JP4741813B2 - 軽量型高分解能ビューア - Google Patents

Description

本発明は、一般に、光学機器に関し、より詳細には、外科医及び歯科医が着用するような拡大ビューア（ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｖｉｅｗｅｒ）に関する。

拡大ビューアは、当分野において周知であり、一般に、眼鏡フレームに結合された１つ又は複数の光学ルーペを備える。歯科医及び外科医は、首及び背中を痛め手術の成功に悪影響をおよぼす恐れのある「前かがみ」の姿勢を防ぎながら鮮明な視野を実現するために、しばしば、医療処置の間、長時間にわたってこれらの拡大ビューアを着用する。高倍率の拡大ビューアによって、臨床医が患者からより離れた作業位置において作業することが可能になることにより、臨床医がエアロゾルからの起こりうる汚染に曝されることが低減もされる。

臨床医は、手術及び精密な手作業が必要な他の処置中に拡大ビューアを使用するので、拡大ビューアは、高い分解能をもたらしつつ、重さが軽く、着け心地が良く、清澄性に優れ、視野が広いことが重要である。

医療用拡大ビューアの光学ルーペは、一般に、単一の対物レンズ及び単一の接眼レンズを有するガリレイ式望遠鏡の設計に従って作製される。ガリレイ式望遠鏡は、対物レンズの直径によって主に制限され比較的視野が狭いことが特徴である。ただし、ガリレイ式の基本設計では、かなりの色収差（“カラーリング”(coloring)）が生じ、したがって画質が悪くなる。

鼻にかかるトルク及び使用者の心地悪さを低減するために、光学ルーペをできるだけ短く保たなければならないので、倍率を上げる必要があるときは、通常、焦点距離がより短い接眼レンズを用いる。しかし、口径食なしに良い視野を保持するためには、対物レンズの直径も拡大しなければならない。対物レンズの焦点距離を同じに保ったままこれを行うと、レンズの「明るさ」が増加し、その結果、分解能が低下する。また、過大に大きなパッケージも必要である。「明るさ」の問題を克服する１つの方法は、より複雑な対物レンズを使用することであるが、重さが非常に重くなり、それによって使用者の疲労及び心地悪さが増大するという犠牲を払うことになる。

現在一般に使用されている「ケルナー式設計（Ｋｅｌｌｎｅｒ ｄｅｓｉｇｎ）」（米国特許第１，１９７，７４２号、ケルナーより）と呼ばれるものには、重い二重対物レンズ及び一重接眼レンズが収容されている。低倍率では画質は適切であるが、高倍率では過剰なカラーリングによって画質は悪くなる。さらに、ケルナー式レンズ・システムでは、視野が比較的限られる。

「高屈折率フリント・ガラス」の使用によって、従来技術の拡大ビューアの画質を向上させ得ることが知られている。しかし、一般に、「高屈折率フリント・ガラス」によって、ビューアが実際に使用するには重くなり過ぎるので、この方法は、一般に使用されていない。従来技術の拡大ビューアは、様々な焦点距離又は動作距離を実現するために、異なる寸法のレンズ取り付けバレルも必要である。したがって、そのようなタイプの従来技術のビューアの製造コストは比較的高くつく。

したがって、上記に述べたような従来技術のビューアの欠点を克服しつつ、倍率の増加を実現することができる改良型拡大ビューアが必要とされている。

本発明は、画質を向上させながら倍率の増加を実現する、軽量の拡大ルーペを有する拡大ビューアを提供する。例示的な実施例において、ルーペは単一の要素の接眼レンズ及び２枚の要素の対物レンズを有する、ガリレイ式レンズ・システムを含む。眼鏡フレームのブリッジに固定された跳ね上げ式固定部材に固定する、又は眼鏡レンズを貫通して固定することによって、ルーペを、１つの眼鏡又は使用者が着用可能な他の装置上に担持することができる。

本発明の一態様においては、ルーペの対物レンズは、レンズの、向き合って位置する周囲縁の近接する対が、異なる長さの半径を有する弧によって定義される、非円形の形状をしている。非円形の形状は、視野に悪い影響を及ぼすことなくレンズ全体の寸法を縮小することによって、ルーペの重さを最小限にするのに役立つ。一実施例においては、第１の周囲縁の対は、レンズの中心から延びる第１の半径によって画成され、第２の周囲縁の対は、レンズの中心とは一致しない点から延びる少なくとも１つの第２の半径によって画成される。別の例示的な実施例においては、周囲縁は、第２の周囲縁の対が楕円の周囲に一致する、半だ円の形状を有する。

本発明の別の態様においては、ルーペは、ルーペ・ハウジング内に取り外し可能に備えられた補正レンズを含む。補正レンズをハウジングから取り外し、異なる補正レンズと交換可能に置き換え、それによってルーペの動作距離を変えることができる。有利には、交換可能な補正レンズを使うと、製造が比較的安価な単一要素の選択的置き換えにより、ルーペがある範囲の動作距離に対応できるようになる。レンズを貫通する構成でルーペを設けるとき、ルーペを使用者の光学的処方（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）にあわせて特注することができるように、補正レンズを処方レンズ（ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｌｅｎｓ）として設けることができる。

本発明の特徴及び目的は、添付の図面を参照しながら、下記の実施例により、より容易に明らかになろう。

本明細書に組み込まれその一部をなす添付の図面は、本発明の実施例を例示するものであり、上記の本発明の課題を解決するための手段及び下記の実施例と共に、本発明を説明するのに役立つ。

図１を参照すると、本発明による例示的な拡大ルーペ１２を有する拡大ビューア１０が示されている。拡大ビューア１０は、当分野では公知であるように、１対の眼鏡レンズ１８を支持する眼鏡フレーム１６を有する、１つの眼鏡１４を備える。拡大ビューア１０はさらに、たとえば眼鏡フレーム１６のブリッジ２２に結合されている跳ね上げ式取り付け部材２０によって眼鏡フレーム１６に固定されている第１及び第２の拡大ルーペ１２を含む。有利には、取り付け部材２０によって、ルーペ１２を枢着させて、それぞれの眼鏡レンズ１８の前方に位置させることができ、それによって使用者が拡大ビューア１０の前方に位置する物体の高倍率の拡大画像を見ることができるようになる。有利には、拡大ルーペ１２も跳ね上げ式部材２０に枢動するように固定して、拡大ビューアの収束角の調整を可能にする。

次いで図３Ａ、５を参照すると、図１の例示的な拡大ルーペ１２がより詳細に示されている。拡大ルーペ１２は、ルーペのレンズ要素３２、３４を支持するハウジング３０を備える。ハウジング３０の第１端３６は、接眼レンズ３２を受け支持する第１の開口３８を有する。ハウジング３０の第２端４０は、ルーペ１２の対物レンズ３４を受け支持するように寸法設定された第２の開口４２を含む。図示の例示的な実施例においては、接眼レンズ３２は単一のレンズ要素を備え、対物レンズ３４は２枚のレンズ要素を備える。取り付けパイロン４４は、ハウジング３０の外面から延在し、ねじ切りしたスタッド４６を支持する。スタッド４６は、跳ね上げ式取り付け部材２０に結合され、拡大ビューア１０の収束角を変えるように拡大ルーペ１２の枢動調整を可能にする。有利には、拡大ルーペ１２の対物レンズ３４及び接眼レンズ３２は、協働して、対物レンズ３４から入り接眼レンズ３２及び眼鏡レンズ１８を通過する光を集束させて、ルーペ１２の前方に位置する物体の拡大画像を提供する。

図７は、跳ね上げ式光学ルーペ・レンズ・システム並びに眼鏡レンズ１８の概略図である。本発明の好ましい実施例に従って組み立てられた拡大ビューアについて、図７の符号に関する例示的な構成データを、以下の表１に示す。

表１において、半径、厚さ、直径及び離隔距離はミリメートルで示す。ローマ数字は、眼点側から物体側までの順にレンズの諸要素を示す。η_ｄは各要素の屈折率を表し、ν_ｄはアッベ数であり、Ｒ_１、Ｒ_２などは、眼点側から物体側までの順に屈曲面の半径を表し、Ｄ_１、Ｄ_２などは、レンズ要素の直径を表し、Ｓ_１、Ｓ_２は、光学的中心線に沿って測定された要素の間の空間値を表す。この実施例においては、レンズ要素Ｉは、６ジオプトリーのベース・カーブを有するゼロ度の眼鏡レンズを表す。選択した眼鏡レンズの代わりに、拡大ルーペの性能に最小の影響で他の眼鏡レンズを使用できることが当業者には理解されよう。

次いで図２を参照すると、１つの眼鏡１４の眼鏡レンズ要素１８を貫通して取り付けられるように構成された本発明の例示的な拡大ルーペ５０を備える、別の拡大ビューア１０ａが示されている。さらに図３Ｂ、６を参照すると、図２に示された例示的な拡大ルーペ５０は、図１、３Ａ及び５に示された拡大ルーペ１２と同様に、第１端５６に接眼レンズ要素５８を支持する第１の開口５４と、第２端６２に２枚の対物レンズ要素６４を支持する第２の開口６０とを有するハウジング５２を備える。しかし、この拡大ルーペ５０は眼鏡レンズ１８を貫通して取り付けられるので、ルーペ５０はさらに、接眼レンズ５８に隣接して、ハウジング５２の第１の開口５４内に取り付けられる補正レンズ６６を含む。補正レンズ６６は、個々の使用者が必要とする処方に対応するように選択することができる。

有利には、補正レンズ６６は、ハウジング５２に取り外し可能に結合されており、それによってハウジング５２から補正レンズ６６を選択的に取り外し、異なる球面カーブを有する異なる補正レンズで置き換えることができ、それによってルーペ５０の動作距離を変えることができる。補正レンズ６６は、ルーペ・ハウジング５２で受けるのに必要な直径に縮小した比較的安価な処方レンズ要素から製造することができる。したがって、補正レンズ６６の交換によって、拡大ルーペ５０を素早く調整して、高価で精密に研磨した接眼レンズ要素又は対物レンズ要素を保守又は置き換える必要なしに、様々な動作距離に対応することができるようになる。したがって、複数の補正レンズ要素６６を、ハウジング５２内で支持されている１組の接眼レンズ５８と対物レンズ６４とともに使用して、様々な動作距離で使用できるように、簡単に切り替えることができる拡大ループ５０を提供することができる。

あるいは、補正レンズ６６を、矯正レンズとして働くように、使用者の光学的処方に従って設けてもよい。これによって、使用者の視力矯正のためにルーペをカスタマイズすることが可能になる。

図示した例示的な実施例においては、補正レンズ６６は、ねじ込み可能にハウジング５２の第１端５６に係合可能な保持リング６８によって、ルーペ・ハウジング５２内に固定されている。それによって、たとえば保持リング６８に係合するように構成された工具（図示せず）を使用して、保持リング６８のねじを緩めることによって、補正レンズを簡単に取り外し、置き換えることができる。本明細書では、拡大ルーペ５０を、補正レンズ６６の選択的置き換えを可能にする保持リング６８を有するものとして図示し記述してきたが、補正レンズ６６は、スナップ嵌合構造の使用、補正レンズのハウジング５２内への圧入、又は補正レンズ６６の取り外し及び置き換えを可能にする他の構成及び構造を含めた、他の様々な方法で、ルーペ・ハウジング５２内に保持できることが理解されよう。

次いで図８を参照すると、図２、３Ｂ及び６に示した拡大ルーペ５０用のレンズ要素の概略図が示されている。好ましい実施例に従って組み立てられた拡大ルーペ５０についての例示的な構成データを表２に示す。

表２において、半径、厚さ、直径及び離隔距離はミリメートルで示す。ローマ数字は、眼点側から物体側までの順にレンズの諸要素を示す。η_ｄは各要素の屈折率を表し、ν_ｄはアッベ数であり、Ｒ_１、Ｒ_２などは、眼点側から物体側までの順に屈曲面の半径を表し、Ｄ_１、Ｄ_２などは、レンズ要素の直径を表し、Ｓ_１、Ｓ_２は、光学的中心線に沿って測定された要素の間の空間値を表す。

図１、２及び３Ａ、３Ｂに示した拡大ルーペ１２は、図９に概略的に示すように、非円形の形状を有する対物レンズ３４、６４を含む。具体的には、対物レンズ３４、６４の、向き合って位置する第１の周囲縁７０ａ、７０ｂは、円形であり、レンズの中心Ｃ１から延びる共通半径Ｒａによって画成される。対物レンズ３４、６４の、向き合って位置する第２の周囲縁７２ａ、７２ｂは、第１の周囲縁７０ａ、７０ｂに隣接しており、第１の周囲縁７０ａ、７０ｂの半径Ｒａによって画成されない弧を含む。むしろ、第２の周囲縁７２ａ、７２ｂは、対物レンズの中心Ｃ１とは一致しない少なくとも１つの中心点Ｃ２、Ｃ３から延びる少なくとも１つの第２の半径Ｒｂ、Ｒｃによって画成される。

図１０は、非円形対物レンズ３４、６４の別の構成の概略を示したものである。この例示的な実施例において、上記で述べたように、対物レンズ３４、６４の、向き合って位置する第１の周囲縁７０ａ、７０ｂは、レンズの中心Ｃ１から延びる共通半径Ｒａで描かれる円弧によって画成され、レンズの、向き合って位置する第２の周囲縁７２ａ、７２ｂは、第１の焦点Ｆ１及び第２の焦点Ｆ２を有する楕円７４と一致する弧によって画成される。ここで、それぞれ焦点Ｆ１、Ｆ２と第２の周囲縁７２ａ、７２ｂ上の任意の点の距離Ｌ１とＬ２の和は一定である。有利には、例示的な対物レンズ３４、６４を非円形にすることによって、円形の対物レンズを備える拡大ルーペに匹敵する広さの視野を維持しつつ、光学ルーペ１２、５０の重さを低減することができる。さらに、互いに向き合って位置する第２の周囲縁７２ａ、７２ｂを弧状にすることによって、拡大ルーペ１２、５０の光学的な質を落とさずに対物レンズの寸法を縮小することができる。その結果、ルーペ１２、５０の重さが軽くなり、従来の拡大ルーペを支持するフレームよりも全体的に小さく軽いデザインのフレームに取り付けることができるようになる。非円形の形状にすることによって、使用者は、必要に応じてルーペ・ハウジング３０、５２越しに見ることで、実際の物体をより簡単に見ることもできる。

非円形の対物レンズ３４、６４を有する本発明の拡大ルーペ１２、５０を図示し記述してきたが、その代わりに、このルーペを、図４Ａ、４Ｂに示すような円形レンズを用いて製造することもできることが理解されよう。具体的には、図４Ａに示した光学ルーペは、図１の拡大ビューアに関して上記に述べたように、跳ね上げ式取り付け部材２０とともに使用されるように構成されている。図４Ｂに示した拡大ルーペは、図２に関して上記で述べたように、拡大ビューア１０ｂの眼鏡レンズ１８を貫通して取り付けられるように構成されている。図４Ａ、４Ｂにおいて、図３Ａ、３Ｂの拡大ルーペ１２、５０の特徴と同様の特徴は、同じ番号をつけてある。

本明細書では、拡大ルーペ１２、５０は、１つの眼鏡上に支持されるものとして図示し記述してきた。しかし、ルーペ１２、５０は、別法として、ヘッドバンド、フェイスマスク、ゴーグル、又はルーペ１２、５０を使用者の目にごく近接して支持することができる他の装置など、使用者が着用可能な他の装置上に支持されることもできることを理解されたい。

本発明を様々な実施例の記述によって例示し、その実施例を非常に詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲をそうした詳細に制限し又はいかなる形でも限定するものではない。さらなる利点及び修正は、当分野の技術者には容易に明らかであろう。したがって、本発明は、より幅広い態様において、特定の詳細、代表的な装置、及び図示し記述した方法及び例示的な実施例に限定されない。したがって、全体的な発明の概念の範囲又は精神から逸脱することなく、そうした詳細からは逸脱することができる。

本発明による例示的な光学ルーペを含む拡大ビューアの斜視図である。 例示的光学ルーペが１つの眼鏡のレンズを貫通して取り付けられている、別の拡大ビューアの斜視図である。 跳ね上げ式取り付け部材に取り付けられるように構成された本発明の例示的な光学ルーペの斜視図である。 眼鏡レンズを貫通して取り付けられるように構成された本発明の別の例示的なルーペの斜視図である。 跳ね上げ式取り付け部材に取り付けられるように構成された別の例示的なルーペの斜視図である。 眼鏡レンズを貫通して取り付けられるように構成された別の例示的なルーペの斜視図である。 本発明の例示的な跳ね上げ式ルーペを示す断面図である。 本発明による例示的なレンズ貫通式ルーペを示す断面図である。 本発明の跳ね上げ式光学ルーペのレンズ・パラメータを示す概略図である。 本発明の例示的なレンズ貫通式光学ルーペのレンズ・パラメータを示す概略図である。 本発明による対物レンズの形状を示す概略図である。 本発明の別の例示的な対物レンズの形状を示す概略図である。

符号の説明

１０ 拡大ビューア
１２、５０ 拡大ルーペ
１４ 眼鏡
１６ 眼鏡フレーム
１８ 眼鏡レンズ
２０ 跳ね上げ式取り付け部材
２２ ブリッジ
３０、５２ ハウジング
３２、５８ 接眼レンズ
３４、６４ 対物レンズ
３６、５６ ハウジング第１端
３８、５４ 第１の開口
４０、６２ ハウジング第２端
４２、６０ 第２の開口
４４ 取り付けパイロン
４６ スタッド
６６ 補正レンズ
７０ａ、７０ｂ 第１の周囲縁
７２ａ、７２ｂ 第２の周囲縁
Ｃ１ 第１の中心
Ｃ２、Ｃ３ 第２の中心
Ｆ１ 第１の焦点
Ｆ２ 第２の焦点
Ｉ〜ＩＶ レンズ要素
Ｌ１、Ｌ２ 第１、第２の焦点と第２の周囲縁上の任意の点との間の距離
Ｒ_１〜Ｒ_７ レンズ要素の半径
Ｒａ 第１の半径
Ｒｂ、Ｒｃ 第２の半径
Ｓ_１〜Ｓ_２ レンズ要素間の空間値

Claims (8)

1. 使用者が着用可能な装置に担持されている拡大ルーペであって、
   接眼レンズを支持する第１の開口を有する第１端と、対物レンズを支持する第２の開口を有する第２端とを具備するハウジングと、
   前記ハウジングの前記第１端に配置された接眼レンズと、
   前記ハウジングの前記第２端に配置された対物レンズとを備え、
   前記対物レンズが非円形の形状を有し、少なくとも２つの向き合って位置する第１の周囲縁が、第１の中心から延びる第１の半径によって画成され、少なくとも２つの向き合って位置する第２の周囲縁が、前記第１の中心と一致しない少なくとも１つの第２の中心から延び、第２の半径が前記第１の半径と長さが異なる少なくとも１つの前記第２の半径によって画成され、
   前記接眼レンズが単一のレンズ要素を備え、前記対物レンズが２枚のレンズ要素を備え、
   前記接眼レンズ及び前記対物レンズが、下記の表１のパラメータに従って構築され配置され、
   

   

   
   表中で、半径、厚さ及び離隔距離はミリメートルで示し、ローマ数字は、眼点側から物体側までの順にレンズの要素を示し、η_ｄは各要素の屈折率を表し、ν_ｄはアッベ数であり、Ｒ_１、Ｒ_２などは、眼点側から物体側までの順に屈曲面の半径を表し、Ｄ_１、Ｄ_２などは、レンズ要素の直径を表し、Ｓ_１、Ｓ_２は、光学的中心線に沿って測定された要素の間の空間値を表す、
   拡大ルーペ。
2. 使用者が着用可能な装置に担持されている拡大ルーペであって、
   接眼レンズを支持する第１の開口を有する第１端と、対物レンズを支持する第２の開口を有する第２端とを具備するハウジングと、
   前記ハウジングの前記第１端に配置された接眼レンズと、
   前記ハウジングの前記第２端に配置された対物レンズとを備え、
   前記対物レンズが非円形の形状を有し、少なくとも２つの向き合って位置する第１の周囲縁が、第１の中心から延びる第１の半径によって画成され、少なくとも２つの向き合って位置する第２の周囲縁が、前記第１の中心と一致しない少なくとも１つの第２の中心から延び、第２の半径が前記第１の半径と長さが異なる少なくとも１つの前記第２の半径によって画成され、
   前記接眼レンズが単一のレンズ要素を備え、前記対物レンズが２枚のレンズ要素を備え、
   前記接眼レンズ及び前記対物レンズが、下記の表２のパラメータに従って構築され配置され、
   

   

   
   表中で、半径、厚さ及び離隔距離はミリメートルで示し、ローマ数字は、眼点側から物体側までの順にレンズの要素を示し、η_ｄは各要素の屈折率を表し、ν_ｄはアッベ数であり、Ｒ_１、Ｒ_２などは、眼点側から物体側までの順に屈曲面の半径を表し、Ｄ_１、Ｄ_２などは、レンズ要素の直径を表し、Ｓ_１、Ｓ_２は、光学的中心線に沿って測定された要素の間の空間値を表す、
   拡大ルーペ。
3. 使用者が着用可能な装置に担持されている拡大ルーペであって、
   接眼レンズを支持する第１の開口を有する第１端と、対物レンズを支持する第２の開口を有する第２端とを具備するハウジングと、
   前記ハウジングの前記第１端に配置された単一の要素の接眼レンズと、
   前記ハウジングの前記第２端に配置された２枚の要素の対物レンズと
   を備え、
   前記接眼レンズ及び前記対物レンズが、下記の表３のパラメータに従って構築され配置され、
   

   

   
   表中で、半径、厚さ及び離隔距離はミリメートルで示し、ローマ数字は、眼点側から物体側までの順にレンズの要素を示し、η_ｄは各要素の屈折率を表し、ν_ｄはアッベ数であり、Ｒ_１、Ｒ_２などは、眼点側から物体側までの順に屈曲面の半径を表し、Ｄ_１、Ｄ_２などは、レンズ要素の直径を表し、Ｓ_１、Ｓ_２は、光学的中心線に沿って測定された要素の間の空間値を表す、
   拡大ルーペ。
4. 使用者が着用可能な装置に担持される拡大ルーペであって、
   接眼レンズを支持する第１の開口を有する第１端と、対物レンズを支持する第２の開口を有する第２端とを具備するハウジングと、
   前記ハウジングの前記第１端に配置された単一の要素の接眼レンズと、
   前記ハウジングの前記第２端に配置された２枚の要素の対物レンズと
   を備え、
   前記接眼レンズ及び前記対物レンズが、下記の表４のパラメータに従って構築され配置され、
   

   

   
   表中で、半径、厚さ及び離隔距離はミリメートルで示し、ローマ数字は、眼点側から物体側までの順にレンズの要素を示し、η_ｄは各要素の屈折率を表し、ν_ｄはアッベ数であり、Ｒ_１、Ｒ_２などは、眼点側から物体側までの順に屈曲面の半径を表し、Ｄ_１、Ｄ_２などは、レンズ要素の直径を表し、Ｓ_１、Ｓ_２は、光学的中心線に沿って測定された要素の間の空間値を表す、
   拡大ルーペ。
5. 前記第１端に近接して前記ハウジングに結合可能な補正レンズをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の拡大ルーペ。
6. 前記補正レンズが前記ハウジングに交換可能に結合されており、それによって前記補正レンズが前記ハウジングから選択的に取り外され異なる補正レンズで置き換えられ、それによってルーペの動作距離を変えることができる、請求項５に記載の拡大ルーペ。
7. 前記ハウジングが、眼鏡レンズを貫通して取り付けられるように構成される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の拡大ルーペ。
8. 前記ハウジングが、眼鏡フレームに固定されている取り付け部材によって眼鏡に取り付けられるように構成される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の拡大ルーペ。

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