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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kopflupe, wie sie beispielsweise
von Zahnärzten
bei Operationen eingesetzt wird, um das Operationsgebiet vergrößert erfassen
zu können.
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Eine
solche Kopflupe ist beispielsweise in der
DE 101 34 896 A1 beschrieben.
Diese ist jedoch sehr aufwendig und weist viele refraktive Elemente auf,
so daß insbesondere
wellenlängenabhängige Abbildungsfehler
zu korrigieren sind.
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Ausgehend
hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kopflupe bereitzustellen,
die einen einfachen optischen Aufbau aufweist und leicht ist.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
eine Kopflupe zur stereoskopischen vergrößerten Betrachtung eines Objektes,
mit einer ersten Spiegeloptik für
das linke Auge eines Betrachters und einer davon getrennten zweiten
Spiegeloptik für
das rechte Auge des Betrachters, wobei die beiden Spiegeloptiken
jeweils zwei gekrümmte
Spiegel aufweisen, die den Strahlengang in der Spiegeloptik zweimal
falten und eine vergrößernde Abbildung
des Objekts bewirken.
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Durch
die Verwendung von Spiegeloptiken treten keine wellenlängenabhängigen Abbildungsfehler
auf, so daß auf
Korrekturelemente verzichtet werden kann. Damit wird die Anzahl
der benötigten Optikelemente
reduziert. Insbesondere können
die Spiegeloptiken der erfindungsgemäßen Kopflupe genau zwei Spiegel
aufweisen. Damit wird mit einer minimalen Anzahl von optischen Elementen
die gewünschte
vergrößernde Abbildung
realisiert. Durch die geringe Anzahl kann auch das Gewicht der Kopflupe
reduziert werden.
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Insbesondere
weisen die Spiegeloptiken jeweils einen konkav und einen konvex
gekrümmten Spiegel
auf. Damit kann die gewünschte
vergrößernde Abbildung
realisiert werden.
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Die
Spiegeloptiken sind bevorzugt so ausgebildet, daß die vom Objekt kommenden
Strahlen zuerst auf den konkav gekrümmten Spiegel treffen, von diesem
zum konvex gekrümmten
Spiegel reflektiert werden und dann vom konvex gekrümmten Spiegel zum
Auge des Betrachters hin reflektiert werden. Durch einen solchen
Aufbau ist es möglich,
daß die Spiegel
relativ zur Blickrichtung übereinander
angeordnet sind, so daß die
Ausdehnung der Spiegeloptik in Blickrichtung relativ gering ist.
Damit wird eine sehr kompakte Spiegeloptik bereitgestellt. Insbesondere ist
der Strahlengang in der Spiegeloptik in etwa Z-förmig.
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Bevorzugt
ist die Spiegeloptik so ausgebildet, daß die Eintrittspupille für das von
dem zu betrachtende Objekt kommende Licht größer ist als die Austrittspupille
der Spiegeloptik.
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Ferner
können
die Spiegeloptiken so ausgebildet sein, daß die Symmetrieachsen der Spiegel
zueinander nicht parallel verlaufen. Dies führt zu dem Vorteil, daß eine kompakte
Ausbildung der Spiegeloptiken möglich
wird.
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Die
Spiegelflächen
können
sphärische
Flächen,
asphärische
Flächen
oder sonstige gekrümmte Flächen sein.
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Die
Kopflupe kann eine Halteeinrichtung umfassen, die auf dem Kopf des
Benutzers aufsetzbar ist und an der jede der beiden Spiegeloptiken
drehbar befestigt ist, um den Pupillenabstand und/oder die Stereobasis
einzustellen. Damit wird eine individuelle Anpassung der Kopflupe
an den Benutzer und/oder an die Gegebenheiten der Umgebung des zu
betrachtenden Objektes möglich.
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Insbesondere
können
die Spiegeloptiken jeweils einen einstückigen Grundkörper aufweisen, wobei
dann die Spiegel als beschichtete Oberflächen des einstückigen Grundkörpers ausgebildet
sind. Der einstückige
Grundkörper
kann aus Kunststoff bestehen und ein Spritzgußteil sein. Die Beschichtung
der Oberflächen
kann galvanisch durchgeführt
sein. Damit wird eine äußerst kompakte
Ausgestaltung der Spiegeloptik möglich.
So ist es möglich,
die Spiegeloptik mit einem Gewicht von 2 bis 8 g herzustellen.
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Der
Spiegeloptik kann eine abbildende Optikeinheit vor- oder nachgeordnet
sein. Bei der abbildenden Optik kann es sich wiederum um eine Spiegeloptik
oder auch um eine refraktive Optik oder eine Mischung aus beiden
handeln. Die abbildende Optikeinheit kann so ausgelegt sein, daß der Arbeitsabstand
der Spiegeloptik und/oder der Vergrößerungsfaktor der Spiegeloptik
verändert
wird. Insbesondere ist die zusätzliche
Optikeinheit so ausgebildet, daß sie
bei Bedarf in den Strahlengang eingeschwenkt und wenn sie nicht
benötigt
wird, aus dem Strahlengang ausgeschwenkt werden kann.
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Die
Spiegeloptiken können
derart an der Halteeinrichtung drehbar befestigt sein, daß sie aus
dem Sichtbereich des Betrachters herausschwenkbar sind. Damit ist
es möglich,
sie in eine Betriebsstellung zu bringen, in der der Betrachter das
Objekt über
die Spiegeloptiken erfassen kann, und in eine Ruhestellung, bei
der der Betrachter das Objekt ohne Zwischenschaltung der Spiegeloptiken
betrachten kann.
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Insbesondere
kann an der Halteeinrichtung noch eine Lichtquelle zur Beleuchtung
des Objekts befestigt sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend beispielhalber anhand der Figuren noch
näher erläutert, wobei auch
in den Figuren erfindungswesentliche Merkmale offenbart sind. Es
zeigen:
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1 eine
Querschnittsdarstellung einer Spiegeloptik einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kopflupe;
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2 eine
erfindungsgemäße Kopflupe
mit den Spiegeloptiken in Betriebsstellung;
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3 die
erfindungsgemäße Kopflupe
von 2, wobei die Spiegeloptiken in Ruhestellung sind;
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4 eine
Querschnittsdarstellung einer Weiterbildung der Spiegeloptik von 1,
und
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5 eine
Querschnittsdarstellung einer Weiterbildung der Spiegeloptik von 1.
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Bei
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Kopflupe 1 umfaßt diese
eine erste und zweite Spiegeloptik 2, 3 für das rechte
und linke Auge A eines Benutzers B. Die Spiegeloptiken 2, 3 sind
an einer Halteeinrichtung 5 befestigt. Die Halteeinrichtung 5 ist
hier, wie insbesondere 2 und 3 zu entnehmen
ist, als brillenartiges Gestell ausgebildet. Ferner ist mit der
Halteeinrichtung 5 noch eine Beleuchtungseinheit 6 verbunden,
die nur in 2 dargestellt ist.
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Die
beiden Spiegeloptiken 2, 3 sind gleich aufgebaut
und, wie insbesondere der Schnittdarstellung in 1 zu
entnehmen ist, jede Spiegeloptik 2, 3 ist aus
einem einstückigen,
aus Kunststoff hergestellten Grundkörper 7 ausgebildet,
der zwei verspiegelte Innenseiten aufweist, wodurch ein konkaver Spiegel 8 sowie
ein konvexer Spiegel 9 bereitgestellt sind. Die Verspiegelung
kann beispielsweise galvanisch durchgeführt werden.
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Wie
der Darstellung in 1 in Verbindung mit dem eingezeichneten
Strahl 10 zu entnehmen ist, trifft das von dem zu betrachtende
Objekt (nicht eingezeichnet) ausgehende Licht zuerst auf den konkaven
Spiegel 8, wird von diesem zum konvexen Spiegel 9 reflektiert
und am konvexen Spiegel 9 in Richtung des Auges A des Betrachters
B erneut reflektiert. Es liegt somit ein im wesentlichen Z-förmiger Strahlengang
in der Spiegeloptik 2, 3 vor. Die Spiegel 8 und 9 sind
so ausgebildet, daß das
zu betrachtende Objekt vergrößert abgebildet
wird. Der Vergrößerungsfaktor
liegt typischerweise im Bereich von 2 bis 10.
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Wie
ferner 1 entnommen werden kann, sind die Symmetrieachsen
S1 und S2 der Spiegel 8 und 9 nicht parallel zu
einander. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform sind die beiden
Spiegel 8 und 9 sphärisch ausgebildet. Es können natürlich auch
asphärische
Spiegelformen eingesetzt werden.
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Die
Spiegeloptiken 2, 3 sind drehbar an der Halteeinrichtung 5 befestigt,
wobei in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Drehachse
jeweils mit der Symmetrieachse S1 des konkaven Spiegels 8 zusammenfällt. Dies
führt zu
dem Vorteil, daß durch
Drehung der einzelnen Spiegeloptiken 2, 3 um die
entsprechenden Drehachsen eine Anpassung der Kopflupe 1 an
den individuellen Augenabstand des Benutzers möglich ist. Die Spiegeloptiken 2, 3 werden
so verschwenkt, daß der
konvexe Spiegel 9 direkt vor der Augenpupille des Betrachters
B liegt.
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Durch
die drehbare Lagerung der Spiegeloptiken 2, 3 an
der Halteeinrichtung 5 können vorteilhaft die Spiegeloptiken 2, 3 so
weit geschwenkt werden, daß der
konvexe Spiegel 9 außerhalb
des Sichtbereichs des Betrachters B liegt. In dieser Stellung, die in 3 gezeigt
ist, kann der Betrachter B das zu betrachtende Objekt direkt wahrnehmen
und erfassen. Es ist somit eine Ruhestellung der Spiegeloptiken 2, 3 möglich, in
der diese außerhalb
des Sehfeldes des Betrachters B angeordnet sind (3)
sowie eine Arbeitsstellung, in der der Betrachter die Umgebung und
damit das zu betrachtende Objekt vergrößert über die beiden Spiegeloptiken 2, 3 wahrnehmen kann.
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Durch
die Verwendung der beschriebenen Spiegeloptiken kann eine Kopflupe
mit sehr geringem Gewicht bereitgestellt werden. So kann jede Spiegeloptik
beispielsweise 3 bis 7 g leicht sein. Ferner ist keine Justierung
der beiden Spiegel zueinander mehr notwendig, da durch den bevorzugt
einstückig
ausgebildeten Grundkörper 7 die
Justierung bereits erfolgt ist. Natürlich kann der Grundkörper auch mehrstückig ausgebildet
sein. Aber auch in diesem Fall ist jedoch im zusammengebauten Zustand
des Grundkörpers 7 keine
Justierung der Spiegel mehr nötig.
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Wenn
die Spiegeloptiken 2, 3, wie beschrieben, reine
Spiegeloptiken sind, werden wellenlängenabhängige Abbildungsfehler vermieden.
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Ferner
sind die Spiegeloptiken 2, 3 jeweils so ausgebildet,
daß die
Austrittspupille AP kleiner ist als die Eintrittspupille EP. Insbesondere
kann die Austrittspupille nur unwesentlich größer sein als eine durchschnittliche
Augenpupille, so daß der
Betrachter in der Betriebsstellung der Kopflupe von 2 entweder
durch die Spiegeloptiken 2, 3 das zu betrachtende
Objekt vergrößert wahrnehmen
oder seitlich an den Austrittspupillen der Spiegeloptiken 2, 3 vorbei
schauen kann, so daß der
Betrachter das zu betrachtende Objekt ohne Vergrößerung wahrnehmen kann.
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Die
Spiegeloptiken 2, 3 können z.B. auch drehbar um die
Symmetrieachse S2 des konvexen Spiegels 9 an der Halteeinrichtung 5 befestigt
sein. In diesem Fall kann die Stereobasis unabhängig vom Pupillenabstand eingestellt
werden.
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Natürlich sind
auch sonstige Arten der Befestigung an der Halteeinrichtung 5 möglich. Beispielsweise
kann eine lösbare
Rastverbindung zwischen Spiegeloptik 2, 3 und
Halteeinrichtung 5 vorgesehen sein.
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In 4 ist
in einer zu 1 gleichen Querschnittsdarstellung
eine Weiterbildung der Spiegeloptiken 2, 3 gezeigt.
Bei dieser Weiterbildung ist ausgangsseitig eine refraktive Optikeinheit
angeordnet, mit der der Arbeitsabstand der Spiegeloptik variiert werden
kann. Ohne die refraktive Optikeinheit 10 beträgt der Arbeitsabstand
400 mm. Wenn die als Linse mit negativer Brechkraft ausgebildete
Optikeinheit 10 vorgesehen ist, kann der Arbeitsabstand
beispielsweise auf 450 mm erhöht
werden. Alternativ kann die refraktive Optikeinheit 10 als
Einzellinse mit positiver Brechkraft ausgebildet sein. In diesem
Fall kann der Arbeitsabstand auf 350 mm verringert werden. Bevorzugt
ist die refraktive Optikeinheit 10 als einschwenkbare Einzellinse
ausgebildet.
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In 5 ist
eine weitere Abwandlung der Spiegeloptik 2, 3 von 1 gezeigt.
Bei dieser Abwandlung ist eine Optikeinheit 11 ausgangsseitig
so angeordnet, daß der
Vergrößerungsfaktor
der Spiegeloptik 2, 3 verändert wird. Je nach Ausbildung
der Optikeinheit 11 kann der Vergrößerungsfaktor vergrößert oder
verkleinert werden. Die weitere Optikeinheit 11 kann insbesondere
als Galilei-Optik mit einer negativen und einer positiven Linse
ausgebildet sein. Ferner kann die Optikeinheit 11 als in
den Strahlengang hineinschwenkbare und aus dem Strahlengang herausschwenkbare
Optikeinheit ausgebildet sein.
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Die
geometrische Gestaltung der Außenform der
Spiegel 8, 9 kann rund, elliptisch, rechteckig,
polygonförmig
sein oder eine sonstige Form aufweisen. Damit kann die Bildgeometrie
gezielt beeinflußt
werden.
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Insbesondere
kann die Spiegeloptik 2, 3 so ausgebildet sein,
daß eine
unendlich-unendlich Abbildung entsteht. In diesem Fall bestimmt
sich die Vergrößerung aus
dem Verhältnis
der Eintrittspupille EP zur Austrittspupille AP.
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Bei
dem zu betrachtenden Objekt kann es sich z.B. um eine elektronisch
ansteuerbare Anzeige handeln (nicht gezeigt). Mit einer solchen
Anzeige, die z.B. als LCD-Modul oder OLED-Modul ausgebildet sein
kann, wird ein Bild erzeugt, das dann mittels der Spiegeloptik 2, 3 für den Betrachter
B wahrnehmbar ist. In diesem Fall kann die Spiegeloptik 2, 3 auch noch
einen dritten Spiegel aufweisen. Die Anzeige kann für beide
Spiegeloptiken 2, 3 dieselbe sein. Alternativ
kann auch für
jede Spiegeloptik 2, 3 eine Anzeigevorrichtung
vorgesehen werden.