Стационарная биокулярная лупа Советский патент 1993 года по МПК G02B25/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению.

Целью изобретения является увеличение линейного поля зрения и повышение эргономических характеристик за счетобес- печения оптимальной взаимосвязи конвергенции и аккомодации глаз наблюдателя.

На фиг.1 показана конструкция прибора; на фиг.2 - схема, иллюстрирующая расположение поверхностей конвергенции и аккомодации относительно друг друга при наблюдении двумя глазами через лупу; на фиг.З - оценка точности совмещения этих поверхностей о диоптриях для предлагаемой конструкции.

Стационарная биокулярная лупа (фиг.1) содержит линзу 1, оправу 2, на которой диа- Пиетрально закреплены цапфы 3 шарнира, благодаря цапфам 3 оправа 2 с линзой 1

устанавливается на стойке 4, Предмет 5 наблюдается через лупу и имеет размер более 200 мм. Радиус кривизны п первой от предмета поверхности линзы равен двойному полю зрения, т.е. п 2L, радиус второй поверхности линзы Г2 -1,168(п2 - 1)п, где п - показатель преломления материала линзы 1. Толщина линзы 1 d равна п/12.

Для оптической системы лупы выбор конструктивных параметров определяет минимизацию аберраций для определенного положения предмета относительно оптиче- .ской системы, причем, для определенного по размеру предмета. Для предмета размером 200-300 мм при определенном его расположении относительно линзы с указанными выше конструктивными параметрами, определяющими фокусное расстояние линзы, обеспечивается максимальное

а и

V,

К 4

видимое увеличение лупы; при этом изображение предмета формируется г, минимальными аберрациями, что определяется оптимальным, наилучшим совмещением поверхностей аккомодации и конвергенции {фиг,3) при наблюдении предмета двумя глазами и. следовательно, повышаются эргономические характеристики лупы.

Известно, что спокойное, удобное видение, свободное от утомления, может быть обеспечено для нормального зрения, если для каждой точки предмета точки аккомодации обоих глаз (поверхность аккомодации для всего предмета - фиг.2) совпадают с точкой конвергенции (поверхностью кон- вергенции для всего предмета) их зрительных осей.

Выбор соответствующих параметров п, Г2 и d линзы и их взаимная зависимость друг от друга, а именно п 2L, где L - длина предмета, Г2 -1,168(п2- 1)п, где п - показатель преломления стекла линзы, d п/12, определяют положение поверхностей аккомодации относительно поверхности конвергенции, а именно, поверхности аккомодации расположены близко друг от друга, по одну сторону от поверхности конвергенции и практически совпадая с ней, что исключает появление взаимопротивоположных импульсов к конвергенции зритель- них осей, обеспечивает оптимальную взаимосвязь конвергенции и аккомодации, создает возможность длительного наблюдения без утомления, т.е. улучшает эргономические условия наблюдения и работы с лупой.

Установление постоянных отношений значений конструктивных параметров линзы (Г2, d, L, fn ) к значению первого радиуса позволяет с изменением значений м менять только масштаб линейных размеров и отрезков, сохраняя неизменными угловые соотношения, а следовательно, и угловые аберрации на выходе системы, т.е. достигнутые малые угловые аберрации при изме- нении п сохраняют свои значения. Поэтому при данных отношениях L, га и d к п при максимальном и оптимальном видимом уве- личйнии Г в плоскости изображения обеспе- чиваются минимальные линейные аберрации по всему полю для предметов больших линейных размеров 200-300 мм.

В качестве примера приводится стационарная биокулярная лупа/выполненная в

соответствии с предложенным решением. Предмет (монтажная 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 показателя преломле5

Ю 15

0 5 0 5

0 5 0

5

ния стекла линзы по 1,5163. Осевая толщина линзы d 33 мм м/12. Оптимальная высота шарнира линзы была найдена170мм

Фокусное расстояние . лупы, fn мм472,108

Рабочее расстояние лупы, т.е. расстояние от вершины линзы до предмета, соответствующее максимальной разрешающей способности, мм-155мм Видимое увеличение лупы, крат1,53 Расстояние между изображением и наблюдателем мм 250 При базовом расстоянии 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 ощущается, т.е. поверхности практически совпадают по всему полю зрения, что обеспечивает улучшение аберрационных характеристик по сравнению с прототипом в 3-4 раза.

Угловые отклонения лучей от теоретического хода практически равны для обоих глаз по всему полю и составляют угл.с, что также более чем в 3 раза лучше, чем в прототипе, и превышает разрешающую способность зрения. Линейное поле зрения прибора более чем в 1.5 раза превышает наибольший световой диаметр линзы прототипа. Данное улучшение характеристик обеспечивает возможность длительного наблюдения через данную биокулярную лупу без утомления наблюдателя, повышает производительность труда, сокращает вероятность брака при работе, что говорит о хороших эргономических ее характеристиках.

Формула изобретения

Стационарная биокулярная лупа, содержащая двояковыпуклую линзу в оправе, шарнирно прикрепленную к неподвижкой стойке, отличающийся тем, что, с целью увеличения линейного поля зрения и повы- ения эргономических характеристик за счет обеспечения оптимальной взаимосвязи конвергенции и аккомодации глаз наблюдателя, радиус кривизны п первой поверхности линзы выбран в два раза .большим линейного поля зрения, радиус кривизны Г2

второй поверхности и толщина d линзы удовлетворяют соотношениям:

г2 -1,168(п2- 1)п.

d

п 12

где п - показатель преломления материала линзы.

Использование: в оптическом приборостроении. Сущность изобретения заключается в том,.что стационарная биокулярная лупа содержит двояковыпуклую линзу в оправе, шарнирно прикрепленную к неподвижной стойке, при этом радиус кривизны И первой поверхности линзы выбран в два раза большим линейного поля зрения, радиус кривизны Г2 второй поверхности линзы и ее толщина d удовлетворяют соотношениям: гз -1.168(11 - 1)п, d п/12. где п - показатель преломления материала линзы. Фокусное расстояние лупы - 472,108 мм, видимое увеличение лупы - 1,53. расстояние между изображением и наблюдателем - 250 мм, рабочее расстояние лупы - 1,55 мм. 3 ил.

2 1 г

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

Фиг.1

По8.акк.

та.

2 г.1 2.2 гз м

Фиг.з

Яойержос/яи л , . a MOM. M.wt.

.5

дягр