JP2013537648A - Variable magnification optical loupe - Google Patents

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Abstract

光学ルーペは、ルーペを通して観察される物体の拡大率を変えるため、および／またはルーペの作業距離を変えるための電気機械的装置を含む。別の実施形態では、光学ルーペは、可変拡大率を提供するために、１つ以上の液体レンズアセンブリまたは液晶レンズアセンブリを備えているレンズシステムを含み得る。一実施形態において、光学ルーペは、少なくとも１つの接眼レンズレンズと、少なくとも１つの対物レンズと、接眼レンズレンズおよび対物レンズと協働するアクチュエータであって、アクチュエータは、接眼レンズレンズおよび対物レンズを通して観察される像の拡大率を変えるように動作可能である、アクチュエータとを備えている。The optical loupe includes an electromechanical device for changing the magnification of an object observed through the loupe and / or for changing the working distance of the loupe. In another embodiment, the optical loupe may include a lens system comprising one or more liquid lens assemblies or liquid crystal lens assemblies to provide a variable magnification. In one embodiment, the optical loupe is at least one eyepiece lens, at least one objective lens, and an actuator that cooperates with the eyepiece lens and the objective lens, the actuator being viewed through the eyepiece lens and the objective lens. And an actuator operable to change the magnification of the image to be generated.

Description

本発明は、概して、拡大デバイスに関し、より具体的には、可変拡大能力を有する光学ルーペに関する。   The present invention relates generally to magnifying devices, and more specifically to an optical loupe having variable magnifying capability.

限定するものではないが対の拡大ルーペ等の拡大鏡は、臨床手技中の長時間、歯科医および外科医によって装着される。これらの観察用具は、経時的に、首を痛めたり、腰に負担がかかり、かつ、実施されている手技の成功に悪影響を及ぼし得る猫背の姿勢を回避しながら、鮮明な視界を提供するために装着される。拡大鏡によって、施術者は、観察用具を伴わない場合より、患者からより大きな作業距離で動作可能となる。より高拡大率の拡大鏡は、施術者のエアロゾルおよび他の物質への暴露も低減させる。   A magnifying glass, such as but not limited to a pair of magnifying loupes, is worn by dentists and surgeons for extended periods of time during a clinical procedure. These observation tools provide a clear view while avoiding stoops that can hurt the neck, strain the hips over time, and adversely affect the success of the procedure being performed. It is attached to. The magnifying glass allows the practitioner to operate at a greater working distance from the patient than without an observation tool. Higher magnification magnifiers also reduce the operator's exposure to aerosols and other substances.

概して、拡大鏡の光学ルーペは、固定拡大率を有する。ユーザが、より高いまたはより低い拡大率で物体を観察することを所望する場合、異なる光学ルーペが、使用されなければならないか、またはレンズ要素が、所望の拡大率を提供するように変更されなければならない。レンズ要素を変更する必要なく、可変拡大率を提供可能な拡大鏡の必要性が存在する。   In general, the magnifying optical loupe has a fixed magnification. If the user desires to observe the object at a higher or lower magnification, a different optical loupe must be used or the lens element must be modified to provide the desired magnification. I must. There is a need for a magnifying glass that can provide a variable magnification without having to change lens elements.

本発明は、従来周知の光学ルーペの前述および他の欠点ならびに短所を克服する。本発明は、ある実施形態に関連して説明されるが、本発明は、これらの実施形態に限定されないことを理解されるであろう。むしろ、本発明は、本発明の精神および範囲内に含まれ得る、すべての代替、修正、および均等物を含む。   The present invention overcomes the aforementioned and other shortcomings and disadvantages of previously known optical loupes. While the invention will be described in connection with certain embodiments, it will be understood that the invention is not limited to these embodiments. Rather, the present invention includes all alternatives, modifications, and equivalents that may be included within the spirit and scope of the present invention.

本発明の一側面によると、光学ルーペは、ルーペを通して観察される物体の拡大率を変えるための電気機械的装置を含む。別の実施形態では、光学ルーペは、ユーザが、ルーペを通して観察される物体の拡大率を選択的に変えることを可能にする手動で作動可能な機構を含み得る。さらに別の実施形態では、光学ルーペは、ルーペを通して観察される物体の拡大率を変えるための１つ以上の液体レンズを含む。なおも別の実施形態では、光学ルーペは、レンズに印加される電圧を変えることによって、ルーペを通して観察される物体の拡大率を変えることを促進する少なくとも１つの液晶レンズを含む。   According to one aspect of the invention, the optical loupe includes an electromechanical device for changing the magnification of an object viewed through the loupe. In another embodiment, the optical loupe may include a manually actuable mechanism that allows a user to selectively change the magnification of an object viewed through the loupe. In yet another embodiment, the optical loupe includes one or more liquid lenses for changing the magnification of an object viewed through the loupe. In yet another embodiment, the optical loupe includes at least one liquid crystal lens that facilitates changing the magnification of an object viewed through the loupe by changing the voltage applied to the lens.

本発明の他の目的、特徴、および利点は、付随の図面とともに、以下の発明を実施するための形態を熟読後、容易に理解されるであろう。   Other objects, features, and advantages of the present invention will be easily understood after reading the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings.

図１は、本発明の原理による、物体の拡大率を変えるための電気機械的装置を利用する、例示的光学ルーペアセンブリの略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an exemplary optical loupe assembly that utilizes an electromechanical device for varying the magnification of an object in accordance with the principles of the present invention. 図２は、本発明の原理による、物体の拡大率を変えるための液体レンズアセンブリを利用する、例示的光学ルーペアセンブリの略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an exemplary optical loupe assembly that utilizes a liquid lens assembly for varying the magnification of an object in accordance with the principles of the present invention.

本発明の一側面では、電子的に制御される機械的装置が、内部ルーペレンズ構成が、拡大率変化（光学ルーペのズーム）をもたらすように操作され得るように、光学ルーペ内に組み込まれる。一実施形態では、本概念は、小型デジタルカメラ（例えば、デジタルカメラズーム光学）規模で、いわゆる微小制御モータおよびギア、または同等デバイスを使用することを含み得る。本発明の別の側面では、本概念は、電子的および機械的に、２つのそのようなズームルーペの収束を操作し、作業距離（眼から観察している標的までの距離）の変化をもたらすための能力を含む。電子制御は、無線周波数（ＲＦ）、フットペダル、ルーペフレームの直接制御等の種々の方法および／または構造、あるいはルーペまたは対のルーペの拡大率および／または作業距離を制御するために好適な種々の他の構造および方法によって、実装され得る。   In one aspect of the present invention, an electronically controlled mechanical device is incorporated into the optical loupe so that the internal loupe lens configuration can be manipulated to provide magnification change (optical loupe zoom). In one embodiment, the concept may include using so-called micro-control motors and gears, or equivalent devices, on a small digital camera (eg, digital camera zoom optics) scale. In another aspect of the invention, the concept manipulates the convergence of two such zoom loupes electronically and mechanically, resulting in a change in working distance (distance from the eye to the target being observed). Including the ability to. Electronic control may be various methods and / or structures such as radio frequency (RF), foot pedal, direct control of a loupe frame, or various suitable for controlling the magnification and / or working distance of a loupe or pair of loupes. It can be implemented by other structures and methods.

図１は、ルーペアセンブリの拡大率を変えるための電気機械的ズーム装置を含む、例示的光学ルーペアセンブリを描写する。光学ルーペは、ルーペを通して観察される物体の拡大像を提供するように、光軸に沿って整列されている接眼レンズレンズアセンブリと対物レンズアセンブリとを含む。接眼レンズレンズアセンブリおよび対物レンズアセンブリは、各々、単一または複数のレンズ要素を備え得る。光学ルーペは、接眼レンズレンズアセンブリおよび対物レンズアセンブリと整列され、接眼レンズレンズアセンブリおよび対物レンズアセンブリと協働し、物体の拡大された像を提供するプリズムアセンブリをさらに含み得る。プリズムアセンブリは、必要に応じて、単一プリズム要素も複数のプリズム要素も含み得る。光学ルーペのレンズおよびプリズム要素、ならびにレンズおよびプリズム要素が支持される筐体構成要素の一般的構造は、概して、Ｋｅｒｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡され、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる、米国特許第６，７０４，１４２号に説明されている、レンズおよびプリズム要素に類似し得る。   FIG. 1 depicts an exemplary optical loupe assembly that includes an electromechanical zoom device for varying the magnification of the loupe assembly. The optical loupe includes an eyepiece lens assembly and an objective lens assembly that are aligned along the optical axis to provide a magnified image of an object viewed through the loupe. The eyepiece lens assembly and the objective lens assembly may each comprise a single or multiple lens elements. The optical loupe may further include a prism assembly that is aligned with the eyepiece lens assembly and the objective lens assembly and cooperates with the eyepiece lens assembly and the objective lens assembly to provide a magnified image of the object. The prism assembly may include a single prism element or a plurality of prism elements as required. The general structure of the lenses and prism elements of an optical loupe and the housing components on which the lenses and prism elements are supported are generally assigned to Kerr Corporation, which is hereby incorporated by reference in its entirety. It may be similar to the lens and prism elements described in US Pat. No. 6,704,142.

電気機械的ズーム装置は、直接または間接的に、レンズ要素間の距離を変え、それによって、レンズシステムの拡大率を変え得る。電気機械的ズーム装置は、レンズ要素間の距離を変え、光学ルーペの作業距離も変え得る。   An electromechanical zoom device can directly or indirectly change the distance between lens elements, thereby changing the magnification of the lens system. The electromechanical zoom device can change the distance between the lens elements and can also change the working distance of the optical loupe.

光学ルーペアセンブリは、ルーペを通して観察される物体の像の自動焦点化のためにも構成され得る。別の実施形態では、光学ルーペは、自動収束調節のためにも構成され、異なる作業距離に位置する物体の観察に対応し得る。故に、眼が、標的物体に向かって、またはそこから移動するにつれ、収束は、ユニットが自動焦点と連動して、自動作業距離調節を得るように、自動的に調節されるであろう。これらの実施形態では、ルーペアセンブリは、超音波、赤外線、または任意の他の好適な方法等によって、物体までの距離を決定するための距離測定構成要素を含む。距離測定構成要素からの信号は、所望に応じて、電気機械的装置の動作を制御し、物体の像を焦点化し、収束を調節する、コントローラに通信され得る。   The optical loupe assembly can also be configured for autofocusing of an image of an object viewed through the loupe. In another embodiment, the optical loupe may also be configured for automatic convergence adjustment and accommodate the observation of objects located at different working distances. Thus, as the eye moves toward or away from the target object, convergence will be adjusted automatically so that the unit works in conjunction with autofocus to obtain an automatic working distance adjustment. In these embodiments, the loupe assembly includes a distance measurement component for determining the distance to the object, such as by ultrasound, infrared, or any other suitable method. The signal from the distance measurement component can be communicated to a controller that controls the operation of the electromechanical device, focuses the image of the object, and adjusts the convergence, as desired.

別の実施形態では、光学ルーペは、ルーペを通して観察される物体の拡大率の手動調節を促進するように構成され得る。本実施形態では、機械的機構が、拡大率が、ユーザによって選択的に調節され得るように、他のレンズ要素に対して、１つ以上のレンズ要素を移動させるように提供される。非限定的実施例として、機械的機構は、他のレンズ要素に対して、レンズ要素のうちの１つ以上を摺動可能に移動させることを促進するように提供され得る。機構は、ユーザによって手動で制御され、１つ以上のレンズ要素を移動させ、それによって、拡大率を変え得るレバーまたはダイヤル等の制御を含み得る。別の非限定的実施例では、機械的機構は、１つ以上のレンズ要素が、他のレンズ要素に対する移動のために連結されるラックギアを含み得る。ピニオンギアは、ラックギアと動作可能に係合され、ラックギアと連結されたノブまたはダイヤルを回転させ、それによって、他のレンズ要素に対して、１つ以上のレンズ要素を移動させる等によって、ユーザによって回転されることができる。種々の他の機械的機構が、ユーザによる拡大率の手動調節をもたらすように提供され得ることを理解されるであろう。   In another embodiment, the optical loupe may be configured to facilitate manual adjustment of the magnification of an object viewed through the loupe. In this embodiment, a mechanical mechanism is provided to move one or more lens elements relative to other lens elements so that the magnification factor can be selectively adjusted by the user. As a non-limiting example, a mechanical mechanism can be provided to facilitate slidably moving one or more of the lens elements relative to other lens elements. The mechanism can be controlled manually by the user and can include controls such as levers or dials that can move one or more lens elements, thereby changing the magnification. In another non-limiting example, the mechanical mechanism can include a rack gear in which one or more lens elements are coupled for movement relative to other lens elements. The pinion gear is operatively engaged with the rack gear and rotated by a user, such as by rotating a knob or dial coupled to the rack gear, thereby moving one or more lens elements relative to other lens elements, etc. Can be rotated. It will be appreciated that a variety of other mechanical mechanisms may be provided to provide manual adjustment of magnification by the user.

別の実施形態では、可変拡大率は、１つ以上の液体レンズシステムを備えている、液体レンズアセンブリによって提供され得る。液体レンズシステムは、１つ以上の液体材料を利用し、レンズシステムを通過する光の経路を変化させ、それによって、モータまたは他の可動機械構成要素の必要性を伴わずに、拡大率を変える。例えば、Ｊｕｎｇの米国特許第７，６８０，４０６号およびＬｉｏｇｉｅｒ Ｄ'ａｒｄｈｕｙらの米国特許第７，７９１，８１４号は、エレクトロウェッティングを使用して、２つの非混和性液体間のメニスカスの形状を変化させ、それによって、レンズアセンブリの拡大率を変える液体レンズアセンブリを開示している。米国特許第７，６８０，４０６号および米国特許第７，７９１，８１４号は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。   In another embodiment, the variable magnification can be provided by a liquid lens assembly comprising one or more liquid lens systems. Liquid lens systems utilize one or more liquid materials to change the path of light through the lens system, thereby changing the magnification without the need for a motor or other movable mechanical component . For example, Jung US Pat. No. 7,680,406 and Liogier D'ardhuy et al US Pat. No. 7,791,814 use electrowetting to form a meniscus between two immiscible liquids. A liquid lens assembly is disclosed that changes the magnification of the lens assembly, thereby changing the magnification of the lens assembly. U.S. Patent No. 7,680,406 and U.S. Patent No. 7,791,814 are hereby incorporated by reference in their entirety.

図２は、複数の固体レンズおよび２つの液体レンズアセンブリを含む、例示的光学ルーペアセンブリを描写する。本開示の原理による、光学ルーペシステムは、拡大率を変えるための１つの液体レンズアセンブリと、光学ルーペのズーム、焦点、または作業距離を調節するための別の液体レンズアセンブリとを利用し得る。光学ルーペアセンブリは、前述のように、焦点および／または作業距離の自動調節のために構成され得る。２つの液体レンズアセンブリを有する光学ルーペが、本明細書に図示および説明されるが、本発明の原理による、光学ルーペは、特定の光学性能を達成するために所望されるように、代替として、単一液体レンズアセンブリのみを使用し得、または３つ以上の液体レンズアセンブリを使用し得ることを理解されるであろう。   FIG. 2 depicts an exemplary optical loupe assembly that includes a plurality of solid lenses and two liquid lens assemblies. In accordance with the principles of the present disclosure, an optical loupe system may utilize one liquid lens assembly for changing the magnification and another liquid lens assembly for adjusting the zoom, focus, or working distance of the optical loupe. The optical loupe assembly may be configured for automatic adjustment of focus and / or working distance, as described above. Although an optical loupe having two liquid lens assemblies is shown and described herein, an optical loupe according to the principles of the present invention may alternatively be used as desired to achieve a particular optical performance. It will be appreciated that only a single liquid lens assembly may be used, or more than two liquid lens assemblies may be used.

さらに別の実施形態では、光学ルーペは、液晶レンズに印加される電圧を変えることによって、ルーペを通して観察される物体の拡大率を変えることを促進する１つ以上の液晶レンズ要素を含み得る。一側面では、液晶レンズ要素は、液晶の層を含み、その配向は、レンズに印加される電圧を変えることによって変更することができ、それによって、レンズを通した屈折を変化させ、モータまたは他の可動機械構成要素の必要性を伴うことなく、拡大率および焦点に影響を及ぼす。   In yet another embodiment, the optical loupe may include one or more liquid crystal lens elements that facilitate changing the magnification of an object viewed through the loupe by changing the voltage applied to the liquid crystal lens. In one aspect, the liquid crystal lens element includes a layer of liquid crystal, the orientation of which can be changed by changing the voltage applied to the lens, thereby changing the refraction through the lens, motor or other Affects the magnification and focus without the need for any moving machine components.

本発明は、１つ以上の例示的実施形態の説明によって例証され実施形態は、非常に詳細に説明されたが、添付の請求項の範囲をそのような詳細にいかようにも制限または限定するように意図するものではない。本明細書に論じられた種々の特徴は、単独で、または任意の組み合わせにおいて、使用され得る。追加の利点および修正が、当業者に容易に想起されるであろう。したがって、そのより広範な側面における本発明は、図示および説明される具体的詳細、代表的装置および方法、ならびに例証的実施例に限定されない。故に、一般的発明の概念の範囲または精神から逸脱することなく、そのような詳細からの逸脱が成され得る。以下に、特許請求の範囲を記載する。   The present invention has been illustrated by the description of one or more exemplary embodiments, which have been described in great detail, but in any way limit or limit the scope of the appended claims to such details. Is not intended to be. The various features discussed herein can be used alone or in any combination. Additional advantages and modifications will readily occur to those skilled in the art. Accordingly, the invention in its broader aspects is not limited to the specific details, representative apparatus and methods, and illustrative examples shown and described. Accordingly, departures may be made from such details without departing from the scope or spirit of the general inventive concept. The claims are described below.

Claims (9)

少なくとも１つの接眼レンズレンズと、
少なくとも１つの対物レンズと、
前記接眼レンズレンズおよび前記対物レンズと協働するアクチュエータであって、前記アクチュエータは、前記接眼レンズレンズおよび前記対物レンズを通して観察される像の拡大率を変えるように動作可能である、アクチュエータと
を備えている、光学ルーペ。 At least one eyepiece lens;
At least one objective lens;
An actuator cooperating with the eyepiece lens and the objective lens, the actuator being operable to change a magnification factor of an image observed through the eyepiece lens and the objective lens; An optical loupe. 前記アクチュエータは、ユーザによって手動で作動可能である機械的構成要素を備えている、請求項１に記載の光学ルーペ。   The optical loupe of claim 1, wherein the actuator comprises a mechanical component that can be manually actuated by a user. 前記アクチュエータは、電気機械的である、請求項１に記載の光学ルーペ。   The optical loupe according to claim 1, wherein the actuator is electromechanical. プリズムをさらに備え、前記プリズムは、前記対物レンズおよび前記接眼レンズレンズと協働することにより、前記光学ルーペを通して観察される像を拡大する、請求項１に記載の光学ルーペ。   The optical loupe according to claim 1, further comprising a prism, wherein the prism magnifies an image observed through the optical loupe by cooperating with the objective lens and the eyepiece lens. 前記アクチュエータは、前記光学ルーペの作業距離を変えるようにさらに動作する、請求項１に記載の光学ルーペ。   The optical loupe according to claim 1, wherein the actuator further operates to change a working distance of the optical loupe. 前記アクチュエータは、前記接眼レンズレンズおよび前記対物レンズを通して観察される像の焦点を自動的に合わせるようにさらに構成されている、請求項１に記載の光学ルーペ。   The optical loupe of claim 1, wherein the actuator is further configured to automatically focus an image viewed through the eyepiece lens and the objective lens. 前記アクチュエータは、収束を自動的に変えるようにさらに構成されている、請求項１に記載の光学ルーペ。   The optical loupe of claim 1, wherein the actuator is further configured to automatically change convergence. 光学ルーペであって、
前記ルーペを通して観察される像の拡大率を変えるように動作可能である、少なくとも１つの液体レンズアセンブリと、
電圧ポテンシャルを前記少なくとも１つの液体レンズアセンブリに提供する電源と
を備えている、光学ルーペ。 An optical loupe,
At least one liquid lens assembly operable to change the magnification of an image viewed through the loupe;
An optical loupe comprising: a power supply for providing a voltage potential to the at least one liquid lens assembly. 光学ルーペであって、
前記ルーペを通して観察される像の拡大率を変えるように動作可能である少なくとも１つの液晶レンズアセンブリと、
電圧ポテンシャルを前記少なくとも１つの液晶レンズアセンブリに提供する電源と
を備えている、光学ルーペ。 An optical loupe,
At least one liquid crystal lens assembly operable to change the magnification of an image viewed through the loupe;
An optical loupe comprising: a power supply for providing a voltage potential to the at least one liquid crystal lens assembly.
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