一般に照明装置と呼ばれる顕微鏡の光源は、試料の観察に必要な光を供給する構成要素です。光源の種類は、顕微鏡の種類や使用する特定のイメージング手法によって大きく異なります。
顕微鏡で使用される主な光源の内訳は次のとおりです。
明視野顕微鏡で一般的に使用される光源
これらは、一般的な実験室用、教育用、および臨床用顕微鏡の多くで使用される標準光源です。
- LED（発光ダイオード）： LEDは、現代の光学顕微鏡の多くで標準的な光源となっています。消費電力が非常に少なく、発熱がほとんどなく、寿命も非常に長く、多くの場合は数万時間に達します。明るく低温で、昼光に近いバランスの照明が得られるため、一般的な観察に適しています。
- ハロゲンランプ（タングステンハロゲン）: LEDが登場する以前は、長年にわたって標準的な光源でした。非常に明るい連続スペクトル光を生成するため、顕微鏡写真で色を正確に再現する用途に優れています。ただし、発熱量が多く、頻繁な交換が必要で、明るさを調整すると色温度が変化します。
- ミラー： 古い野外顕微鏡や携帯性を重視した野外顕微鏡では、平凹ミラーで室内の環境光や太陽光を取り込み、コンデンサーと試料を通して上方へ導きます。
高度な顕微鏡法向けの特殊光源
蛍光顕微鏡法、共焦点顕微鏡法、多光子イメージングなどの技術では、多くの場合、非常に特定された波長の高強度光が必要です。
- アークランプ（水銀およびキセノン）：これらのガス放電ランプは、従来から蛍光顕微鏡に使用されています。紫外、可視、近赤外のスペクトル域にわたり、極めて明確で強度の高いピークを持つ光を放射します。水銀ランプは、たとえば365nm、405nm、436nm、546nmに非常に強いピークを持つため、特定の蛍光色素の励起に適しています。キセノンランプは、可視域全体でより連続的かつ均一なスペクトルを提供します。
- レーザー： 共焦点顕微鏡と多光子顕微鏡ではレーザーを使用します。レーザーは、単色性（単一波長）とコヒーレンスが高く、強く集光された光を供給します。これらのシステムで一般的に使用されるレーザーラインには、405nm、488nm、532nm、561nm、633nmがあります。
- 高出力LED光源： 最新の蛍光顕微鏡では、危険なアークランプからマルチLED光源への置き換えが進んでいます。これらのユニットは、複数の高出力LED（例：365nm、470nm、550nmで発光）を組み合わせ、アークランプに伴う発熱、爆発の危険、短寿命を回避しながら、目的に応じた励起波長を供給します。
照明光学系の光路
光源の種類にかかわらず、光を試料に直接照射するだけではありません。専門的な光学系では、通常ケーラー照明と呼ばれる方法を使用し、光を所定の光路に通すことで、試料を均一かつグレアなく照明します。
光源からの標準的な光学系の順序は次のとおりです：
- 集光レンズ： 光源から放射された光を集めます。
- 視野絞り: コンデンサーに入射する光束の直径を制御します。
- コンデンサーレンズ: 光を集光された光円錐にし、試料を正確に照明します。
- 開口絞り（コンデンサー内）： 照明光の光錐角を制御し、最終画像のコントラストと分解能を決定します。
特にハロゲンランプやアークランプなどの広帯域光源を使用する場合、この照明光路には高精度の光学バンドパスフィルターが挿入されることがよくあります。これにより、光がコンデンサーに到達する前に、試料の励起に必要な波長だけを分離します。
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