光学顕微鏡
プレパラートと対物レンズとの距離を変化させピントを合わせる。
顕微鏡の光学系は17世紀に発明されて以来長らく経験と試行錯誤に基づき設計制作されてきたが、19世紀後半に至りカール・ツァイス社のエルンスト・アッベによって理論的基礎が確立された。当時カール・ツァイス社で製作された顕微鏡のスタイルはひとつの標準となり、世界中のメーカーがそれに倣った顕微鏡を製作したほか、その基本的なデザインは21世紀に至っても学習用顕微鏡などに受け継がれている。
俗にカール・ツァイス型とも呼ばれる同社で20世紀初頭に製作していたタイプの顕微鏡では、対物レンズと接眼レンズが鏡筒の上下に一直線に配置されている。観察しやすくするために光学系全体を傾けられるようになっているが、試料を液体で封じた一時プレパラートなどでは傾けることができない場合もある。
現在ではプリズムを用いて光路を屈曲させ、対物レンズは垂直(プレパラートは水平)を保ちつつ接眼レンズは斜めとして観察しやすくしたものが一般的。観察者のさらなる負担軽減のため、対物レンズから入った光をプリズムで分割して左右の接眼レンズに振り分けるタイプが多い。このような顕微鏡は双眼顕微鏡(binocular microscope)と呼ばれることもあるが、業務用途ではむしろ単眼の方が特殊である。
もっとも基本的な光学顕微鏡。試料を均一な入射光で照らした時、試料の各部分において光の吸収率が異なる為に透過光の像にコントラストが付くことを利用する。吸収率の小さい試料ではコントラストが低く明瞭な像が得られない為、染色を施すなどの必要がある。
光学顕微鏡は、観察したい物体の光の透過率など、物体が光に及ぼすさまざまな効果を利用するものである。可視光線を使う利点は、他の電磁波よりも簡素な光源を用いる事ができる点、そして元々可視的である為に、観察者の眼に届く前に可視光へ変換する必要が無く、色の情報が直接得られる点である。
しかし一方で、光学顕微鏡の性能は光の物理的性質の制約を受ける。例えば、光学顕微鏡における分解能の限界は可視光線の波長に因る部分が大きい。このような制約から逃れる為に、より短波長域のX線の透過や反射を利用したX線顕微鏡や、電子線の加速電圧によって分解能が制御できる電子顕微鏡が開発された。また、トンネル効果を用いたトンネル顕微鏡や原子間力を用いた原子間力顕微鏡など、表面物理学を応用した顕微鏡も実用化されている。