DE10134896B9 - head magnifier - Google Patents
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Abstract
Kopflupe zur stereoskopischen vergrößerten Betrachtung eines Objekts (11), umfassend:
ein Objektivsystem (17) mit einer einzigen Eintrittslinse (15) für ein von dem Objekt (11) ausgehendes Strahlenbündel; und
zwei Okularsysteme (19), von denen ein jedes ein Teilbündel (9) des durch das Objektivsystem abgebildeten Strahlenbündels (23) einem Auge (3) eines Betrachters zuführt;
dadurch gekennzeichnet,
dass das Objektivsystem (17) eine Fokusänderungseinrichtung (15, 21) zur Änderung des Abstands (a) des scharf auf das Auge (3) abgebildeten Objekts (11) von der Eintrittslinse (15) aufweist, wobei die Fokusänderungseinrichtung (15, 21) zwei voneinander um einen variablen Abstand (d) beabstandete Linsen (15, 21) des Objektivsystems (17) umfasst, welche von dem von dem Objekt (11) ausgehenden Strahlenbündel durchlaufen werden.A magnifier for stereoscopic magnified viewing of an object (11), comprising:
a lens system (17) having a single entrance lens (15) for a beam emanating from the object (11); and
two eyepiece systems (19), each of which feeds a sub-beam (9) of the beam (23) imaged by the lens system into an eye (3) of a viewer;
characterized,
in that the objective system (17) has a focus change device (15, 21) for changing the distance (a) of the object (11), which is sharply focused on the eye (3), from the entrance lens (15), the focus change device (15, 21) comprising two Lenses (15, 21) spaced apart from one another by a variable distance (d) of the objective system (17), which are traversed by the beam emanating from the object (11).
Description
Die Erfindung betrifft eine Kopflupe zur stereoskopischen vergrößerten Betrachtung eines Objekts.The The invention relates to a head magnifier for stereoscopic magnified viewing an object.
Eine derartige Kopflupe wird vom Betrachter wie eine Brille am Kopf getragen, wobei einem jeden Auge des Betrachters durch separat hierfür vorgesehene optische Kanäle ein Bild des zu betrachtenden Objekts zugeführt wird. Die optischen Kanäle sind mit Abstand voneinander angeordnet, und ihre optischen Achsen schneiden sich am betrachteten Objekt, so dass ein jedes Auge das Objekt unter einem anderen Blickwinkel wahrnimmt und beim Betrachter ein stereoskopischer räumlicher Eindruck des Objekts entsteht. Der Winkel, den die optischen Achsen miteinander in der Objektebene einschliessen, ist der Stereowinkel.A Such a head-loupe is worn by the viewer like glasses on the head, each one of the observer's eyes being provided separately therefor optical channels an image of the object to be viewed is supplied. The optical channels are spaced apart, and intersect their optical axes look at the object being viewed, so that each eye's object is under perceives a different point of view and the viewer a stereoscopic spatial Impression of the object arises. The angle that the optical axes Including each other in the object plane is the stereo angle.
Eine solche Kopflupe wird beispielweise von Operateuren bei chirurgischen Eingriffen getragen.A Such Kopflupe is used for example by surgeons in surgical Worn intervention.
Aus
dem Dokument
Eine
Lupenbrille, bei der mehrere verschiedene Linsen in die durchgehend
getrennt geführten Strahlengänge für ein linkes
und rechtes Auge des Benutzers eingeschwenkt werden können, ist
aus der
Eine
Operationskopflupe mit kontinuierlicher Vergrößerungseinstellung, bei der
mindestens in einem Linsensystem eine einstellbare deformierbare Linse
und Mittel zur Ansteuerung der Linsendeformation nach einem vorgewählten Programm
entsprechend einzuhaltender optischer Bedingungen vorgesehen ist,
ist aus der Patentschrift
Ein
optisches System für
ein terrestrisches Fernrohr, bei dem ein objektivseitiges Umkehrreflexionssystem
mit einem ersten Spiegel unter einem Winkel von 45° gegenüber dem
in das optische System eintretenden Strahl und einem zweiten Spiegel zur
Aufnahme des am ersten Spiegel reflektierten Strahls und dessen
Reflexion orthogonal zu dem eintretenden Strahl sowie ein okularseitiges
Umkehrreflexionssystem mit einem dritten Spiegel zur Reflexion des
am zweiten Spiegel reflektierten Strahls parallel zu dessen Eintrittsstrahl
und einem vierten Spiegel zur Reflexion des an dem dritten Spiegel
reflektierten Strahls parallel zu dem eintretenden Strahl vorgesehen
ist, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
Die
Offenlegungsschrift
Eine
aus
Diese bekannte Kopflupe ist mechanisch aufwendig und greift mit einer vom Benutzer als zu groß empfundenen Kraftwirkung an dessen Kopf an.These known Kopflupe is mechanically complex and attacks with a the user perceived as too large Force on the head.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kopflupe der vorangehend geschilderten Art anzugeben, welche einen mechanisch einfacheren Aufbau aufweist oder/und angenehmere Trageeigenschaften zeigt.It It is an object of the present invention to provide a head-up telescope of the foregoing specify type, which is a mechanically simpler Structure has and / or shows more comfortable wearing properties.
Die
vorstehende Aufgabe wird bei einer Kopflupe mit den Merkmalen des
Oberbegriffes des unabhängigen
Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.The
The above object is a Kopflupe with the features of
Generic term of the
Die Erfindung schlägt hierzu eine Kopflupe zur stereoskopischen vergrößerten Betrachtung eines Objekts vor, welches ein Objektivsystem mit einer einzigen Eintrittslinse für die beiden von dem Objekt ausgehenden stereoskopischen Strahlenbündel und zwei separate Okularsysteme aufweist, von denen ein jedes jeweils ein Teilbündel der durch das Objektivsystem gemeinsam abgebildeten stereoskopischen Strahlenbündel einem Auge des Betrachters zuführt.The Invention proposes For this purpose, a head magnifier for stereoscopic magnified viewing of an object which is a lens system with a single entrance lens for the both emanating from the object stereoscopic beam and has two separate eyepiece systems, each one each a partial bundle the stereoscopic imaged by the objective system ray beam to an eye of the beholder.
Die beiden Okularsysteme sind mit einem dem Augenabstand des Betrachters entsprechenden Abstand voneinander anordenbar, so dass der stereoskopische Raumeindruck entsteht. Ein jedes Okularsystem bildet ein Teilbündel des Vollbündels ab, welches als Abbildung des vom Objekt ausgehenden Strahlenbündels von dem Objektivsystem ausgegeben wird. Damit wird das Objektivsystem von den beiden Okularsystemen gemeinsam genutzt, was den mechanischen Aufbau gegenüber den herkömmlichen Kopflupen alleine auf Grund des Wegfalls eines Objektivsystems vereinfacht. Ferner ist auf Grund der Verwendung eines gemeinsamen Objektivsystems eine mechanische Verstellung des von den beiden optischen Kanälen eingeschlossenen Winkels unnötig, da sich die optischen Achsen der beiden stereoskopischen Strahlenbündel, bedingt durch das gemeinsame Objektivsystem, immer in der jeweiligen Objektebene schneiden. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Kopflupe ist damit der bei der herkömmlichen Kopflupe notwendige Mechanismus zur Änderung des Winkels zwischen den beiden Stereokanälen unnötig.The two eyepiece systems can be arranged with a distance that corresponds to the distance between the eyes of the observer so that the stereoscopic spatial impression is created. Each eyepiece system forms a partial bundle of the full bundle, which is output by the objective system as an image of the bundle of rays emanating from the object. Thus, the lens system of the two eyepiece systems is shared what the simplifies mechanical structure compared to the conventional Kopflupen alone due to the omission of a lens system. Furthermore, due to the use of a common objective system, a mechanical adjustment of the angle enclosed by the two optical channels is unnecessary, since the optical axes of the two stereoscopic radiation beams, due to the common objective system, always intersect in the respective object plane. The inventive structure of the Kopflupe so that necessary in the conventional Kopupupe mechanism for changing the angle between the two stereo channels is unnecessary.
Vorteilhafterweise weist das Strahlenbündel, welches vom Objekt kommend das Objektivsystem verlässt, einen solchen Durchmesser auf, dass die beiden Teilstrahlenbündel, die die Okularsysteme aus diesem Vollstrahlenbündel herausgreifen, nicht überlappend nebeneinander angeordnet sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass mit beiden Augen unterschiedliche Bilder des Objekts bei ausreichend großem Stereowinkel wahrgenommen werden.advantageously, has the beam, which Coming from the object leaves the lens system, such a diameter on that the two partial beams that out the eyepiece systems this full beam pick out, not overlapping are arranged side by side. This ensures that with both eyes different pictures of the object when sufficient great Stereo angles are perceived.
Vorteilhafterweise ist der Strahlengang eines jeden Teilbündels durch das Objektivsystem oder das Okularsystem oder durch das Objektivsystem und das Okularsystem zusammen gefaltet. Durch die Auffaltung des Strahlenganges ist es möglich, die Baulänge der Kopflupe zu reduzieren, wodurch insbesondere auch bei gegebenem Gesamtgewicht der Kopflupe die durch diese ausgeübte Hebelwirkung auf den Kopf des Betrachters verringert wird. Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, den Strahlengang derart zu falten, dass eine Strahlrichtung des gefalteten Strahlengangs bereichsweise quer zu oder/und entgegen die Strahlrichtung verläuft, in der das vom Objekt ausgehende Strahlenbündel in die Eintrittslinse des Objektivsystems einfällt. Insbesondere kann hierbei die Strahlrichtung bereichsweise im Wesentlichen antiparallel zu der Richtung des vom Objekt ausgehenden Strahlenbündels verlaufen.advantageously, is the beam path of each sub-beam through the lens system or the eyepiece or through the lens system and the eyepiece system folded together. By the unfolding of the beam path it is possible, the length to reduce the Kopflupe, which in particular even given Total weight of the Kopflupe the leverage exerted by this on the head the viewer is reduced. In particular, it is advantageous here to fold the beam path such that a beam direction of the folded beam path in regions transverse to and / or opposite the beam direction runs, in the outgoing from the object beam in the entrance lens of the lens system. In particular, in this case, the beam direction in some areas substantially run antiparallel to the direction of the outgoing from the object beam.
Objektivsystem und Okularsystem sind durch eine Halterung getragen, welche beispielsweise am Kopf des Betrachters befestigbar ist. Hierbei umfasst die Halterung zwei Komponenten, nämlich eine Objektivhalterung für das Objektivsystem und eine Okularhalterung, welche wenigstens eine augenseitige Austrittslinse des Okularsystems trägt. Die Okularhalterung ist bezüglich der Objektivhalterung schwenkbar gelagert, während die Objektivhalterung relativ zum Kopf des Betrachters fest angeordnet ist. Die Okularhalterung ist dabei zwischen zwei Positionen schwenkbar, nämlich einer Position vor dem Auge des Betrachters, so dass dieser das Objekt durch die Kopflupe vergrößert erkennt, und einer zweiten Position, welche den direkten Blick vom Auge des Betrachters zum Objekt freigibt, so dass der Betrachter das Objekt in natürlicher Weise und nicht vergrößert sehen kann.lens system and eyepiece are supported by a bracket, which, for example attachable to the head of the viewer. Here, the holder includes two components, one Lens mount for the objective system and an eyepiece holder, which at least one eye-side exit lens of the eyepiece system carries. The eyepiece mount is in terms of the lens mount is pivotally mounted while the lens mount is fixed relative to the head of the viewer. The eyepiece holder is pivotable between two positions, namely a position in front of the Eye of the observer, so that this object through the head magnifier magnified detects, and a second position, which gives the direct view from the eye of the Viewer to the object releases, so that the viewer the object in natural See way and not enlarged can.
Das Verschwenken der Okularhalterung erfolgt vorzugsweise motorisch, so dass der Betrachter hierfür seine Hände nicht verwenden muss. Die Ansteuerung des Motors kann beispielsweise über einen Fußschalter oder Sprachsteuerung erfolgen.The Pivoting of the eyepiece holder is preferably motorized, so that the viewer for this his hands do not need to use. The control of the engine, for example, via a footswitch or voice control.
Erfindungsgemäß ist das Objektivsystem derart ausgebildet, dass der Fokus der Kopflupe, d. h. der Abstand zwischen Auge und scharf abgebildetem Objekt, änderbar ist. Eine solche Fokusänderung kann ebenfalls motorisch durchgeführt werden.This is according to the invention Lens system designed such that the focus of the head-loupe, d. H. the distance between the eye and the sharp object, changeable is. Such a focus change can also carried out by motor become.
Es ist weiterhin vorteilhaft, in dem Okularsystem eine Zoomeinrichtung zur Änderung der Abbildungsvergrößerung der Kopflupe bei gegebenem Arbeitsabstand vorzusehen. Diese Zoomeinrichtung kann ebenfalls motorisch betätigbar sein.It is also advantageous in the eyepiece a zoom device to change the image magnification of the To provide Kopflupe at a given working distance. This zoom device can also motor operated be.
Vorteilhafterweise sind die Okularsysteme selbst als Kepler-Fernrohre aufgebaut. Das Kepler-Fernrohr aus Objektiv und Okular weist den Vorteil eines reell betrachteten Zwischenbilds auf, so dass störende Effekte, wie etwa Vignettierung, vergleichsweise gering bleiben, wobei bei gegebenem Sehfeldblendendurchmesser auch die Durchmesser der verwendeten optischen Komponenten im Unterschied zum Galilei-Fernrohr vergleichsweise gering sein können.advantageously, The eyepiece systems themselves are constructed as Kepler telescopes. The Kepler telescope lens and eyepiece has the advantage of a real intermediate image, so that disturbing effects, such as vignetting, remain relatively low, with a given field stop diameter also the diameters of the optical components used in the difference to the Galilean telescope can be comparatively low.
Die beim Kepler-Fernrohr erforderliche Bildumkehr, um das entstehende Bild höhen- und seitenrichtig zu stellen, wird vorzugsweise mit einem Porro-Prismensystem erster Art erzielt, wobei weiter bevorzugt das Objektiv des Kepler-Fernrohrs im Strahlengang zwischen den beiden Prismen des Porro-Prismensystems erster Art angeordnet ist.The in the Kepler telescope required image reversal to the resulting Picture height and true to the side, is preferably with a Porro prism system achieved first type, more preferably the objective of the Kepler telescope in the beam path between the two prisms of the Porro prism system first type is arranged.
Ferner ist vorzugsweise in jedem Kepler-Fernrohr ein Rhomboidprisma vorgesehen, um den Strahlengang parallel zu versetzen und hierüber die beiden vom Objektivsystem ausgegebenen und dort relativ eng beieinanderliegenden Teilstrahlenbündel auf einen Abstand zu bringen, der dem Augenabstand des Betrachters entspricht.Further Preferably, a rhomboid prism is provided in each Kepler telescope, to offset the beam path in parallel and over this the both issued by the lens system and there relatively close together Partial beams at a distance, the distance between the eyes of the beholder equivalent.
Dieses Rhomboidprisma ist im Strahlengang vorzugsweise zwischen dem Objektiv und dem Okular des Kepler-Fernrohrs angeordnet.This Rhomboid prism is in the beam path preferably between the lens and the eyepiece of the Kepler telescope.
Vorteilhafterweise ist wenigstens eine Komponente der Kopflupe bezüglich der übrigen optischen Komponenten der Kopflupe verlagerbar, um einen Winkel zwischen dem von dem Objekt ausgehenden und dem Auge des Betrachters zugeführten Strahlenbündels einerseits und einer Hauptachse des Objektivsystems andererseits zu ändern. Hierbei sind vorteilhafterweise wenigstens ein Stellglied zum Antrieb der verlagerbaren Komponente und eine Steuerung für das Stellglied vorgesehen, um dieses derart anzusteuern, dass ein Kopfzittern des Benutzers, welches zu einem Wackeln des von dem Benutzer betrachteten Bildes des Objekts führen würde, derart zu kompensieren, dass die Kopflupe ein stabilisiertes Bild des Objekts liefert.Advantageously, at least one component of the head magnifier is displaceable with respect to the remaining optical components of the head magnifier in order to change an angle between the beam emanating from the object and the eye of the observer and a main axis of the objective system. Here are advantageously at least one actuator for Driving the displaceable component and a control for the actuator provided to control this so as to compensate for a head shaking of the user, which would lead to a shaking of the user viewed image of the object, such that the head magnifier a stabilized image of the object supplies.
Alternativ
zu einer solchen aktiven Bildstabilisierung ist auch eine passive
Bildstabilisierung vorteilhaft, bei der die verlagerbare Komponente
lediglich elastisch aus einer Ruhelage auslenkbar ist. Derartige
Bildstabilisierungstechniken sind für Teleskope beispielsweise
aus
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:in the Below are embodiments of the Invention with reference to drawings explained in more detail. Hereby show:
In
Das
optische System der Kopflupe
Zur
Verdeutlichung des Aufbaus der Kopflupe
Das
Objektivsystem
Das
Objektivsystem
Aus
dem Vollstrahlenbündel
Das
Okularsystem
Um
die Baulänge
des aus dem Objektivsystem
Neben der Verkürzung der Baulänge hat die Verwendung des Porro-Prismensystems erster Art als Umkehrprisma auch die Wirkung, dass die beim Kepler-Fernrohr notwendige höhen- und seitenrichtige Stellung des Bildes hierdurch erfolgen kann.Next the shortening the length has the use of the Porro prism system of the first kind as a reverse prism also the effect that the necessary for the Kepler telescope height and side correct Position of the image can be done by this.
Im
Strahlengang des Objektivsystems
Im
Strahlengang des Objektivsystems
Die
optischen Komponenten der Kopflupe
Die
Verschwenkung der Okularteile
Ein
jedes der Okularteile
In
dem Hauptteil
Unter
Bezugnahme auf
Das
System kann beispielsweise derart ausgelegt sein, dass die Aktuatoren
Aufgrund
der Vergrößerung des
Okularsystems
Eine ähnliche
Stabilisierung der Kopflupe
In
der in
Anstatt
das Objektivsystem mit dem vorangehend erläuterten Ausschnitt
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8397 | Reprint of erroneous patent document | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CARL ZEISS MEDITEC AG, DE Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS, 89518 HEIDENHEIM, DE Effective date: 20140522 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: SCHAUMBURG & PARTNER PATENTANWAELTE GBR, DE Effective date: 20140522 Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWAELTE DIEHL & PARTNER GBR, DE Effective date: 20140522 Representative=s name: SCHAUMBURG & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE Effective date: 20140522 Representative=s name: SCHAUMBURG UND PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE Effective date: 20140522 |
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R034 | Decision of examining division/federal patent court maintaining patent in limited form now final | ||
R034 | Decision of examining division/federal patent court maintaining patent in limited form now final |
Effective date: 20150116 |
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R206 | Amended patent specification |
Effective date: 20150423 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: SCHAUMBURG & PARTNER PATENTANWAELTE GBR, DE Representative=s name: SCHAUMBURG & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE Representative=s name: SCHAUMBURG UND PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE |
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R071 | Expiry of right |