RU1837249C

RU1837249C - Stationary binocular magnifier

Info

Publication number: RU1837249C
Application number: SU904850606A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Матвеевич Белоголов; Юрий Александрович Кальянов; Владилена Константиновна Николаева; Леонид Владимирович Пинаев; Елена Михайловна Сергеева
Original assignee: Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1993-08-30

Abstract

Использование: в оптическом приборостроении . Сущность изобретени заключаетс в том,.что стационарна биокул рна лупа содержит дво ковыпуклую линзу в оправе , шарнирно прикрепленную к неподвижной стойке, при этом радиус кривизны И первой поверхности линзы выбран в два раза большим линейного пол зрени , радиус кривизны Г2 второй поверхности линзы и ее толщина d удовлетвор ют соотношени м: гз -1.168(11 - 1)п, d п/12. где п - показатель преломлени материала линзы. Фокусное рассто ние лупы - 472,108 мм, видимое увеличение лупы - 1,53. рассто ние между изображением и наблюдателем - 250 мм, рабочее рассто ние лупы - 1,55 мм. 3 ил.Usage: in optical instrumentation. The essence of the invention lies in the fact that a stationary biocular lens contains a biconvex lens in a frame, hingedly attached to a stationary stand, while the radius of curvature And the first surface of the lens is twice as large as the linear field of view, the radius of curvature G2 of the second surface of the lens and the thickness d is satisfied by the relations: gz -1.168 (11 - 1) p, d p / 12. where n is the refractive index of the lens material. The focal length of the magnifier is 472.108 mm, the visible magnification of the magnifier is 1.53. the distance between the image and the observer is 250 mm, the working distance of the magnifier is 1.55 mm. 3 ill.

Description

Изобретение относитс к оптическому приборостроению.The invention relates to optical instrumentation.

Целью изобретени вл етс увеличение линейного пол зрени и повышение эргономических характеристик за счетобес- печени оптимальной взаимосв зи конвергенции и аккомодации глаз наблюдател .The aim of the invention is to increase the linear field of view and increase ergonomic characteristics due to the optimal interaction of convergence and accommodation of the eye of the observer.

На фиг.1 показана конструкци прибора; на фиг.2 - схема, иллюстрирующа расположение поверхностей конвергенции и аккомодации относительно друг друга при наблюдении двум глазами через лупу; на фиг.З - оценка точности совмещени этих поверхностей о диоптри х дл предлагаемой конструкции.Figure 1 shows the design of the device; Fig. 2 is a diagram illustrating the arrangement of convergence and accommodation surfaces relative to each other when observed with two eyes through a magnifying glass; Fig. 3 is an assessment of the accuracy of alignment of these surfaces about diopters for the proposed design.

Стационарна биокул рна лупа (фиг.1) содержит линзу 1, оправу 2, на которой диа- Пиетрально закреплены цапфы 3 шарнира, благодар цапфам 3 оправа 2 с линзой 1The stationary biocular lens (Fig. 1) contains a lens 1, a frame 2, on which pivots 3 of the hinge are diacetically fixed, thanks to the pins 3, the frame 2 with lens 1

устанавливаетс на стойке 4, Предмет 5 наблюдаетс через лупу и имеет размер более 200 мм. Радиус кривизны п первой от предмета поверхности линзы равен двойному полю зрени , т.е. п 2L, радиус второй поверхности линзы Г2 -1,168(п2 - 1)п, где п - показатель преломлени материала линзы 1. Толщина линзы 1 d равна п/12.mounted on a stand 4, Item 5 is observed through a magnifying glass and has a size of more than 200 mm. The radius of curvature n of the first surface of the lens is equal to the double field of view, i.e. n 2L, the radius of the second lens surface G2 is -1.168 (n2 - 1) n, where n is the refractive index of the lens material 1. The thickness of the lens 1 d is n / 12.

Дл оптической системы лупы выбор конструктивных параметров определ ет минимизацию аберраций дл определенного положени предмета относительно оптиче- .ской системы, причем, дл определенного по размеру предмета. Дл предмета размером 200-300 мм при определенном его расположении относительно линзы с указанными выше конструктивными параметрами , определ ющими фокусное рассто ние линзы, обеспечиваетс максимальноеFor the optical system of the magnifying glass, the choice of design parameters determines the minimization of aberrations for a certain position of the object relative to the optical system, moreover, for a certain size object. For an object with a size of 200-300 mm at a certain location relative to the lens with the above design parameters that determine the focal length of the lens, the maximum

а иa and

V,V

К 4 K 4

видимое увеличение лупы; при этом изображение предмета формируетс г, минимальными аберраци ми, что определ етс оптимальным, наилучшим совмещением поверхностей аккомодации и конвергенции {фиг,3) при наблюдении предмета двум глазами и. следовательно, повышаютс эргономические характеристики лупы.Visible magnification increase wherein the image of the object is formed by g, with minimal aberrations, which is determined by the optimal, best combination of accommodation and convergence surfaces (Fig. 3) when observing the object with two eyes and. therefore, the ergonomic characteristics of the magnifier are improved.

Известно, что спокойное, удобное видение , свободное от утомлени , может быть обеспечено дл нормального зрени , если дл каждой точки предмета точки аккомодации обоих глаз (поверхность аккомодации дл всего предмета - фиг.2) совпадают с точкой конвергенции (поверхностью кон- вергенции дл всего предмета) их зрительных осей.It is known that a calm, comfortable vision, free from fatigue, can be provided for normal vision if, for each point of the object, the accommodation points of both eyes (the accommodation surface for the whole object - figure 2) coincide with the convergence point (the convergence surface for all subject) their visual axes.

Выбор соответствующих параметров п, Г2 и d линзы и их взаимна зависимость друг от друга, а именно п 2L, где L - длина предмета, Г2 -1,168(п2- 1)п, где п - показатель преломлени стекла линзы, d п/12, определ ют положение поверхностей аккомодации относительно поверхности конвергенции , а именно, поверхности аккомодации расположены близко друг от друга, по одну сторону от поверхности конвергенции и практически совпада с ней, что исключает по вление взаимопротивоположных импульсов к конвергенции зритель- них осей, обеспечивает оптимальную взаимосв зь конвергенции и аккомодации, создает возможность длительного наблюдени без утомлени , т.е. улучшает эргономические услови наблюдени и работы с лупой.The choice of the corresponding parameters n, G2 and d of the lens and their mutual dependence on each other, namely n 2L, where L is the length of the object, G2 -1.168 (n2-1) n, where n is the refractive index of the lens glass, d n / 12 , determine the position of the accommodation surfaces relative to the convergence surface, namely, the accommodation surfaces are located close to each other, on one side of the convergence surface and practically coincide with it, which eliminates the occurrence of mutually opposite pulses to the convergence of the viewing axes, provides optimal interrelation bond convergence and accommodation power, creates the possibility of prolonged observation without fatigue, i.e. improves ergonomic viewing and magnifying conditions.

Установление посто нных отношений значений конструктивных параметров линзы (Г2, d, L, fn ) к значению первого радиуса позвол ет с изменением значений м мен ть только масштаб линейных размеров и отрезков , сохран неизменными угловые соотношени , а следовательно, и угловые аберрации на выходе системы, т.е. достигнутые малые угловые аберрации при изме- нении п сохран ют свои значени . Поэтому при данных отношени х L, га и d к п при максимальном и оптимальном видимом уве- личйнии Г в плоскости изображени обеспе- чиваютс минимальные линейные аберрации по всему полю дл предметов больших линейных размеров 200-300 мм.The establishment of constant ratios of the values of the lens design parameters (Г2, d, L, fn) to the value of the first radius allows only the scale of linear dimensions and segments to be changed with changing values, keeping the angular relations and, therefore, angular aberrations at the system output unchanged , i.e. the small angular aberrations achieved by changing n retain their values. Therefore, with the given ratios L, ha, and d to n, with a maximum and optimal visible increase in T in the image plane, minimal linear aberrations are provided over the entire field for objects with large linear dimensions of 200-300 mm.

В качестве примера приводитс стационарна биокул рна лупа/выполненна вAs an example, a stationary biocultural magnifier / made in

соответствии с предложенным решением. Предмет (монтажна плата) размером L 200 мм, п 399.9 мм, Г2 -606,7 мм по абсолютной величине в 1.1б8(п -1) раз превышает п. Значение показател преломле5 according to the proposed solution. An object (mounting plate) of size L 200 mm, n 399.9 mm, G2 -606.7 mm in absolute value 1.1b8 (n -1) times greater than n. Refractive index value5

Ю 15 U 15

0 5 0 5 0 5 0 5

0 5 0 0 5 0

55

ни стекла линзы по 1,5163. Осева толщина линзы d 33 мм м/12. Оптимальна высота шарнира линзы была найдена170ммnor glass lenses at 1.5163. Axial lens thickness d 33 mm m / 12. The optimum height of the lens hinge was found: 170mm

Фокусное рассто ние . лупы, fn мм472,108Focal length. magnifiers, fn mm 472.108

Рабочее рассто ние лупы, т.е. рассто ние от вершины линзы до предмета, соответствующее максимальной разрешающей способности , мм-155мм Видимое увеличение лупы, крат1,53 Рассто ние между изображением и наблюдателем мм 250 При базовом рассто нии глаз В 56-72 мм и диаметре зрачка 5 5 мм поверхности аккомодации и конвергенции не совпадают на 0,05 диоптрий, поверхности расположены по одну сторону (фиг.З), от поверхности конвергенции,что глазом не ощущаетс , т.е. поверхности практически совпадают по всему полю зрени , что обеспечивает улучшение аберрационных характеристик по сравнению с прототипом в 3-4 раза.The working distance of the magnifier, i.e. the distance from the top of the lens to the subject, corresponding to the maximum resolution, mm-155 mm Visible magnification of the magnifier, fold 1.53 Distance between the image and the observer mm 250 With a basic distance of the eyes of 56-72 mm and pupil diameter 5 5 mm of the accommodation surface and the convergence does not coincide by 0.05 diopters, the surfaces are located on one side (Fig. 3), from the convergence surface, which is not felt by the eye, i.e. surfaces almost coincide over the entire field of view, which provides an improvement in aberration characteristics compared with the prototype 3-4 times.

Угловые отклонени лучей от теоретического хода практически равны дл обоих глаз по всему полю и составл ют угл.с, что также более чем в 3 раза лучше, чем в прототипе, и превышает разрешающую способность зрени . Линейное поле зрени прибора более чем в 1.5 раза превышает наибольший световой диаметр линзы прототипа. Данное улучшение характеристик обеспечивает возможность длительного наблюдени через данную биокул рную лупу без утомлени наблюдател , повышает производительность труда , сокращает веро тность брака при работе, что говорит о хороших эргономических ее характеристиках.The angular deviations of the rays from the theoretical course are practically equal for both eyes throughout the field and amount to angular seconds, which is also more than 3 times better than in the prototype and exceeds the resolution of vision. The linear field of view of the device is more than 1.5 times the largest light diameter of the prototype lens. This improvement in performance provides the possibility of long-term observation through this biocular magnifier without fatiguing the observer, increases labor productivity, reduces the likelihood of marriage during work, which indicates its good ergonomic characteristics.

Claims

The claims

Stationary biocular magnifier containing a biconvex lens in the frame, hinged to a fixed stand, characterized in that, in order to increase the linear field of view and increase ergonomic characteristics by ensuring optimal interaction between the convergence and accommodation of the observer’s eyes, the radius of curvature the first surface of the lens is chosen twice. a large linear field of view, the radius of curvature G2

the second surface and the thickness d of the lens satisfy the relations:

g2 -1.168 (n2-1) n.

d

n 12

where n is the refractive index of the lens material.

2 1 g

77S / / / 7 // 7777 S7777S / 777/77 // 77 /

Figure 1

P8. Acc.

that one.

2 g. 1 2.2 gz m

Fig.z

Jaoyerjos / and l. a MOM. M.wt.

.5

d gr