CN114167598A - 三棱镜式放大镜头及医疗手术放大镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光一种三棱镜式放大镜头及医疗手术放大镜。包括由前到后沿光轴方向依次设置的物镜组、转向棱镜组和目镜组；所述转向棱镜组包括两个直角棱镜和一个屋脊棱镜,两直角棱镜前后对称设置用于使物镜组成像上下翻转；屋脊棱镜设置在两直角棱镜之间用于使物镜组成像左右翻转。本发明采用两个直角棱镜加一个屋脊棱镜的三棱镜组合替代开普勒结构的放大镜中的半五角加屋脊的棱镜组合，使得物镜成倒像上下、左右对称翻转，从而能从目镜中看到正像，并且镜头的光学系统在棱镜组的直径将减小到与目镜镜片相同的直径，从而减小了镜头的外径尺寸，减轻镜头的整体重量。

Description

三棱镜式放大镜头及医疗手术放大镜

技术领域

本发明涉及光学镜头领域，特别为一种三棱镜式放大镜头及医疗手术放大镜。

背景技术

在进行临床手术时，能准确认定手术部位是非常关键的。肉眼在进行微小部位手术时具有一定的局限性，因此往往需要借助光学仪器，如放大镜、显微镜。然而常用的显微镜、放大镜在使用过程中，移动和转换较为笨重。手术放大镜是一种广泛应用于临床上的医疗辅助器械，将观察者的双目视线立体汇聚于窄腔内，产生一个明亮放大的三维视野，为检查和治疗提供独特的立体深层景象。目前国内常见的两种手术放大镜头样式为头戴式和翻转式。其中翻转式手术放大镜是现阶段较为流行的一种。使用时双目镜头固定在使用者眼前，不用时可翻转到一旁，不影响使用者的视野。

目前市场上的使用的医疗镜头存在着以下不足：

一、工作距不可调，不同工作距离，需要更换放大镜，手术过程中容易增加误操作及浪费手术时间；

二、伽利略式的镜头由于本身光学系统的缺陷，会不可避免地出现管状视野和视野渐晕，且当放大倍数较大(大于4以上)，这种缺陷带来的影响就更加明显；

三、一般用半五角加屋脊组合棱镜的开普勒式镜头，如申请号为201020276972.0的实用新型专利所公开的一种开普勒式手术放大镜，由于半五角加屋脊的给合棱镜尺寸大，使得镜头的外径增大为1.3-1.5倍，且重量也增加。

发明内容

本发明的目的在于：克服以上缺点提供一种三棱镜式放大镜头及医疗手术放大镜，该镜头采用两个直角棱镜加一个屋脊棱镜的三棱镜组合替代开普勒结构的放大镜中的半五角加屋脊的棱镜组合，使得物镜成倒像上下、左右对称翻转，从而能从目镜中看到正像，并且镜头的光学系统在棱镜组的直径将减小到与目镜镜片相同的直径，从而减小了镜头的外径尺寸，减轻镜头的整体重量。

本发明通过如下技术方案实现：

方案一：

一种三棱镜式放大镜头，其特征在于：包括由前到后沿光轴方向依次设置的物镜组、转向棱镜组和目镜组；

所述转向棱镜组包括两个直角棱镜和一个屋脊棱镜,两直角棱镜前后对称设置用于使物镜组成像上下翻转；屋脊棱镜设置在两直角棱镜之间用于使物镜组成像左右翻转。

为达到更好的光学成像效果，两直角棱镜均有一个直角面垂直于光轴，另一个直角面为平行于光轴的底面，斜面均位于靠近屋脊棱镜一侧，且屋脊棱镜的入射面和出射面分别与两直角棱镜的斜面平行或重合。

优选地，两个直角棱镜各自斜面与各自底面相交的边相重合；所述屋脊棱镜的下部呈三棱柱形，所述屋脊棱镜下部的前后两个面分别为入射面和出射面且呈夹角相交并且分别与两直角棱镜的斜面相重合，所述屋脊棱镜下部的左平面和右平面相互平行；

所述屋脊棱镜上部的左右两个面分别为第一屋脊面和第二屋脊面，所述第一屋脊面和第二屋脊面的上部夹角相交，且第一屋脊面的下部与左平面的上部共用一条边，所述第二屋脊面的下部与右平面的上部共用一条边，屋脊棱镜上部的前侧面呈三角形且下部与入射面的上部共用一条边，且前侧面的上部顶点位于两屋脊面的相交边上，屋脊棱镜上部的后侧面呈三角形且下部与反射面的上部共用一条边，且后侧面的上部顶点位于两屋脊面的相交边上。

优选地，所述屋脊棱镜的第一屋脊面和第二屋脊面的夹角∠α为：88°～92°，屋脊棱镜的入射面和出射面的夹角∠β为：116°～124°；所述直角棱镜的斜面与底面的夹角∠γ为：28°～32°。

优选地，所述物镜组由第一透镜和第二透镜胶合而成且具有正的光焦度，所述第一透镜为具有正的光焦度的双凸透镜，所述第二透镜为具有负的光焦度的弯月透镜；

所述目镜组包括第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第三透镜为具有正的光焦度且前凹后凸的弯月透镜，所述第四透镜为具有正的光焦度的双凸透镜，所述第五透镜为具有负的光焦度的弯月透镜，所述第四透镜和第五透镜组成具有正的光焦度的双胶合组。

优选地，所述第一透镜折射率Nd1为1.7-1.8，阿贝常数Vd1为45-53；

所述第二透镜的折射率Nd2为1.8-1.9，阿贝常数Vd2为30-35；

所述第三透镜的折射率Nd3为1.8-1.9，阿贝常数Vd3为30-35；

所述第四透镜的折射率Nd4为1.8-1.9，阿贝常数Vd4为40-50；

所述第五透镜的折射率Nd5为1.9-2，阿贝常数Vd5为18-28。

为了便于调整工作距，所述三棱镜式放大镜头还包括用于固定安装转向棱镜组和目镜组的目镜筒和用于固定安装物镜组的物镜筒，所述物镜筒螺纹连接在目镜筒的前端。

为了保证结构稳定和密封性，在目镜筒前端的中部螺纹连接有用于安装棱镜组的棱镜支架，所述目镜筒的后端中部设有用于卡装目镜组的凹腔，所述目镜组卡接在所述凹腔中，在目镜组的后方还设有用于压紧目镜组且与凹腔内周壁相螺纹连接的压圈；所述压圈外周壁与凹腔内周壁之间还设有O形密封圈，所述物镜筒内周与物镜组外周接触面上涂有防水胶水。

为了适应不同视力眼睛的使用者，所述压圈的中部还安装有保护窗片或视度镜片。

方案二：

一种医疗手术放大镜，其特征在于：包括眼镜架以及两个设置在眼镜架上且方案一所述的三棱镜式放大镜头。

较之前技术而言，本发明的有益效果为：

1.本发明一种三棱镜式放大镜头及医疗手术放大镜，该镜头采用两个直角棱镜加一个屋脊棱镜的三棱镜组合替代开普勒结构的放大镜中的半五角加屋脊的棱镜组合，这样镜头的光学系统在棱镜组的直径将减小到与目镜镜片相同的直径，从而减小了镜头的外径尺寸，减轻镜头的整体重量。

2.本发明具有外径尺寸小、重量轻、放大物像的优点。

3.本发明中目镜筒和物镜筒之间通过螺纹连接，可进行直线调整，具有工作距可调的优点，物镜筒内周与物镜组外周接触面上涂有防水胶水，不仅能防止胶合透镜组从物镜筒内脱出，还能防止外界液体杂质进入镜头内部。

4.本发明中转向棱镜组通过棱镜支架旋入目镜筒中，目镜组通过压圈压紧，并通过O形密封圈进行密封，不仅结构稳定，还具有较高的抗震效果。

5.本发明中的三棱镜式放大镜头使用范围包括但不局限于医疗手术放大镜上的镜头，可根据其工作距离和放大倍率，应用于各种显微放大或望远镜领域中。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一装配示意图；

图3为本发明实施例一中转向棱镜组的结构示意图；

图4为本发明实施例一中直角棱镜的主视图；

图5为本发明实施例一中屋脊棱镜的结构示意图；

图6为本发明实施例一中屋脊棱镜的主示图；

图7为本发明实施例一中屋脊棱镜的左示图；

图8为本发明实施例二的结构示意图。

标号说明：1-目镜筒、11-凹腔、2-物镜筒、3-棱镜支架、4-压圈、5-O形密封圈、6-保护窗片、7-眼睛架、L-物镜组、L1-第一透镜、L2-第二透镜、H-转向棱镜组、H1-直角棱镜、H2-屋脊棱镜、G-木镜组、G1-第三透镜、G2-第四透镜、G3-第五透镜、a-斜面、b-底面、c1-入射面、c2-出射面、d1-左平面、d2-右平面、e1-第一屋脊面、e2-第二屋脊面、f1-前侧面、f2-后侧面。

具体实施方式

下面结合附图说明对本发明做详细说明：

实施例一：

如图1-8所示，一种三棱镜式放大镜头，主要包括由前到后沿光轴方向依次设置的物镜组L、转向棱镜组H和目镜组G；

所述转向棱镜组H包括两个直角棱镜H1和一个屋脊棱镜H2,两直角棱镜H1前后对称设置用于使物镜组L成像上下翻转；屋脊棱镜H2设置在两直角棱镜H1之间用于使物镜组L成像左右翻转。

优选地，两直角棱镜H1均有一个直角面垂直于光轴，另一个直角面为平行于光轴的底面b，斜面均位于靠近屋脊棱镜H2一侧，且屋脊棱镜H2的入射面c1和出射面c2分别与两直角棱镜H1的斜面a平行或重合。

优选地，两个直角棱镜H1各自斜面a与各自底面b相交的边相重合；所述屋脊棱镜H2的下部呈三棱柱形，所述屋脊棱镜H2下部的前后两个面分别为入射面c1和出射面c2且呈夹角相交并且分别与两直角棱镜H1的斜面a相重合，所述屋脊棱镜H2下部的左平面d1和右平面d2相互平行；

所述屋脊棱镜H2上部的左右两个面分别为第一屋脊面e1和第二屋脊面e2，所述第一屋脊面e1和第二屋脊面e2的上部夹角相交，且第一屋脊面e1的下部与左平面d1的上部共用一条边，所述第二屋脊面e2的下部与右平面d2的上部共用一条边，屋脊棱镜H2上部的前侧面f1呈三角形且下部与入射面c1的上部共用一条边，且前侧面f1的上部顶点位于两屋脊面的相交边上，脊棱镜H2上部的后侧面f2呈三角形且下部与反射面c2的上部共用一条边，且后侧面f2的上部顶点位于两屋脊面的相交边上。

优选地，所述屋脊棱镜H2的第一屋脊面e1和第二屋脊面e2的夹角∠α为：88°～92°，屋脊棱镜H2的入射面c1和出射面c2的夹角∠β为：116°～124°；所述直角棱镜H1的斜面a与底面b的夹角∠γ为：28°～32°。

优选地，所述物镜组L由第一透镜L1和第二透镜L2胶合而成且具有正的光焦度，所述第一透镜L1为具有正的光焦度的双凸透镜，所述第二透镜L2为具有负的光焦度的弯月透镜；

所述目镜组G包括第三透镜G1、第四透镜G2和第五透镜G3，所述第三透镜G1为具有正的光焦度且前凹后凸的弯月透镜，所述第四透镜G2为具有正的光焦度的双凸透镜，所述第五透镜G3为具有负的光焦度的弯月透镜，所述第四透镜G2和第五透镜G3组成具有正的光焦度的双胶合组。

优选地，所述第一透镜L1折射率Nd1为1.7-1.8，阿贝常数Vd1为45-53；

所述第二透镜L2的折射率Nd2为1.8-1.9，阿贝常数Vd2为30-35；

所述第三透镜G1的折射率Nd3为1.8-1.9，阿贝常数Vd3为30-35；

所述第四透镜G2的折射率Nd4为1.8-1.9，阿贝常数Vd4为40-50；所述第五透镜G3的折射率Nd5为1.9-2，阿贝常数Vd5为18-28。

各透镜的光学参数如下表：

其中物镜组L、转向棱镜组H和目镜组G中各透镜表面均覆盖有用于保证各透镜元件在420-680的波谱范围内的光有效透过率>99.5％的多层增透镀膜。各透镜镀上上述增透膜后，成像效果更清晰，且能减少鬼影对成像效果的影响。

为了便于调整工作距，所述三棱镜式放大镜头还包括用于固定安装转向棱镜组H和目镜组G的目镜筒1和用于固定安装物镜组L的物镜筒2，所述物镜筒2螺纹连接在目镜筒1的前端。

为了保证结构稳定和密封性，在目镜筒1前端的中部螺纹连接有用于安装棱镜组H的棱镜支架3，所述目镜筒1的后端中部设有用于卡装目镜组G的凹腔11，所述目镜组G卡接在所述凹腔11中，在目镜组G的后方还设有用于压紧目镜组G且与凹腔11内周壁相螺纹连接的压圈4；所述压圈4外周壁与凹腔11内周壁之间还设有O形密封圈5，所述物镜筒2内周与物镜组L外周接触面上涂有防水胶水。

为了适应不同视力眼睛的使用者，所述压圈4的中部还安装有保护窗片6或视度镜片。

本实施例的三棱镜式放大镜头，其放大倍率达到3.5倍(同系列可设计4.5,5.5倍等适用医疗手术的各种放大倍率放大镜头)，具有较低的畸变，不但能保证各像差和色差得到补偿，且根据实际使用中的所需求的物距处的平面作为基准物平面，通过该平面对镜头的各项参数进行设计，因此可获得最接近于理想情况下的最大景深值，从而保证在使用范围内镜头的近景和远景都能成像清晰。

其中三棱镜组合的应用使得经过物镜成倒像上下、左右对称翻转，从面能从目镜中看到正像。本发明专利手术放大镜头使用范围包括但不局限于医疗手术放大镜上的镜头，可根据其工作距离和放大倍率，应用于各种显微放大或望远镜领域中。

实施例二：

如图1-8所示，一种医疗手术放大镜，其特征在于：包括眼镜架7以及两个设置在眼镜架7上且实施例一所述的三棱镜式放大镜头。

尽管本发明采用具体实施例及其替代方式对本发明进行示意和说明，但应当理解，只要不背离本发明的精神范围内的各种变化和修改均可实施。因此，应当理解除了受随附的权利要求及其等同条件的限制外，本发明不受任何意义上的限制。

Claims (10)

1.一种三棱镜式放大镜头，其特征在于：包括由前到后沿光轴方向依次设置的物镜组(L)、转向棱镜组(H)和目镜组(G)；

所述转向棱镜组(H)包括两个直角棱镜(H1)和一个屋脊棱镜(H2),两直角棱镜(H1)前后对称设置用于使物镜组(L)成像上下翻转；屋脊棱镜(H2)设置在两直角棱镜(H1)之间用于使物镜组(L)成像左右翻转。

2.根据权利要求1所述的三棱镜式放大镜头，其特征在于：两直角棱镜(H1)均有一个直角面垂直于光轴，另一个直角面为平行于光轴的底面(b)，斜面均位于靠近屋脊棱镜(H2)一侧，且屋脊棱镜(H2)的入射面(c1)和出射面(c2)分别与两直角棱镜(H1)的斜面(a)平行或重合。

3.根据权利要求2所述的三棱镜式放大镜头，其特征在于：两个直角棱镜(H1)各自斜面(a)与各自底面(b)相交的边相重合；

所述屋脊棱镜(H2)的下部呈三棱柱形，所述屋脊棱镜(H2)下部的前后两个面分别为入射面(c1)和出射面(c2)且呈夹角相交并且分别与两直角棱镜(H1)的斜面(a)相重合，所述屋脊棱镜(H2)下部的左平面(d1)和右平面(d2)相互平行；

所述屋脊棱镜(H2)上部的左右两个面分别为第一屋脊面(e1)和第二屋脊面(e2)，所述第一屋脊面(e1)和第二屋脊面(e2)的上部夹角相交，且第一屋脊面(e1)的下部与左平面(d1)的上部共用一条边，所述第二屋脊面(e2)的下部与右平面(d2)的上部共用一条边，屋脊棱镜(H2)上部的前侧面(f1)呈三角形且下部与入射面(c1)的上部共用一条边，且前侧面(f1)的上部顶点位于两屋脊面的相交边上，屋脊棱镜(H2)上部的后侧面(f2)呈三角形且下部与反射面(c2)的上部共用一条边，且后侧面(f2)的上部顶点位于两屋脊面的相交边上。

4.根据权利要求3所述的三棱镜式放大镜头，其特征在于：所述屋脊棱镜(H2)的第一屋脊面(e1)和第二屋脊面(e2)的夹角∠α为：88°～92°，屋脊棱镜(H2)的入射面(c1)和出射面(c2)的夹角∠β为：116°～124°；所述直角棱镜(H1)的斜面(a)与底面(b)的夹角∠γ为：28°～32°。

5.根据权利要求1所述的三棱镜式放大镜头，其特征在于：所述物镜组(L)由第一透镜(L1)和第二透镜(L2)胶合而成且具有正的光焦度，所述第一透镜(L1)为具有正的光焦度的双凸透镜，所述第二透镜(L2)为具有负的光焦度的弯月透镜；

所述目镜组(G)包括第三透镜(G1)、第四透镜(G2)和第五透镜(G3)，所述第三透镜(G1)为具有正的光焦度且前凹后凸的弯月透镜，所述第四透镜(G2)为具有正的光焦度的双凸透镜，所述第五透镜(G3)为具有负的光焦度的弯月透镜，所述第四透镜(G2)和第五透镜(G3)组成具有正的光焦度的双胶合组。

6.根据权利要求5所述的三棱镜式放大镜头，其特征在于：所述第一透镜(L1)折射率Nd1为1.7-1.8，阿贝常数Vd1为45-53；

所述第二透镜(L2)的折射率Nd2为1.8-1.9，阿贝常数Vd2为30-35；

所述第三透镜(G1)的折射率Nd3为1.8-1.9，阿贝常数Vd3为30-35；

所述第四透镜(G2)的折射率Nd4为1.8-1.9，阿贝常数Vd4为40-50；

所述第五透镜(G3)的折射率Nd5为1.9-2，阿贝常数Vd5为18-28。

7.根据权利要求1所述的三棱镜式放大镜头，其特征在于：所述三棱镜式放大镜头还包括用于固定安装转向棱镜组(H)和目镜组(G)的目镜筒(1)和用于固定安装物镜组(L)的物镜筒(2)，所述物镜筒(2)螺纹连接在目镜筒(1)的前端。

8.根据权利要求7所述的三棱镜式放大镜头，其特征在于：在目镜筒(1)前端的中部螺纹连接有用于安装棱镜组(H)的棱镜支架(3)，所述目镜筒(1)的后端中部设有用于卡装目镜组(G)的凹腔(11)，所述目镜组(G)卡接在所述凹腔(11)中，在目镜组(G)的后方还设有用于压紧目镜组(G)且与凹腔(11)内周壁相螺纹连接的压圈(4)；所述压圈(4)外周壁与凹腔(11)内周壁之间还设有O形密封圈(5)，所述物镜筒(2)内周与物镜组(L)外周接触面上涂有防水胶水。

9.根据权利要求8所述的三棱镜式放大镜头，其特征在于：所述压圈(4)的中部还安装有保护窗片(6)或视度镜片。

10.一种医疗手术放大镜，其特征在于：包括眼镜架(7)以及两个设置在眼镜架(7)上的权利要求1-9任意一项所述的三棱镜式放大镜头。

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