ミクロメーター（英: micrometer、あるいは接眼ガラスを意味する reticle, graticule）とは、顕微鏡での観察時に対象物の大きさを計測するために用いられる器具である。顕微鏡の視野に見える像の大きさは対物レンズや接眼レンズの倍率、鏡筒の長さなどの光学条件によって変化するため、一般的な定規のように直接実寸を測定することができない。そのため、接眼レンズの内部に装着して用いる接眼ミクロメーター（ocular micrometer）と、ステージ上に載せてプレパラートと同様に観察する対物ミクロメーター（stage micrometer）を一組として使用し、その都度倍率の校正（キャリブレーション）を行うことで、対象物の正確な実寸を算出する仕組みになっている。
本器具は、細胞生物学や微生物学における細胞・細菌の同定、医学・病理検査における組織片の計測、材料工学における結晶や微粒子の評価など、微細な構造を扱う学術・産業分野において古くから不可欠な基礎工具として用いられてきた。現代ではデジタルカメラや画像解析ソフトウェアを用いた自動計測システムも普及しているが、それらデジタルシステムの寸法校正や精度管理（バリデーション）を行うための絶対的な基準としても、この物理的なミクロメーターが引き続き標準として使用されている。
欧米諸国においては、機械工学や金属加工の分野でネジの回転を利用して厚みや外径を測定する精密測定工具（マイクロメータ）と同じラテン文字（micrometer）で表記される。日本国内の公教育（中学校や高等学校の生物領域）や顕微鏡計測の分野においては、測定工具と区別するために伝統的に「ミクロメーター」と呼称・表記されることが多いが、工業分野や一般的な文献においては「マイクロメータ」「マイクロメーター」とも表記されることがあり、文脈に応じた判別が必要となる。
概要 顕微鏡を用いた微小対象物の寸法測定（顕微鏡計測）において、中心的な役割を果たすのがミクロメーターである。光学顕微鏡の性質上、対物レンズや接眼レンズの倍率の組み合わせ、鏡筒の長さ、あるいは中間の変倍レンズの有無といった光学系の構成によって、観察者の目に届く像の拡大率は常に変動する。このため、視野内の像に対して一般的な定規を直接あてがって実際の寸法を測定することは不可能である。
この光学的な課題を解決するため、ミクロメーターシステムは、実寸の絶対的な基準となる「対物ミクロメーター」と、実際に像に重ね合わせて測定の目印とする「接眼ミクロメーター」の2種類を対（一組）にして使用する構造となっている。
光学顕微鏡の対物レンズの倍率（例えば4倍、10倍、40倍、100倍など）を変更すると、視野内に見える観察対象の像および対物ミクロメーターの目盛りは見かけ上大きく（または小さく）変化する。しかし、接眼レンズの内部に固定されている接眼ミクロメーターの目盛り自体は、対物レンズによる拡大作用を受けないため、視野内での見かけの大きさは一切変化しない。この特性を利用し、対象物を測定する前に「現在の倍率において、接眼ミクロメーターの1目盛りが実際の空間の何マイクロメートル（µm）に相当するか」を対物ミクロメーターの正確な目盛りを基準にして算出し、光学系の校正（キャリブレーション）を行う必要がある。
対物ミクロメーター ステージ上に配置し、顕微鏡光学系における長さの絶対基準（マスターゲージ）として機能する器具である。外見は一般的なプレパラート（スライドガラス、約76mm×26mm）とほぼ同等の形状をした無色透明な光学ガラス板、または中央に微細なスリットや反射面を持つ金属板・シリコン基板などで構成されている。
目盛りの構造と仕様 ガラス板の中央部には、精密なエッチング技術や蒸着技術によって、極めて正確な等間隔の目盛りが刻まれている。最も標準的な仕様では、総延長1mm（1,000 µm）の長さを100等分した目盛線が引線されている。したがって、対物ミクロメーターの1目盛りの長さは正確に 10 µm（0.01 mm）となる 。研究用途や高倍率（油浸レンズなど）向けには、総延長0.2mmを200等分した、1目盛りが 1 µm（0.001 mm）の超精密仕様も存在する。 カバーガラスの影響と補正 生物学用の対物ミクロメーターの多くは、通常のプレパラートでの観察条件（カバーガラスの存在）に合わせるため、目盛り面の上に厚さ0.17mm前後の薄いカバーガラスがあらかじめ接着されている。これは、高倍率の対物レンズ（特に乾燥系レンズ）において、カバーガラスの有無による球面収差の影響を排除し、正確なピント合わせと像の歪み防止を行うための重要な設計である。 運用の制限 対物ミクロメーターは、測定対象（細胞や組織片など）を直接測るためのものではない。物理的に観察対象のプレパラートと同時にステージに載せて重ね合わせることはできないため、あくまで接眼ミクロメーターの目盛りの値を校正するためだけの一時的な基準器として扱われる。
接眼ミクロメーター 接眼レンズ（アイピース）の内部に挿入して使用する、円盤状の小さな光学ガラス板（レティクル、グラティキュール）である。通常は接眼レンズの内部にある「視野絞り（視野リング）」と呼ばれる、対物レンズが結んだファーストイメージ（一次像）が実像として結像する位置に設置される。これにより、観察者の目には、拡大された対象物の像と接眼ミクロメーターの目盛り線が、全く同じピント面（視野内）で完全に重なり合って見えるようになる。
目盛りの仕様と多様性 ガラス表面には、通常は50等分または100等分の直線的な目盛りが等間隔に刻まれている。この目盛りは単なる「等分線」であり、これ自体には「1目盛り＝〇〇 µm」という固定された実寸値は定義されていない。顕微鏡の倍率を上げると、対象物の像は大きくなるが、接眼ミクロメーターの目盛りはそのままの大きさを保つため、倍率ごとに1目盛りが指し示す実寸値は反比例して小さくなる。 目盛りのバリエーション 用途に応じて単純な直線目盛り以外にも様々なバリエーションが存在する。 方眼ミクロメーター（格子レティクル）：視野内がグリッド状に区切られており、血液細胞のカウント（血球計算）や、特定の面積内にある微粒子の個数密度を算出する際に用いられる。 カウント用・粒径測定用レティクル：粉塵や同位体の粒径を分類するための同心円状の目盛りや、特定の幾何学図形が配置された特殊なミクロメーター（ウォルトン・ベケットレティクルなど）も石綿（アスベスト）計測などの環境測定や材料評価で多用される。 運用の制限と利便性 一度接眼レンズ内に正しくセットされれば、観察中にプレパラートを交換したりステージを動かしたりしても、目盛りは視野内に常に表示され続ける。実際の測定時には、ステージ上の対象物を動かして接眼ミクロメーターの目盛りに重ね合わせ、対象物が何目盛り分の幅・長さを占めているかを直接読み取ることになる。
測定原理と校正の手順 ミクロメーターを用いた顕微鏡計測の根本的な原理は、絶対的な長さの基準を持つ対物ミクロメーターの目盛りを視野内に投影し、測定の道具である接眼ミクロメーターの目盛りと比較することで、その時々の光学系における距離の比率を割り出す校正（キャリブレーション）作業にある。
光学顕微鏡における像の拡大率は、対物レンズや接眼レンズの固有の倍率（4倍、10倍、40倍など）だけで機械一律に決定されるものではない。顕微鏡の個体差、鏡筒長（機械的鏡筒長）のわずかな違い、中間の変倍レンズやリレーレンズの有無、さらには撮影用カメラのアダプター倍率など、無数の光学要素が複合的に影響を与える。そのため、「対物レンズ10倍、接眼レンズ10倍の組み合わせだから総合倍率は100倍であり、視野内の寸法はこれこれになる」という机上の計算だけで実際の寸法を断定することは、精密測定において許容されない。
さらに、結像の仕組みとして、対物レンズによって拡大された観察対象の一次像（実像）が結ばれる位置と、接眼ミクロメーターが配置される視野絞りの位置は光学的に完全に同一の平面上にある。これにより、観察者の目（または検出器）には対象物の像と接眼ミクロメーターの目盛りがピントの合った状態で重ね合わされて見える。しかし、対物レンズを高倍率に変更した場合、対象物の一次像は大きく拡大されて結像するのに対し、接眼レンズの内部にある接眼ミクロメーターの目盛りそのものは対物レンズによる拡大作用を一切受けないため、視野内での見かけの大きさは完全に不変のままである。
この「対物レンズを変えると対象物の像の大きさは変わるが、接眼ミクロメーターの目盛りの大きさは変わらない」という非対称的な性質こそが、測定に校正を必要とする理由である。具体的には、測定を試みる特定の光学系において「接眼ミクロメーターの1目盛りの間隔が、ステージ上の実際の空間において何マイクロメートル（µm）の長さを切り取っているか」を事前に測定しなければならない。このときにマスターゲージ（親尺）として使用されるのが対物ミクロメーターであり、その値を接眼ミクロメーター（子尺）へと移し替える一連の手順と計算が、顕微鏡計測における測定原理の基礎となる。
校正の必要性 顕微鏡による寸法測定において、事前に対物ミクロメーターを用いた校正（キャリブレーション）が不可欠とされる理由は、顕微鏡という光学機器が持つ構造的・工学的な特性に起因する。
第一に、倍率の変更に伴う「1目盛りの価値（実寸値）」の変動が挙げられる。接眼ミクロメーターは接眼レンズの内部に物理的に固定されているため、対物レンズを10倍から40倍へと変更しても、視野内に見えている目盛線の間隔（物理的な幅）自体は変化しない。しかし、ステージ上の空間は4倍に拡大されて結像するため、相対的に接眼ミクロメーターの1目盛りが指し示す「実際の空間の長さ」は4分の1へと縮小する。このように、レンズの組み合わせを切り替えるたびに1目盛りあたりの換算値が反比例して変動するため、その都度値を決定し直さなければ測定器として機能しない。
第二に、机上計算による誤差の排除である。顕微鏡の総合倍率は「対物レンズの倍率 × 接眼レンズの倍率」で表されるが、これは光学設計上の「公称倍率（名目上の数値）」に過ぎない。実際の顕微鏡では、レンズの製造誤差、鏡筒長（機械的鏡筒長）のわずかな個体差や調整状態、あるいは中間に挿入される中間変倍リングや落射蛍光装置などの光学素子の影響により、公称倍率と実際の拡大率との間にわずかな乖離（光学歪みや誤差）が日常的に発生する。特にミクロ単位の微細な対象物を扱う研究や検査の現場においては、このわずかな誤差が致命的な測定ミスに繋がるため、理論値に頼るのではなく、実際の光学系に物理的な絶対基準（対物ミクロメーター）を置いてその都度実測・較正を行うバリデーション作業が必要となる。
目盛りの一致点の検出 校正（キャリブレーション）の第一段階として、視野内における対物ミクロメーターと接眼ミクロメーターの相対的な位置関係を調整し、測定基準となる「目盛りの一致点」を正確に特定する作業が行われる。
まず、ステージ上に対物ミクロメーターをプレパラートと同様に設置し、粗動ハンドルおよび微動ハンドルを操作して目盛り面にピントを精密に合わせる。次に、接眼レンズの内部に挿入された接眼ミクロメーターの目盛り線と、対物ミクロメーターの目盛り線が完全に平行になるように、接眼レンズそのものを手でゆっくりと回転させる。両者の目盛り線が傾いている状態では、交差点の読み取りに幾何学的な誤差（余弦誤差など）が生じるため、完全な平行状態を確保することは測定精度を担保する上で不可欠な工程である。
平行の調整が完了した後、ステージ移動装置（メカニカルステージなど）を用いて、双方の目盛りの端または任意の基準線を視野の左端（あるいは右端）付近で完全に重ね合わせる。この重なり合った最初の位置を「起点（0点）」として設定する。
ここから視野を右方へと水平にスキャンしていき、双方の目盛り線が再び「完全に、かつ寸分のズレもなく一致（重複）している場所」を視野内から探し出す。この2箇所目の重なり合った位置を「終点」として定義する。対物ミクロメーターと接眼ミクロメーターの1目盛りあたりの長さは異なるため、大半の目盛り線は互いにズレた位置に表示されるが、特定の周期ごとに両者の線がぴったりと重なるポイントが出現する。
目盛りのカウントおよび計算を行う際は、この「起点（0点）」から「終点」までの区間を対象とする。端数の目測による主観的なサンプリング誤差を排除するため、できるだけ起点から離れた位置にある一致点を終点として選ぶ、あるいは複数の一致点が存在する場合はその総延長区間を採用することが、統計的な測定誤差を最小限に抑えるための鉄則とされる。
計算公式 一致した2箇所の区間内における各ミクロメーターの目盛り数から、接眼ミクロメーター1目盛りあたりの長さ（換算値）を導き出すための数理的根拠について解説する。
前述の一致点の検出プロセスによって決定された「起点」から「終点」までの区間において、観察者がカウントした各ミクロメーターの総目盛り数を以下のように定義する。
対物ミクロメーターの目盛り数 = 接眼ミクロメーターの目盛り数 =
対物ミクロメーターの1目盛りの長さは、器具の物理的仕様として「正確に（）」と既定されている。したがって、起点から終点までの実際の物理的距離（実長）は、対物ミクロメーターの目盛り数に10を掛け合わせた値、すなわち として表すことができる。
視野内においては、この実長の空間の中に、接眼ミクロメーターの目盛線がちょうど目盛り分収まっている状態となる。ゆえに、求める「その光学倍率における接眼ミクロメーター1目盛りあたりの長さ」は、全体の物理的距離を接眼ミクロメーターの目盛り数で等分することによって算出される 。これを数式として表すと以下のようになる。この公式によって導き出される値 （単位：）は、特定の顕微鏡、特定の対物レンズ、特定の鏡筒長という固定された光学条件（光学系）の下でのみ有効な固有の変換係数（キャリブレーションファクター）となる。
実際の測定と運用の注意点 校正（キャリブレーション）によって接眼ミクロメーターの1目盛りあたりの実寸値が確定した後は、実際の観察対象（検体）の測定へと移行する。測定時および器具の運用においては、光学的な特性や器具のデリケートな性質に起因する特有の手順と注意点が存在する。
対象物の測定手順 測定は以下の4つのステップに沿って実施される。
検体の設置とピントの精密調整 ステージ上から基準器である対物ミクロメーターを取り外し、測定対象である細胞、微生物、組織片、または材料試験片などを載せたプレパラート（検体）を設置する。その後、対象物の測定したい部位にピントを精密に合わせる。この際、顕微鏡の焦点深度は極めて浅いため、ピントの合わせ方がわずかにズレるだけで像の輪郭が滲み、読み取り誤差（ボケによる寸法変化）の原因となる。そのため、最も輪郭が鮮明になる位置へ微動ハンドルを用いて微調整を行うことが要求される。 目盛線と測定部位の合致 ステージ移動装置（メカニカルステージなど）を操作し、視野内に表示されている接眼ミクロメーターの目盛り線と、測定対象物の測定軸（例えば、細胞の長径、短径、あるいは結晶の粒径など）を重ね合わせる。測定を正確に行うため、対象物の片側の端を接眼ミクロメーターの「0」の目盛り線、あるいは読み取りの基準となるキリの良い太線に一致させる。これにより、単に対象物の幅をアバウトに測るのではなく、基準点からの距離として正確にカウントすることが可能となる。 目盛り数のカウントと端数の目測 対象物が接眼ミクロメーターの目盛りで「何目盛り分」の幅を占めているかを読み取る。対象物の端が目盛り線と目盛り線の間に位置し、端数が生じた場合は、その1目盛りの区間を10等分し、0.1目盛り単位（最小目盛りの10分の1）までを目測によって近似的に読み取る 。これは理科教育や精密計測における共通の基本原則であり、四捨五入して整数値にしてはならない。対象物が占有している目盛り数を（例：14.3目盛り）とする。 実寸値への換算計算 事前に算出した接眼ミクロメーター1目盛りあたりの長さに、読み取った占有目盛り数を掛け合わせることで、対象物の実際の長さを導出する。数式は以下の通りである。
倍率変更時の再校正 ミクロメーターを運用する上で最も犯しやすい誤りの一つが、対物レンズの倍率を切り替えたにもかかわらず、直前の倍率で算出した接眼ミクロメーターの換算値をそのまま適用して測定を継続することである。
光学顕微鏡において、対物レンズのレボルバーを回転させて倍率を変更（例えば10倍から40倍へ変更）すると、ステージ上の視野および観察対象の一次像は4倍に拡大される。しかし、接眼レンズの内部に固定されている接眼ミクロメーターの物理的な目盛り幅は、対物レンズによる拡大作用の圏外にあるため、視野内での見かけの大きさは全く変化しない 。これは、倍率の上昇に伴って、接眼ミクロメーター1目盛りが、ステージ上の実際の空間の長さが4分の1に縮小したことを意味する。
このように、対物レンズの倍率と接眼ミクロメーター1目盛りあたりの実際の長さは反比例の関係にあるため、倍率を変更した場合は、過去に算出した校正値を流用することは許されない。レンズを切り替えるごとに、「測定原理と校正の手順」に従って、その倍率における接眼ミクロメーターの1目盛りあたりの長さを算出し直さなければならない（この作業を「再校正」または「再キャリブレーション」と呼ぶ）。
歴史 顕微鏡による寸法測定の歴史は、17世紀の光学顕微鏡の発明とほぼ同時に始まり、初期の自然物との比較から、視野内の基準線、そしてガラスへの超精密微細加工へと発展してきた。
17世紀の顕微鏡黎明期においては、アントニ・ファン・レーウェンフックのように砂粒や髪の毛といった自然物を基準とする手法や、ロバート・フックのように片目で定規を同時に見る手法が取られたが、これらは測定の客観性や精度に課題があった。17世紀末から18世紀にかけて、接眼レンズの焦点面に金属線や髪の毛を張る「線状ミクロメーター」が考案され、視野内で対象物と基準を直接比較する工学的基礎が確立された。
19世紀に入ると、ガラスの表面に精密な目盛りを直接刻む技術（目盛刻線技術）が開発され、現代の形状に近いガラス製ミクロメーターが登場した。さらに、対物レンズの倍率向上や収差補正が進むにつれて、接眼ミクロメーターだけでは正確な測定が不可能なことが認識され、ステージ上に絶対基準を置く「対物ミクロメーター」と組み合わせる2段階の校正システムへと洗練されていった。
20世紀以降は、写真技術の応用（フォトリソグラフィ）による目盛りの量産化と超高精度化が進み、現代のデジタルカメラや画像解析ソフトを用いた自動計測システムにおける「寸法校正の絶対基準」としての役割へと繋がっている。
黎明期 17世紀後半、オランダのアントニ・ファン・レーウェンフックは単式顕微鏡を用いて微生物や赤血球を発見した際、その大きさを表現するために「粗い砂の一粒の100分の1」や「人間の髪の毛の直径」といった自然物を比較対象とした。彼はのちに、細い銀の針金を視野内に配置し、それと対象物を直接比較することで数値を導き出す手法へと移行した。
同時代に英国のロバート・フックは、1665年の著書『ミクログラフィア』において、複式顕微鏡を用いた計測法を記載した。フックの手法は、片方の目で顕微鏡の視野を覗きつつ、もう片方の目で顕微鏡の横に置いた定規を同時に見るというものであった。視野内の像が肉眼で何インチに見えるかを測定し、そこから顕微鏡の倍率を逆算して実寸を割り出そうとしたが、この手法は観察者の主観や視差による誤差が大きいという課題があった。
17世紀末から18世紀初頭にかけて、これらの課題を克服するため、接眼レンズの焦点面に細い金属線や絹糸、あるいは人間の髪の毛を一定の間隔で張った「線状ミクロメーター（ワイヤーミクロメーター）」がイギリスの光学機器製作者らによって開発された。これにより、観察者は視線を動かすことなく、対象物と基準線を同一の視野内で直接比較することが可能となった。
ガラス製ミクロメーターの登場と微細加工技術の発展 19世紀に入ると、ガラスの表面に精密な目盛りを直接刻む技術（目盛刻線技術）が開発され、従来の金属線に代わり、現代の形状に近いガラス製ミクロメーターが登場した。ドイツのヨゼフ・フォン・フラウンホーファーらは、微細なダイヤモンドの針を用いてガラス表面に極めて狭い間隔の平行線を刻むことに成功し、これが光学計測の精度を飛躍的に高めた。
この時期、対物レンズの無収差化（色収差や球面の補正）が進み、より高倍率での観察が可能になると、対物レンズの倍率ごとに生じるわずかな歪みや、顕微鏡の個体差が測定値に影響を与えることが明らかとなった。そのため、接眼レンズ内の目盛りだけで測定を完結させるのではなく、ステージ上に絶対的な長さを定義したガラス板を置き、それを組み合わせて接眼レンズの目盛りをその都度校正するやり方が標準的な手法として確立された。
20世紀中頃以降は、半導体製造技術などに用いられる写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ）がミクロメーターの製造に応用された。これにより、1マイクロメートル単位の極めて微細で均一な目盛りを、歪みなくガラスや金属基板上へ量産することが可能となり、現代の高度な顕微鏡計測における寸法基準としての信頼性が担保されるに至った。
現代の技術発展とデジタル化 20世紀末以降のCCDやCMOSイメージセンサの発展、およびコンピュータによる画像処理技術の向上に伴い、顕微鏡計測は肉眼での目盛り読み取りから、デジタルカメラと画像解析ソフトウェアを組み合わせた自動計測システムへと移行した。
現代の研究開発や品質管理の現場では、顕微鏡用デジタルカメラやデジタル顕微鏡の普及により、視野内の像をモニタ上にリアルタイムで表示し、画面上で寸法測定を行うことが一般的となっている。これらのシステムでは、画像解析ソフトウェアが画面上の指定された2点間のピクセル（画素）数をカウントし、それを長さに換算して寸法や面積を瞬時に算出する。
脚注
参考文献 啓林館編集部 編『高等学校 生物基礎』啓林館（文部科学省検定済教科書における顕微鏡計測・ミクロメーターの扱いに関する基準） 日本光学会 編『顕微鏡の光学』朝倉書店（顕微鏡の結像、光学系の校正理論、機械的鏡筒長に関する技術資料） 吉田彰 著『顕微鏡計測の基礎と応用』内田老鶴圃（レティクル・グラティキュールの歴史、ピクセル校正と現代のデジタルバリデーションに関する専門書）
外部リンク SOIL-SHOP生物教材製作所 > 実験 > ミクロメーターの使い方 けんびきょうの使い方（小学生向け） Measurement with the Light Microscope