JP3799033B2 - 接眼レンズと光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、両眼を用いて観察を行なう顕微鏡や実体顕微鏡等の双眼観察光学装置等に用いられる接眼レンズに関するものである。

顕微鏡を用いて目視で標本観察する顕微鏡、実体顕微鏡は、対物レンズにて形成された像を、ビームスピリッターにて分割し、これを左右の眼にて観察するようにしたものが主流である。

このような実体顕微鏡は、左右の眼に夫々専用の光学系を用い、視差を生じさせて、立体感を得るようにしている。

また、双眼鏡も、左右等価な光学系を用いて両眼にて観察する。

更に望遠鏡も、天体望遠鏡のように、大口径のものは、顕微鏡と同様に対物レンズにて形成される像をビームスピリッターにて分割して、左右両眼にて観察し得るようにしたものがある。

顕微鏡や実体顕微鏡等の双眼観察装置は、対物レンズや結像光学系により形成された像を接眼レンズにて観察するが両眼の位置を接眼レンズの射出瞳に合わせなければならない。また接眼レンズの作る虚像を左右の眼で見て融像しなければならない。しかし、両眼の位置を接眼レンズの射出瞳に合わせることや、接眼レンズの作る虚像を左右の眼で融合させることは、経験が少ないと困難であり、これができないと顕微鏡等により観察を行ないにくい。

本発明は、前記のような射出瞳にて両眼を合わせることや左右の像の融合を行ないやすくした双眼観察光学装置等にて用いられる接眼レンズおよび光学装置を提供するものである。

本発明の接眼レンズは、結像光学系による被写体像の右側像及び左側像を双眼観察するために他方の接眼レンズと共に使用する接眼レンズにおいて、前記右側像または左側像の略結像位置であって、前記他方の接眼レンズと共に使用する場合に左側で観察でき右側で観察できない領域が左側の視野の右側に位置すると共に、右側で観察でき左側で観察できない領域が右側の視野の左側に位置するように、前記他方の接眼レンズの視野絞りに対して相対的に左右水平方向に移動させた状態で配置される視野絞りを具備することを特徴とする。

また、本発明の他の接眼レンズは、結像光学系により結像する被写体像を双眼観察するための接眼レンズで、前記被写体像の結像位置に配置される視野絞りと、前記視野絞りを結像光学系の光軸に対し左右水平方向に移動させる手段を備えたことを特徴とする。

一般に実体顕微鏡等の双眼観察光学装置に用いられる接眼レンズは、観察される像位置に、良像が得られる画角範囲を制約する絞りが配置されている。そして、左右の眼で融像して見るために、同一形状で像に対し左右の視野絞りとも偏心がないように調整される。

本発明の接眼レンズは、一方の接眼レンズの視野絞りを左右の眼を結ぶ水平方向に他方の接眼レンズの視野絞りに対して相対的に移動させ、視野絞りの遠方に標本が見えるように錯覚を与えるもので、絞りのずれ量を可変にすることにより、標本が遠方に見える程度を変化させることにより観察が行ない易いようにした。

即ち、本発明の接眼レンズは、前記のように一方の接眼レンズの視野絞りを他方の視野絞りに対して相対的に移動させて最も望ましい奥行き感が得られるように調整した上でその位置に固定するようにしたものである。

次に、本発明の原理を図１にもとづいて説明する。

図１において、（Ａ）は、Ａ１、Ａ２が、夫々視野の右端と左端の見る位置を示している。また（Ｂ）は、視野絞りと、左右の眼で見た時に錯覚により像位置と感じる位置との関係を示している。

図１において、左の視野絞りが右に、右の視野絞りが左にずれたとすると、右眼の視野Ｂ１の左端にある点Ａ１は、左眼では視野絞り１に隠されて見えず、あたかも視野絞り１の遠方にＡ１があるように見える。同様に左眼Ｃ２の視野Ｂ２の右端にあるＡ２は、右眼Ｃ１では視野絞り１により隠され見えず、あたかも視野絞り１の遠方のＡ２にあるように見える。

そのため、視野絞り１を基準に融像させると、視野絞りの向こう側に像２があるように錯覚し、あたかも額縁の向こうに絵を見るように像が見える。

例えば、焦点距離２５ｍｍの１０倍の接眼レンズで、視野絞りの左右のずれが０．２ｍｍのとき、接眼レンズによる虚像が明視の距離２５０ｍｍにおいて輻輳角が１２度とすると、視野絞りに対し像が遠くなる量は、次の通りである。

（０．２×２）×１０×（１／ｔａｎ６°）≒９．５ｍｍ
つまり、視野絞りの約１０ｍｍ向こうに見える。

以上のような理由により、本発明の接眼レンズは、前述の通りの構成とした。

更に、本発明の光学装置は、被写体像を右側像および左側像として結像させる結像光学系と、前記右側像および左側像を双眼観察するための右側及び左側接眼レンズと、前記右側像または左側像の略結像位置に配置される右側及び左側視野絞りを具備し、前記右側及び左側視野絞りは、以下の条件（１）、（２）を満足することを特徴とする。

（１） −０．００４・Ｆ＜Ｖ（Ｒ）−Ｖ（Ｌ）＜０．００４Ｆ
（２） ０．００４Ｆ＜Ｈ（Ｌ）−Ｈ（Ｒ）＜０．０１５Ｆ
ただし、Ｆは右側及び左側接眼レンズの焦点距離、Ｖ（Ｌ）は前記左側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する上下方向のずれ量、Ｖ（Ｒ）は前記右側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する上下方向のずれ量、Ｈ（Ｌ）前記左側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する左右方向のずれ量、Ｈ（Ｒ）は前記右側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する左右方向のずれ量で、観察側から見て上方向、右方向を正とする。

この条件（１）のＶ（Ｒ）−Ｖ（Ｌ）の値は、左右視野の両眼を結ぶ方向を水平とした時の上下方向のずれ量を表わしている。この条件（１）において、上限の０．００４Ｆあるいは下限の−０．００４Ｆを超えると、視野絞りの上下のすれが大になり、左右の眼による融像が困難になる。

また、条件（２）のＨ（Ｌ）−Ｈ（Ｒ）の値は、左右視野の両眼を結ぶ方向を水平とした時の水平方向のずれ量を表わす。この条件（２）において、上限の０．０１５Ｆを超えると奥行き感が強くなりすぎかあるいは融像が困難になる。また、下限の０．００４Ｆより小になると奥行き感が弱くなり好ましくない。特に０近くになると、視野絞りと像がほぼ一致して奥行き感がなくなる。更に上記の値が負に転じると図１にて示した本発明の原理とは逆になり、視野の左右での見え方が逆になって、中央部がもりあがったり、左右端がちらついたりして非常に見えにくくなる。

本発明の他の光学装置は、被写体像を右側像および左側像として結像させる結像光学系と、前記右側像および左側像を双眼観察するための右側及び左側接眼レンズと、前記右側像または左側像の略結像位置に配置される右側及び左側視野絞りとを具備し、前記右側及び左側視野絞りは以下の条件（１）、（２）を満足すると共に、前記右側接眼レンズ及び左側接眼レンズのそれぞれの光軸は、以下の条件（３）、（４）を満足することを特徴とする。

（１） −０．００４・Ｆ＜Ｖ（Ｒ）−Ｖ（Ｌ）＜０．００４Ｆ
（２） ０．００４Ｆ＜Ｈ（Ｌ）−Ｈ（Ｒ）＜０．０１５Ｆ
（３） −０．００４・Ｆ＜Ｖ（ＯＣＲ）−Ｖ（ＯＣＬ）＜０．００４Ｆ
（４） ０．００４Ｆ＜Ｈ（ＯＣＬ）−Ｈ（ＯＣＲ）＜０．０１５Ｆ
ただし、Ｆは右側及び左側接眼レンズの焦点距離、Ｖ（Ｌ）は前記左側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する上下方向のずれ量、Ｖ（Ｒ）は前記右側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する上下方向のずれ量、Ｈ（Ｌ）前記左側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する左右方向のずれ量、Ｈ（Ｒ）は前記右側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する左右方向のずれ量で、観察側から見て上方向、右方向を正とし、、Ｖ（ＯＣＬ）は前記左側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する上下方向のずれ量、Ｖ（ＯＣＲ）は前記右側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する上下方向のずれ量、Ｈ（ＯＣＬ）前記左側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する左右方向のずれ量、Ｈ（ＯＣＲ）は前記右側接眼レンズの光軸の前記結像光学系の光軸に対する左右方向のずれ量で、観察側から見て上方向、右方向を正とする。

条件（３）のＶ（ＯＣＲ）−Ｖ（ＯＣＬ）は、左右の視野の両眼を結ぶ方向を水平とした時の上下方向のずれ量である。この条件（３）において、上限の０．００４Ｆを超えるか、下限の−０．００４Ｆを超えると、視野絞りの上下方向のずれ量が大になり、左右の眼による融像が困難になる。

また、条件（４）のＨ（ＯＣＬ）−Ｈ（ＯＣＲ）は、両眼を結ぶ方向を水平とした時の左右方向のずれ量である。

条件（４）の上限の０．０１５Ｆを超えると、奥行き感が強くなりすぎるか、あるいは融像が困難になる。また条件（４）の下限の０．００４Ｆを超えると、視野絞りと像がほぼ一致して奥行き感がなくなる。更に上記の値が負に転ずると、図１にて述べた原理とは逆になって、視野の左右での見え方が逆になり、中央がもり上がったり、左右端がちらついたりして非常に見にくい。

本発明の光学装置は、前述の特徴を備えた光学装置で、例えば、前記特徴を備えた顕微鏡装置、双眼鏡（望遠鏡）、ヘッドマウントディスプレイ、その他の眼鏡等がある。

本発明を適用した顕微鏡装置は、被写体を結像させるための結像光学系と、前記結像光学系により形成される被写体像を右側像及び左側像として結像させる分離光学系と、前記右側像及び左側像を双眼観察するための右側及び左側の接眼レンズと、前記右側像及び左側像の結像位置に配置されている右側及び左側視野絞りを備えており、前記左側接眼レンズで観察でき前記右側接眼レンズで観察できない領域が前記左側接眼レンズの視野の右側に位置し、前記右側接眼レンズで観察でき前記左側接眼レンズでは観察できない領域が前記右側接眼レンズの視野の左側に位置するように、前記右側接眼レンズと前記左側接眼レンズの視野絞りを相対的に左右水平方向に移動させた状態にて配置したものである。

また、本発明を適用した他の顕微鏡装置は、被写体を結像するための結像光学系と、前記結像光学系により形成される被写体像を第１、第２の像として結像させる分離光学系と、前記第１の像と第２の像を双眼観察するための第１の接眼レンズと第２の接眼レンズと、第１の像と第２の像の結像位置に配置された第１の視野絞りと第２の視野絞りとを備え、前記第１の視野絞りと第２の視野絞りの少なくとも一方を結像光学系の光軸に対して左右水平方向に移動させる移動手段を有するものである。

また、他の顕微鏡装置は、被写体を結像するための結像光学系と、前記結像光学系による被写体像を第１の像および第２の像として結像させる分離光学系と、前記第１の像と第２の像を双眼観察するための第１の接眼レンズと第２の接眼レンズと、前記第１の像の結像位置および第２の像の結像位置に配置されている視野絞りとを備え、前記第１の視野絞りおよび第２の視野絞りの少なくとも一方が下記条件（１）、（２）を満足するものである。

（１） −０．００４・Ｆ＜Ｖ（Ｒ）−Ｖ（Ｌ）＜０．００４Ｆ
（２） ０．００４Ｆ＜Ｈ（Ｌ）−Ｈ（Ｒ）＜０．０１５Ｆ
更に、本発明の顕微鏡装置は、結像光学系により結像する被写体像を双眼観察するための接眼レンズで、前記被写体像の結像位置に配置される視野絞りを備え、前記視野絞りが結像光学系の光軸に対して下記条件（３）、（４）を満足するものである。

（３） −０．００４・Ｆ＜Ｖ（ＯＣＲ）−Ｖ（ＯＣＬ）＜０．００４Ｆ
（４） ０．００４Ｆ＜Ｈ（ＯＣＬ）−Ｈ（ＯＣＲ）＜０．０１５Ｆ

本発明の接眼レンズまたは双眼顕微鏡装置等の光学装置は、良好な奥行き感での被写体の観察が可能である。

次に本発明の接眼レンズの実施の形態を図面をもとに説明する。

図２は、本発明の接眼レンズを示す図で、（Ａ）は接眼レンズの構成を示す図（一方のみを示す）、（Ｂ）、（Ｃ）は夫々接眼レンズに設けられた左右の視野絞りを示す図である。

図２において、１１は接眼レンズ、１２は接眼レンズ１１に設けられた視野絞りで、結像光学系により形成される像位置近傍に配置されている。

この視野絞り１２の位置に、図２の（Ｂ）、（Ｃ）に示すような円形状の視野絞り１２、１３が設けられている。

これら視野絞り１２、１３は、夫々左右水平方向（Ｘ−Ｘ方向）と上下方向（Ｙ−Ｙ方向）に移動可能である。つまり、図２の（Ｂ）、（Ｃ）において、ＡＸは結像光学系の光軸の位置を示し、一方Ｏは視野絞り１２および１３の中心を示す。したがって、図２に示す状態では、図２の（Ｂ）は、左側の視野絞り１２の中心Ｏが光軸ＡＸに対し左右方向（Ｘ−Ｘ方向）ではプラス方向にまた上下方向（Ｙ−Ｙ方向）ではマイナス方向にずれるように視野絞り１７を移動させてある。一方図２の（Ｃ）は、右側の視野絞り１３の中心Ｏが光軸ＡＸに対して左右方向（Ｘ−Ｘ方向）ではプラス方向、上下方向（Ｙ−Ｙ方向）ではマイナス方向に視野絞り１３を移動させてある。そして、左右水平方向に条件（１）、（２）を満足する範囲内で移動することにより像の奥行き間を変化させることができる。

このように、この第１の実施の形態の接眼レンズは、物体像を観察しながら視野絞り１２、１３を移動させることにより、像の奥行き間を調整し得る。

このように、第１の実施の形態の接眼レンズは、視野絞りの位置を上記のように調整し望ましい奥行き感の得られた位置に視野絞りを固定するものである。 また、観察者が観察時に上記の通りの視野絞り位置の調整を行いながら、観察し易い奥行き感にて被写体の観察を行なうことができる。

図３の（Ａ）、（Ｂ）は、同様に図２の接眼レンズの、結像光学系により形成される像位置に配置される他の視野絞りの形状を示し、矩形状の視野絞り１４、１５である。

図２の（Ｂ）、（Ｃ）の円形状の視野絞り１２、１３と同様に、この視野絞り１４、１５を左右水平方向に条件（１）、（２）を満足する範囲内にて移動することにより、像の奥行き感を調整し得る。

図４に示す実施の形態は、円形状の視野絞り１６、１７を接眼レンズ１１に固定したものであり、この図は、視野絞りを観察眼の方向より見た状態を示している。

この実施の形態は、接眼レンズを左右方向に移動させて左右視野絞り１６、１７を条件（３）、（４）を満足する範囲内で左右水平方向に移動させて像の奥行きの調整を行いうる。即ち、後に述べる光学装置に備えられた視野絞りを有する光学装置（顕微鏡装置）等に用いられる接眼レンズである。

この図４においては、（Ａ）のように左側の接眼レンズを移動させて、視野絞り１６を左右方向（Ｘ−Ｘ方向）にプラス方向に、また上下方向（Ｙ−Ｙ方向）にマイナス方向に移動させている。

図５は、本発明の接眼レンズで用いられる絞りの移動機構の概要を示す。

図５において、２０は左右の接眼レンズ、２１は左右の視野絞り、２２は結像光学系で、ＡＸは結像光学系の光軸である。２３は雄ねじ、２４は雌ねじ、２５は連結部材、２６はばねである。

この絞り移動機構は、雄ねじ２３を回転することにより本体に固定されている雌ねじ２４に対して図面左右方向に移動する。また連結部材２５は、視野絞り２１と一体になっていて、視野絞り２１と共に左右に移動可能である。また、連結部材２５はばね２６により雄ねじに押しつけられている。

この移動機構により、雄ねじ２３の回転する本体に固定された雌ねじ２４に対するこの雄ねじ２３の左右方向の移動により、連結部材２５と共に視野絞り２６が移動する。これにより視野絞りの位置を調整し得る。

図６は、同様に移動機構を示す図であり、移動機構により、視野絞り２１を設けた接眼レンズ２０を移動されるようにしたものである。

以上、本発明の接眼レンズの実施の形態について述べた。

次に、本発明の光学装置の実施の形態を図にもとづいて説明する。

図７は、本発明の光学装置である双眼顕微鏡装置を示し、（Ａ）は装置の側面図、（Ｂ）は光学系の構成を示す。この図７において、３１は対物レンズ、３２は対物レンズ３１により結像される標本の像等の被写体像を右側像および左側像として結像させる分離光学系、３３は左右の接眼レンズ、３４、３５は左右の結像位置で、ここに形成される左右の像を接眼レンズ３３により観察する。

この双眼顕微鏡装置において、左右の結像位置３４、３５に図２の（Ｂ）、（Ｃ）や図３の（Ａ）、（Ｂ）に示すような視野絞りを配置する。そして、この視野絞りの位置を調整して最も奥行き感の得られる位置にて視野絞りを固定すればよい。

また、この図７に示す顕微鏡装置において、視野絞り位置を固定せずに移動可能とし、観察者が被写体像を観察しながら奥行き感の得られる状態に視野絞り位置を調整して観察してもよい。

次に、図８は、本発明の光学装置の他の実施の形態で、本発明の他の双眼顕微鏡装置の例である。

この双眼顕微鏡装置は、左右の対物レンズ３６、３７を有し、この左右の対物レンズ３６、３７による結像位置に視野絞り４１、４２を配置し、対物レンズ３６、３７による左右の像を接眼レンズ３８、３９により観察するようにしたものである。

この双眼顕微鏡装置も、視野絞りとして図２の（Ｂ）、（Ｃ）又は図３の（Ａ）、（Ｂ）を配置し、それらを調整して奥行き感の得られる状態にて固定したものである。

又、観察者が被写体像を観察しながら奥行き感の得られる状態にて観察するようにしてもよい。

以上の図７、８に示す双眼顕微鏡装置は、左右の被写体像位置に配置した視野絞りを調整するようにしたものである。

しかし、図７、８のように左右の接眼レンズに視野絞りを固定し、接眼レンズ自体を移動させて奥行き感を調整した上で固定するか、観察者が接眼レンズ自体を移動させながら奥行き感を調整し望ましい状態にて観察するようにしてもよい。

また、これら図７、８に示す構成の顕微鏡装置において、条件（１）、（２）あるいは条件（３）、（４）を満足することが望ましい。

更に、図９は望遠鏡（双眼鏡）に図２の（Ｂ）、（Ｃ）、図３の（Ａ）、（Ｂ）に示すような視野絞りを結像位置に配置し、この視野絞りの位置を調整して像の奥行き感を調整した上で固定すればよい。又、視野絞りを調整可能として、観察時に好ましい奥行き感が得られるようにして使用してもよい。

本発明の原理を説明する図 本発明の接眼レンズの実施の形態を示す図 本発明の接眼レンズの視野絞りの他の例を示す図 本発明の接眼レンズの他の構成を示す図 本発明の接眼レンズの視野絞りの移動機構を示す図 本発明の接眼レンズの移動機構を示す図 本発明の光学装置である顕微鏡装置の構成を示す図 本発明の他の顕微鏡装置の構成を示す図

符号の説明

１１ 接眼レンズ
１２、１３、１４、１５ 視野絞り

Claims (2)

1. 結像光学系による被写体像の右側像及び左側像を双眼観察するために他方の接眼レンズと共に使用する接眼レンズにおいて、前記右側像または左側像の略結像位置であって、前記他方の接眼レンズと共に使用する場合に左側で観察でき右側で観察できない領域が左側の視野の右側に位置すると共に、右側で観察でき左側で観察できない領域が右側の視野の左側に位置するように、前記他方の接眼レンズの視野絞りに対して相対的に左右水平方向に移動させた状態で配置される視野絞りを具備することを特徴とする接眼レンズ。
2. 被写体像を右側像および左側像として結像させる結像光学系と、前記右側像および左側像を双眼観察するための右側及び左側接眼レンズと、前記右側像または左側像の略結像位置であって、前記左側接眼レンズで観察でき前記右側接眼レンズで観察できない領域が前記左側接眼レンズの視野の右側に位置すると共に、前記右側接眼レンズで観察でき前記左側接眼レンズで観察できない領域が前記右側接眼レンズの視野の左側に位置するように、相対的に左右水平方向に移動させた状態で配置される右側及び左側視野絞りとを具備することを特徴とする光学装置。

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