광학장치

광학장치{OPTICAL DEVICE}

도 1은 통상의 쌍안광학장치를 머리에 착용하고 있는 외과의사를 개략적으로 도시하고 있는 도면;

도 2는 도 1에 도시된 쌍안광학장치의 안경알과 확대 렌즈 시스템의 단면도;

도 3a 및 3b는 도 1에 도시된 통상의 쌍안광학장치로 물체를 관찰하고 있는 외과의사의 옆모습을 개략적으로 도시하는 도면;

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 쌍안광학장치의 정면도;

도 5는 도 4에 도시된 쌍안광학장치의 평면도;

도 6은 도 4에 도시된 쌍안광학장치의 안경알과 확대 렌즈 유닛의 측면도;

도 7 내지 9는 각각 도 4에 도시된 쌍안광학장치의 확대 렌즈 유닛(3)의 정면도, 평면도 및 측면도;

도 10은 도 7의 II 라인을 따라 취해진 확대 렌즈 유닛의 단면도;

도 11은 도 9에 도시된 확대 렌즈 유닛의 광학 시스템의 배열을 도시한 도면;

도 12는 광축(A)이 선형적으로 확장되는, 도 10에 도시된 광학계의 전개도;

도 13은 도 7에 도시된 확대 렌즈 유닛(3)의 기판의 정면도;

도 14 및 15는 각각 도 4에 도시된 쌍안광학장치의 정면도 및 평면도;

도 16은 도 4에 도시된 쌍안광학장치의 확대 렌즈 유닛과 안경알의 측면도;

도 17 및 18은 각각 본 발명의 제 2 실시예에 의한 쌍안광학장치의 정면도 및 평면도;

도 19는 도 17 및 18에 도시된 쌍안광학장치의 확대 렌즈 유닛의 측면도;

도 20은 도 19에 도시된 확대 렌즈 유닛의 광학 요소들을 도시한 도면;

도 21a 및 21b는 도 17 및 18에 도시된 쌍안광학장치를 착용하고 있는 착용자의 머리를 개략적으로 도시한 도면;

도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 쌍안광학장치의 일부분을 개략적으로 도시하고 있는 도면;

도 23은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 쌍안광학장치의 거울 및 반투명 거울의 배열을 개략적으로 도시한 도면; 그리고

도 24는 본 발명의 제 5 실시예에 의한 쌍안광학장치의 제 1 거울 및 제 2 거울의 배열을 개략적으로 도시한 도면.

본 발명은 착용자의 신체상에 지지되도록 되어 있고 착용자가 렌즈 유닛을 통해 물체를 관찰하는 것을 가능하게 해주는 쌍안광학장치와 같은 광학장치에 관한 것이다.

쌍안광학장치는 예컨대 미세조직을 치료하고 육안으로 분별하기 어려운 조직 의 3차원 확대를 요하는 신경외과 수술과 같은 외과수술에 사용된다.

도 1은 통상의 쌍안광학장치(100)를 머리에 착용하고 의자에 앉아서 외과수술을 시행하고 있는 외과의사(S)를 개략적으로 도시하고 있다. 쌍안광학장치(100)는 전형적으로 안경(101)과 각각이 개별의 안경알에 고정되는 한 쌍의 확대 렌즈 시스템(102)을 포함하고 있다.

도 2는 안경(101)의 안경알 중 하나(103)와 그것에 고정된 확대 렌즈 시스템(102)의 단면도이다.

확대 렌즈 시스템(102)은 갈릴레이식 망원경을 구성하도록 렌즈 경통(102c) 내부에 수납된 볼록 대물 렌즈(102a)와 오목 접안 렌즈(102b)를 가지고 있다.

안경알(103)은 그것의 중심보다 낮은 위치에 형성된 구멍(103a)을 구비하고 있다. 확대 렌즈 시스템(102)은, 그것의 광축이 안경알(103)의 광축에 대해 아래로 경사지도록, 구멍(103a)의 전방에서 안경알(103)에 고정된다.

도 3a 및 3b는 통상의 쌍안광학장치(100)로 물체를 관찰하고 있는 외과의사의 옆모습을 개략적으로 도시하고 있다. 구체적으로는, 도 3a는 확대 렌즈 시스템(102)을 통해 물체의 확대된 상을 관찰하고 있는 외과의사를 도시하고 있고, 도 3b는 확대 렌즈 시스템(102) 상부의 안경알(103)의 일부분을 통해 보통의 상을 관찰하고 있는 외과의사를 도시하고 있다.

물체의 확대된 상을 관찰하는 경우에, 외과의사는 얼굴을 약간 아래로 향하게 하고, 눈을 상당히 아래로, 예컨대 약 37도의 각도로 돌림으로써, 물체가 확대 렌즈 유닛을 통해 관찰될 수 있다. 하지만, 그와 같은 큰 각도로 눈을 아래로 돌 리는 것은 눈에 많은 스트레스를 야기하여, 외과의사는 종종 심각한 눈의 피로를 호소한다.

물체의 보통의 상이 관찰되는 경우에, 외과의사는 확대 렌즈 시스템(102)이 고정되지 않은 경우에 안경알(103)의 상부 부분을 통해 물체를 관찰하기 위해 머리를 아래로, 예컨대 17도의 각도로 더 숙여야만 한다. 머리를 그와 같이 숙이면 목에 심한 피로를 야기하게 되고, 외과수술에 있어 빈번하게 일어날 수 있는 바와 같이 외과의사가 긴 시간동안 머리를 숙인 채로 또는 목을 굽힌 채로 유지해야만 하는 경우, 목에 손상을 받을 수도 있다.

외과수술에 있어서 상술한 통상의 쌍안광학장치의 문제점은 또한 머리를 위로 기울임으로써 머리 위의 물체를 관찰하기 위해 건설현장에서, 지하채광에서 또는 천정의 벽화의 복원에 사용될 경우에도 발생한다.

그러므로, 머리의 아래나 위에 있는 물체를 관찰하기 위해 눈을 심하게 돌리거나 머리를 심하게 기울이는 것을 필요로 하지 않는 쌍안광학장치가 요구되었다.

본 발명은 눈을 많이 돌리거나 머리를 많이 숙이지 않고서도 머리의 높이에 있지 않는 사물의 관찰을 가능하게 하는 광학장치를 제공한다는 점에서 유리하다.

본 발명의 한 실시형태에 따르면, 사물을 관찰하기 위한 광학 장치가 제공된다. 이 광학장치는 프레임 및 적어도 하나의 렌즈 유닛을 가지고 있다. 이 프레임은 착용자에 지지되기에 적합하게 되어 있다. 이 렌즈 유닛은 착용자가 사물을 관찰할 수 있도록 상기 프레임에 연결되어 있다. 상기 렌즈 유닛은 착용자가 상기 렌즈 유닛을 들여다 보는 관찰 방향을 편향시키는 디플렉터를 포함하고 있다. 따라서, 착용자는 눈을 많이 돌리거나 머리를 많이 숙이지 않고서도 렌즈 유닛을 통하여 머리와 같은 높이에 있지 않는 사물을 관찰할 수 있다.

선택적으로, 상기 렌즈 유닛이 사물의 확대된 상을 제공하여 상기 광학장치는 예를 들면, 쌍안광학장치로 사용될 수 있다.

또한 선택적으로, 상기 광학장치는 상기 프레임에 의해 유지된 적어도 하나의 안경알을 더 포함하고 있으며, 상기 렌즈 유닛은 상기 안경알의 일부분에 고정되어 있어서 착용자가 상기 안경알의 다른 부분을 통해서는 상기 렌즈 유닛에 의해 확대되지 않은 상을 관찰할 수 있다.

또한 선택적으로, 상기 렌즈 유닛은 상기 안경알의 일부분에 고정되어 있어서 착용자가 머리를 숙이지 않고서 안경알의 다른 부분을 통하여 사물을 관찰할 수 있다. 예를 들면, 상기 렌즈 유닛이 착용자가 상기 렌즈 유닛을 들여다 보는 관찰 방향을 상기 디플렉터에 의해서 편향된 방향에 대향하는 방향으로 안경알의 광축으로부터 변위된 위치에서 상기 안경알에 고정되어 있다. 상기와 같은 쌍안광학장치는 착용자가 단지 눈을 돌림으로써 사물의 확대된 상과 보통의 상을 교대로 관찰할 수 있게 한다.

선택적으로, 상기 광학장치는 안경알의 전방에 배치된 반사 시스템을 더 포함하고 있다. 이 반사 시스템은 안경알의 상기 다른 부분을 통하여 관찰하는 경우 착용자의 시선을 사물을 향해 구부리도록 배치되어 있다.

상기 반사 시스템은, 예를 들면, 사물과 상기 렌즈 유닛 사이에서 확대 렌즈 유닛의 광축 상에 배치되어 있는 반투명 거울과, 안경알의 상기 다른 부분을 통하여 관찰하는 착용자의 시선 상의 상기 안경알의 전방에 배치되어 있는 거울을 포함하고 있다. 상기 반투명 거울은 확대 렌즈 유닛의 광축을 따라서 사물로부터 나오는 광의 일부분을 반사시키며, 상기 거울은 상기 반투명 거울로부터의 광을 착용자의 눈을 향하여 반사시킨다. 따라서, 착용자는 머리를 숙이지 않고서도 안경알을 통하여 사물의 보통의 상 즉, 확대 렌즈 유닛에 의해 확대되지 않은 사물의 상을 관찰할 수 있다.

선택적으로, 상기 렌즈 유닛은 함께 갈릴레이식 망원경을 구성하는 접안 렌즈 및 대물 렌즈와, 프리즘으로 될 수 있는, 상기 접안 렌즈와 상기 대물 렌즈 사이에 배치된 디플렉터를 포함한다. 이 디플렉터는 관찰된 사물의 상이 전도되지 않도록 렌즈 유닛의 광축을 편향시키는 식으로 배치되어 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 안경에 장착될 확대 렌즈 유닛이 제공된다. 이 확대 렌즈 유닛은 제 1 광축을 가진 접안 렌즈, 상기 접안 렌즈의 전방에 배치되어 있으며 제 1 광축을 편향시키는 디플렉터, 그리고 제 2 광축을 가지고 있으며 제 2 광축이 상기 디플렉터에 의해 편향된 제 1 광축과 일치하도록 배치되어 있는 대물 렌즈를 포함하고 있다.

상기한 바와 같이 배치된 확대 렌즈 유닛은 착용자가 사물을 직접 향해 눈이나 머리를 돌리지 않고서도 제 1 광축의 방향에 있지 않은 사물을 관찰할 수 있게 한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 사물을 관찰하기 위한 쌍안광학장치가 제공된다. 이 쌍안광학장치는 프레임 및 상기 프레임에 장착된 한 쌍의 안경알을 가진 안경, 그리고 각각이 접안 렌즈 및 대물 렌즈를 가지고 있는 한 쌍의 확대 렌즈 유닛을 포함하고 있다. 확대 렌즈 유닛의 각각은 상기 안경알의 각각에 장착되어 있다. 확대 렌즈 유닛의 각각은 상기 확대 렌즈 유닛의 광축을 편향시키는 디플렉터를 포함하여 상기 접안 렌즈에 있어서의 광축이 상기 대물 렌즈에 있어서의 광축에 대하여 경사지게 한다. 상기와 같이 배치된 쌍안광학장치는 사용자가 확대 렌즈 유닛을 들여다 보는 관찰 방향을 편향시켜서 사용자가 시선이 사물을 향하도록 하기 위해서 눈을 돌리거나 머리를 숙이지 않고서도 사물을 관찰할 수 있게 한다.

이하에서, 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

제 1 실시예

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 쌍안광학장치(1)의 정면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 쌍안광학장치(1)의 평면도이다.

쌍안광학장치(1)는 안경(2) 및 한 쌍의 확대 렌즈 유닛(3, 3)을 가지고 있다. 안경(2)은 프레임(F) 및 한 쌍의 안경알(14, 14)을 포함한다. 프레임(F)은 한 쌍의 안경다리(11, 11), 브릿지(12) 및 한 쌍의 코받침(13, 13)으로 구성된다. 안경알(14, 14)은 브릿지(12) 및 각각의 안경다리(11, 11) 사이에서 프레임(F)에 고정된다. 코받침(13, 13)은 각각의 안경알(14, 14)에 고정된다. 그리고 확대 렌 즈 유닛(3, 3)은 각각의 안경알(14, 14)의 전방 표면에 고정된다.

안경알(14, 14)은 착용자의 시력에 따라 볼록 렌즈, 오목 렌즈 및 무배율 평면 렌즈일 수 있다.

프레임(F)의 타입은 상기의 타입에 한정되지 않고 착용자의 머리에 안정적으로 지지될 수 있는 기타 타입이 사용될 수 있다. 그래서, 프레임(F)은 안경다리, 브릿지 및 코받침이 모두 단일편으로 일체화되는 프레임으로 대체될 수 있다.

도 6은 도 4에 도시된 쌍안광학장치(1)의 안경알(14) 중 하나 및 거기에 고정된 확대 렌즈 유닛(3)의 측면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 안경알(14)에는 원형의 관통 구멍(14a)이 제공된다. 각각의 관통 구멍(14a)은 안경알(14)의 중심, 또는 안경알(14)의 광축으로부터 하방으로 약간 변위된 위치에 형성된다. 또한 관통 구멍(14a, 14a)은 그들 사이의 거리가 착용자의 눈동자 거리보다 약간 짧도록 형성된다. 볼트(5)에 의해 확대 렌즈 유닛(3)을 안경알(14)에 고정하기 위한 4개의 고정 구멍(14b)은 각각의 관통 구멍(14a) 둘레에 형성된다.

도 7 내지 9는 도 4에 도시된 쌍안광학장치(1)의 정면도, 평면도 및 측면도이고, 도 10은 도 7의 II선에 따른 단면도이다.

확대 렌즈 유닛(3)은 접안 렌즈(21), 프리즘(22) 및 대물 렌즈(23)를 구성하는 망원 렌즈 시스템을 가지고 있다. 그리고 확대 렌즈 유닛(3)은 프리즘(22)을 유지하기 위한 베이스 플레이트(24), 그리고 접안 렌즈(21)를 유지하기 위한 것이고 베이스 플레이트(24)에 장착되는 렌즈 경통(25)을 그 내부에 가지고 있다.

도 11은 확대 렌즈 유닛(3)의 광학 시스템의 배열을 도시하고 있고, 도 12는 도 11에 도시된 광학 시스템의 개량 실시예로서 그 광축(A)은 선형적으로 확장되어 있다.

프리즘(22)은 서로 평행한 정상 및 바닥 표면, 그리고 정상 및 바닥 표면에 수직인 적어도 제 1, 제 2 및 제 3 측면(22a, 22b, 22c)을 가지고 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 측면(22a, 22b, 22c)의 각각은 평면이고 대체로 직사각형태를 가지고 있다.

제 2 측면(22b)은 45도의 각도로 제 1 측면(22a)과 일방의 끝부에서 연결되고, 112.5도의 각도로 제 3 측면(22c)과 타방의 끝부에서 연결된다. 제 1, 제 2 측면(22a, 22b)은 투명한 반면에 제 3 측면(22c)은 반사층(도시 생략)으로 코팅되어 있다.

접안 렌즈(21)는 오목-평요 렌즈(negative plano-concave lens)이고 오목면이 프리즘(22)의 제 1 측면(22a)을 향하도록 배치된다.

대물 렌즈(23)는 볼록-평철 렌즈(positive plano-convex lens)이고 접착제로 평면에서 프리즘(22)의 제 2 측면(22b)에 부착된다. 대물 렌즈(23)는 접안 렌즈측에서의 초점이 대물 렌즈측에서의 접안 렌즈(21)의 초점과 대체로 일치하도록 형성된다. 그래서, 대물 렌즈(23)는 접안 렌즈(21)와 협력하여 갈릴레이식 망원경을 구성한다.

그렇지만, 접안 렌즈(21) 및 대물 렌즈(23)의 초점의 위치는 확대 렌즈 유닛(3)의 디옵터가 착용자의 시력 및 물체까지의 거리에 따라 조정될 때 변할 수 있다는 사실을 주목해야 한다.

확대 렌즈 유닛(3)의 광축(A)은 그 제 1 측면(22a)을 수직으로 투과함으로써 접안 렌즈(21)를 통하여 통과하고 프리즘(22)으로 들어간다. 그리고 나서, 광축(A)은 반사층이 코팅되어 있는 제 3 측면(22c)에서 제 1 측면(22a)을 향하여 굽는다. 다음에, 광축(A)은 프리즘의 재료, 예컨대 유리의 임계각보다 큰 45도의 입사각으로 제 1 측면(22a)에 충돌한다. 그래서, 광축(A)은 전 내부 반사에 의해 제 1 측면(22a)에서 다시 굽고 제 2 측면(22b)을 향하여 뻗는다. 최종적으로, 광축(A)은 제 2 측면(22b)을 수직으로 투과하고 대물 렌즈(23)를 통과한다.

대물 렌즈(23)로부터 빠져나오는 광축(A)은 접안 렌즈(21)로 들어가는 광축으로부터 하향으로 45도 기울어져 있다. 따라서, 쌍안광학장치(1)의 착용자는 확대 렌즈 유닛(3)을 통해서 물체를 관찰할 수 있고, 이것은 확대 렌즈 유닛(3)을 들여다 보는 시선으로부터 45도 하향의 방향에 위치한다.

대물 렌즈(23)로부터 빠져나오는 광축(A)의 방향은 제 1, 제 2 및 제 3 측면(22a-22c) 사이의 각도를 적당하게 변경함으로써 변할 수 있다는 사실을 주목해야 한다.

물체로부터 그리고 확대 렌즈 유닛(3)을 통과하는 광선은 프리즘(22) 내에서 2번 반사되고 그래서 착용자는 확대 렌즈 유닛(3)을 통해서 반전되지 않은 상을 관찰할 수 있다는 사실을 또한 주목해야 한다.

도 13은 도 7에 도시된 확대 렌즈 유닛(3)의 베이스 플레이트(24)의 정면도이다. 베이스 플레이트(24)는 금속 또는 산업 플라스틱과 같은 경질 재료로 만들 어 진다. 베이스 플레이트(24)의 각 측면 에지를 따라서 플랜지(24b)가 제공되어 프리즘(22)의 폭과 대략 동일한 폭을 가지고 있는 오목부(24a)를 그 사이에 형성한다.

각각의 플랜지(24b)에는 한 쌍의 고정 구멍(24c)이 제공된다. 각각의 고정 구멍(24c)은 전방측(도 9에서 좌측)으로부터 후방측(도 9에서 우측)으로 그 정상 및 바닥 끝부 근방에서 플랜지(24b)를 통해서 천공된다. 이 고정 구멍(24c)은 안경알(14)의 고정 구멍(14b)의 위치에 대응하는 위치에 형성된다.

각각의 플랜지(24b)에는 4개의 나사 구멍(24d)이 더 제공된다. 각각의 나사 구멍(24d)은 외측으로부터 내측으로 플랜지(24b)를 투과하기 위해서 고정 구멍(24c) 중의 하나 및 플랜지(24b)의 정상/바닥 끝부 사이에 형성된다.

베이스 플레이트(24)의 오목부(24a)에 수용된 프리즘(22)에 접하고 그것에 의해 프리즘을 고정하기 위해 각각의 나사 구멍(24d)에 세트 스크루(도시 생략)가 나사고정된다.

프리즘(22)은 오목부(24a)의 바닥을 향해 있는 제 1 측면(22a)으로 베이스 플레이트(24)에 고정되지만, 그것으로부터 약간 이격되어 확대 렌즈 유닛(3)의 광축(A)을 따라서 제 1 측면(22a)에 충돌하는 빛의 전 내부 반사를 보장한다는 사실을 주목해야 한다.

도 10을 참조하면, 렌즈 경통(25)은 그 내부에 접안 렌즈(21)를 유지하는 관형 케이싱이다. 렌즈 경통(25)은 그 외측에 나사부를 가지고 있고 그 나사 구멍(24e) 내로 나사고정됨으로써 베이스 플레이트(24)에 고정된다. 렌즈 경통(25)은 베이스 플레이트(24)에 나사 결합되기 때문에, 접안 렌즈(21)의 위치 및 확대 렌즈 유닛(3)의 디옵터는 베이스 플레이트(24) 내에 나사고정되는 렌즈 경통(25)의 양을 변화시킴으로써 착용자의 시력에 따라서 조정될 수 있다.

렌즈 경통(25)은 안경알(14)에 형성된 관통 구멍(14a)의 외경보다 약간 작은 외경을 가지고 있다. 그래서, 렌즈 경통(25)은 확대 렌즈 유닛(3)이 안경알(14)에 장착될 때 관통 구멍(14a) 내부에 위치할 수 있다.

이제 도 5를 참조하면, 렌즈 경통(25)의 끝이 관통 구멍(14a)내에 놓여지도록 각각의 확대 렌즈 유닛(3)은 안경알(14)의 전방에 배치된다. 각각의 확대 렌즈 유닛(3)은 베이스 플레이트(24)의 고정 구멍(24c)과 안경알(14)의 고정 구멍(14b)을 관통하여 안경알(14)의 착용자 측의 너트(27)와 결합되는 볼트(26)에 의해 상응하는 안경알(14)에 고정된다. 다음에 설명되는 바와 같이, 갭을 조정하고 접안 렌즈의 광축의 방향을 조정하기 위하여 베이스 플레이트(24)와 안경알(14) 사이의 각각의 볼트에 와셔 또는 스페이서(28)가 제공될 수 있다. 본 실시예에서, 스페이서(28)는 도 6에 도시된 바와 같이 각각의 확대 렌즈 유닛(3)의 상부측에서 볼트(26)에만 제공된다.

도 14 및 도 15는 각각 도 4에 도시된 쌍안광학장치(1)의 정면도와 평면도이며, 도 16은 도 4에 도시된 쌍안광학장치(1)의 안경알(14)과 확대 렌즈 유닛(3)의 측면도이다. 이들 도면에서 프리즘(22), 베이스 플레이트(24), 렌즈 경통(25), 볼트(26), 스페이서(26)가 생략되어 있다는 것을 유의해야 한다.

도 16에 도시된 바와 같이, 각각의 확대 렌즈 유닛(3)은 광축보다 약간 낮은 위치에서 안경알(14)에 고정된다. 따라서, 일점쇄선(B)으로 도시된 바와 같이 착용자는 안경알(14)을 통하여 물체를 관찰할 수 있으며 안구(I)를 똑바로 전방을 향하도록 하므로써 통상적인 안경처럼 쌍안광학장치(1)를 사용할 수 있고, 또한 일점쇄선(C)으로 도시된 바와 같이 안구(I)를 약간 아래로 향하게 하므로써 확대 렌즈 유닛(3)을 통하여 물체의 확대된 상을 관찰할 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(14a,14a)은 예를 들어 착용자 측으로부터 40㎝ 떨어져 놓여있는 물체(200)와 착용자의 안구(I)의 중심을 연결하는 선(D,D)상에 형성된다. 물체(200)를 관찰하는 착용자의 시선 사이의 각도(θ1)가 라인(D,D) 사이에 형성된 폭주각(convergence angle)(φ)과 일치하도록 확대 렌즈 유닛(3,3)은 각각의 안경알(14,14)에 고정된다. 각각의 확대 렌즈 유닛(3)의 위치는 접안 렌즈의 광축에 대하여 피벗팅함에 의해서 더 조정되므로, 대물 렌즈(23)의 광축 사이의 각도(θ2)가 또한 폭주각(φ)과 일치한다.

상술한 바와 같이 안경알(14)에 고정된 확대 렌즈 유닛(3)은 착용자가 통상적인 느낌으로 확대 렌즈 유닛을 통하여 물체를 관찰할 수 있도록 허용한다.

때때로 접안 렌즈의 광축에 대한 각각의 확대 렌즈 유닛(3)의 위치가 더 변경되므로써 왼쪽과 오른쪽 확대 렌즈 유닛(3)을 통하여 관찰된 상의 자세를 조정하고, 대물 렌즈(23)의 광축 사이의 각도(θ2)는 이러한 조정에 기인하여 폭주각(φ)으로부터 벗어난다는 것을 유의해야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 쌍안광학장치(1)에는 접안 렌즈(21)와 대물 렌즈 사이에 배치된 프리즘(22)에 의해 확대 렌즈 유닛(3)을 통하 여 물체를 관찰하는 착용자의 시선에 대하여 아래로 광축이 편향되는 확대 렌즈 유닛(3)이 제공된다. 따라서, 쌍안광학장치(1)는 착용자가 목을 구부려 안경에 손상을 입히는 일이 없이 머리 아래에 놓여진 물체를 관찰할 수 있도록 허용한다.

제 2 실시예

도 17 과 도 18은 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 쌍안광학장치(5)의 정면도와 평면도이다. 도 17 과 도 18에 도시된 쌍안광학장치(5)는 도 4 와 도 5에 도시된 것의 변형이며, 안경알(14)이 안경알(44)로 대체되고 확대 렌즈 유닛(3)이 확대 렌즈 유닛(6)으로 대체된 것만이 다르다.

안경알(44)은 착용자의 시력에 따라 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 무배율 평면 렌즈일 수 있다.

각각의 안경알(44)에는 원형상 관통 구멍(44a)이 구비되어 있다. 각각의 관통 구멍(44a)은 안경알(44)의 중심으로부터 약간 위쪽으로 옮겨진 위치에, 또는 안경알(44)이 볼록 렌즈나 오목 렌즈인 경우 안경알(44)의 광축에 형성된다. 또한 관통 구멍(44a)은 그 사이의 거리가 착용자의 눈동자 거리보다 약간 짧게 되도록 형성된다.

도 19 는 도 17과 도 18에 도시된 쌍안광학장치(5)의 확대 렌즈 유닛(6)의 측면도이고, 도 20은 도 19에 도시된 확대 렌즈 유닛의 광학 요소를 착용자의 안구(I)와 함께 도시하고 있다.

확대 렌즈 유닛(6)은 도 9에 도시된 확대 렌즈 유닛(3)의 변형이며 이것은 링 나사(56)와 렌즈 후드(57)를 더 가지고 있다는 점에서 다르다.

링 나사(56)는 내주에 내부 나사부를 구비한 링이며 안경알(44)에 형성된 관통 구멍(44a)의 크기보다 큰 외경을 가지고 있다. 다음에 설명되는 바와 같이, 확대 렌즈 유닛(6)을 안경알(44)에 장착하기 위해 링 나사(56)는 렌즈 경통(25)의 끝과 나사 결합된다.

후드(57)는 대물 렌즈(23)의 외경과 실질적으로 같은 내경을 가진 불투명한 반원통형 부재이다. 후드가 대물 렌즈(23)의 외주의 상반부에 접착제로 고정되므로 대물 렌즈(23)의 입사 동공 바깥쪽에 투과한 빛이 프리즘(22)을 통과하여 착용자의 눈에 들어가는 것을 방지한다. 후드(57)는 예를 들어 수술실의 조명 램프로부터 빛의 직접적인 입사에 기인한 플레어를 방지하는데 유용하다.

확대 렌즈 유닛(6)은 또한 프리즘(22)의 배열에 있어서 도 9에 도시된 것과 다르다. 즉, 프리즘(22)은 제2 측면(22b)이 접안 렌즈(21)의 오목한 표면을 향하고 제1 측면(22a)이 대물 렌즈(23)의 평탄한 표면을 향하도록 배열된다.

프리즘(22)이 상술한 바와 같이 배열될 때 안경알(44)의 전방 표면과 마주하는 확대 렌즈 유닛(6)의 구역은 상당히 작아진다. 따라서, 확대 렌즈 유닛(6)이 고정되더라도 착용자가 물체(200)의 보통의 상을 관찰할 수 있는 커다란 구역이 안경알(44)에 남겨진다.

대물 렌즈(23)는 도시되지 않은 유지 부재에 의해 유지되어 평탄한 표면은 그 사이에 얇은 공기층을 가지고 프리즘(22)의 제1 측면(22a)과 평행으로 배치된다. 대물 렌즈(23)가 상술한 바와 같이 유지되므로 프리즘(22)의 제1 측면(22a)에서 확대 렌즈 유닛(6)의 광축(A)을 따라 진행하는 빛의 내부적인 전반사를 보장한 다.

상술한 바와 같이 확대 렌즈 유닛(6)을 배열하므로써, 광축(A)은 접안 렌즈(21)를 통과하고 프리즘(22)의 제2 측면(22b)을 수직으로 투과한다. 그 다음에 광축(A)은 프리즘(22)의 제1 측면(22a)에서 내부적인 전반사에 의해 제3 측면을 향하여 굽는다. 다음에, 광축(A)은 제3 측면(22c)에서 제1 측면(22a)을 향하여 뒤로 굽혀져 수직으로 제1 측면(22a)을 투과하고, 대물 렌즈(23)를 통과하여 확대 렌즈 유닛(6)을 빠져나간다.

확대 렌즈 유닛(6)은 다음과 같은 절차를 통하여 안경알(44)에 장착된다. 첫째, 확대 렌즈 유닛(6)이 안경알(44)의 전방에 배치되고 렌즈 경통(25)이 관통 구멍(44a)내로 삽입된다. 그 다음에, 링 나사(56)가 안경알(44)의 후방쪽을 향하여 관통 구멍(44a)을 통과한 렌즈 경통(25)의 끝에 고정된다. 관통 구멍(44a)의 크기보다 큰 외경을 가진 나사 구멍(56)은 베이스 플레이트(24)로 안경알(44)을 샌드위치하고 이에 의해 확대 렌즈 유닛(6)이 안경알(44)에서 떨어지는 것을 방지한다.

다음에, 확대 렌즈 유닛(6)의 자세가 조정되므로써 접안 렌즈(21)의 광축이 착용자의 각각의 눈을 향하게 하고, 또한 착용자의 각각의 눈과 물체(200)를 연결하는 라인 사이에 형성된 폭주각(φ)으로 대물 렌즈(23)의 광축 사이 및 접안 렌즈(21)의 광축 사이의 각도를 조정하므로써 착용자가 자연스런 느낌으로 물체를 관찰할 수 있도록 허용하다.

때때로 각각의 확대 렌즈 유닛(6)의 자세가 더 변경되므로써 왼쪽과 오른쪽 확대 렌즈 유닛(6)을 통하여 관찰된 상의 회전 또는 경사를 조정하고, 대물 렌즈(23)의 광축 사이의 각도는 이러한 조정에 기인하여 폭주각(φ)으로부터 벗어난다는 것을 유의해야 한다.

상술한 바와 같이 확대 렌즈 경통(25)의 자세가 조정된 후, 안경알(44)의 관통 구멍(44a)과 렌즈 경통(25) 사이의 공간은 확대 렌즈 유닛(6)을 안경알(44)에 고정하기 위한 접착제로 채워진다.

도 21a 및 도 21b는 도 17 및 도 18에 도시된 쌍안광학장치(5)를 사용하는 사용자의 머리를 개략적으로 도시한다.

상기한 바와 같이 배치된 쌍안광학장치(5)는 도 21a에서 도시한 바와 같이 예를 들면, 얼굴을 약간 아래로 기울임으로써 그리고 시선을 수평으로 향하게 하거나 또는 눈을 약간 위쪽으로 돌림으로써 얼굴에서 40cm 떨어져 근처에 위치된, 물체(200)의 확대상을 사용자가 확대 렌즈 유닛(6)을 통하여 관찰한다. 따라서, 눈 또는 목은 피곤하지 않게 되거나 또는 사용자가 외과 수술동안과 같이 오랜 기간동안에 확대된 상을 관찰할지라도 아프지 않게 된다.

도 21b에 도시된 바와 같이, 사용자는 또한 얼굴의 움직임 없이 확대 렌즈 유닛(6) 아래에 접안렌즈(14)를 통하여 확대 렌즈 유닛(6)에 의하여 그러나 예를 들면 눈을 37도 아래로 돌림으로써 확대되지 않는 물체(200)의 상 또는 동일 물체(200)의 보통의 상을 또한 관찰할 수 있다. 따라서, 사용자는 확대된 상과 물체의 보통의 상을 빠르게 비교할 수 있다.

제 3 실시예

도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 쌍안광학장치의 일부분을 개략적으로 도시한다. 본 발명의 제 3 실시예에 따른 쌍안광학장치는 제 1 실시예에 따른 변형 실시예이고, 그리고 확대 렌즈 유닛(3)이 제 1 실시예에서의 위치와 비교하여 더 높은 위치에 고정되기 위하여 상반부에 안경알(14)의 관통구멍(14a)이 형성되는 점만이 다르다. 이러한 배치는 사용자가 확대 렌즈 유닛(3) 아래의 안경알(14)의 상기 부분을 통하여 또한 물체를 관찰하게 한다.

따라서, 사용자는 목을 굽히지 않고 눈을 상하로 돌림으로서 안경알(14)을 통한 보통의 상 및 확대 렌즈 유닛(3)을 통한 확대된 상을 관찰할 수 있다.

본 발명의 제 3 실시예에 따라 확대 렌즈 유닛의 배치는 상기 언급한 바를 제외하고는 제 1 실시예와 실질적으로 동일하다.

제 4 실시예

이하에서, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 쌍안광학장치가 설명될 것이다. 제 4 실시예에 따른 쌍안광학장치는 각각의 안경알(44)의 전방부에 거울(80) 및 반투명 거울(82)을 포함하는 것을 제외하고는 제 2 실시예의 쌍안광학장치와 동일한 구성이다.

도 23은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 쌍안광학장치의 거울(80) 및 반투명 거울(82)의 배치를 개략적으로 도시한다.

거울(80)은 확대 렌즈 유닛(3) 아래에 안경알(44)의 상기 부분의 전방부에 위치되고 그리고 반투명 거울(81)은 물체로부터 나오는 빛의 일부를 반사시키도록 대물렌즈(23)의 전방부에 위치되나 다른 일부가 거울을 통과하게 하고 확대 렌즈 유닛(6)을 들어가게 한다.

거울(80) 및 반투명 거울(81)은 광로(L1)가 반투명 거울(81)로써 거울(80)쪽으로 굽혀진, 그리고 거울(81)로써 사용자 눈(I)쪽으로 더욱 굽혀진 확대 렌즈 유닛(6)의 광축(A)을 따라서 물체(200)로부터 연장되어 형성되도록 배치된다.

상기와 같이 배치된 쌍안광학장치로써, 사용자는 확대 렌즈 유닛(6)을 통하여 물체(200)의 확대된 상을 관찰하고, 그리고 확대 렌즈 유닛(6) 아래의 안경알(44)의 상기 부분을 통하여 동일한 방향으로부터 동일 물체(200)의 보통의 상을 관찰한다.

제 5 실시예

이하에서, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 쌍안광학장치가 설명될 것이다. 제 5 실시예에 따른 쌍안광학장치는 각각의 안경알(14)의 전방부에 제 1 거울 및 제 2 거울을 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성이다.

도 24는 본 발명의 제 5 실시예에 따라 쌍안광학장치의 제 1 거울(90) 및 제 2 거울(91)의 배치를 개략적으로 도시한다. 제 1 거울(91)은 사용자의 눈에서 뻗어나오고 안경알(14)의 중심을 통과하는 선(M)위 안경알(14)의 전방부에 위치된다. 제 2 거울(91)은 안경알(14)의 상단부의 전방부에 위치된다.

제 1 및 제 2 거울(90, 91)은 광로(L2)가 선(M)을 따라서 사용자의 눈으로부터 연장되어 형성되고, 제 1 거울(90)에서 45도보다 약간 더 작은 각도로 상향 뒤로 굽어지고, 그리고 확대 렌즈 유닛(3)으로부터 대략 40cm정도 떨어져 광축(A)과 교차하도록 제 2 거울에서 다시 굽어지도록 배치된다.

상기와 같이 배치된 쌍안광학장치로, 사용자는 확대 렌즈 유닛(3)을 통하여 물체의 확대된 상 및 눈을 상하로 약간 회전함으로써 목을 굽히지 않고 안경알(14)을 통하여 물체의 보통의 상, 양자를 관찰할 수 있다.

또다른 변형 실시예

상기 실시예에 도시된 프리즘(22)은 프리즘(22)이 굽혀지는 동일한 방식으로 확대 렌즈 유닛의 광축을 굽히도록 배치된 2개의 거울로 교체될 수 있다.

더욱이, 상기 실시예에서 확대 렌즈 유닛은 갈릴레이식 망원경 대신에 케플러식 망원경을 형성하도록 배치될 수 있고, 이것은 접안렌즈와 대물렌즈 사이에서 상 반전 광학 시스템을 갖추고 있다. 이러한 경우에 있어서, 상 반전 광학 시스템의 거울 또는 프리즘은 확대 렌즈 유닛의 광축을 편향시키기 위하여 사용될 수 있다.

더욱이, 확대 렌즈 유닛의 광축을 편향시키기 위한 요소 또는 확대 렌즈 유닛의 프리즘은 접안 렌즈와 대물렌즈 사이 대신에 대물렌즈의 전방에 배치될 수 있다.

본 발명의 한 실시형태에 따르면, 착용자는 눈을 많이 돌리거나 머리를 많이 숙이지 않고서도 렌즈 유닛을 통하여 머리와 같은 높이에 있지 않는 사물을 관찰할 수 있다. 선택적으로, 상기 렌즈 유닛이 사물의 확대된 상을 제공하여 상기 광학장치는 예를 들면, 쌍안광학장치로 사용될 수 있다. 또한 선택적으로, 상기 광학장치는 상기 프레임에 의해 유지된 적어도 하나의 안경알을 더 포함하고 있으며, 상기 렌즈 유닛은 상기 안경알의 일부분에 고정되어 있어서 착용자가 상기 안경알의 다른 부분을 통해서는 상기 렌즈 유닛에 의해 확대되지 않은 상을 관찰할 수 있다. 또한 선택적으로, 상기 렌즈 유닛은 상기 안경알의 일부분에 고정되어 있어서 착용자가 머리를 숙이지 않고서 안경알의 다른 부분을 통하여 사물을 관찰할 수 있다. 상기와 같은 쌍안광학장치는 착용자가 단지 눈을 돌림으로써 사물의 확대된 상과 보통의 상을 교대로 관찰할 수 있게 한다.

본 발명의 다른 실시형태에 따른 확대 렌즈 유닛은 착용자가 사물을 직접 향해 눈이나 머리를 돌리지 않고서도 제 1 광축의 방향에 있지 않은 사물을 관찰할 수 있게 한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 쌍안광학장치는 사용자가 확대 렌즈 유닛을 들여다 보는 관찰 방향을 편향시켜서 사용자가 시선이 사물을 향하도록 하기 위해서 눈을 돌리거나 머리를 숙이지 않고서도 사물을 관찰할 수 있게 한다.