥から手前までそれぞれにピントのあった写真を瞬間的に撮影することができます。

さらに、専用の高速処理装置を用意すれば、撮影されたそれぞれのデジタル写真から、ピントのあった部分を取り出して 瞬間的に合成することができるはずです。

こうした研究者のアイデアをもとに、フォトロンの最新技術を利用して、写真を撮影し、ピントのあった合成写真をつくるという作業を限りなく高速化することによって、いつも画面すべてにピントが合ったままで観察ができるハイテク顕微鏡が、世界で初めて実用化されました。

この装置は、1秒間に1,000枚の速さで撮影されたデジタル写真からピントのあった部分を抜き出し、画面すべてにピントのあった合成写真をテレビの画面と同じ1秒間に30枚のスピードで作り出すことができます。 ちなみに、高速度カメラの1秒間に約1000枚という撮影枚数は家庭用のビデオカメラの30倍以上、デジタル写真を合成する装置の処理能力は、現在の最新型パソコンの数百倍の能力に相当します。

この技術によって、これまで顕微鏡での観察が難しかった生きたままの微生物の観察や、米粒ほどの大きさのマイクロマシンの組み立てなど、今後あらゆる最先端分野での活用が期待されています。

サンプル 対物レンズ ムービー
金属表面 (硬貨) 50X ダウンロード (1.391kb)
淡水生物 40X ダウンロード (2.672kb)

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