CN104813216A - 具有能量采集系统的放大镜 - Google Patents

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CN104813216A CN201380060361.9A CN201380060361A CN104813216A CN 104813216 A CN104813216 A CN 104813216A CN 201380060361 A CN201380060361 A CN 201380060361A CN 104813216 A CN104813216 A CN 104813216A
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路德维希·拉克斯胡贝尔
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Abstract

本发明涉及光学仪器，尤其涉及放大镜，诸如牙医和外科医生佩戴的放大镜。本发明的特征在于配备有光源、能量采集组件和能量储存组件的放大镜。本发明进一步涉及包括光源和作为能量储存组件的聚合物电池的放大镜。另外，本发明涉及包括发射光束的第一光源和构造及配置成检测此光束的反射的传感器的放大镜。如果检测到这样的反射，安装在放大镜的第二光源被开启或关闭。本发明进一步涉及由反光材料制成的环或涂有反光材料的环。本发明还涉及可对存在于放大镜中的电池进行再充电的电池充电站。

Description

具有能量采集系统的放大镜
本发明涉及光学仪器，尤其涉及放大镜，诸如牙医和外科医生佩戴的放大镜。
本发明的特征在于配备有光源、能量采集组件和能量储存组件的放大镜。本发明进一步涉及包括作为能量储存组件的光源和聚合物电池的放大镜。另外，本发明涉及包括发射光束的第一光源和构造并配置为检测此光束的反射的传感器的放大镜。如果检测到这样的反射，安装在放大镜的第二光源被开启或关闭。本发明进一步涉及由反光材料制成或涂有反光材料的环。本发明也涉及可对存在于放大镜中的电池进行再充电的电池充电站。
背景技术
牙医或外科医生使用的放大镜典型地包括带有两个眼镜片的眼镜架和两个固定于眼镜片的放大光学系统(每只眼睛配备一个)。另外，放大镜通常包括光源，以便在手术治疗中对手术区进行照明或在牙齿检查中对患者嘴进行照明。通常，此光源消耗大量能量使得向光源提供电力的(可再充电的)电池在短时间段内耗尽并且必须非常经常地替换(或再充电)。
相应地，在现有技术下放大镜需要具有在延长的时间段内提供所需照明的光源，使得电池较不经常地替换或再充电。
本发明构造了解决此需求的新颖的放大镜。该新颖的放大镜在所附权利要求和下面描述中描述。
以上综述不一定描述本发明解决的所有问题。
发明内容
在第一方面中，本发明涉及一种放大镜(1)，包括：(a)构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)，其中发射的光的方向平行于佩戴放大镜(1)的人的视向；(b)眼镜架(10)；(c)放大光学系统(40)；(d)将声能或光能转化为电能从而产生电能的能量采集组件(80)；和(e)构造及配置成储存从能量采集组件(80)接收到的电能并且进一步构造及配置成向光源(60)提供电能的能量储存组件(90)。
在第二方面中，本发明涉及一种放大镜(1)，包括：(a)构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)，其中发射的光的方向平行于佩戴放大镜(1)的人的视向；(b)眼镜架(10)，其中所述眼镜架包括能量储存组件(90)，所述能量储存组件(90)为构造及配置成向光源(60)提供电能的聚合物电池(92)；和(c)放大光学系统(40)。
在第三方面中，本发明涉及一种放大镜(1)，包括：(a)构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)，其中发射的光的方向平行于佩戴放大镜(1)的人的视向；(b)眼镜架(10)；(c)放大光学系统(40)；(d)构造及配置成发射红外(IR)光束的光源(100)，其中所述IR光束平行于佩戴放大镜的人的视向；(e)构造及配置成检测光源(100)产生的IR光束是否在放大镜(1)的方向上反射的传感器(110)；所述传感器(110)构造及配置成当满足以下两个条件时激活所述光源(60)：(i)IR光束的反射被传感器(110)检测到以及(ii)光源(60)关闭，所述传感器(110)进一步构造及配置成当满足以下两个条件时停用光源(60)：(iii)IR光束的反射被传感器(110)检测到以及(iv)光源(60)开启；和(f)构造及配置成向光源(60)提供电能并且进一步构造及配置成向光源(100)提供电能的能量储存组件(90)。
在第四方面中，本发明涉及一种环(200)，其具有使环可放置于人类张开的嘴周围的尺寸，其中所述环发射红外光。
在第五方面中，本发明涉及一种套件，包括根据第三方面的放大镜(1)和至少一个根据第四方面的环(200)。
在第六方面中，本发明涉及一种电池充电站(300)，其形成使得根据第一、二或三方面的放大镜(1)可被置于所述电池充电站(300)上，其中所述电池充电站(300)构造及配置以在放大镜(1)置于所述电池充电站(300)时，通过感应电荷对放大镜(1)的能量储存组件(90)再充电。
第七方面，本发明涉及一种套件，包括：至少一个根据第一、二或三方面的放大镜(1)；和根据第六方面的电池充电站(300)。
此发明内容不必要描述本发明的所有特征。通过随后的详细描述，其他实施例将显而易见。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的放大镜的俯视图。三个实线箭头表示源自光源(60)的光束。佩戴放大镜的人的视向朝向图的底部。
图2为根据本发明的另一个实施例的放大镜的俯视图。三个实线箭头表示源自光源(60)的光束。佩戴放大镜的人的视向朝向图的底部。
图3为根据本发明另一个实施例的放大镜的前视图。
具体实施方式
定义
在下面详细描述本发明之前，应理解本发明不限于在此描述的特定方法，协议和试剂，因为这些可以变化。也应理解，在此使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，并不打算限制本发明范围，本发明的范围只通过所附的权利要求限制。除非另有规定，在此使用的所有技术和科学术语的含义与本发明所属领域的技术人员通常所理解的意思相同。
贯穿此说明书和随后的权利要求，除非文中另有规定，“包括(comprise)”一词，和诸如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”等变化，将理解为意味着包含规定的整体或步骤或整体或步骤的组合但是不排除任何其他整体或步骤或整体或步骤的组合。
贯穿此说明书文本，多个文件(例如：专利、专利申请书、科学出版物、制造商说明书、使用说明等)被引用。此处的任何内容不应被解释为承认本发明无权先于依赖于先前发明的公布。在此引用的这些文件中的一些被视为“通过引用纳入(incorporated by reference)”。当所纳入的引用与本说明书中叙述的定义或学说之间发生冲突时，本说明书的文本优先。
术语“大约(about)”在与数值一起使用时意味着包含在具有比所示数值小5％的下限和比所示数值大5％的上限的范围内的数值。
在本申请的上下文中，术语“用户(user)”指佩戴本发明的放大镜的人。
发明实施例
下面，进一步描述本发明。在以下章节中，具体定义本发明的不同方面。除非明确表示矛盾，否则如此定义的每个方面可与任意其他方面结合。特别地，除非明确表示矛盾，否则任意表示为优选或有利的特征可与任意其他表示为优选或有利的特征结合。
在第一方面中，本发明涉及一种放大镜(1)，包括：
(a)构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)，其中发射光的方向平行于佩戴放大镜(1)的人的视向；
(b)眼镜架(10)；
(c)放大光学系统(40)；
(d)将声能或光能转化为电能从而产生电能的能量采集组件(80)；以及
(e)构造及配置成储存从能量采集组件(80)接收到的电能并且进一步构造及配置成向光源(60)提供电能的能量储存组件(90)。
眼镜架(10)典型地包括右镜腿(11)和左镜腿(12)。第一方面的放大镜(1)可额外包括右眼镜片(13)和左眼镜片(14)。眼镜片(13，14)不需要是矫正镜片；它们可以是普通玻璃片。但是，对于需要矫正镜片的用户，也可以使用如放大镜(1)的右和左眼镜片(13，14)这样的矫正镜片。放大光学系统(40)可固定于右眼镜片(13)和左眼镜片(14)。
在第一方面的一个实施例中，所述能量采集组件(80)将声能转化为电能并且为压电元件(81)。在第一方面的另一个实施例中，所述能量采集组件(80)将光能转化为电能并且所述能量采集组件(80)为光伏电池(82)。本发明的放大镜(1)也可包括压电元件(81)形式的能量采集组件(80)和光伏电池(82)形式的能量采集组件(80)二者。
在一个实施例中，压电元件(81)位于右眼镜片(13)和/或左眼镜片(14)上。在此实施例中，使用透明或至少部分透明的压电元件(81)是有利的。压电元件(81)可覆盖眼镜片(13，14)的一部分或它可覆盖眼镜片(13，14)中除被放大光学系统(40)覆盖的表面以外的整个前表面。在另一个实施例中，压电元件(81)位于眼镜架(10)的镜腿(11，12)中的至少一个上。在又一实施例中，压电元件(81)位于眼镜架(10)的眼镜片(13，14)和镜腿(11，12)二者上。
在一个实施例中，光伏电池(82)位于右眼镜片(13)和/或左眼镜片(14)上。在此实施例中，使用透明或至少部分透明的光伏电池(82)是有利的。光伏电池(82)可覆盖眼镜片(13，14)的一部分或它可覆盖眼镜片(13，14)中除被放大光学系统(40)覆盖的表面以外的整个前表面。在另一个实施例中，光伏电池(82)位于眼镜架(10)的镜腿(11，12)中的至少一个上。在又一实施例中，光伏电池(82)位于眼镜架(10)的眼镜片(13，14)和镜腿(11，12)二者上。
本发明还考虑眼镜片(13，14)覆盖有光伏电池(82)且镜腿(11，12)覆盖有压电元件(81)的放大镜(1)；或者眼镜片(13，14)覆盖有压电元件(81)且镜腿(11，12)覆盖有光伏电池(82)的放大镜(1)。
在第一方面的优选实施例中，能量储存组件(90)为可再充电电池(91)。
能量采集组件(80)(例如压电元件(81)或光伏电池(82))有助于在使用过程中对能量储存组件(90)再充电，使得用户可在放大镜(1)必须连接到电源(例如连接到电池充电站(300))之前的较长时间段内佩戴放大镜(1)。
在第二方面中，本发明涉及一种放大镜(1)，包括：
(a)构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)，其中发射光的方向平行于佩戴放大镜(1)的人的视向；
(b)眼镜架(10)，其中所述眼镜架包括能量储存组件(90)，所述能量储存组件(90)为构造及配置成向光源(60)提供电能的聚合物电池(92)；以及
(c)放大光学系统(40)。
眼镜架(10)典型地包括右镜腿(11)和左镜腿(12)。第二方面的放大镜(1)可另外包括右眼镜片(13)和左眼镜片(14)。眼镜片(13，14)不需要是矫正镜片；它们可以是普通玻璃片。但是，对于需要矫正镜片的用户，可以使用如放大镜(1)的右和左眼镜片(13，14)这样的矫正镜片。放大光学系统(40)可固定于右眼镜片(13)和左眼镜片(14)。
在第二方面的优选实施例中，所述镜腿(11，12)中的至少一个由聚合物电池(92)制成。
在第二方面的优选实施例中，聚合物电池(92)为锂离子聚合物电池。
在第二方面的尤其优选实施例中，聚合物电池(92)为可再充电的。
聚合物电池，尤其是锂离子聚合物电池，的一个优点是这些电池可制成几乎任意形状。现有技术的放大镜中使用的电池典型地为插入位于眼镜架的一个镜腿中的小格内的标准尺寸电池，聚合物电池可以以下方式形成：眼镜架(10)的整个镜腿(11，12)(或至少镜腿(11，12)的大部分)由聚合物电池(92)制成。此设计导致驱动放大镜(1)的电池的容量显著增大，并且相应地，导致光源(60)可获得充足电力的时间段显著增大。因此，用户可在放大镜(1)必须连接到电源(例如连接到电池充电站(300))之前的较长时间段内佩戴放大镜(1)，。
应注意聚合物电池(92)，尤其是锂离子聚合物电池，的另一个优点是它们的低重量。因此，根据第二方面的放大镜(1)不重于现有技术的放大镜。
本发明还考虑到结合第一方面和第二方面的优点。因此，第一方面的能量储存组件(90)也可是聚合物电池(92)，诸如锂离子聚合物电池。
在第三方面中，本发明涉及一种放大镜(1)，包括：
(a)构造及配置成发射在可见光谱中光的的光源(60)，其中发射光的方向平行于佩戴放大镜(1)的人的视向；
(b)眼镜架(10)；
(c)放大光学系统(40)；
(d)构造及配置成发射红外(IR)光束的光源(100)，其中所述IR光束平行于佩戴放大镜(1)的人的视向；
(e)构造及配置成检测光源(100)所产生的IR光束是否在放大镜(1)的方向上反射的传感器(110)；所述传感器(110)构造及配置成当满足以下两个条件时，激活所述光源(60)：
(i)IR光束的反射被传感器(110)检测到以及
(ii)光源(60)关闭，
所述传感器(110)进一步构造及配置成当满足以下两个条件时，停用所述光源(60)：
(iii)IR光束的反射被传感器(110)检测到以及
(iv)光源(60)开启；
以及
(f)构造及配置成向光源(60)提供电能并且进一步构造及配置成向光源(100)提供电能的能量储存组件(90)。
眼镜架(10)典型地包括右镜腿(11)和左镜腿(12)。第三方面的放大镜(1)可另外包括右眼镜片(13)和左眼镜片(14)。眼镜片(13，14)不需要是矫正镜片；它们可以是普通玻璃片。但是，对于需要矫正镜片的用户，可以使用如放大镜(1)的右和左眼镜片(13，14)这样的矫正镜片。放大光学系统(40)可固定于右眼镜片(13)和左眼镜片(14)。
优选地，光源(100)包括一个或更多个红外LED。
有利地，光源(100)和传感器(110)以如下方式固定于眼镜架(10)：光源(100)和传感器(110)彼此直接靠近，使得传感器(110)可检测在光源(100)的方向上反射的IR光束。优选地，光源(100)和传感器(110)在鼻梁附近或者在鼻梁处固定于眼镜架(10)。
光源(60)也可靠近鼻梁固定但是它也可以在右和/或左眼镜片(13，14)上方的位置处安装到眼镜架(10)。具有两个或更多个光源(60)也是可能的，例如一个光源(60)位于右眼镜片(13)上方且另一个光源(60)位于左眼镜片(14)上方。可选地，光源(60)也可固定于眼镜架(10)的镜腿(11，12)。具有两个(或更多个)光源(60)也是可能的，其中第一光源(60)固定于右镜腿(11)，且第二光源(60)固定于左镜腿(12)。
构造及配置成发射红外(IR)光束的光源(100)和构造及配置成检测IR光束是否在放大镜(1)的方向上反射的传感器(110)的结合使得以下应用成为可能：在需要光时主光源(60)自动开启且在不需要光时光源(60)自动关闭。为达到此效果，需要照明的区域(例如外科手术区域；患者张开的嘴)可被反射IR光的地带包围。例如，如下面进一步描述的那样，环(200)可被放置于要照明的区域周围。替代地，回射带可被置于要照明的区域周围。在检查或手术开始时，用户(例如执业医生，牙医或外科医生)将他的目光从要照明的区域外面转到要照明的区域内。通过转移他的目光，源于光源(100)的IR光束穿过反射地带并且反射向放大镜(1)。此IR光束的反射被传感器(110)检测。主光源(60)通过电路系统或类似装置以如下方式控制：因为满足上面的条件(i)和(ii)，光源(60)开启；即光源(60)预先关闭且传感器(110)检测到反射。只要用户注视要照明的区域，光源(60)就保持开启。当用户转头而看向其他地方时(即离开要照明的区域)，源于光源(100)的IR光束从内到外穿过反射地带并反射向放大镜(1)。此IR光束的反射被传感器(110)检测。由于满足上述条件(iii)和(iv)，控制光源(60)的电路系统(或类似装置)将关闭光源(60)；即光源(60)预先开启且传感器(110)检测反射。只要用户把目光从要照明的区域移开，光源(60)将保持关闭。一旦用户转头而再次看向要照明的区域，光源(60)将再次通过上述过程开启。
上述安排和过程确保光源(60)只在真正需要时开启。通过在不需要时关闭光源(60)，放大镜的能量消耗降低，使得能量储存组件(90)将持续较长时间。因此，用户可在放大镜(1)必须连接到电源(例如连接到电池充电站(300))之前的较长时间段内佩戴放大镜(1)。
在第一、二或三方面的优选实施例中，构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)包括一个或更多个LED。
在第一、二或三方面的优选实施例中，放大镜进一步包括对构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)进行冷却的装置(120)。优选地，所述冷却装置(120)选自由散热片(121)和帕尔贴(Peltier)元件(122)组成的集合。
第四方面，本发明涉及一种环(200)，其具有使得该环(200)可放置于人类张开的嘴周围的尺寸，其中所述环(200)发射红外光。
在第四方面的优选实施例中，环(200)具有覆盖有反射红外光的回射器的表面。例如，该表面可覆盖有角形反射器、猫眼或回射带。本发明中可用的角形反射器可设计为类似于自行车尾灯中通常使用的角形反射器。本发明中可用的猫眼可设计为类似于用作在路标中使用的回射安全装置的猫眼。回射带通常包括嵌入小玻璃球(典型地具有大约50μm的直径)的反射地道。但是，本发明中使用的回射器(角形反射器、猫眼或回射带)反射红外(IR)光是必须的。有利地，本发明中使用的回射器仅反射红外(IR)光而不反射可见范围中的光。
在第四方面的另一实施例中，环表面的横截面具有抛物面形式。进一步优选地，该环包括反射红外光的材料和/或该环包括反射红外光的涂层。如果反射材料和反射涂层只反射红外(IR)光而不反射可见范围中的光，那么对实践本发明是有利的。抛物面形式的横截面将确保光束沿从它来的方向反射，与光束的原始方向无关。因此，任何光束将或多或少地反射回产生所述光束的光源。
有利地，第四方面的环可与根据第三方面的放大镜(1)一起使用。更具体的，环(200)构成反射IR光的地带，如上所述。当环(200)与根据第三方面的放大镜(1)联合使用时，当需要光时光源(60)自动开启，且当不需要光时光源(60)自动关闭。获得此效果的机制已在上面描述。
在第五方面中，本发明涉及一种套件，其包括根据第三方面的放大镜(1)和至少一个根据第四方面的环(200)。
在第六方面中，本发明涉及一种电池充电站(300)，其形成为使得根据第一、二或三方面的放大镜(1)可被置于所述电池充电站(300)上，其中所述电池充电站(300)构造及配置成在放大镜(1)置于所述电池充电站(300)时，通过感应电荷对放大镜(1)的能量储存组件(90)再充电。
在第七方面中，本发明涉及一种套件，其包括：至少一个根据根据第一、二或三方面的放大镜(1)；和根据第六方面的电池充电站(300)。
附图标记列表
1   放大镜
10  眼镜架
11  右镜腿
12  左镜腿
13  右眼镜片
14  左眼镜片
40  放大光学系统
60  光源(构造及配置成发射在可见光谱中的光)
80  能量采集组件
81  压电元件
82  光伏电池
90  能量储存组件
91  可再充电电池
92  聚合物电池
100 光源(构造及配置成发射在红外(IR)光谱中的光)
110 红外(IR)传感器
120 冷却装置
121 散热片
122 帕尔贴元件
200 环
300 电池充电站

Claims (20)

1.一种放大镜(1)，包括：
(a)构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)，其中所发射的光的方向平行于佩戴所述放大镜(1)的人的视向；
(b)眼镜架(10)；
(c)放大光学系统(40)；
(d)将声能或光能转化为电能从而产生电能的能量采集组件(80)；和
(e)构造及配置成储存从所述能量采集组件(80)接收到的电能并且进一步构造及配置成向所述光源(60)提供电能的能量储存组件(90)。
2.如权利要求1所述的放大镜(1)，其中所述能量采集组件(80)将声能转化为电能并且其中所述能量采集组件(80)为压电元件(81)。
3.如权利要求1或2所述的放大镜，其中所述能量采集组件(80)将光能转化为电能并且其中所述能量采集组件(80)为光伏电池(82)。
4.如权利要求1至3中任意之一所述的放大镜，其中所述能量储存组件(90)为可再充电电池(91)。
5.一种放大镜(1)，包括：
(a)构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)，其中所发射的光的方向平行于佩戴所述放大镜(1)的人的视向；
(b)眼镜架(10)，其中所述眼镜架包括能量储存组件(90)，所述能量储存组件(90)为构造及配置成向所述光源(60)提供电能的聚合物电池(92)；和
(c)放大光学系统(40)。
6.如权利要求5所述的放大镜(1)，其中所述眼镜架(10)包括两个镜腿(11，12)并且其中所述镜腿(11，12)中的至少一个由聚合物电池(92)制成。
7.如权利要求5或6所述的放大镜(1)，其中所述聚合物电池(92)为锂离子聚合物电池。
8.如权利要求5至7中任意之一所述的放大镜(1)，其中所述聚合物电池(92)为可再充电的。
9.一种放大镜(1)，包括：
(a)构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)，其中所发射的光的方向平行于佩戴所述放大镜(1)的人的视向；
(b)眼镜架(10)；
(c)放大光学系统(40)；
(d)构造及配置成发射红外(IR)光束的光源(100)，其中所述IR光束平行于佩戴所述放大镜(1)的人的视向；
(e)构造及配置成检测由所述光源(100)产生的IR光束是否在所述放大镜(1)的方向上反射的传感器(110)；
所述传感器(110)构造及配置成当满足以下两个条件时激活所述光源(60)：
(i)所述IR光束的反射被所述传感器(110)检测到，且
(ii)所述光源(60)关闭，
所述传感器(110)进一步构造及配置成当满足以下两个条件时停用所述光源(60)：
(iii)所述IR光束的反射被所述传感器(110)检测到，且
(iv)所述光源(60)开启；
和
(f)构造及配置成向所述光源(60)提供电能并且进一步构造及配置成向所述光源(100)提供电能的能量储存组件(90)。
10.如权利要求1至9中任意之一所述的放大镜(1)，其中构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)包括一个或更多个LED。
11.如权利要求1至10中任意之一所述的放大镜(1)，进一步包括对构造及配置成发射在可见光谱中的光的光源(60)进行冷却的装置(120)。
12.如权利要求11所述的放大镜，其中用于冷却的所述装置(120)选自由散热片(121)和帕尔贴元件(122)组成的集合。
13.一种环(200)，其具有能够使所述环(200)放置于人类张开的嘴周围的尺寸，其中所述环(200)发射红外光。
14.如权利要求13所述的环(200)，其中所述环(200)具有覆盖有反射红外光的回射器的表面。
15.如权利要求13所述的环(200)，其中环表面的横截面具有抛物面的形式。
16.如权利要求15所述的环(200)，其中该环包括反射红外光的材料。
17.如权利要求15所述的环(200)，其中该环包括反射红外光的涂层。
18.一种套件，包括如权利要求9至12中任意之一所述的放大镜(1)和至少一个如权利要求13至17中任意之一所述的环(200)。
19.一种电池充电站(300)，其形成为使得根据权利要求1至12中任意之一所述的放大镜(1)能够被置于所述电池充电站(300)上，其中所述电池充电站(300)构造及配置成在所述放大镜(1)置于所述电池充电站(300)上时，通过感应电荷对所述放大镜(1)的能量储存组件(90)进行再充电。
20.一种套件，包括：
至少一个根据权利要求1至12中任意之一所述的放大镜(1)；和
根据权利要求19所述的电池充电站(300)。
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