接眼レンズ

接眼レンズ（EyepieceまたはOcular Lens）は顕微鏡の一部であり、顕微鏡の対物レンズによって作られた像を拡大して、人間の目で見えるようにします。本稿では、さまざまな種類の接眼レンズ、それらの構成部品、仕組み、使用方法について見ていきます。

EyepieceとOcular Lens

接眼レンズ（Eyepiece）は、顕微鏡の対物レンズと組み合わせて使用し、中間像をさらに拡大して標本の細部を観察できるようにする働きがあります。Ocular（Ocular Lens）は、Eyepieceの別名です。本稿では一貫性を保つため、すべてのOcularおよびOcular LensをEyepiece、つまり接眼レンズと表します。

顕微鏡観察で最高の結果が得られるようにするには、対物レンズに対して、補正と対物レンズの種類に適した接眼レンズを組み合わせます。標準的な現代の接眼レンズの基本構造を、下の図1に示します。接眼レンズの側面には、特徴と機能が記されています。

接眼レンズの表示の読み方

図1の接眼レンズには、超広視野の略語であるUWが記されています。また、メーカーによって異なりますが、接眼レンズによくHと記されていることがあります。これは、ハイアイポイント焦点を表し、観察者が眼鏡をかけたままサンプルを観察できます。

そのほかに接眼レンズによく記される表示は以下のとおりです。

• WF：広視野
• UWF：超広視野
• SWとSWF：超広視野
• HE：ハイアイポイント
• CF：CF補正対物レンズとの併用を意図した接眼レンズ

倍率のほかに、接眼レンズの補正がK、C、またはcompで記されることがよくあります。フラットフィールド対物レンズとともに使用する接眼レンズには、plan-compと記されていることがあります。

図1の接眼レンズの倍率は、筐体に示されているように10倍です。A/24という表示は、視野数が24であることを示します。視野数とは、接眼レンズ内に固定された絞りの直径（ミリメートル単位）を指します。この図の接眼レンズには、焦点調整機能と位置を固定可能なネジもあります。現在、メーカーが製造する接眼レンズの多くは、ゴム製のアイカップが付属しています。これは、フロントレンズから目までの距離を適正にするためと、室内照明を遮断してレンズ表面の反射や見え方への影響を避けるためという2つの理由があります。

単純な接眼レンズ：負、正、改良版

接眼レンズには、レンズと絞りの配置によって大きく2つの種類があります。内部に絞りのある負の接眼レンズ（ホイヘンス式接眼レンズ）と、接眼レンズのレンズ下に絞りがある正の接眼レンズ（ラムスデン式接眼レンズ）です。

負の接眼レンズには2枚のレンズがあります。

• 上部レンズ：観察者の目の近くにあり、対眼レンズと呼ばれる
• 下部レンズ：絞りの下にあり、視野レンズと呼ばれることが多い

最も単純な形式では、対眼レンズ、視野レンズともに平凸レンズで、凸面が標本を向いています。これらのレンズの中ほどには、固定の円形開口部、つまり内部絞りがあります。絞りの大きさは、顕微鏡をのぞいたときに見える円形の視野を決定します。

負と正の接眼レンズの違いについて、以下に詳しく説明します。

ホイヘンス式接眼レンズとは

最も単純な設計の接眼レンズは、ホイヘンス式接眼レンズと呼ばれ（図2を参照）、アクロマート対物レンズと共に教育用や研究用の顕微鏡でよく見られます。ホイヘンス式の対眼レンズと視野レンズは、補正はそれほどされていないものの、収差は相互に打ち消し合われます。より補正度の高い負の接眼レンズでは、2、3枚のレンズが貼り合わされて対眼レンズとなっています。種類が不明で接眼レンズの筐体に倍率のみが記されている場合、ホイヘンス式接眼レンズである可能性が高く、倍率が5倍～40倍のアクロマート対物レンズと共に使用するのが最適です。

ラムスデン式接眼レンズとは

単純な接眼レンズのもう一つのタイプに、レンズ下に絞りがある正の接眼レンズがあります。これは一般にラムスデン式接眼レンズと呼ばれます（図2の左を参照）。この接眼レンズにも平凸レンズの対眼レンズと視野レンズが使用され、視野レンズは曲面が対眼レンズの方に向いています。この接眼レンズの前側焦点面は、視野レンズの直下の視野絞りの位置にあるため、レチクルの着脱が容易にできます。補正を高めるため、ラムスデン式接眼レンズの2枚のレンズは貼り合わされる場合があります。

改良された単純な接眼レンズ

ラムスデン式接眼レンズの改良版はケルナー式対物レンズと呼ばれます（図3の左を参照）。この改良された接眼レンズには、対眼レンズが貼り合わされたダブレットが組み込まれ、ラムスデン式やホイヘンス式の接眼レンズよりもアイポイントが高く、視野はかなり大きくなっています。

単純なホイヘンス式接眼レンズの改良版は、図3の右側に示されています。これらの改良版接眼レンズは、単純な1枚レンズが相対するより性能がいい一方で、低倍率のアクロマート対物レンズと併用する場合のみ有用です。

補正接眼レンズ

ホイヘンス式やラムスデン式などの単純な接眼レンズや、それらの改良版では、中間像に残る倍率色収差は補正されません。特に、高倍率のアクロマート対物レンズや、フルオリートまたはアポクロマート対物レンズと組み合わせた場合に、この収差が生じます。この問題を解決するため、レンズに同等の打ち消し合う収差を取り入れる補正接眼レンズが製造されています。

補正接眼レンズの種類には正と負があり、フルオリート、アポクロマート、およびあらゆるプラン対物レンズのバリエーションについて、すべての倍率で使用することが求められます（40倍以上のアクロマート対物レンズとの使用も可能です）。近年の最新式対物レンズでは、倍率色収差の補正機能を対物レンズ内に組み込んだり（オリンパス対物レンズなど）、結像レンズで補正したりしています。

補正接眼レンズは、高度に補正された対物レンズ設計につきものの色収差をなくすために、重要な役割を果たします。したがって、特定のメーカーが設計した補正接眼レンズを、同じメーカー製の高度に補正された対物レンズと共に使用することが望ましいといえます。限界のある鏡筒長（160または170 mm）に対して設計されたアポクロマート対物レンズと共に、適切でない接眼レンズを使用すると、コントラストが非常に強くなり、標本細部の外径上に赤色の縁が、内径上に青色の縁が現れます。対眼レンズのダブレットで補正したとしても、単純な接眼レンズでは、視野の限定的なフラットネスによる別の問題が生じます。

高度な接眼レンズ

さらに高度な接眼レンズ設計としては、上の図4に示すPeriplan接眼レンズがあります。この接眼レンズには7枚のレンズが組み込まれていて、1組のダブレット、1組のトリプレット、2枚の個々のレンズになっています。Periplan接眼レンズの設計改良によって、未解決だった横方向の色収差が補正され、視野のフラットネスが向上したほか、高倍率対物レンズを使用した場合の全体的な性能が向上しました。

現代の顕微鏡には非常に改良されたプラン補正対物レンズが装備され、旧式の対物レンズに比べて、一次像の像面湾曲が大幅に小さくなりました。また、ほとんどの顕微鏡で鏡筒の幅が広くなり、中間像のサイズが大いに拡大されています。

こうした新たな機能に対応するため、各メーカーは標本の可視領域を40%も向上させる広視野接眼レンズを製造しています（図1を参照）。接眼レンズと対物レンズの補正技術はメーカーごとに異なるため、特定のメーカーの対物レンズには、そのメーカーで推奨される接眼レンズのみを使用することが重要です。

正しい接眼レンズの選び方

まず対物レンズを慎重に選んでから、その対物レンズに対応するよう設計された接眼レンズを購入することをお勧めします。接眼レンズを選ぶとき、単純なタイプと補正度の高いタイプは比較的簡単に見分けられます。ラムスデン式やホイヘンス式などの単純な接眼レンズ（およびそれらの改良版）は、顕微鏡でのぞいたり光源にかざしたりすると、視野絞りの縁に青色の輪が見えます。それに対して、より高度に補正された補正接眼レンズは、同様のやり方で絞りの周りに黄色・赤色・オレンジ色の輪が見えます。

市販の接眼レンズの特性

表1

いくつかの市販されている接眼レンズの特性を、表1に種類別にまとめました。表1に示した接眼レンズは、ファインダー、広視野、超広視野の3つの種類に分けられます。

各メーカーで使用されている用語は微妙に定義が異なり紛らわしい場合もあるため、カタログや顕微鏡のマニュアルをよく読んで、特定の対物レンズに合う接眼レンズを選んでください。

表1では、広視野と超広視野の接眼レンズを表す略語と、ハイアイポイントの補正が組み合わさり、それぞれWHとSWHになっています。用途に応じて、倍率は10Xまたは15X、視野数は14～26.5の範囲です。視度補正はどの接眼レンズもほぼ同じで、多くのレンズにはフォトマスクまたはミクロメーターレチクルも含まれています。

ハイアイポイント接眼レンズ

接眼レンズからの光線は、射出瞳またはアイポイントで交差します。この位置はラムスデンディスクとも呼ばれ、視野全体を見るには観察者の目の瞳がこの位置にある必要があります（通常は対眼レンズから8～10 mm）。接眼レンズの倍率を上げると、アイポイントは対眼レンズの上面に近付くため、とりわけ観察者が眼鏡をかけている場合は使用しにくくなります。

この問題に対処するため、アイポイント距離を対眼レンズの20～25 mm上方にした、ハイアイポイント接眼レンズが設計されました。このように改良された接眼レンズは、対眼レンズの直径が大きくなりレンズ枚数が増えているほか、多くは視野のフラットネスが向上しています。このタイプの接眼レンズには、筐体のどこかにHという表示が、単独で、または他の略語と組み合わせて記されています。

ハイアイポイント接眼レンズは、特に眼鏡をかけて近視や遠視を補正している人に便利ですが、乱視などその他の視覚障害の補正は行われないことを書き添えておきます。今日、ハイアイポイント接眼レンズは、眼鏡をかけていない人にも非常に人気があります。目の付近に大きな空間があることで疲れが軽減され、顕微鏡で像を見る作業がはるかに快適になるためです。

視野の直径

かつて、接眼レンズは6.3倍～25倍という広い範囲の倍率があり、特殊な用途向けにさらに高い倍率もありました。これらの接眼レンズは、低倍率の対物レンズを使用した観察や顕微鏡写真法には非常に有用です。しかし、非常に高い倍率の対物レンズを使用する場合、空倍率の問題が重大になり、これは避ける必要があります。現在、ほとんどのメーカーでは、接眼レンズの倍率を10倍～20倍の範囲に制限しています。接眼レンズの視野の直径は、視野数（FN）として表されます。以下の式を使用すると、接眼レンズの視野数についての情報から、対物レンズの視野の実際の直径を計算できます。

視野の直径 = (FN) / (M(O) × M(T))

ここで、FNは視野数（ミリメートル単位）、M(O)は対物レンズの倍率、M(T)は結像レンズの拡大係数（ある場合）です。この式を表1の超広視野接眼レンズに当てはめると、40倍の対物レンズと結像レンズ倍率1.25から、次のように求められます。FN = 26.5 / M(O) = 40 × M(T) = 1.25 = 視野の直径0.53 mm。表2は、この接眼レンズを使用する場合の一般的な範囲の対物レンズに対する、視野のサイズを示しています。

視野の直径
（SWF 10X接眼レンズ）

表2

有効倍率の範囲

接眼レンズと対物レンズの組み合わせは慎重に選び、不要なアーチファクトのない状態で標本の細部を適切な倍率で見られるようにしてください。例えば、倍率250倍で見るには、25倍の接眼レンズと10倍の対物レンズを選択できます。これと同じ倍率で見るための別の選択肢は、10倍の接眼レンズと25倍の対物レンズです。25倍の対物レンズの開口数（約0.65 NA）は10倍の対物レンズの開口数（約0.25 NA）より高く、開口数値は対物レンズの分解能を決めるので、後者の選択肢の方が理想的です。上記の対物レンズ/接眼レンズの組み合わせで同じ視野の顕微鏡写真を取得する場合、10倍の接眼レンズ/25倍の対物レンズの組み合わせは、他の組み合わせに比べ、標本の細部と鮮明さに秀でています。

対物レンズ/接眼レンズの有効倍率の範囲は、顕微鏡システムの開口数によって決まります。像の細部を分解するためには必要な最小倍率がありますが、通常、この値は開口数の500倍（500 × NA）として任意に設定されています。

その対極にある像の最大有効倍率は、開口数の1,000倍に（1000 × NA）設定されています。この値より高い倍率では、有用な情報や像のより細部の分解能は得られず、像の劣化につながることが多くなります。有効倍率の限界を超えると、像に空倍率の現象による影響が生じます。空倍率とは、接眼レンズまたは中間の結像レンズによって倍率が高くなるときに、像が拡大されても細部の分解能は高くならない現象をいいます。

下の表3に、有効倍率の範囲内にある一般的な対物レンズ/接眼レンズの組み合わせを示します。

有効倍率の範囲
（500～1000 × 対物レンズのNA）

表3

測定用焦点板

接眼レンズを測定用に適合させるには、小さな円盤状のガラスレチクル（焦点板やレチクルともいう）を、接眼レンズの視野絞り面に追加します。通常、レチクルの表面には測定用の定規やグリッドなどが刻まれています。レチクルは視野絞りと同じ面にあるため、標本の像上に重ね合わせてピントがしっかり合った状態に見えます。レチクルを使用する接眼レンズには、レチクルの像にピントを合わせることが可能な焦準調整機構（通常、らせん形のネジまたはスライダー）が組み込まれている必要があります。標準的なレチクルをいくつか図5に示します。

図5（a）のレチクルは、顕微鏡写真の視野枠を示すための一般的な接眼レンズの構成部です。小さな長方形が、35 mm形式でフィルムに撮像される領域に境界線を引きます。その他のフィルム形式（120 mmと4 × 5インチ）は、より大きな35 mmの長方形内にコーナーで区切られます。レチクルの中央には一連の円があり、その周りにX型に配置された4セットの平行線があります。この線は、顕微鏡の背面に装着したカメラのフィルム面と、レチクルと像が同焦点になるように焦準を合わせるために使用します。図5（b）のレチクルは像の距離を測定するための線形ミクロメーターであり、5（c）の十字ミクロメーターは偏光顕微鏡と共に使用し、ポラライザとアナライザに対してサンプルの配列を特定します。図5（d）に示すグリッドは、カウント用に視野を区切るために使用します。接眼レンズのレチクルはそのほかにもたくさんあるので、顕微鏡や光学アクセサリーのメーカーに相談して、これらの便利な測定装置の種類と有用性を判断してください。

ファイラーミクロメーター

高度に正確な測定を行う場合は、ファイラーミクロメーター（図6に示すようなもの）を使用します。このミクロメーターは従来の接眼レンズに代わり、従来のレチクルよりいくつかの改良点があります。ファイラーミクロメーターでは、測定目盛りの付いたレチクル（目盛りの種類は多数あります）と非常に細いワイヤに対して、標本と共に焦点が合わせられます（図6（b）を参照）。ワイヤは、ミクロメーターの側面にある目盛り付きつまみで視野上をゆっくりと動かせるようになっています（図6（a）を参照）。つまみ（100等分に分かれています）を1回転すると、2つの隣接するレチクル線間の距離に等しくなります。標本像上のある位置から別の位置にワイヤをゆっくりと動かし、つまみの数値の変動をメモすることで、測定距離の精度は大幅に上がります。ファイラーミクロメーター（およびその他の単純なレチクル）は、使用する対物レンズごとにステージミクロメーターで校正する必要があります。

動かせるポインター

一部の接眼レンズには、接眼レンズ内に動かせるポインターがあり、像面にシルエットが見えます。このポインターは、標本のある特徴を指し示すのに便利で、特に教師が生徒に特定の特徴について教えるときに役立ちます。ほとんどの接眼レンズポインターは標本の周りを360°回転できますが、より高度なタイプでは視野全体を移動できます。

撮影用接眼レンズと投影レンズ

多くのメーカーは、顕微鏡写真用に設計された、撮影用接眼レンズと呼ばれる特殊な接眼レンズを製造しています。この接眼レンズは負のレンズ（ホイヘンス式）であることが多く、のぞいて使用することができません。このことから、一般に投影レンズと呼ばれます。標準的な投影レンズを下の図7に示します。

投影レンズは平坦な像が作られるように慎重に補正する必要があり、正確な顕微鏡写真法には確実性が求められます。一般に色補正もされていて、カラー顕微鏡写真における色の再現性に寄与しています。顕微鏡写真用の投影レンズの拡大係数は、1倍～約5倍です。レンズを交換することで、顕微鏡写真の最終像のサイズを調整できます。

焦準式テレスコープ

カメラシステムは顕微鏡に欠くことのできない部分になっていて、ほとんどのメーカーでは、オプションアクセサリーとして顕微鏡写真用アタッチメントカメラを提供しています。これらの最新式カメラシステムの多くは電動のブラックボックスが装備され、顕微鏡写真を撮影すると、1フレームずつ自動的にフィルムに保存されていきます。

このように不可欠なカメラシステムに共通する特徴は、ビームスプリッター焦準式テレスコープ用接眼レンズ（図8を参照）で、顕微鏡写真の対象サンプルの観察、ピント合わせ、フレーミングが可能です。このテレスコープには、図5（a）に似た顕微鏡写真用レチクルが組み込まれていて、長方形は35 mmフィルムに撮像される領域に境界線を引き、コーナーブラケットはさらに大きなフィルム用に用意されています。サンプルのスキャンと撮影の便宜上、テレスコープ用接眼レンズを顕微鏡用接眼レンズと同焦点になるように調整すると、顕微鏡写真のフレーミングと撮影が容易になります。

よくある質問

顕微鏡の接眼レンズとは何ですか？

接眼レンズは、接眼レンズ全体を指す場合と、特に対眼レンズ（最も目の近くにあるレンズ）を指す場合があります。

顕微鏡の接眼レンズはどのような働きをしますか？

接眼レンズは、対物レンズによって作られた像を拡大して、顕微鏡ユーザーが見えるようにする働きがあります。

正しい接眼レンズはどのように選べばよいですか？

接眼レンズの選択にはたくさんの要素が関係します。留意すべき重要な点は、接眼レンズと対物レンズが適合していることです。まず対物レンズを慎重に選んでから、その対物レンズに対応するよう設計された接眼レンズを購入することをお勧めします。