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2009.09.11
偏光顕微鏡を基本から学ぶ 【第4回】偏光顕微鏡の観察法
2．コノスコープ
コノスコープ観察は、一軸、二軸性の判定や光軸角の測定等、岩石鉱物をはじめとする結晶を同定するのに必要な情報を得るために用いられる。
2-1．コノスコープの光学系
図4-4 コノスコープ光学系イメージ図
偏光顕微鏡による観察法のうち、コンデンサレンズを入れ、対物レンズの瞳面（後側焦点面）を観察する方法をコノスコープ conoscope観察という。コノスコープではいろいろな角度で標本に入射した光線がつくる干渉縞を見るため、標本のあらゆる方向の光学的性質が同時に観察できる。このため、対物レンズはNAの大きな高倍率のものが使われる。
コノスコープ光学系は図4-4のようになっている。ポラライザを通過した直線偏光はコンデンサレンズにより集光され、いろいろな角度で標本に入射する。この後、直線偏光は結晶中では常光線と異常光線とに分かれ、結晶を通過後は平行に進み、標本固有の光学的性質と入射角に依存したレタデーションを持つ。二つの光は対物レンズの瞳面上で一致し、アナライザで偏光方向が合わされて干渉を起こす。この干渉縞をコノスコープ像という。コノスコープ像の中心には顕微鏡光軸に平行な光線による干渉縞が現れ、コノスコープ像の周辺には光軸に対して傾いた角度をもって入射した光線による干渉縞が現れる。
コノスコープ像は接眼レンズを外して覗き込めば容易に観察することができる。しかし、この場合の干渉縞は小さくて見にくいため、ベルトランレンズという補助レンズを用いて対物レンズの瞳面を本来の像の位地に投影し、接眼レンズを通して拡大して観察する。
2-2．結晶のコノスコープ像
コノスコープ像は一軸性結晶と二軸性結晶で大きく異なる。一軸性結晶の光軸に垂直にカットされている薄片に対しては図4-5 a.のように暗黒の十字（アイソジャイヤ isogyre）で貫かれた円心円状を見ることができる。この十字中心が一軸結晶の光学軸方向になる。
図4-5 b.のように干渉縞の中心が二つ見られる場合は二軸性結晶と判定できる。このように、コノスコープ像により、一軸性結晶と二軸性結晶の判定、光学軸方向、二軸性結晶の光軸角の測定、正号結晶と負号結晶の区別等を調べることができる。
図4-5 コノスコープ像
2-3．検板を用いた正号結晶と負号結晶の判定
図4-6
a.一軸性結晶のコノスコープ像のZ'方向
b.鋭敏色検板を光路に入れた時の変化
コノスコープ像に検板を用いることによって正号結晶と負号結晶を判定することができる。一軸性結晶の場合、異常光線の振動方向は主断面（光線の進行方向と光学軸を含む面）内で振動し、常光線は主断面に垂直に振動する。正号結晶は異常光線の屈折率が常光線の屈折率よりも大きい結晶で、負号結晶はその逆である。
このため、光軸に垂直にカットされた一軸性結晶ではコノスコープ像のZ'方向は図4-6 a.のようになる。検板を光路に入れると、正号結晶では第一象限と第三象限が相加の方向に干渉色が変化し、負号結晶では第二象限と第四象限が相加の方向に干渉色が変化する。検板を入れた時の干渉色の変化を見て、正号結晶か負号結晶の判定ができる。
図4-6 b.に鋭敏色板を光路に入れた時の一軸性結晶のコノスコープ像を示す。このように、光学軸近傍の干渉色の変化を見て正号か負号かを判断する。