CH699100A1 - Am Kopf tragbare, beleuchtete Vorrichtung mit optischer Vergrösserungsvorrichtung. - Google Patents

Abstract

Es wird eine am Kopf tragbare Vorrichtung mit optischer Vergrösserungsvorrichtung beschrieben. Sie umfasst eine Vergrösserungsoptik (7), Montagemittel zum Befestigen der Vorrichtung am Kopf und zum positionierten Halten der Vergrösserungsoptik (7) und Beleuchtungsmittel (10). Die Beleuchtungsmittel (10) werden durch mehrere, peripher um die Vergrösserungsoptik (7) angeordnete Lichtquellen (11), insbesondere Leuchtdioden, gebildet. Dies erlaubt es, eine hohe Lichtintensität zu erzeugen. Zudem kann auf Strahlteiler verzichtet werden.

Description

  [0001]    Die Erfindung betrifft eine am Kopf tragbare Vorrichtung mit optischer Vergrösserungsvorrichtung gemäss Oberbegriff von Anspruch 1.

  

[0002]    Derartige Vorrichtungen, wie sie z.B. aus US 5 220 453 bekannt sind, dienen u.a. Chirurgen dazu, einen gewünschten Bereich unter optischer Vergrösserung zu betrachten, und auch Arbeitenden in anderen Berufen, die eine optische Vergrösserung beanspruchen und auf eine optimale Ausleuchtung des Arbeitsfeldes angewiesen sind. Dennoch bleiben die Hände der Benutzer frei.

  

[0003]    Um Details besser zu erkennen, sind solche Vorrichtungen oft mit Beleuchtungsmitteln ausgestattet, welche den von der Vergrösserungsoptik vergrösserten Bereich ausleuchten. In der Vorrichtung gemäss US 5 220 453 ist hierzu ein Strahlteiler vorgesehen, der das Licht einer seitlich angeordneten Lichtquelle in den Strahlengang der Optik einkoppelt.

  

[0004]    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der obigen Art bereitzustellen, welche in der Lage ist, den vergrösserten Bereich möglichst gut auszuleuchten, und dennoch einfach aufgebaut ist.

  

[0005]    Diese Aufgabe wird gemäss Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Beleuchtungsmittel mehrere, peripher um die Vergrösserungsoptik angeordnete Lichtquellen aufweist. Dies erlaubt es, eine relativ grosse Zahl von Lichtquellen vorzusehen, und gleichzeitig kann auf die Verwendung von Strahlteilern, welche zwangsläufig auch die optische Transmission der Optik reduzieren, verzichtet werden.

  

[0006]    Unter einer Anordnung der Lichtquellen "peripher um die Vergrösserungsoptik" ist eine Anordnung zu verstehen, bei welcher die Lichtquellen in einem radialen Randbereich oder ausserhalb eines radialen Randbereichs derselben angeordnet sind. Der Begriff "radial" versteht sich dabei bezüglich der optischen Achse der Vergrösserungsoptik.

  

[0007]    Vorzugsweise sind an der Vorrichtung Steuermittel zum Verändern der Intensitätsverteilung des Lichts im vergrösserten Bereich vorgesehen. Darunter sind Mittel zu verstehen, mit denen die räumliche Verteilung, d.h. nicht nur die Gesamtintensität, des Lichts beeinflussbar ist. Insbesondere können es derartige Mittel erlauben, das Licht mehr oder weniger gut zu fokussieren oder breiter zu streuen. Beispielsweise können periphere Bereiche abgeschattet werden, oder stark divergentes Licht kann gegen die Mitte hin umgelenkt werden, so dass sich der Benutzer besser auf einen bestimmten Bereich konzentrieren kann.

  

[0008]    Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Verwendung im medizinischen Bereich.

  

[0009]    Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Dabei zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine Ansicht der Vorrichtung im Gebrauch,


  <tb>Fig. 2<sep>eine Ansicht des Binokularteils von vorne,


  <tb>Fig. 3<sep>einen Schnitt durch eine erste Ausführung eines Optikteils,


  <tb>Fig. 4<sep>eine zweite Ausführung des Optikteils von vorne,


  <tb>Fig. 5<sep>einen Schnitt durch den Optikteil von Fig. 4,


  <tb>Fig. 6<sep>die Ausführung des Optikteils von Fig. 4bei gedrehter Ablenkoptik,


  <tb>Fig. 7<sep>die Ausführung des Optikteils von Fig. 5bei gedrehter Ablenkoptik,


  <tb>Fig. 8<sep>eine dritte Ausführung des Optikteils von vorne und


  <tb>Fig. 9<sep>einen Schnitt durch den Optikteil von Fig.8.

  

[0010]    Die in Fig. 1 dargestellte Ausführung der Vorrichtung besitzt ein Kopfband 1, mit welchem sie am Kopf des Benutzers festgemacht werden kann. Stirnseitig trägt das Kopfband 1 ein Haltemittel 2, an welchem gelenkig ein Binokularteil 3 befestigt ist. Der Binokularteil 3, welcher am besten aus Fig. 2ersichtlich ist, besitzt in der vorliegenden Ausführung einen mit dem Haltemittel 2 verbundenen Bügel 4, der zwei Optikteile 5 trägt. Jeder Optikteil enthält eine im Folgenden beschriebene Vergrösserungsoptik und Beleuchtungsmittel. Die Vorrichtung ist so ausgestaltet, dass sich die Vergrösserungsoptiken im Gesichtsfeld des Benutzers befinden und die Beleuchtungsmittel den für den Benutzer vergrösserten Bereich ausleuchten.

  

[0011]    Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich, ist am Kopfband 1 eine Stromversorgung la mit einer Batterie angeordnet, welche über (nicht dargestellte) Kabel die Beleuchtungsmittel im Binokularteil 3 speist. Alternativ zu einer am Kopfband befestigten Stromversorgung kann auch ein Kabel vorgesehen sein, welches die Beleuchtungsmittel mit einer z.B. stationär oder in einer Tasche des Benutzers angeordneten Stromversorgung verbindet.

  

[0012]    Zu beachten ist, dass die Ausführung nach Fig. 1 nur eine der möglichen Varianten zur Befestigung darstellt. Insbesondere können die Optikteile z.B. auch in einer Brille integriert sein, die der Benutzer trägt. Zudem kann auch nur ein Optikteil für ein einzelnes Auge vorgesehen sein, oder es können zwei Okulare vorgesehen sein, welche den Blick des Benutzers durch ein gemeinsames Objektiv lenken.

  

[0013]    Jeder Optikteil besitzt ein eigenes, vorzugsweise ungefähr zylindrisches Gehäuse 6, siehe Fig. 3. In diesem Gehäuse 6 ist eine Vergrösserungsoptik 7 angeordnet. In der Ausführung nach Fig.3 ist diese beispielhaft mit zwei Linien 8a, 8b dargestellt, dem Fachmann ist jedoch klar, dass Vergrösserungsoptiken 7 der hier benötigten Art auch wesentlich komplexer aufgebaut sein können. Der genaue Aufbau der Vergrösserungsoptik 7 ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung.

  

[0014]    Die Vergrösserungsoptik 7 besitzt eine optische Achse 9. Sind nicht alle Teile der Vergrösserungsoptik 7 koaxial, so wird unter dem Begriff "optische Achse" im vorliegenden Zusammenhang die optische Achse der vordersten, d.h. der vom Benutzer am weitesten entfernten Linse verstanden.

  

[0015]    Im Gehäuse 6 des Optikteils 5 sind weiter die bereits erwähnten Beleuchtungsmittel 10 untergebracht. Diese bestehen aus mehreren Lichtquellen 11, die peripher um die Vergrösserungsoptik 7 angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Lichtquellen 11 peripher um die vorderste Linse bzw. die vordersten Linsen der Vorrichtung angeordnet.

  

[0016]    Bei den Lichtquellen 11 handelt es sich vorzugsweise um Weisslicht-LEDs, welche aufgrund ihrer hohen Effizienz und gerichteten Abstrahlung vorteilhaft sind. Denkbar ist jedoch auch der Einsatz anderer Lichtquellen. Auch können die Lichtquellen von den Austrittsenden von Lichtleitern gebildet werden, in welche an einem anderen Ort, z.B. am Kopfband oder an einem stationären Geräteteil, Licht von einer zentralen Lichtquelle eingekoppelt wird.

  

[0017]    Um eine gleichmässige Ausleuchtung zu erreichen, sind die Lichtquellen 11 vorzugsweise koaxial zur optischen Achse 9 auf einem Kreis angeordnet, und zwar gleichabständig voneinander. Es ist allerdings auch denkbar, die Lichtquellen nicht gleichabständig, z.B. in Gruppen anzuordnen.

  

[0018]    In der Ausführung nach Fig. 3ist um das Gehäuse 6 herum ein Rohr 14 angeordnet. Dieses ist längsbewegbar in Richtung der optischen Achse 9 und kann mehr oder weniger weit über das vordere Ende 15 des Gehäuses 6 vorstehen. Die Längsverschiebarkeit kann z.B. mittels einem Längsgleitlager oder einem Schraublager realisiert werden.

  

[0019]    Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann je nach achsialer Position des Rohrs 14 ein Teil der Strahlen von den Lichtquellen 11 abgeblendet werden. In der in Fig. 3 dargestellten Position werden beispielsweise die stark nach aussen gerichteten (d.h. von der Achse 9 weg gerichteten) Strahlen 16 der Lichtquellen mindestens teilweise abgeblendet. Wird das Rohr 14 ganz nach hinten geschoben, so können diese Strahlen 16 jedoch ungehindert austreten.

  

[0020]    Um unerwünschte Reflektionen in der in Fig. 3 dargestellten Position des Rohrs 14 zu verhindern, ist dessen Innenseite 18 vorzugsweise geschwärzt.

  

[0021]    Mit dem Rohr 14 kann somit abhängig von dessen Position die Intensitätsverteilung des auf den vergrösserten Bereich auftretenden Lichts verändert werden.

  

[0022]    Anstelle des Rohrs 14 können auch andere Steuermittel vorgesehen sein, mit welchen die genannte Intensitätsverteilung verändert werden kann. Einige Varianten werden im Folgenden beschrieben.

  

[0023]    In einer bevorzugten Gruppe von Varianten weisen diese Steuermittel eine Ablenkoptik auf, die im Strahlengang des Lichts der Lichtquellen 11 angeordnet ist. Um die Intensitätsverteilung der Beleuchtung zu ändern, können die Ablenkoptik und die Lichtquellen 11 relativ zueinander bewegt werden, sei es, indem die Lichtquellen bewegt werden, oder indem die Ablenkoptik bewegt wird. Die Ablenkoptik ist vorzugsweise ringförmig ausgestaltet, so dass sie den Strahlengang durch die Vergrösserungsoptik 7 nicht beeinflusst. Hierzu kann sie z.B. auf einem ringförmigen Träger angeordnet sein, oder am äusseren Rand einer transparenten, planen Platte.

  

[0024]    Eine Ausführung der Erfindung mit einer derartigen Ablenkoptik 20 ist in Fig. 4 bis 7 dargestellt. Sie besteht aus Linsensegmenten 21, welche auf einem transparenten, ringförmigen Träger 22 angeordnet sind.

  

[0025]    Die Linsensegmente 21 bilden Ablenkbereiche, welche im vorliegenden Beispiel das von den Lichtquellen 11 durch sie hindurch tretende Licht nach innen, d.h. zur Achse 9 hin, ablenken, so dass das Licht im vergrösserten Bereich stärker konzentriert ist.

  

[0026]    Die Zahl und Winkelverteilung der Ablenkbereiche bzw. Linsensegmente 21 entspricht jener der Lichtquellen 11, so dass jeder Lichtquelle 11 ein Ablenkbereich zugeordnet ist. Zwischen benachbarten Ablenkbereichen sind in der Ablenkoptik flache Bereiche vorgesehen oder solche Bereiche, die das Licht in anderer Weise ablenken als die Ablenkbereiche 21.

  

[0027]    Die Ablenkoptik der Ausführung gemäss Fig. 4bis 7kann um die Achse 9 gedreht werden. Hierzu ist sie z.B. am Rohr 14 befestigt, welches in diesem Fall drehbar am Gehäuse 6 angeordnet ist.

  

[0028]    Wird die Ablenkoptik 20 soweit um die Achse 9 gedreht, dass vor jeder Lichtquelle 11 jeweils ein Bereich zwischen zwei benachbarten Ablenkbereichen 21 zu liegen kommt, wie dies in Fig. 6 und 7 dargestellt ist, so ändert sich der Strahlengang des Lichts von den Lichtquellen 11. Wie insbesondere aus Fig. 7ersichtlich, treten die Lichtstrahlen nun durch einen jeweils planen Bereich des Trägers 22 und werden nicht mehr abgelenkt, so dass sie über einen grösseren Winkelbereich austreten und im vergrösserten Bereich weniger fokussiert sind.

  

[0029]    Abhängig von der Drehstellung der Ablenkoptik 20 wird somit das Licht der Lichtquelle von dem ihr zugeordneten Ablenkbereich 21 mehr oder weniger erfasst und abgelenkt.

  

[0030]    In der Ausführung nach Fig. 5bis 7 lenken die Ablenkbereiche 21 das Licht jeweils gegen innen ab, d.h. gegen die Achse 9 hin. Es ist jedoch auch denkbar, dass sie das Licht gegen aussen ablenken. Anstelle der Ablenkbereiche 21 können auch Streubereiche vorgesehen sind, welche z.B. leicht aufgeraut sind und das Licht diffus in einen breiteren Raumwinkel streuen.

  

[0031]    Fig. 8 und 9 zeigen eine Ausführung der Ablenkoptik 20, bei welcher die Intensitätsverteilung variiert werden kann, indem die Ablenkoptik 20 relativ zu den Lichtquellen parallel zur Achse 9 verschoben wird.

  

[0032]    In dieser Ausführung ist die Ablenkoptik 20 wiederum ringförmig, sie kann jedoch rotationssymmetrisch geformt sein. Sie besitzt im Schnitt (wie in den Figuren dargestellt) konvexe Form mit zunehmender Dicke nach aussen. Die Krümmung und somit die Strahlablenkung am inneren Rand ist gering und nimmt gegen aussen hin zu. Zudem sind die Lichtquellen 11 leicht schräg angeordnet, so dass ihr Licht mehr gegen innen als gegen aussen gerichtet ist.

  

[0033]    Befindet sich die Ablenkoptik 20, wie in Fig. 8 dargestellt, nahe an den Lichtquellen 11, so durchtritt das Licht der Lichtquellen die Ablenkoptik in einem eher stark gekrümmten, äusseren Bereich und wird deshalb gegen aussen hin abgelenkt. Wird nur das Rohr 14 ausgefahren und der Abstand zwischen den Lichtquellen 11 und der Ablenkoptik vergrössert, so durchtritt das Licht der Lichtquellen nun einen weiter innen liegenden Bereich der Ablenkoptik 20, wo diese weniger gekrümmt ist und somit das Licht weniger stark ablenkt. Dies führt zu einer stärkeren Konzentration des Lichts im zu vergrössernden Bereich.

  

[0034]    Anstelle einer konvexen Ablenkoptik gemäss Fig. 8 und 9kann auch eine konkave Ablenkoptik verwendet werden. Zudem kann die Ablenkoptik aus so gestaltet sein, dass die Krümmung innen stark und aussen gering ist.

  

[0035]    Die Ablenkoptik kann, da die Anforderungen an deren optische Qualität gering sind, z.B. als Gussteil gefertigt werden. Somit kann sie auch eine komplizierte Form besitzen, ohne dass ihre Herstellung teuer ist.

Claims (12)

1. Am Kopf tragbare Vorrichtung mit optischer Vergrösserungsvorrichtung umfassend mindestens eine Vergrösserungsoptik (7), Montagemittel (1) zum Befestigen der Vorrichtung am Kopf und zum positionierten Halten der Vergrösserungsoptik (7) in einem Gesichtsfeld vor dem Kopf und Beleuchtungsmittel (10) zum Ausleuchten eines von der Vergrösserungsoptik (7) vergrösserten Bereichs, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsmittel (10) mehrere, peripher um die Vergrösserungsoptik (7) angeordnete Lichtquellen (11) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquellen (11) auf einem Kreis koaxial zu einer optischen Achse (9) der Vergrösserungsoptik (7) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtquellen (11) gleichabständig voneinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Lichtquellen (11) nicht gleichabständig voneinander angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei von den Lichtquellen (11) erzeugtes Licht mit einer gegebenen Intensitätsverteilung auf den vergrösserten Bereich auftritt, wobei an der Vorrichtung Steuermittel (14, 20) zum Verändern der Intensitätsverteilung vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuermittel (14, 20) ein längsbewegbares, um die Lichtquellen (11) herum angeordnetes Rohr (14) aufweist, mit welchem nach aussen gerichtete Lichtstrahlen mindestens teilweise abblendbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 o-der 6, wobei die Steuermittel (14, 20) eine Ablenkoptik (20) aufweisen, die im Strahlengang des Lichts der Lichtquellen (11) angeordnet ist, wobei eine relative Position zwischen der Ablenkoptik (20) und der Lichtquellen (11) änderbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ablenkoptik (20) ringförmig ist, derart, dass sie einen Strahlengang durch die Vergrösserungsoptik (7) nicht beeinflusst .

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Ablenkoptik (20) mehrere Streubereiche oder Ablenkbereiche (21) umfasst, wobei jeder Streubereich bzw. Ablenkbereich (21) einer Lichtquelle zugeordnet ist, und wobei die Ablenkoptik (20) gegenüber den Lichtquellen (11) drehbar ist, so dass abhängig von einer Drehstellung mehr oder weniger Licht jeder Lichtquelle vom zugeordneten Streubereich bzw. Ablenkbereich(21) erfassbar ist und gestreut bzw. abgelenkt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Ablenkoptik (20) relativ zu den Lichtquellen (11) parallel zu einer optischen Achse (9) der Vergrösserungsoptik (7) verschiebbar ist und je nach relativer Position eine unterschiedliche Ablenkung des Lichts von der Lichtquelle bewirkt.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtquellen (11) von mehreren LEDs, insbesondere Weisslicht-LEDs gebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Montagemittel (1) ein Kopfband aufweisen, und wobei am Kopfband eine Stromversorgung (la) für die Lichtquellen (11) vorgesehen ist.