БИНОКУЛЯРНАЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКАЯ ЛУПА Российский патент 1998 года по МПК G02B23/18 G02B7/16 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к бинокулярным приборам, предназначенным для стереоскопического наблюдения объекта или его фрагментов с малых расстояний в медицине, промышленности, быту.

Известен бинокулярный прибор для наблюдения [1], содержащий два тубуса с оптическими элементами, соединительный мостик, связывающий эти тубусы, шарнир для установки угла конвергенции, шарнир для установки расстояния между зрачками, устройство для крепления прибора на обруче, надетом на голову наблюдателя.

Однако в этом приборе ось поворота тубуса при изменении угла конвергенции размещается не в выходном зрачке оптической системы, что всякий раз при изменении дистанции наблюдения приводит к изменению расстояния между зрачками и требует его повторной установки.

Конструкция соединительного мостика усложнена в связи с необходимостью выполнения условия неперпендикулярности осей цилиндров, составляющих соединительный мостик, к оси шарнира изменения глазного расстояния тубусов, и, кроме того, она не позволяет установить любой (из заданного диапазона) угол конвергенции, а лишь несколько заранее заданных фиксированных значений этого угла.

Прототипом является бинокулярная стереоскопическая лупа [3], содержащая два монокуляра, кронштейн с элементами крепления на оправе пользователя, механизм изменения угла конвергенции, включающий клин, а также механизм изменения расстояния между окулярами, шкалу установки глазного расстояния.

Однако в этой бинокулярной лупе конструкция механизма изменения угла конвергенции выполнена таким образом, что изменение дистанции наблюдения посредством поступательно перемещающегося клина приводит к изменению глазного расстояния и необходимости его повторной установки, поскольку центр поворота рычагов с монокулярами не совпадает с выходным зрачком оптической системы монокуляра.

Кроме того, конструкция этого прибора предусматривает устройство для обеспечения совмещения оптических осей монокуляров с горизонтальной плоскостью (плоскостью изменения угла конвергенции). Точность выставления этих осей должна быть не хуже 15 угл. мин [2].

Задачей изобретения является создание бинокулярной стереоскопической лупы, простой и удобной в эксплуатации.

Технический результат - обеспечение возможности изменять рабочую дистанцию наблюдения, оперативно устанавливать любое из заданных пределов ее значение без изменения ранее установленного глазного расстояния, упрощение конструкции.

Эта задача решается тем, что в бинокулярной лупе для стереоскопического наблюдения, содержащей два монокуляра с кронштейнами, несущий кронштейн с элементами крепления на оправе пользователя, механизм изменения расстояния между осями монокуляров, механизм изменения угла конвергенции и шкалу установки глазного расстояния, в отличие от известной механизм изменения расстояния между осями монокуляров выполнен из двух ползунов, установленных на несущем кронштейне с возможностью перемещения вдоль него и фиксации, а механизм изменения угла конвергенции каждого монокуляра содержит две закрепленные на опорной поверхности ползуна стойки с роликом и упругим элементом, например тарельчатой пружиной на каждой из них, установленные на стойки и охватывающие ролики две фрикционные накладки, параллельную опорной поверхности ползуна направляющую планку, закрепленную на стойках, и размещенный между фрикционными накладками кронштейн монокуляра, опирающийся на боковые поверхности роликов своим криволинейным пазом и выполненный с возможностью перемещения относительно опорной поверхности ползуна, при этом центр кривизны паза расположен в центре выходного зрачка монокуляра, а плоскости перемещения оптических осей монокуляров параллельны опорным поверхностям ползунов и по отношению к плоскости изменения угла конвергенции выполнены наклонными, так что линия их пересечения направлена на объект наблюдения.

Для обеспечения необходимых эксплуатационных удобств лупа снабжена шкалой дистанций наблюдения, нанесенной на ползуне, а индекс этой шкалы выполнен на кронштейне.

На фиг. 1 представлена аксонометрическая проекция лупы, на фиг. 2 - ползун с монокуляром, вид А, на фиг. 3 - криволинейный паз кронштейна монокуляра в сечении Б-Б, на фиг. 4 - элементы крепления лупы к оправе пользователя в сечении И-И.

Бинокулярная стереоскопическая лупа содержит несущий кронштейн 1 с элементами его крепления (скоба 2, накладка 3 и винт 4) к очковой оправе 5 пользователя, установленные на несущем кронштейне два ползуна 6 с монокулярами 7, механизм изменения расстояний между осями монокуляров, включающий ползун 6, винт 8, рукоятку 9 и шкалу 10 установки глазного расстояния, механизм изменения угла конвергенции для каждого монокуляра, состоящий из двух стоек 11 с квадратной головкой, установленных на опорной поверхности В ползуна, перпендикулярно к ней, ролики 12, размещенную на цилиндрической поверхности стойки тарельчатую пружину 13, кольцо 14, фрикционные накладки 15, охватывающие ролики 12, направляющую планку 16, гайку 17 и шкалу 18 установки дистанции наблюдения. Направляющая планка 16 установлена на стойках 11 параллельно опорной поверхности В ползуна 6.

Между фрикционными накладками 15 размещен кронштейн 19 с закрепленным на нем монокуляром, опирающийся на боковые поверхности роликов 12 своим криволинейным пазом Г, центр кривизны радиуса R которого находится в выходном зрачке монокуляра.

На корпусе каждого ползуна 6 нанесены шкалы 10 установки глазного расстояния и шкала 18 установки дистанций наблюдения, а индексы этих шкал расположены соответственно на несущем кронштейне 1 и кронштейне 19 монокуляра. Направляющие планки 16 и ползуны 6 выполнены с окнами (на фиг. 1 изображены без обозначения позиций), через которые проводят совмещение штриха и индекса шкал 10, 18.

Объектив 20 монокуляра выполнен перемещающимся вдоль оптической оси.

Несущий кронштейн 1 крепится к скобе 2 при помощи винта 21.

Опорные поверхности В ползунов 6 выполнены наклонными по отношению к несущему кронштейну так, что плоскость D перемещения оптической оси монокуляра параллельна поверхности B и расположена под углом к плоскости E изменения угла конвергенции (плоскость, проходящая через рассматриваемую точку объекта и центры выходных зрачков монокуляров).

Бинокулярная стереоскопическая лупа работает следующим образом.

Лупа устанавливается на оправу пользователя, в качестве которой могут быть использованы или головной обруч, или, например, очковая оправа, и крепится к ней при помощи элементов крепления (скоба 2, накладка 3 и винт 4). Совмещение осей монокуляров 7 с центрами линз очков в вертикальной плоскости производится ослаблением винтов 21 и перемещением несущего кронштейна 1 с монокулярами по скобе 2 до нужного значения с последующей фиксацией кронштейна 1 в этом положении винтами 21.

Установки глазного расстояния осуществляется последовательно для каждого монокуляра, для чего ослабляют рукоятку 9 на винте 8 и, взявшись за ползун 6, перемещают его с монокуляром в горизонтальном направлении по несущему кронштейну 1 до совмещения индекса на нем с требуемым значением шкалы 10. В установленном положении фиксируют ползун зажимом рукоятки 9.

Для обеспечения перемещения рукоятки 9 с винтом 7 совместно с ползуном в несущем кронштейне 1 имеется продольный паз К.

После чего лупа с очковой оправой или головным обручем надевается на голову пользователя и производится фокусировка монокуляров на резкое видение объекта наблюдения, который для предлагаемой конструкции может находиться на рабочей дистанции 310-850 мм. Эта операция производится перемещением вдоль оптической оси объектива 20 монокуляра.

Затем для исключения двоения изображения при установленной глазной базе и отфокусированных на выбранную дистанцию монокулярах выставляют соответствующее им значение угла конвергенции путем разворота в плоскости D, являющейся наклонной по отношению к плоскости E, кронштейнов 19 с монокулярами 7 относительно фиксированных ползунов 6.

Для этого, взявшись руками за монокуляры, поворачивают кронштейны 19, которые своими криволинейными пазами Г с центром кривизны, находящихся в выходном зрачке, скользят между фрикционными накладками 15 по роликам 12 стоек 11, установленных на наклонных опорных поверхностях В ползунов.

Момент трения между накладками 15 и кронштейном 19, необходимый, с одной стороны, для достаточно легкого и плавного перемещения кронштейна и, с другой - для обеспечения его стабильного положения при выставленном угле конвергенции, обеспечивается за счет подбора количества колец 14 и поджатия направляющей планки 16 тарельчатыми пружинами 13 при помощи гаек 17.

Для упрощения выполнения операций по выставлению угла конвергенции в процессе эксплуатации лупа оснащена шкалой 18, имеющей ряд значений дистанции наблюдения, любое из которых можно установить совместив соответствующий штрих шкалы с индексом на кронштейне 19, наблюдаемом через окно в направляющей планке 16.

Выполнение опорных поверхностей ползунов по отношению к несущему кронштейну наклонными позволяет получить плоскости, в которых перемещаются оптические оси монокуляров при установке дистанции наблюдения, параллельными опорными поверхностями ползунов и наклонными по отношению к плоскости изменения угла конвергенции, благодаря чему в конструкции лупы не требуется делать каких-либо устройств, обеспечивающих требуемую параллельность оптических осей монокуляров в горизонтальной плоскости с точностью не хуже 15 угл. мин [1], что необходимо для обеспечения рассматривания одной и той же точки объекта каждым монокуляром и исключения, таким образом, двоения изображения.

В предлагаемом устройстве всегда находится общая для обоих монокуляров точка рассматриваемого объекта, лежащая на направленной на объект наблюдения линии пересечения наклонных плоскостей, которая в общем случае может и не совпадать, например, с центральной точкой рассматриваемого объекта, и для ее совмещения с ней достаточно поворота головы наблюдателя.

Благодаря выполнению механизма изменения угла конвергенции с обеспечением возможности разворота каждого монокуляра относительно несущих их ползунов, размещению центров разворота в выходных зрачках монокуляров, а плоскостей их перемещения наклонными по отношению к плоскости изменения угла конвергенции достигается возможность оперативного изменения рабочей дистанции наблюдения без регулирования ранее установленного глазного расстояния лупы, упрощения ее конструкции, повышения надежности работы, обеспечения простоты и удобства эксплуатации.

Источники информации
1. Патент ФРГ N 2843835, кл. G 02 B 23/18, 1980.

2. Панов В.А., Кругер М.Я. Справочник конструктора оптико-механических приборов. - Л.: Машиностроение, 1980, с. 152, с. 623.

3. RU, патент, 2064191, кл. G 02 B 23/18, 1995.

Использование: оптические приборы, предназначенные для стереоскопического наблюдения объекта или его фрагментов с малых расстояний, например, в медицине, промышленности, быту. Сущность изобретения: бинокулярная стереоскопическая лупа содержит два монокуляра, несущий кронштейн с элементами крепления на оправе пользователя, установленные на кронштейне ползуны механизма изменения расстояния между осями монокуляров, механизм изменения угла конвергенции, при этом механизм изменения угла конвергенции выполнен с обеспечением возможности разворота монокуляров относительно несущих их ползунов, размещения центров разворота в выходном зрачке каждого монокуляра, а плоскостей их перемещения наклонными по отношению к плоскости изменения угла конвергенции. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Бинокулярная стереоскопическая лупа, содержащая два монокуляра с кронштейнами, несущий кронштейн с элементами крепления на оправе пользователя, механизм изменения расстояния между осями монокуляров, механизм изменения угла конвергенции и шкалу установки глазного расстояния, отличающаяся тем, что механизм изменения расстояния между осями монокуляров выполнен из двух ползунов, установленных на несущем кронштейне с возможностью перемещения вдоль него и фиксации, а механизм изменения угла конвергенции для каждого монокуляра содержит две закрепленные на опорной поверхности ползуна, перпендикулярно к ней, стойки с роликом и упругим элементом на каждой из них, установленные на стойки и охватывающие ролики две фрикционные накладки, закрепленную на стойках, параллельную опорной поверхности ползуна, направляющую планку, и размещенный между фрикционными накладками кронштейн монокуляра, опирающийся на боковые поверхности роликов своим криволинейным пазом и выполненный с возможностью перемещения оптической оси монокуляра в плоскости, параллельной опорной поверхности ползуна и наклонной по отношению к плоскости изменения угла конвергенции, при этом центр кривизны паза кронштейна монокуляра совмещен с центром выходного зрачка. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено шкалой дистанций, нанесенной на ползуне, а индекс шкалы выполнен на кронштейне монокуляра.