Электромеханический инвертоскоп Российский патент 2024 года по МПК G02B27/02 A61H5/00 

Изобретение относится к легким оптическим устройствам, предусматривающим возможность ношения на голове пользователя, и может быть использовано для реверсии, инверсии, постоянного вращения или поворота поля зрения человека на любой угол вокруг оптических осей глаз с целью тренировки пространственных способностей человека, предполетной подготовки космонавтов и летчиков, а также для развлекательных целей.

Известно оптическое устройство для реверсии или инверсии поля зрения, содержащее корпус, светозащитный щиток, оправу реверсирующих призм, крепление оправы реверсирующих призм к светозащитному щитку, реверсирующие призмы в виде двух прямоугольных призм, закрепленных в оправе с возможностью перестановки реверсирующих призм из положения, соответствующего горизонтальной реверсии зрительного поля в положение, соответствующее вертикальной реверсии зрительного поля пользователя (Патент РФ 123986).

Недостатком указанного устройства является невозможность повернуть призмы на любой угол и, таким образом, отсутствие возможности реализовать, в том числе, непрерывный поворот поля зрения пользователя вокруг оптических осей глаз.

Известно развлекательное устройство, создающее оптическую иллюзию поворота стены, окружающей наблюдателя, в цилиндрическом туннеле, состоящее из цилиндрической стены, установленной на роликовых направляющих и вращаемой с помощью электромеханического привода вокруг находящегося внутри наблюдателя.

Информация об устройстве доступна по следующему электронному адресу в сети Интернет:

(https://en.wikipedia.org/wiki/Spinning tunnel)

Недостатком указанного устройства является не целостный поворот поля зрения наблюдателя, а поворот только заранее заданной поверхности вокруг него с целью создать оптическую иллюзию для развлечения, а также ограниченность предъявляемых зрительных стимулов в виде различных световых цветных пятен, паттернов и других примитивных узоров, покрывающих стенку вращающегося вокруг наблюдателя цилиндра. Кроме того, недостатком указанного устройства является принципиальная невозможность взаимодействия с поворачивающимся иллюзорным пространством с помощью рук.

Ближайшими аналогами, взятыми в качестве прототипа, являются устройства, известные как инвертоскоп призматический с независимым вращением призм, urnkehrbrill и другие подобные устройства, которые используются для инверсии, реверсии и поворота поля зрения человека на любой угол вокруг оптических осей глаз, состоящие из корпуса, светозащитного щитка, двух оправ с прямоугольными призмами, которые могут, независимо друг от друга, вращаться в плоскости, расположенной перпендикулярно оптическим осям глаз пользователя. Информация об устройствах доступна по следующим электронным адресам в сети интернет:

(https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Umkehrbrille.JPG/1280px-Umkehrbrille.JPG)

(https://www.3bscientific.de/product-manual/1000895 DE.pdf)

(https://ru.wikipedia.org/wiki/Инвертоскоп#/media/Файл:Инвертоскоп призматический с независимым вращением призм.jpg)

Недостатками указанных устройств является необходимость ручной юстировки оптических осей призм относительно друг друга после вращения на заданный угол, чтобы обеспечить целостное, стереоскопическое поле зрение пользователя. Также, в прототипах не предусмотрена возможность применения какого-либо привода с механизмом для синхронного вращения оптических элементов с сохранением постоянной точной юстировки с целью непрерывного поворота всего поля зрения пользователя.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание электромеханического инвертоскопа с точным синхронным вращением призм, лишенного вышеперечисленных недостатков, с возможностью обеспечить постоянную компланарность оптических осей призм для получения четкого стереоскопического поля зрения пользователя при повороте поля зрения на любой угол или при постоянном его вращении с возможностью плавного изменения скорости вращения.

Поставленная задача решается электромеханическим инвертоскопом, включающим жесткую маску с мягким обтюратором и ремешком для крепления на голове пользователя. На жесткой маске закреплена базовая платформа с отверстиями для вращающихся окуляров с призмами, электромеханического привода и фланцевых держателей для высокоточных подшипников, имеющих не менее чем пятый класс точности. Высокоточные подшипники запрессованы с натягом во фланцевые держатели, установленные на базовой платформе соосно отверстиям для вращающихся призм. По внутреннему диаметру подшипников запрессованы окуляры с установленными в них призмами. На окулярах призм соосно вращению установлены шестерни для зубчатой передачи крутящего момента от электропривода с понижающим редуктором. Установленный на базовой платформе между призмами электропривод с понижающим редуктором также снабжен шестерней для зубчатой передачи крутящего момента к окулярам с призмами. Также, электромеханический инвертоскоп включает кожух с отсеками для элемента питания электрической цепи, состоящей из электропривода и контроллера, позволяющего плавно изменять скорость вращения окуляров с призмами. Кожух устройства включает закрепленные вокруг окуляров с призмами защитные бамперы с целью предотвратить помехи вращению окуляров с призмами и защитить их от прямого ударного воздействия. Также, на корпусе закреплена ручка включения контроллера и плавной регулировки скорости вращения окуляров с призмами.

Технический результат, полученный от использования заявленного изобретения, обеспечивается за счет реализации синхронного вращения окуляров электромеханического инвертоскопа, которые, путем запрессовки их во внутренний диаметр высокоточных подшипников с классом точности не менее пятого, запрессованных во фланцевые держатели, жестко закрепленные на базовой платформе с отверстиями для вращающихся окуляров и электромеханического привода с понижающим редуктором, а также за счет использования точной зубчатой передачи крутящего момента от электромеханического привода с понижающим редуктором на оба окуляра одновременно, позволяют обеспечить компланарность оптических осей призм в окулярах для получения четкого стереоскопического поля зрения пользователя при повороте поля зрения на любой угол или при постоянном вращении с возможностью плавного изменения скорости его вращения с помощью имеющегося контроллера, установленного в отсеке кожуха электромеханического инвертоскопа и ручкой включения с возможностью плавной регулировки, установленной на внешней поверхности кожуха.

На Фиг. 1 представлен общий вид электромеханического инвертоскопа и этот же вид со снятым кожухом с демонтированной одной из шестерен для демонстрации особенностей компоновки узлов и пояснения принципа точной синхронной передачи крутящего момента от электропривода с понижающим редуктором к окулярам с призмами.

Электромеханический инвертоскоп (Фиг. 1) содержит жесткую маску 11 с обтюратором 8, предназначенным для равномерного распределения веса электромеханического инвертоскопа по площади контакта с лицом пользователя. Маска крепится на голове пользователя с помощью регулируемого по длине ремешка 13 и содержит базовую платформу 6 с установленными на ней фланцевыми держателями 5 с подшипниками 7, в которые установлены окуляры 2 с призмами 1 и шестернями 3, входящими в зацепление с ведущей шестерней 9, которая установлена на валу понижающего редуктора электропривода 4. Сверху базовой платформы 6 крепится кожух 10 с отсеком 15 для размещения элемента питания и контроллера и с установленной на нем ручкой включения и регулировки скорости вращения 14. К кожуху 10 также крепятся бамперы 12.

Инвертоскоп работает следующим образом.

Жесткая маска 11 должна плотно прилегать к лицу пользователя с помощью мягкого обтюратора 8 и крепится на голове с помощью регулируемого по длине ремешка 13. При подаче напряжения с помощью ручки включения и регулировки скорости 14 от элемента питания с контроллером, расположенных в верхнем отсеке 15 корпуса 10 призмы 1 установленные в окуляры 2 начинают синхронно вращаться в одном направлении со скоростью, заданной ручкой регулировки 14. Точное вращение окуляров с призмами обеспечивается точной передачей крутящего момента от электропривода с понижающим редуктором 4, жестко закрепленного на базовой платформе 6, с помощью шестерни 9, установленной на вал понижающего редуктора, которая входит в одновременное зацепление с шестернями 3, установленными на окуляры 2. При длительном вращении или при однократном повороте на любой угол окуляров 2 с призмами 3 обеспечение компланарности оптических осей призм для получения четкого стереоскопического поля зрения, соответствующего повороту поля зрения пользователя на любой угол достигается с помощью высокоточных подшипников 7 с классом точности не менее пятого, запрессованных во фланцевые держатели 5 и жестко закрепленные на базовой платформе 6. Бамперы 12 служат для предотвращения помех вращению окуляров с призмами и защиты их от прямого ударного воздействия. С этой же целью, высота бамперов относительно кожуха электромеханического инвертоскопа больше, чем высота вращающихся окуляров с призмами.

Таким образом, решается задача создания легкого эргономичного электромеханического инвертоскопа с точным синхронным вращением призм, лишенного недостатков известных прототипов с возможностью обеспечить постоянную компланарность оптических осей призм для получения четкого стереоскопического поля зрения пользователя при повороте поля зрения на любой угол или при постоянном его вращении с возможностью плавного изменения скорости вращения.

Изобретение относится к оптическим устройствам, предусматривающим возможность ношения на голове пользователя, и может быть использовано для реверсии, инверсии, постоянного вращения или поворота поля зрения человека вокруг оптических осей глаз с целью тренировки пространственных способностей человека, предполетной подготовки космонавтов и летчиков, а также для развлекательных целей. Электромеханический инвертоскоп обеспечивает поворот поля зрения пользователя на любой угол или постоянное вращение поля зрения с помощью синхронной зубчатой передачи крутящего момента от электромеханического привода с понижающим редуктором к двум призмам в окулярах, установленных в подшипники, которые запрессованы во фланцевые держатели, установленные соосно отверстиям на базовой платформе. Техническим результатом является обеспечение постоянной компланарности оптических осей синхронно вращающихся электромеханическим путем призм для получения стереоскопического поля зрения при повороте поля зрения или при его постоянном вращении с возможностью плавного изменения скорости вращения. 1 ил.

Электромеханический инвертоскоп, содержащий призмы в окулярах, закрепленные на базовой платформе, которая установлена на жесткой маске с мягким обтюратором и регулируемым по длине ремешком для крепления на голове пользователя, отличающийся тем, что для обеспечения постоянной компланарности оптических осей призм и получения четкого стереоскопического поля зрения пользователя при повороте поля зрения на любой угол или при постоянном его вращении окуляры призм соосно запрессованы в высокоточные подшипники, имеющие не менее пятого класса точности, которые запрессованы во фланцевые держатели, установленные соосно отверстиям для окуляров с призмами в базовой платформе; при этом постоянное синхронное вращение окуляров с призмами или поворот на любой угол обеспечивается путем электромеханической точной зубчатой передачи крутящего момента от электропривода с понижающим редуктором к окулярам с призмами с помощью шестерни, закрепленной на валу понижающего редуктора, и шестерен, соосно закрепленных на обоих окулярах; кроме того, электромеханический инвертоскоп снабжен внешним кожухом с отсеками для элемента питания электрической цепи, состоящей из электропривода и контроллера для плавного изменения скорости вращения окуляров с призмами при помощи ручки включения, регулирующей также скорость вращения и закрепленной на кожухе, который также включает в себя отдельно установленные на нем бамперы, предотвращающие помехи и прямые ударные воздействия на вращающиеся окуляры с призмами.