專利名稱：光學(xué)放大鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)放大鏡，特別是涉及能使觀察者可以方便地對手中低于正常的視覺水平面下的物體進行近距離觀察的光學(xué)放大鏡。本發(fā)明是澳大利亞專利(專利號658640)及其相應(yīng)的美國專利(專利號5923467)和歐洲專利(專利號614540)中公開的光學(xué)放大鏡的改進。
本發(fā)明還涉及一種可用于光學(xué)放大鏡的光源。
背景技術(shù)：
上述專利公開的光學(xué)放大鏡解決了需要人們在低于正常視覺水平面下完成手工任務(wù)，如外科醫(yī)生實施手術(shù)時遇到的問題。前述專利表明，外科醫(yī)生在實施手術(shù)過程中，其頭部必須傾斜從而可以觀察并協(xié)調(diào)手部的操作，然而，在長期的手術(shù)中，即使頭部的微量傾斜也會導(dǎo)致頸部肌肉過度疲勞，使得外科醫(yī)生感到不適并不必要地分散精力。
上述專利中公開的光學(xué)放大鏡提供了這一問題的解決方案。由于這種光學(xué)放大鏡具有低于正常視線水平面的視場，從而使得佩帶上該系統(tǒng)的外科醫(yī)生可以在正常前視的情況下實施手術(shù)。
為了傳輸光線以使視場低于正常視線水平面，在光學(xué)放大鏡的每個目視系統(tǒng)(eyepiece)內(nèi)至少要用一塊棱鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明第一方面的目的是提供光學(xué)放大鏡，該放大鏡是上述專利中公開的放大鏡的改進。
本發(fā)明包含的光學(xué)放大鏡中，包括一個用于戴在使用者頭部的支持部件，支持部件具有兩個目視系統(tǒng)，從而使得當(dāng)使用者佩帶上該系統(tǒng)時，目視系統(tǒng)位于使用者眼睛的前方，每個目視系統(tǒng)包括(a)具有一個物鏡光軸的物鏡；
(b)具有一個目鏡光軸的目鏡，目鏡及目鏡光軸與物鏡及物鏡光軸成一定角度，并且物鏡和目鏡并排設(shè)置；以及(c)光傳輸部件，將來自于物鏡的光線傳給目鏡。
由于目鏡和物鏡并排設(shè)置，所以根據(jù)本發(fā)明制造的光學(xué)放大鏡比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造的放大鏡小。此外，由于目鏡和物鏡的并排設(shè)置，使得光路可以在三維空間進行有效壓縮，而不像現(xiàn)有技術(shù)中那樣光線在二維平面內(nèi)傳輸。這樣，在相同的光學(xué)參數(shù)下，光學(xué)放大鏡在使用者鼻子周圍的慣量會大大小于基于傳統(tǒng)設(shè)計的相應(yīng)慣量，從而減少佩帶者鼻子的負重。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，光傳輸部件包括多個反射鏡，用于將光線從物鏡傳給目鏡。在最優(yōu)選的實施例中，光傳輸部件僅需要幾塊反射鏡用于傳輸光線。
通過用反射鏡代替棱鏡，可以減小目視系統(tǒng)的重量，而且反射鏡的尺寸也可以根據(jù)實際需要選取合適大小。由于沒有采用棱鏡，在沒有增加目視系統(tǒng)總的尺寸的情況下，物鏡與任意一組目鏡透鏡之間的有效距離得以增加，增加的倍數(shù)近似等于棱鏡的折射率。這樣就可以采用長焦距物鏡透鏡從而實現(xiàn)更大的景深、在不同放大倍率下可得到更一致的工作距離和更好的成像質(zhì)量。此外，位于物鏡中的第一反射鏡和經(jīng)第一反射鏡反射后的光線所射向的第二反射鏡之間的間隔距離，可以在目視系統(tǒng)所需要的尺寸限度內(nèi)任意增加，任何物鏡透鏡在遠離目視光學(xué)系統(tǒng)時均可以很好地定位。這樣就可以使用大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的透鏡，從而增加視場范圍。此外，由于棱鏡反射光線是基于全內(nèi)反射，所以對于前述現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)放大鏡而言就要求入射角大于棱鏡材料的臨界角。但是，通過適當(dāng)調(diào)整反射鏡的位置就可以實現(xiàn)對任意入射角的光線的反射，所以本發(fā)明中的光學(xué)放大鏡沒有這一限制。
優(yōu)選地方案是該角度為鈍角，如135°。
優(yōu)選地方案是當(dāng)使用者戴上該光學(xué)放大鏡后，目鏡光軸和物鏡光軸所在的平面在光瞳間距方向分開。
優(yōu)選地多個反射鏡至少包括物鏡中的第一反射鏡，用于反射第一方向上的光線；第二反射鏡，接收來自于第一反射鏡的光線并將其沿光瞳間距方向反射；第三反射鏡，接收來自于第二反射鏡的光線；以及目鏡中的第四反射鏡，接收來自于第三反射鏡的光線并將光線反射入目鏡。
優(yōu)選地第二和第三反射鏡組成用于成像左右翻轉(zhuǎn)(flipping)的屋脊結(jié)構(gòu)，其中物鏡包括一個物鏡透鏡，這樣經(jīng)物鏡透鏡所成的倒像將通過第二和第三反射鏡的左右翻轉(zhuǎn)，以及第一到第四反射鏡的上下翻轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的其它實施例中，多個反射鏡可以包含兩塊、六塊或八塊反射鏡。
優(yōu)選地被分開的平面是基本平行的垂直面。
優(yōu)選地目鏡包括遠離第四反射鏡的目鏡透鏡。
優(yōu)選地物鏡包括遠離第一反射鏡的物鏡透鏡。
優(yōu)選地目鏡還包括用于支撐目鏡透鏡和第四反射鏡的目鏡鏡筒。
優(yōu)選地物鏡還包括用于支撐物鏡透鏡和第一反射鏡的物鏡鏡筒。
優(yōu)選地第二和第三反射鏡被安裝于一橫向鏡筒中，該鏡筒與目鏡鏡筒和物鏡鏡筒相通。
優(yōu)選地物鏡鏡筒、目鏡鏡筒和橫向鏡筒整體地結(jié)合在一起形成一完整的目視系統(tǒng)外殼。
優(yōu)選地目鏡鏡筒包括一內(nèi)嵌的管子，該管子與支撐目鏡透鏡的目鏡鏡筒相連，內(nèi)嵌管有一末端光闌，其位于目鏡透鏡和第四反射鏡之間。
優(yōu)選地在內(nèi)嵌管上有一端蓋，該端蓋上有一環(huán)形凸緣，內(nèi)嵌管有一個凸肩，目鏡透鏡設(shè)置在環(huán)形凸緣和凸肩之間。
優(yōu)選地支撐部件是一個具有一對臂和一個前端支撐元件的框架。
優(yōu)選地光源安裝在目視系統(tǒng)之間的框架上。
優(yōu)選地光源包括一發(fā)光二極管陣列。
優(yōu)選地光源包括為二極管提供電能的電源。
優(yōu)選地電源包括一個電池。
優(yōu)選地發(fā)光二極管陣列包括一個中央二極管和至少六個環(huán)繞在中央二極管周圍的二極管。
優(yōu)選地二極管具有單獨的透鏡，這些透鏡與二極管的連接處分開。
在本發(fā)明的一個實施例中，與環(huán)繞中央二極管的二極管相連的透鏡是傾斜的，這樣可以使透鏡陣列朝向二極管陣列的中心軸，從而使得由二極管發(fā)出的光可以直接射向發(fā)自中央二極管的光束。
在本發(fā)明的第二實施例中，與環(huán)繞中央二極管的二極管相連的透鏡，朝向與中央二極管相連的透鏡偏移。
優(yōu)選地目鏡透鏡包括兩個透鏡，兩透鏡之間有一隔離環(huán)，將兩透鏡微微分開。
本發(fā)明也可以被應(yīng)用于光學(xué)放大鏡的目視系統(tǒng)，包括(a)具有一個物鏡光軸的物鏡；(b)具有一個目鏡光軸的目鏡，目鏡及目鏡光軸與物鏡及物鏡光軸成一定角度，物鏡和目鏡并排安放；(c)用于將來自物鏡的光線轉(zhuǎn)向目鏡的光傳輸部件，光傳輸部件包括多個反射鏡，用于將光線從物鏡傳給目鏡。
優(yōu)選地目鏡光軸與物鏡光軸位于分開的平面內(nèi)。
優(yōu)選地該角度為鈍角，如135°。
優(yōu)選地，多個反射鏡至少包括物鏡中的第一反射鏡，用于反射第一方向上的光線；第二反射鏡，接收來自于第一反射鏡的光線；第三反射鏡，接收來自于第二反射鏡的光線；以及目鏡中的第四反射鏡，接收來自于第三反射鏡的光線并將光線反射入目鏡。
優(yōu)選地第二和第三反射鏡組成一屋脊結(jié)構(gòu)用于成像左右翻轉(zhuǎn)，其中物鏡包括一個物鏡透鏡，這樣經(jīng)物鏡透鏡所成的倒像將被第二和第三反射鏡左右翻轉(zhuǎn)，并被第一到第四反射鏡上下翻轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的其它實施例中，多個反射鏡可以包含兩塊、四塊或六塊反射鏡。
優(yōu)選地被分開的兩平面是基本平行的垂直面。
優(yōu)選地目鏡包括遠離第四反射鏡的目鏡透鏡。
優(yōu)選地物鏡包括遠離第一反射鏡的物鏡透鏡。
優(yōu)選地目鏡還包括用于支撐目鏡透鏡和第四反射鏡的目鏡鏡筒。
優(yōu)選地物鏡還包括用于支撐物鏡透鏡和第一反射鏡的物鏡鏡筒。
優(yōu)選地第二和第三反射鏡被安裝于一橫向鏡筒中，該鏡筒與目鏡鏡筒和物鏡鏡筒相通。
優(yōu)選地物鏡鏡筒、目鏡鏡筒和橫向鏡筒整體地結(jié)合在一起形成一完整的目視系統(tǒng)外殼。
優(yōu)選地目鏡鏡筒包括一內(nèi)嵌的管子，該管子與支撐目鏡透鏡的目鏡鏡筒相連，內(nèi)嵌管有一末端光闌，位于目鏡透鏡和第四反射鏡之間。
優(yōu)選地在內(nèi)嵌管上有一端蓋，該端蓋上有一環(huán)形凸緣，內(nèi)嵌管有一個凸肩，目鏡透鏡設(shè)置在環(huán)形凸緣和凸肩之間。
優(yōu)選地目鏡透鏡包括兩個透鏡，兩透鏡之間有一隔離環(huán)，將兩透鏡微微分開。
本發(fā)明的第二方面是關(guān)于可用于光學(xué)放大鏡的光源，但該光源也可有其它應(yīng)用。
傳統(tǒng)上，用于光學(xué)放大鏡的光源包括燈泡或類似設(shè)置，它們一般都體積龐大并且需要大的電池供電。通常，當(dāng)外科醫(yī)生使用光學(xué)放大鏡時，與放大鏡連接的光源由從光源引出的電纜供電，該電纜通常延伸到外科醫(yī)生后面與掛在醫(yī)生皮帶上或其它適當(dāng)位置的電池相連。就光源的本性而言，通常情況下，電源包(packs)不能夠長時間提供電能，這就需要在一個較長的手術(shù)中多次更換電源包。
本發(fā)明的第二方面是提供了一種光源，該光源較小并且不需要很大量的電能，因而可以減小所需的電池的尺寸，同時可以延長為光源更換電池的時間間隔。
本發(fā)明的這一方面可以用于一種光源，包括一個發(fā)光二極管陣列；與發(fā)光二極管的發(fā)光表面有一定距離的透鏡陣列，該透鏡陣列將發(fā)光二極管發(fā)出的光射到視場區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的這一方面，使發(fā)光二極管發(fā)光所需的電能很小，所以僅用一個小的電池就可以使發(fā)光二極管發(fā)光。此外，所需的電能量還意味著甚至很小的電池也有很長的使用壽命，從而延長了為實現(xiàn)連續(xù)供電而更換電池所需的時間周期。
優(yōu)選地發(fā)光二極管發(fā)白光。
優(yōu)選地發(fā)光二極管陣列包括一個中央二極管和環(huán)繞該二極管的多個二極管。
優(yōu)選地環(huán)繞中央二極管的多個二極管由六個二極管組成。
優(yōu)選地透鏡陣列由與發(fā)光二極管陣列中的每個二極管相分離的透鏡組成。
在本發(fā)明的一個實施例中，與環(huán)繞中央二極管的二極管相連的透鏡是傾斜的，這樣可以使透鏡陣列朝向二極管陣列的中心軸，以使由二極管發(fā)出的光可以直接射向發(fā)自中央二極管的光束。
在本發(fā)明的另一個實施例中，與環(huán)繞中央二極管的二極管相連的透鏡向中央二極管方向偏移，以使光線射向發(fā)自中央二極管的光束。
本發(fā)明的另一方面可以被應(yīng)用于光學(xué)放大鏡中，包括戴在使用者頭部的框架，該框架支撐著兩個目視系統(tǒng)，從而當(dāng)使用者戴上該光學(xué)放大鏡之后，目視系統(tǒng)位于使用者眼睛前方，每個目視系統(tǒng)包括一個物鏡，以及與物鏡成一定角度的目鏡，這樣從目視系統(tǒng)所看到的視場就不同于僅從目鏡所看到的視場；一個與框架相連接的光源，用于照明光學(xué)放大鏡的視場區(qū)域，該光源由一個發(fā)光二極管陣列組成。
優(yōu)選地發(fā)光二極管陣列有一個與發(fā)光二極管的發(fā)光面隔開的透鏡陣列。
在通常的發(fā)光二極管中，透鏡直接用在發(fā)射光線的發(fā)光二極管的終端表面。根據(jù)本發(fā)明，如果移去透鏡，光線就好像從一個擴展光源(多點光源)發(fā)出，并在一較寬的角度范圍內(nèi)傳播。為了產(chǎn)生更合適的小角度光束，透鏡被放置在與發(fā)光二極管的終端面有一定距離的位置，通過選擇透鏡陣列與發(fā)光二極管之間的間隔就可以得到所需要的光束輪廓。所以，根據(jù)本發(fā)明，利用一個體積小的、較持久的電源，光源就可以在所需要的區(qū)域內(nèi)提供充足的照明。
此外，在現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)放大鏡所專用的光源會產(chǎn)生大量的熱。由于使用者佩帶的光學(xué)放大鏡與臉部非常接近，這樣會使使用者感到極為不適。通過使用本發(fā)明中的發(fā)光二極管陣列，所產(chǎn)生的熱量就可以大大減小，并且由于絕大部分熱是由限流電阻產(chǎn)生，而限流電阻可以距離發(fā)光二極光管很遠，所以該系統(tǒng)中的光源不會像現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)放大鏡的光源一樣，受到熱量問題的困擾。
傳統(tǒng)光源所發(fā)出的光的顏色通常偏向黃色，而本發(fā)明中的發(fā)光二極管可以發(fā)白光(或多種色光，當(dāng)它們混合在一起就成為白光)。如果需要有微小差別的色光，通過調(diào)整單個的發(fā)光二極管的電流，就可以產(chǎn)生實質(zhì)上從紅到藍的連續(xù)的顏色變換。
此外，傳統(tǒng)的用于光學(xué)放大鏡的光源只包括一個燈泡。如果在手術(shù)過程中燈泡壞掉，整個手術(shù)就必須停止，直到換上替換的燈泡手術(shù)才可以繼續(xù)進行。這就會影響到外科醫(yī)生頭上的光學(xué)放大鏡的對準(zhǔn)。本發(fā)明通過使用發(fā)光二極管陣列克服了這一困難，發(fā)光二極管不僅有較長的平均壽命，而且即使其中一個發(fā)光二極管壞掉，其它發(fā)光二極管仍可以繼續(xù)工作在正常光照水平，從而外科手術(shù)可以繼續(xù)進行。
優(yōu)選地發(fā)光二極管陣列有一個與發(fā)光二極管的發(fā)光面有一定間距的透鏡陣列。
優(yōu)選地發(fā)光二極管陣列包括一個中央二極管和環(huán)繞該二極管的多個二極管。
優(yōu)選地環(huán)繞中央二極管的多個二極管包括六個二極管。
優(yōu)選地透鏡陣列包括發(fā)光二極管陣列中的各二極管的單獨的透鏡。
在本發(fā)明的一個實施例中，與環(huán)繞中央二極管的二極管相連的透鏡向著透鏡陣列的中心軸傾斜，以使由環(huán)繞中央二極管的二極管發(fā)出的光射向發(fā)自中央二極管的光束。
在本發(fā)明的另一個實施例中，與環(huán)繞中央二極管的二極管相連的透鏡向中央二極管方向偏移，以使光線射向發(fā)自中央二極管的光束。
本發(fā)明還可以用于光學(xué)放大鏡中，包括戴在使用者頭上的框架，該框架支撐著兩個目視系統(tǒng)，從而當(dāng)使用者戴上該光學(xué)放大鏡之后，目視系統(tǒng)位于使用者的眼睛前方；調(diào)整距離部件，用于調(diào)整兩目視系統(tǒng)在光瞳方向的距離，該調(diào)整距離部件包括(a)與至少一個目視系統(tǒng)相連的滑塊；(b)與滑塊相連接的調(diào)節(jié)旋鈕；(c)與旋鈕固定在一起的小齒輪，用于與旋鈕一起旋轉(zhuǎn)。
(d)與小齒輪嚙合在一起的齒條，該齒條相對于框架固定，其中當(dāng)旋鈕轉(zhuǎn)動時，小齒輪也隨之轉(zhuǎn)動，這樣小齒輪與齒條之間的嚙合就使得旋鈕、小齒輪和滑塊相對于框架在光瞳間距方向移動，這樣就可以實現(xiàn)在光瞳間距方向調(diào)整至少一個所述的目視系統(tǒng)。
優(yōu)選地鎖緊螺釘支持在小齒輪內(nèi)部并與滑塊接合，這樣就可以把滑塊相對于框架夾緊，并且可以選擇性地將滑塊與框架松開，使得滑塊可以相對于框架移動，從而調(diào)整兩個目視系統(tǒng)的光瞳間距。
優(yōu)選地框架包括一個光瞳間距調(diào)節(jié)桿，在光瞳間距調(diào)節(jié)桿上至少有一個槽，鎖緊螺釘穿過該槽進入位于槽下面的滑塊內(nèi)部，從而將調(diào)節(jié)旋鈕與小齒輪和滑塊連接在一起。
優(yōu)選地在鎖緊螺釘?shù)妮S和滑塊的孔之間有螺紋，用于將鎖緊螺釘和滑塊結(jié)合在一起。
優(yōu)選地當(dāng)鎖緊螺釘鎖定旋轉(zhuǎn)時，滑塊拉緊調(diào)節(jié)桿從而將滑塊相對于框架固定起來，當(dāng)松開鎖緊螺釘時，滑塊就可以相對于調(diào)節(jié)桿滑動。
優(yōu)選地每個目視系統(tǒng)包括一個所述的調(diào)節(jié)部件。
本發(fā)明的另一方面是關(guān)于為了減少眼睛疲勞所進行的光學(xué)儀器中目視系統(tǒng)的設(shè)計與安裝方式。
本發(fā)明的這一方面可以用于一種光學(xué)儀器中，包括第一個目視系統(tǒng)和第二個目視系統(tǒng)，通過這兩個目視系統(tǒng)，儀器的使用者可以觀察到目標(biāo)；第一個目視系統(tǒng)和第二個目視系統(tǒng)均包括具有光軸的目鏡；以及目鏡的光軸安裝成匯聚狀，從目鏡中使用者觀察物體的一端的較大的間距匯聚成遠離使用者一端的較小間距，匯聚量與使用者觀察物體距約1m左右距離時視場的匯聚量基本一樣。
如上所述，目鏡應(yīng)當(dāng)設(shè)置成匯聚的，而不是平行的方式，從而使得使用者通過目鏡觀察時的匯聚度，與直接用眼睛看目標(biāo)時的匯聚度一致。由于使用者的眼睛以正常的匯聚度進行觀察，所以很少(或不會)產(chǎn)生視覺疲勞。并且，通過以這種匯聚形式的目鏡進行觀察對使用者來說更容易，因為該匯聚度與使用者觀察目標(biāo)時的一般視線的匯聚度一致。如果目鏡安裝成相互基本平行，如通常的光學(xué)儀器，此時使用者的眼睛就必須處于沒有匯聚的非常規(guī)的平行位置，從而產(chǎn)生視覺疲勞。此外，由于要求他(或她)的眼睛與水平軸一致，這樣使用者才能通過目鏡觀察物體，但是對使用者來說，通過光學(xué)儀器的目鏡形成并保持一個視場是很困難的。
優(yōu)選地匯聚角一般在2°到5°之間，最好選3°左右。
優(yōu)選地光學(xué)儀器包括具有物鏡光軸的物鏡。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，光學(xué)儀器是光學(xué)放大鏡，物鏡光軸最好與目鏡光軸成一定角度。
最好物鏡和目鏡并排設(shè)置。
優(yōu)選地該光學(xué)儀器包括光傳輸部件，用于將光線從物鏡傳給目鏡。
最好光傳輸部件包括反射鏡。
優(yōu)選地物鏡之間相互成一定角度，通過相對于目鏡光軸旋轉(zhuǎn)目視系統(tǒng)使得兩物鏡光軸匯聚于一點，該點與希望通過光學(xué)儀器所觀察到的視場一致。
優(yōu)選地在目鏡和物鏡之間延伸一橫向光軸，光線沿該光軸被反射，從而從物鏡傳到目鏡，傳輸光軸上至少包括兩個反射鏡。由于為了實現(xiàn)物鏡光軸的相互匯聚，需要將目視系統(tǒng)相對于目鏡光軸進行旋轉(zhuǎn)，為了抵消由于目視系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)而帶來的成像旋轉(zhuǎn)，兩反射鏡需要進行微量旋轉(zhuǎn)。


下面將參照附圖以例子的方式說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在這些附圖中圖1A是本發(fā)明光學(xué)放大鏡的透視圖；圖1B是沿圖1A E-E方向的視圖；圖1C是沿圖1A F-F方向的視圖；圖2是圖1A所示的放大鏡中目視系統(tǒng)的透視圖；圖3是圖2所示的目視系統(tǒng)中透鏡和反射鏡的設(shè)置圖；圖4是圖1A中的一個目視系統(tǒng)的前視圖；圖5是沿圖4中B-B方向的視圖；圖6A是沿圖4中A-A方向的視圖；圖6B是用于說明優(yōu)選實施例中放大鏡的目視系統(tǒng)的角度方向的圖，觀察方向為當(dāng)使用者戴上該放大鏡后，從放大鏡的上部向下看；圖6C也是用于輔助說明該放大鏡的角度方位的圖，觀察方向為當(dāng)使用者戴上該放大鏡后，從放大鏡前方觀察；圖7是本發(fā)明的一個實施例中的光源的示意圖；圖8是圖7中光源的側(cè)視圖；圖9是圖7中光源的改進形式的示意圖；圖10是圖9中光源的側(cè)視圖；圖11是圖7中光源另一種改進形式的示意圖；圖12是圖11中光源的側(cè)視圖；圖13是根據(jù)圖7-12的光源的側(cè)視圖；圖14是圖13中的光源沿C-C方向的視圖；
圖15是本發(fā)明另一個實施例的示意圖；圖16是圖15沿D-D方向的視圖；圖17和18是其它實施例的示意圖。
具體實施例方式
圖1A和圖1B表示外科醫(yī)生在實施手術(shù)時所用的光學(xué)放大鏡。放大鏡10包括一個眼鏡框架12和一個放在使用者的鼻梁上的鼻架零件18，眼鏡框架12又包括臂14和16，這兩個臂可以與使用者的頭部及耳朵相結(jié)合，這樣放大鏡10就可以像眼鏡一樣戴在使用者頭上。框架12包括一個干凈的塑料或玻璃透鏡或護罩20。正如圖1A或圖1B所示，附加架200以任一種適當(dāng)?shù)墓潭ǚ绞?，如小螺栓固定、粘合等方法，被可靠地固定在護罩20或框架12上。附加架200有兩個分開的凸緣210，其形成位于兩凸緣之間的凹槽、基壁211和后壁213(見圖1B)。
錯位臂32通過樞軸釘24與支架200樞軸地連在一起，樞軸釘24穿過一個位于錯位臂32末端的桶形凸輪30。樞軸釘24被固定在支架200的凸緣210上。在護罩20前方，支撐桿22與錯位臂32相連并且從側(cè)面延伸穿過臂32。如圖1A所示，支撐桿22有一個切口215與錯位臂32相連。支撐桿22有一個切口217與支撐架219相連，支撐架219上有一個接線片(lug)221。底板223與臂32的底端225齊平，從而使得支撐架219夾在桿22和板223之間。板223可以通過螺母或螺栓229與桿固定，如圖1A所示。支撐桿支撐著兩個目視系統(tǒng)21，每個目視系統(tǒng)包括一個目鏡40和一個物鏡42，具體方式下文將會有更詳細的介紹。目視系統(tǒng)21位于護罩20的前方，其位置應(yīng)滿足當(dāng)使用者戴上放大鏡10后，通過目視系統(tǒng)21就可以觀察工作區(qū)。
桿22及目視系統(tǒng)21的安裝使得它們在錯位桿32上可以進行樞軸轉(zhuǎn)動，從而當(dāng)錯位桿32繞樞軸釘24進行樞軸轉(zhuǎn)動時，目視系統(tǒng)21就從圖1A或1B中所示的位置移離護罩20，并且移到佩帶放大鏡的使用者的視場區(qū)之外。當(dāng)臂32繞樞軸釘24轉(zhuǎn)動時，凸輪30、支架200以及樞軸釘24之間的摩擦力，可以克服支撐桿22和目視系統(tǒng)21的重力，而使得錯位臂32位于調(diào)節(jié)的位置。在臂32旋轉(zhuǎn)到90°位置時，凸輪30增大了與支架200的基板211和后壁213之間的接觸力或壓力，從而大大地增加了摩擦力，使其大于目視系統(tǒng)21的重力，這使得當(dāng)外科醫(yī)生在走路或一般傳授時目視系統(tǒng)可以位于一個可調(diào)節(jié)的位置。
調(diào)節(jié)桿22在放大鏡的光瞳間距方向X上延伸，如前所述，支撐著目視系統(tǒng)21，下面將參照附圖2-6對目視系統(tǒng)21作更詳細的描述。
光源38通過延伸在兩接線片221之間的釘39與支架219結(jié)合在一起。
光源38包括一個圓柱形管250，其上有一個后支架252與釘39結(jié)合，從而將光源安裝在支架219上。管250包括一個圓形板253，其上設(shè)有發(fā)光二極管100。應(yīng)當(dāng)理解，發(fā)光二極管100的不同安裝方式(可稱為發(fā)明的一個實施例)將在下文參照圖7至14加以介紹。盤狀支撐件260有一個基板262和外圍側(cè)壁263，支撐著安裝在圓板253上的二極管100，發(fā)光二極管穿過盤形支撐件的基板262上的孔安裝在圓板253上。一個透鏡陣列102(在圖7至14中將有詳細的介紹)嵌入管250中，并且定位在支撐件260的邊緣265的位置，從而使得透鏡陣列102與發(fā)光二極管100之間有一個預(yù)先設(shè)定好的距離。
管250固定在支架219上，從而使得當(dāng)外科醫(yī)生通過放大鏡觀看時，光線直接照射到需要觀察的區(qū)域。如圖1A及1B所示，管250通常與目視系統(tǒng)21的物鏡42平行，關(guān)于這些將在后文中作更詳細的介紹。
錯位桿240在自由端有一個圓形柄241，該桿設(shè)有螺旋線并且安裝在臂32上的螺旋通孔276中。桿240的末端243與支架200的基板211末端面245鄰接。支架200的基板211上有一塊磁鐵247，其位于基板211上形成的合適的凹處，或僅僅與基板連接，從而形成基板211的末端245，通過磁力吸引，磁鐵將桿240的末端243保持在如圖1B所示位置。
通過圍繞其縱向軸旋轉(zhuǎn)桿240，臂32上的孔276以及桿240上的螺紋的螺旋嚙合，將使得臂32移入或移出孔276，并且繞樞軸釘24在圖1B所示的箭頭A方向上作微量的樞軸轉(zhuǎn)動。這樣可以在臂32的樞軸方向微量調(diào)整目視系統(tǒng)21的位置，從而將它們置于適合醫(yī)生視場并使得外科醫(yī)生能通過目視系統(tǒng)21易于觀看的位置。如果外科醫(yī)生想使目視系統(tǒng)21翹起，從而使它們完全離開視場，他只需要握住桿240并將其沿箭頭B的方向向上克服桿240和磁鐵之間的磁力吸引推開，這樣桿22以及目視系統(tǒng)21將會沿箭頭B方向旋轉(zhuǎn)并移出外科醫(yī)生的視場。當(dāng)外科醫(yī)生又想將目視系統(tǒng)21移回視場繼續(xù)工作時，只要沿與箭頭B相反的方向移動桿240，目視系統(tǒng)就會返回圖1A及圖1B中所示的位置，并且在桿240的末端243與磁鐵247之間的磁力吸引下，桿22及目視系統(tǒng)21會保持在圖1A及1B所示的位置。
可將桿240進行消毒并安裝在光學(xué)放大器上，因而外科醫(yī)生可以握住桿240而將光學(xué)放大鏡旋轉(zhuǎn)移出視場，并沒必要擔(dān)心污染，也就不用更換手術(shù)手套。所以，當(dāng)需要時，外科醫(yī)生可以在手術(shù)過程中將光學(xué)放大鏡移入或移出視場，而不用脫去手套或擔(dān)心污染。
參見圖1A及圖1C，桿22支撐著目視系統(tǒng)21，具體介紹見上文，從而使得目視系統(tǒng)21定位在外科醫(yī)生的眼睛前方。圖1A中右側(cè)目視系統(tǒng)的安裝將參考圖1A和圖1C進行介紹。另一個目視系統(tǒng)21的安裝與其類似，但是方向上與右側(cè)目視系統(tǒng)21成鏡像關(guān)系。如圖1A和1C所示，桿22有一個凹槽34，桿22支撐著一個調(diào)節(jié)旋鈕35，其內(nèi)部有一個空腔264，小齒輪270通過粘合或其它合適的方式固定在內(nèi)腔264內(nèi)部。小齒輪270與位于槽34內(nèi)表面的小齒條268嚙合。鎖緊蓋螺釘272穿過小齒輪270并且在其末端有一個螺桿273?；瑝K275有一個階梯截面282與桿22結(jié)合在一起。通過表面273a與目鏡21的輪廓面配合并通過粘合、螺釘固定或其它類似方法，可靠地將表面安裝在目視系統(tǒng)21上，從而將滑塊275固定在目視系統(tǒng)21上。從圖1C中可以看到，滑塊275有一個階梯截面282套入桿22的相應(yīng)的凹槽或切口282a中。同樣，旋鈕35有一個階梯狀部分282b位于槽34上部外圍的凹槽282c內(nèi)。所以，通過部件282和282b分別在槽282a和282c中滑動，旋鈕35以及滑塊275(從而也包括目視系統(tǒng)21)就可以相對于桿22滑動。螺紋桿273穿過槽273a，該槽通常與槽34相連。在位于滑塊275下方的槽277中有一個螺母(未示出)。螺桿273旋入螺母(未示出)使得螺釘272被拉緊，從而將滑塊275和支撐桿22夾緊。
為了調(diào)節(jié)兩目視系統(tǒng)21之間的光瞳間距，通過位于槽279內(nèi)部的六角扳手(allen-key)將鎖緊螺釘松開，從而減小桿22和滑塊275之間在區(qū)域282和282b與槽282a和282c部分的夾緊力。這時，旋鈕35就可以旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋鈕35旋轉(zhuǎn)時，小齒輪270也旋轉(zhuǎn)，并且小齒輪270和齒條268之間的嚙合使得旋鈕35以及滑塊275可以沿光瞳間距方向，即圖1中的雙箭頭X方向(取決于旋鈕35的旋轉(zhuǎn)方向)移動，從而滑塊275可以相對于桿22移動，這樣就改變了兩目視系統(tǒng)之間的光瞳間距，使之與使用者眼睛的光瞳間距相匹配。當(dāng)間距被正確調(diào)整好之后，將鎖緊螺釘旋入位于槽277內(nèi)的螺母(未示出)再次將鎖緊螺釘鎖緊，從而滑塊275與桿22在區(qū)域282、282a、282c壓緊，因而滑塊275和目視系統(tǒng)21被鎖定在所需要的位置。這樣就可以實現(xiàn)對兩目視系統(tǒng)21之間的光瞳間距的精確設(shè)定。
圖1A清楚地表明，兩目視系統(tǒng)21相同并相互成鏡像關(guān)系設(shè)置。如圖2所示，目視系統(tǒng)21包括目鏡40、物鏡42以及一個與目鏡40和物鏡42均相通的橫向鏡筒44。從圖1中可以看到，目視系統(tǒng)21的設(shè)置使得物鏡42分別位于各目鏡40的內(nèi)側(cè)。目鏡40包括一個目鏡鏡筒47，該目鏡鏡筒與橫向鏡筒44成為一個整體，并且物鏡42包括一個物鏡鏡筒49，該物鏡鏡筒也與橫向鏡筒44連成一個整體，從而利用塑料或金屬材料形成一個目視系統(tǒng)管。目鏡40有一個目鏡透鏡50并且確定了目鏡光軸51，如圖2所示。物鏡42有一個物鏡透鏡51(圖2中未示出)并且確定了物鏡光軸53。如圖2所示，物鏡42相對于目鏡40傾斜，從而相對于目鏡40形成一個鈍角θ°(見圖5及圖6)，例如135°。目鏡40和物鏡42并排設(shè)置，而不是像光學(xué)中那樣前后設(shè)置，并且，光軸51和53也是并排設(shè)置，且在圖1中所示的光瞳間距方向X相互分開而分別位于兩個分開的垂面內(nèi)。目鏡40和物鏡42的并排位置關(guān)系以及軸51和53分屬兩個分離的垂直平面的關(guān)系在圖4中可以清楚看到，圖4中所示的是圖1中右側(cè)(從佩帶者角度看)的目視系統(tǒng)，觀察方向為圖1中所示放大鏡的前方。應(yīng)當(dāng)理解，為了圖示簡潔，在圖2至圖6中沒有示出桿35、塊36以及螺母37。
目鏡40、物鏡42和橫向鏡筒44具有反射鏡，通過這些反射鏡，光線就可以從物鏡42傳給目鏡40，從而佩帶放大鏡的使用者就可以通過目視系統(tǒng)21的目鏡40看到來自于物鏡42的光線。圖3示出了在沒有目視系統(tǒng)管情況下的目鏡透鏡50、物鏡透鏡52以及反射鏡55、56、57、58在自由空間的關(guān)系，目視系統(tǒng)管由目鏡鏡筒47、物鏡鏡筒49和橫向鏡筒44組成，其目的是為了將照明光從物鏡42傳給目鏡40。為了簡化對圖3中反射鏡的結(jié)構(gòu)的描述，如果認為光線沿與希望使用的方向相反的方向傳播，這樣描述起來會更方便。這樣，光軸經(jīng)過目鏡透鏡50被反射鏡55以一個小于90°的角度向下反射，之后再被反射鏡56在垂直和水平方向反射后射向反射鏡57。該反射的水平分量沿光瞳間距方向傳播，從而可以有效地將光線從目鏡40傳給物鏡42。來自于反射鏡56的光線被反射鏡57反射后，垂直射向反射鏡58。反射鏡58通過物鏡透鏡52反射光線。顯然，當(dāng)使用放大鏡時，光線將沿與圖3中以及上面所描述的方向相反的方向傳播，因為光線先進入物鏡透鏡52之后被反射到達目鏡透鏡50，從而被使用者所觀察到。
反射鏡56和57之間的角度設(shè)置成90°，并且如上所述，經(jīng)反射鏡57反射的光線在一個垂直平面內(nèi)。經(jīng)反射鏡58反射的光線也在那個垂直平面內(nèi)。反射鏡58的角度設(shè)置應(yīng)當(dāng)滿足以下條件，應(yīng)當(dāng)使包含從反射鏡57到58以及從反射鏡58到物鏡透鏡52的光軸的垂直平面，與包含從目鏡透鏡50到反射鏡55以及從反射鏡55到56的光軸的垂直平面相互平行。通過物鏡透鏡52的光軸可以與通過目鏡透鏡50的光軸成任意角度，而不僅僅是0°，這取決于四個反射鏡所選擇的反射的垂直角度。
對于圖3中所示的反射鏡和透鏡的設(shè)置，在剖面圖5和圖6中，給出了它實際使用時的情況。首先，參見圖5，物鏡鏡筒49有一個內(nèi)肩61，靠著內(nèi)肩61有一個鏡筒隔離環(huán)62與物鏡透鏡52相鄰并將其定位。物鏡透鏡52是一個雙膠合透鏡，它是由兩個透鏡背對背膠合在一起形成的，從而看起來像一個單透鏡，如圖5所示。端蓋63有一個凸緣，該凸緣上有螺紋，可以在透鏡52的后方旋入鏡筒49，從而可靠地保證透鏡52在合適位置。端蓋63有一個開口端67，所以光線可以通過端蓋63進入物鏡鏡筒49。反射鏡58設(shè)置在物鏡鏡筒49的遠離透鏡52的一端，如圖5所示。橫向鏡筒44位于鏡筒49下方，并且有一個開口進入鏡筒49，從而經(jīng)反射鏡58反射的光線可以被位于橫向鏡筒44一端的反射鏡57接受，如圖5中標(biāo)有R的光線所示。圖5中光線R上的箭頭表明了放大鏡在使用時的光線傳播方向，從物鏡鏡筒49下方的視場觀察。
圖6A是沿圖4中B-B線且穿過目鏡鏡筒47的剖面圖。目鏡鏡筒47有一個帶螺紋的末端69可以安裝螺紋插件71。螺紋插件71有一個錐度部分73，該錐度部分形成一個視場光闌，用于限制通過目視系統(tǒng)21的光線的視場，從而使得視場有一個明顯的邊界。插件71有一個凸肩75。透鏡50由一對透鏡組成，包括透鏡50a和50b，且50b緊靠在凸肩75上，如圖6所示。一隔離環(huán)78被插入插件71內(nèi)部透鏡50b的后面。然后，將透鏡50a插入插件71并且通過隔離環(huán)78與透鏡50b微微隔開一個距離。插件71有外螺紋80，端蓋82有一個凸緣83，其上有螺紋85，從而可以旋到插件71上面。端蓋82有一個環(huán)狀的凸緣85延伸到透鏡50a的上方，從而將透鏡50a和50b可靠地固定在插件71內(nèi)部。端蓋82有一個中心開孔87，使得光線可以通過透鏡50a和50b被使用者的眼睛接受。
在圖5中，從反射鏡57反射來的光線通過橫向鏡筒44被反射鏡56反射，并從反射鏡56向上到達反射鏡55，在反射鏡55，光線被反射并通過由透鏡對50a和50b組成的透鏡組50到達使用者的眼睛。
所以，通過佩帶圖1中所示的放大鏡，使用者在直視的情況下就可以得到一個低于正常視線水平的視場。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，為了減少放大鏡使用者的視覺疲勞，兩目鏡40互成一個角度，從而使得兩目鏡成匯聚狀，從使用者所觀察的一端的一個距離匯聚成遠離使用者一端(也就是在遠離使用者的方向)的更小的距離。通過將目鏡40相對于滑塊275移動，首先將目鏡角度定位在所需要的方向，然后通過粘合或其它類似的方法固定，或者，一旦將目鏡40設(shè)定到了所需要的角度方向，就可以用螺母及螺栓或其它合適的鎖緊裝置將目鏡40固定在滑塊275上，從而將目視系統(tǒng)21的目鏡可靠地固定在滑塊275上。通常，角度定位由醫(yī)生在對儀器進行校準(zhǔn)或調(diào)整時完成，然后固定。但是，如果滑塊275與目鏡40之間通過螺母、螺栓或其它可松開的鎖緊元件連接，那就可以在日后需要時進行調(diào)整。
或者，也可以將目鏡40永久地固定在滑塊275上，通過調(diào)整滑塊275達到所需要的目鏡40的角度匯聚。
為了將人們通過放大鏡觀察時的視覺疲勞減小到最小，目鏡光軸的角度匯聚最好選為3°左右(如圖6B的放大圖中所示)。該匯聚角與使用者觀看大約1m距離處的物體時使用者眼睛視線的自然匯聚相匹配。這意味著當(dāng)人通過目鏡40觀察時，其視線的匯聚與此人看1m距離處的物體時所通常出現(xiàn)的情況相一致。這使得使用者的眼睛處于一種通常的位置，從而大大減小眼睛疲勞。如果目鏡40的光軸相互平行，此時使用者的眼睛將處于一種單視場單視線的位置，當(dāng)觀看距離1m處的物體時，這種狀態(tài)不是通常狀態(tài)，從而當(dāng)使用者需要長時間通過放大鏡觀察時，會造成視覺疲勞。此外，由于眼睛需要處于這樣一種位置，那么使用者通過放大鏡觀察工作區(qū)域就更為困難。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，兩目鏡之間成一角度，使得使用者更易于通過放大鏡觀察工作區(qū)域，該放大鏡還提供了較大的視場，當(dāng)使用者通過該放大鏡觀察時，更易于獲得并保持視場。
為了將放大鏡的視場匯聚在外科醫(yī)生的工作位置，需要將兩個物鏡42相互成一定角度(如圖6C中的箭頭P和Q所示)，從而將它們的光軸匯聚于想要觀察的位置。為了實現(xiàn)這一目的，將兩個目視系統(tǒng)21繞目鏡光軸沿相反的方向旋轉(zhuǎn)，從而使得通過物鏡的視線相互匯聚。當(dāng)設(shè)定好目視系統(tǒng)21所需要的旋轉(zhuǎn)量和角度位置時，通過粘合或鎖緊螺釘或其它適當(dāng)?shù)姆绞骄涂梢詫⒛恳曄到y(tǒng)鎖定在滑塊275上。
由于為了實現(xiàn)物鏡光軸的相互匯聚，需要將目視系統(tǒng)21相對于目鏡光軸進行旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)將不會改變目鏡相對于眼睛視軸的位置，但會產(chǎn)生微量的圖像旋轉(zhuǎn)。為了補償圖像旋轉(zhuǎn)，橫向鏡筒44中的反射鏡56和57(見圖3中的實施例)可以進行微量旋轉(zhuǎn)，從而抵消在校準(zhǔn)過程中對目視系統(tǒng)的正確調(diào)整所造成的任何圖像旋轉(zhuǎn)。
如前所述，與雙目光學(xué)系統(tǒng)中兩目鏡平行設(shè)置或者目鏡匯聚角大于5°的情況相比，兩個目鏡以上述方式成一定的角度時，視覺疲勞可以減小到最小甚至可能完全消除。所以，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，目鏡具有最優(yōu)的匯聚使得視覺疲勞減小到最小。
光源38通過電池供電(未示出)，電池通過導(dǎo)線或電纜(未示出)與光源38相連。電池可以方便地帶在使用者身上，電纜可以懸掛在使用者肩上，從而在為光源38提供電能時不妨礙其它工作。圖7至12給出了本發(fā)明中所用光源的三種實施例的示意圖。
參見圖7，光源包括一個發(fā)光二極管陣列100以及透鏡陣列102，透鏡陣列102與發(fā)光二極管陣列100的發(fā)光面或連接處分開。發(fā)光二極管100可以是白光發(fā)光二極管或不同色光的發(fā)光二極管混合在一起產(chǎn)生白光。提供給不同顏色的發(fā)光二極管的功率可以控制，所以通過為某些顏色的二極管提供高于其它二極管的功率，就可以產(chǎn)生所需要的特定顏色的光。此外，發(fā)光二極管可以是白色或單色，如紅色或藍色。在另一個實施例中，絕大多數(shù)發(fā)光二極管為白色，再加上一個或兩個具有特定顏色的二極管用于彌補白光二極管的白光光譜的缺陷。在另一個實施例中，二極管包括所有主要顏色的二極管，從而可以根據(jù)需要選取特定顏色或特定顏色的組合。
發(fā)光二極管陣列100由中央二極管101和六個二極管103組成。透鏡陣列102中的單獨的透鏡102a對應(yīng)于單個二極管101和103。發(fā)光二極管是眾所周知的，所以沒有必要詳細介紹，但是傳統(tǒng)的發(fā)光二極管要進行修改去掉發(fā)光二極管末端的透鏡，然后通過研磨和拋光使發(fā)光二極管101和103的末端變平。這樣做的結(jié)果使得光線更像從一個點光源發(fā)出，并在更廣的角度范圍內(nèi)傳播。為了產(chǎn)生更為合適的窄角度光束，應(yīng)將透鏡陣列102設(shè)置在距離二極管101和103的拋光末端104一定距離處，應(yīng)當(dāng)合理選取透鏡陣列102和二極管101及103之間的距離，從而產(chǎn)生所需要的光束輪廓。
在優(yōu)選實施例中，由6個二極管103環(huán)繞在中央二極管101周圍。但是在其它的實施例中，中央二極管101周圍可以環(huán)繞不同數(shù)目的二極管。
圖8是圖7中的實施例的側(cè)面示意圖，并且在圖中示出了通過透鏡陣列102的光束。
通過將透鏡陣列102與發(fā)光二極管陣列100分開，使得發(fā)自發(fā)光二極管101和103的光束相互疊加，如圖8所示，從而在所需要的視場產(chǎn)生照明。但是，當(dāng)單獨的光束都在同一方向上瞄準(zhǔn)時，在光束的邊界就會缺少總的光束疊加，而導(dǎo)致圖8中所示的視場中外部外部區(qū)域比內(nèi)部區(qū)域要暗。
圖9表示改進的實施例，其中相同的附圖標(biāo)記表示前述相同的部分。在該實施例中，對應(yīng)于二極管103的透鏡102a稍稍向內(nèi)朝向發(fā)自中心透鏡102a的光束傾斜，從而使得外圍光束射向發(fā)自二極管101的中心光束。通過透鏡的微量傾斜，外圍光束發(fā)生偏移并且在視場中產(chǎn)生了均勻的照明，如圖10所示。但是，應(yīng)當(dāng)理解，透鏡102a的傾斜量應(yīng)當(dāng)相對較小，如果所需要的傾斜較大，則會產(chǎn)生不合格的圖像模糊。
圖11和圖12表示另一種改進，其中與發(fā)光二極管103相關(guān)的透鏡102a向內(nèi)朝與中央二極管101相關(guān)的透鏡102a偏移。如圖12所示，標(biāo)有102a′的透鏡的光軸相對于發(fā)光二極管103的中心軸向內(nèi)發(fā)生了偏移。同樣，這會在所需要的視場再次產(chǎn)生均勻照明，如圖12所示。
圖13和14表示與圖7至12的說明相一致的光源38的結(jié)構(gòu)設(shè)置。光源38有一個安裝殼體120，其中支撐著發(fā)光二極管陣列103。發(fā)光二極管陣列103可以安裝在一個由安裝殼體120支撐的合適的環(huán)形板上，控制電路和供電電纜可以通過開口122進入到殼體120內(nèi)。裝有透鏡陣列102的透鏡固定器124通過螺紋旋到殼體120上。透鏡陣列102可以作成一個單片，每個透鏡102形成為單片102內(nèi)的一個突起。單個透鏡102a最好像圖9、10或圖11、12中那樣構(gòu)成，從而產(chǎn)生像圖中公開的均勻的視場照明。
圖15至18示出了本發(fā)明的另一實施例，其中所用的反射鏡個數(shù)與圖1至6中的實施例所用的反射鏡個數(shù)不同。在圖15中用了兩個反射鏡110和112。反射鏡110和112形成了一個90°角的“屋脊”。同樣，在圖15至18所示的實施例中，光線是從目鏡到物鏡，而不是相反的方向，即光線的真正傳播方向，從使用者所觀察到的物體穿過。圖1至6所示的實施例中也包括一個由反射鏡56和57組成的“屋脊”型結(jié)構(gòu)。但是在那個實施例中，反射鏡是相互分離的，而在圖15的實施例中，它們之間是并排關(guān)系。但是，其中反射的本質(zhì)以及圖像被反射鏡變換的方式與圖15和16中的實施例是一致的。當(dāng)通過物鏡52觀看物體時，其圖像被顛倒，或上下反轉(zhuǎn)。由反射鏡110和112組成的屋脊結(jié)構(gòu)將圖像左右變換，并進行上下翻轉(zhuǎn)，從而通過目鏡50可以看到正確的圖像，而不是倒立的圖像。通過圖1至6中的實施例所看到的圖像被反射鏡56和57以完全相同的方式左右變換和上下翻轉(zhuǎn)。圖15中的實施例說明光線如何從物鏡42傳遞到目鏡40。然而，圖15和16中的實施例有一個缺點，即反射鏡110和112必須相當(dāng)大。在圖1至6的實施例中，利用4塊反射鏡減小了反射所需要的反射角，并且因而反射鏡又具有較小的尺寸，于是通常減小了目鏡40和物鏡42的總體尺寸。
圖17示出了另一個實施例，其中利用了6塊反射鏡。在該實施例中，來自物鏡的光線被反射鏡114反射到反射鏡115，之后再被反射到由反射鏡116和117組成的“屋脊”，其方式與圖15中所述的方式相同，從而使得來自反射鏡117的光線被反射到反射鏡118，然后經(jīng)反射鏡119反射并通過目鏡50。
圖18示出了另一個實施例，其中使用了8塊反射鏡。在該實施例中，光線經(jīng)過物鏡52后被反射鏡120反射到反射鏡121，然后被反射鏡122反射，到達“屋脊”反射鏡123和124，然后到達反射鏡125、反射鏡126，然后到反射鏡127并通過目鏡50。為了產(chǎn)生位于佩帶放大鏡的使用者前方的物體的視域，一般來說，需要偶數(shù)個反射鏡，為了將圖像左右變換和上下翻轉(zhuǎn)，從而校正由物鏡52產(chǎn)生的倒像，還需要一個如上文所提到的“屋脊”反射鏡結(jié)構(gòu)。但是，如果希望觀察的物體位于使用放大鏡的人后方，則需要奇數(shù)塊反射鏡。然而，要求對后方觀察的應(yīng)用決沒有比觀察使用者前方視域的應(yīng)用重要或明顯，但是如果需要，本發(fā)明也可以提供這種可能。
由于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以很容易地在本發(fā)明的實質(zhì)和范圍之內(nèi)進行改進，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不僅僅局限于上文所述的特定實施例。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)放大鏡，包括一個用于戴在使用者頭部的支持部件，該支持部件具有兩個目視系統(tǒng)，從而使得當(dāng)使用者佩戴上該放大鏡時，目視系統(tǒng)位于使用者眼睛前方，每個目視系統(tǒng)包括(a)具有物鏡光軸的物鏡；(b)具有目鏡光軸的目鏡，目鏡及目鏡光軸與物鏡及物鏡光軸成鈍角安排，并且物鏡和目鏡并排設(shè)置；(c)光傳輸部件，將來自于物鏡的光線傳輸給目鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的放大鏡，其中，當(dāng)使用者戴上該放大鏡時，目鏡光軸和物鏡光軸位于在光瞳間距方向分開的平面內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的放大鏡，其中光傳輸部件包括多個反射鏡，用于將光線從物鏡傳輸給目鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的放大鏡，其中光傳輸部件只包括用于把光線從物鏡傳輸?shù)侥跨R的反射鏡。
5.如權(quán)利要求1或3所述的放大鏡，其中所述角度為鈍角。
6.如權(quán)利要求4所述的放大鏡，其中多個反射鏡至少包括位于目鏡內(nèi)的第一反射鏡，用于反射第一方向上的光線；第二反射鏡，用于接收來自第一反射鏡的光線并將其沿光瞳間距方向反射；第三反射鏡，用于接收來自第二反射鏡的光線；以及位于目鏡內(nèi)的第四反射鏡，用于接收來自第三反射鏡的光線并將其反射進入目鏡。
7.如權(quán)利要求6所述的放大鏡，其中第二和第三反射鏡組成屋脊結(jié)構(gòu)，用于將圖像左右翻轉(zhuǎn)，其中物鏡包括物鏡透鏡，從而被物鏡透鏡翻轉(zhuǎn)的圖像，要經(jīng)過第二和第三反射鏡的左右翻轉(zhuǎn)以及通過第一到第四反射鏡的反射的上下翻轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求2所述的放大鏡，其中分開的平面是基本平行的垂直面。
9.如權(quán)利要求1所述的放大鏡，其中目鏡包括遠離第四反射鏡的目鏡透鏡。
10.如權(quán)利要求1所述的放大鏡，其中物鏡包括遠離第一反射鏡的物鏡透鏡。
11.如權(quán)利要求9所述的放大鏡，其中目鏡還包括用于支撐目鏡透鏡和第四反射鏡的目鏡鏡筒。
12.如權(quán)利要求10所述的放大鏡，其中物鏡還包括用于支撐物鏡透鏡和第一反射鏡的物鏡鏡筒。
13.如權(quán)利要求7所述的放大鏡，其中第二和第三反射鏡設(shè)置在與目鏡鏡筒和物鏡鏡筒相連的橫向鏡筒內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的放大鏡，其中物鏡鏡筒、目鏡鏡筒和橫向鏡筒整體地連在一起，以形成一個完整的目視系統(tǒng)外殼。
15.如權(quán)利要求14所述的放大鏡，其中目鏡鏡筒包括與支撐目鏡透鏡的目鏡鏡筒相連的內(nèi)插管，該內(nèi)插管有位于目鏡透鏡和第四反射鏡之間的末端光闌。
16.如權(quán)利要求14所述的放大鏡，其中在內(nèi)插管上設(shè)置一個端蓋，端蓋有環(huán)形的凸緣，內(nèi)插管有凸肩，其中目鏡透鏡設(shè)置在環(huán)形凸緣和凸肩之間。
17.如權(quán)利要求1所述的放大鏡，其中支撐部件是具有一對臂和一個前端支撐元件的框架。
18.如權(quán)利要求1所述的放大鏡，其中光源安裝在兩個目視系統(tǒng)之間的框架上。
19.如權(quán)利要求18所述的放大鏡，其中光源包括發(fā)光二極管陣列。
20.如權(quán)利要求19所述的放大鏡，其中光源包括用于向二極管提供能量的電源。
21.如權(quán)利要求20所述的放大鏡，其中電源包括電池。
22.如權(quán)利要求19所述的放大鏡，其中發(fā)光二極管陣列包括中央二極管和至少六個環(huán)繞中央二極管的二極管。
23.如權(quán)利要求22所述的放大鏡，其中二極管有與二極管的二極管連接處分開的單獨的透鏡。
24.如權(quán)利要求23所述的放大鏡，其中將與環(huán)繞中央二極管的二極管相關(guān)的透鏡傾斜，使其朝向二極管陣列的中心軸，從而使發(fā)自環(huán)繞中央二極管的二極管的光射向發(fā)自中央二極管的光束。
25.如權(quán)利要求23所述的放大鏡，其中與環(huán)繞中央二極管的二極管相關(guān)的透鏡朝向與中央二極管相關(guān)的透鏡偏移。
26.如權(quán)利要求9所述的放大鏡，其中目鏡包括兩個透鏡以及位于兩個透鏡之間、用于將兩個透鏡微微隔開的隔離環(huán)。
27.用于放大鏡的目視系統(tǒng)，包括(a)具有一個物鏡光軸的物鏡；(b)具有一個目鏡光軸的目鏡，目鏡及目鏡光軸相對物鏡及物鏡光軸成一定角度，物鏡和目鏡并排設(shè)置；以及(c)用于將來自物鏡的光線傳輸給目鏡的光傳輸部件，光傳輸部件包括多個反射鏡，用于將光線從物鏡傳輸給目鏡。
28.如權(quán)利要求27所述的目視系統(tǒng)，其中所述角度為鈍角。
29.如權(quán)利要求27所述的目視系統(tǒng)，其中目鏡光軸和物鏡光軸位于分開的平面內(nèi)。
30.如權(quán)利要求27所述的目視系統(tǒng)，其中多個反射鏡至少包括位于目鏡內(nèi)的第一反射鏡，用于反射第一方向上的光線；第二反射鏡，用于接收來自第一反射鏡的光線；第三反射鏡，用于接收來自第二反射鏡的光線；以及位于目鏡內(nèi)的第四反射鏡，用于接收來自第三反射鏡的光線并將光線反射進入目鏡。
31.如權(quán)利要求30所述的目視系統(tǒng)，其中第二和第三反射鏡組成用于將圖像左右翻轉(zhuǎn)的屋脊結(jié)構(gòu)，其中物鏡包括物鏡透鏡，從而被物鏡透鏡翻轉(zhuǎn)的圖像，要經(jīng)過第二和第三反射鏡的左右翻轉(zhuǎn)以及通過第一到第四反射鏡的反射的上下翻轉(zhuǎn)。
32.如權(quán)利要求30所述的目視系統(tǒng)，其中目鏡包括遠離第四反射鏡的目鏡透鏡。
33.如權(quán)利要求27所述的目視系統(tǒng)，其中物鏡包括遠離第一反射鏡的物鏡透鏡。
34.如權(quán)利要求32所述的目視系統(tǒng)，其中目鏡還包括用于支撐目鏡透鏡和第四反射鏡的目鏡鏡筒。
35.如權(quán)利要求33所述的目視系統(tǒng)，其中物鏡還包括用于支撐物鏡透鏡和第一反射鏡的物鏡鏡筒。
36.如權(quán)利要求28所述的目視系統(tǒng)，其中第二和第三反射鏡設(shè)置在與目鏡鏡筒和物鏡鏡筒相連的橫向鏡筒內(nèi)。
37.如權(quán)利要求36所述的目視系統(tǒng)，其中物鏡鏡筒、目鏡鏡筒和橫向鏡筒整體地連在一起，以形成一個完整的目視系統(tǒng)外殼。
38.如權(quán)利要求37所述的目視系統(tǒng)，其中目鏡鏡筒包括與支撐目鏡透鏡的目鏡鏡筒相連的內(nèi)插管，該內(nèi)插管有位于目鏡和第四反射鏡之間的末端光闌。
39.如權(quán)利要求38所述的目視系統(tǒng)，其中在內(nèi)插管上設(shè)置一個端蓋，端蓋上有環(huán)形的凸緣，內(nèi)插管上有凸肩，其中目鏡透鏡設(shè)置在環(huán)形凸緣和凸肩之間。
40.如權(quán)利要求32所述的目視系統(tǒng)，其中目鏡透鏡包括兩個透鏡以及位于兩個透鏡之間、用于將兩個透鏡微微隔開的隔離環(huán)。
41.一種光源，包括一個發(fā)光二極管陣列；一個與發(fā)光二極管的發(fā)光面分開的透鏡陣列，用于直接將發(fā)光二極管發(fā)出的光射向視場。
42.如權(quán)利要求41所述的光源，其中發(fā)光二極管發(fā)白光。
43.如權(quán)利要求41所述的光源，其中發(fā)光二極管陣列包括中央二極管和圍繞中央二極管的多個二極管。
44.如權(quán)利要求43所述的光源，其中環(huán)繞中央二極管的多個二極管包括6個二極管。
45.如權(quán)利要求41所述的光源，其中透鏡陣列包括發(fā)光二極管中每個二極管的單獨的透鏡。
46.如權(quán)利要求41所述的光源，其中將與環(huán)繞中央二極管的二極管相關(guān)的透鏡傾斜，使其朝向二極管陣列的中心軸，從而使發(fā)自環(huán)繞中央二極管的二極管的光射向發(fā)自中央二極管的光束。
47.如權(quán)利要求41所述的光源，其中與環(huán)繞中央二極管的二極管相關(guān)的透鏡朝與中央二極管相關(guān)的透鏡方向偏移，從而使光射向發(fā)自中央二極管的光束。
48.一種光學(xué)放大鏡，包括使用者戴在頭部的框架，該框架支撐著兩個目視系統(tǒng)，從而當(dāng)使用者戴上該光學(xué)放大鏡之后，目視系統(tǒng)位于使用者眼睛的前方，每個目視系統(tǒng)包括一個物鏡，以及相對物鏡成一定角度的目鏡，這樣從目視系統(tǒng)所看到的視場就會不同于僅從目鏡所看到的視場；一個與框架相連接的光源，用于照明放大鏡的視場區(qū)域，該光源包括發(fā)光二極管陣列。
49.如權(quán)利要求48所述的放大鏡，其中發(fā)光二極管陣列有透鏡陣列，該透鏡陣列與發(fā)光二極管的發(fā)光面分開。
50.如權(quán)利要求48所述的放大鏡，其中發(fā)光二極管陣列包括中央二極管和圍繞中央二極管的多個二極管。
51.如權(quán)利要求50所述的放大鏡，其中環(huán)繞中央二極管的多個二極管包括6個二極管。
52.如權(quán)利要求49所述的放大鏡，其中透鏡陣列包括發(fā)光二極管中每個二極管的單獨的透鏡。
53.如權(quán)利要求49所述的放大鏡，其中將與環(huán)繞中央二極管的二極管相關(guān)的透鏡傾斜，使其朝向二極管陣列的中心軸，從而使發(fā)自環(huán)繞中央二極管的二極管的光射向發(fā)自中央二極管的光束。
54.如權(quán)利要求49所述的放大鏡，其中與環(huán)繞中央二極管的二極管相關(guān)的透鏡朝與中央二極管相關(guān)的透鏡偏移，從而使光射向發(fā)自中央二極管的光束。
55.一種光學(xué)放大鏡，包括使用者戴在頭部的框架，該框架支撐著兩個目視系統(tǒng)，從而當(dāng)使用者戴上該光學(xué)放大鏡之后，目視系統(tǒng)位于使用者眼睛的前方；調(diào)整距離部件，用于調(diào)整目視系統(tǒng)在光瞳間距方向的距離，調(diào)整距離部件包括(a)至少和其中一個目視系統(tǒng)相連接的滑塊；(b)與滑塊相連接的調(diào)節(jié)旋鈕；(c)相對于旋鈕固定的小齒輪，用于與旋鈕一起旋轉(zhuǎn)；(d)與小齒輪嚙合的齒條，該齒條相對于框架固定，其中當(dāng)旋鈕轉(zhuǎn)動時，小齒輪也隨之而轉(zhuǎn)動，這樣小齒輪與齒條之間的嚙合就會使得旋鈕、小齒輪和滑塊相對于框架在光瞳間距方向移動，從而實現(xiàn)在光瞳間距方向上所述至少一個目視系統(tǒng)的調(diào)整。
56.如權(quán)利要求55所述的放大鏡，其中鎖緊螺釘支持在小齒輪內(nèi)部，并與滑塊嚙合，這樣就可以把滑塊相對于框架夾緊，并且可以選擇性地將滑塊與框架松開，使得滑塊可以相對于框架移動，從而調(diào)整兩個目視系統(tǒng)間的光瞳間距。
57.如權(quán)利要求55所述的放大鏡，其中框架包括一個光瞳間距調(diào)節(jié)桿，在光瞳間距調(diào)節(jié)桿上至少有一個凹槽，鎖緊螺釘穿過該凹槽進入位于凹槽下面的滑塊內(nèi)部，從而將調(diào)節(jié)旋鈕與小齒輪和滑塊連接在一起。
58.如權(quán)利要求57所述的放大鏡，其中在鎖緊螺釘?shù)妮S和滑塊的孔之間有螺紋，用于將鎖緊螺釘和滑塊連接在一起。
59.如權(quán)利要求57所述的放大鏡，其中當(dāng)鎖緊螺釘鎖定旋轉(zhuǎn)時，滑塊拉緊調(diào)節(jié)桿從而將滑塊相對于框架固定，當(dāng)松開鎖緊螺釘時，滑塊就可以相對于調(diào)節(jié)桿滑動。
60.如權(quán)利要求55所述的放大鏡，其中每個目視系統(tǒng)包括所述的調(diào)節(jié)部件。
61.一種光學(xué)儀器，包括第一目視系統(tǒng)和第二目視系統(tǒng)，通過這兩個目視系統(tǒng)，儀器的使用者就可以觀察到物體；第一和第二目視系統(tǒng)包括一個目鏡，每個目鏡均具有一個光軸；以及設(shè)置目鏡的光軸，使得兩光軸相互匯聚，從鄰近目鏡中使用者觀察的一端的較大的間距匯聚成遠離使用者一端的較小間距，匯聚量與使用者觀察距其1m左右的物體時視場的匯聚量基本一樣。
62.如權(quán)利要求61所述的儀器，其中匯聚角在2°和5°之間。
63.如權(quán)利要求62所述的儀器，其中所述角度為3°。
64.如權(quán)利要求61所述的儀器，其中光學(xué)儀器包括具有一個物鏡光軸的物鏡，物鏡光軸相對目鏡光軸成一個角度設(shè)置。
65.如權(quán)利要求64所述的儀器，其中物鏡和目鏡并排設(shè)置。
66.如權(quán)利要求65所述的儀器，其中光學(xué)儀器包括用于將光線從物鏡傳輸給目鏡的光傳輸部件。
67.如權(quán)利要求61所述的儀器，其中光傳輸部件包括反射鏡。
68.如權(quán)利要求64所述的儀器，其中通過繞目鏡光軸旋轉(zhuǎn)每個目視系統(tǒng)，使得物鏡相互交成一個角度，從而使得物鏡光軸的匯聚點與通過光學(xué)儀器所希望觀察到的視場相一致。
69.如權(quán)利要求68所述的儀器，其中橫軸在目鏡和物鏡之間延伸，光線沿該橫軸反射，從而將光線從物鏡傳輸給目鏡，傳輸軸上至少包括兩個反射鏡，兩反射鏡需微量旋轉(zhuǎn)，用于抵消為了使物鏡相互匯聚所進行的目視系統(tǒng)繞目鏡光軸旋轉(zhuǎn)所造成的任何圖像旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
公開了一種光學(xué)放大鏡，包括具有目鏡(40)和物鏡(42)的目視系統(tǒng)(21)。安裝有一個傳輸管(44)，用于將光在目鏡(40)和物鏡(42)之間傳輸。物鏡(42)相對于目鏡成鈍角安裝，并且目鏡與物鏡并排設(shè)置。傳輸管包括傳輸部件，該傳輸部件具有用于將光從物鏡傳輸?shù)侥跨R的反射鏡。包括多個二極管(100)的光源(38)安裝在兩目視系統(tǒng)(21)之間，用于照明工作區(qū)。通過調(diào)整旋鈕(35)可以在光瞳間距方向上調(diào)整目視系統(tǒng)(21)，調(diào)整旋鈕(35)嚙合在支撐目視系統(tǒng)(21)的支撐桿(22)的凹槽(34)內(nèi)。
文檔編號G02B21/20GK1798998SQ01809877
公開日2006年7月5日 申請日期2001年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月19日
發(fā)明者科林·A·波特, 西蒙·M·梅茨托維茨 申請人:亞蒂亞儀器有限公司