Стереоскоп Быкова зеркальный для анаморфированных стереопар Российский патент 2024 года по МПК G02B30/35 

Область техники

Изобретение относится к персональным устройствам для просмотра стереоскопических изображений, в частности к устройствам, предназначенным для просмотра статических и динамических стереоскопических изображений - одновременно отображаемых и пространственно разделенных.

Метод пространственного изображения, так называемая стереоскопия, представляет собой хорошо известный способ записи и воспроизведения фотографий или фильмов. Более или менее успешно делаются попытки воспроизвести изображения, как при естественном зрении. Предназначенные левому и правому глазам изображения (составляющие стереопару) должны быть переданы каждому глазу соответственно, создавая пространственное впечатление в мозгу путем слияния изображений.

При просмотре стереопар необходимо обеспечить, чтобы в каждый глаз передавалось только предназначенное для него изображение, а другое становилось невидимым для него, аналогично для другого глаза.

Оптические оси от каждого глаза к предназначенному для него изображению располагаются друг относительно друга параллельно на расстоянии, равном расстоянию между глаз наблюдателя.

Физиологией человека обусловлено, что для фокусировки на изображениях человек способен сводить оптические оси в зоне наблюдаемых изображений или оставлять их параллельными, но не способен разводить их.

Поэтому меньшие изображения можно размещать рядом, соблюдая параллельность оптических осей, большие изображения необходимо смотреть через зеркала или призмы, которые позволяют изменить направление оптических осей.

Уровень техники

Известен зеркальный стереоскоп (патент GB190022246 (A) и варианты), где применено одно зеркало для одного изображения, устанавливаемое под углом 45 градусов к наблюдателю, где зеркало изменяет направление оси взгляда наблюдателя на 90 градусов, но в той же плоскости, что и ось взгляда другого глаза наблюдателя. Соблюдение указанных углов необходимо для недопущения искажений при просмотре неанаморфированных (с исходными пропорциями) изображений стереопары. Недостатком известного технического решения является то, что в конструкции нельзя изменить угол установки зеркала или расположить изображения стереопары в не перпендикулярных друг другу плоскостях. Расположение изображений стереопары в разных плоскостях друг относительно друга делает неудобным процесс смены изображений при переходе от просмотра одной стереопары к другой, делает невозможным расположение обоих изображений на одном печатном листе или экране.

Известен зеркальный стереоскоп (патент US1440231 (A) и варианты), где оба неанаморфированных (с исходными пропорциями) изображения стереопары находятся в одной плоскости, где применены две пары зеркал с обращенными друг к другу отражающими поверхностями, по одной паре для каждого изображения стереопары, где применение пар зеркал обусловлено необходимостью соблюдения строгой параллельности осей взгляда левого и правого глаз наблюдателя для недопущения искажений при просмотре неанаморфированных изображений стереопары. Недостатком известного технического решения является то, что применение дополнительной пары зеркал значительно ухудшает качество получаемого изображения за счет его размывания вследствие дисперсии света, усиленной в процессе последовательного прохождения границ сред в зеркалах в каждой из пар.

Известен линзовый стереоскоп (патент US2131444 (A) и варианты), где оба неанаморфированных (с исходными пропорциями) изображения стереопары находятся в одной плоскости, где применены две оптические увеличивающие линзы для сохранения строгой параллельности осей взгляда левого и правого глаз наблюдателя для недопущения искажений при просмотре неанаморфированных изображений стереопары. Недостатком известного технического решения является то, что ключевым элементом конструкции служат оптические увеличивающие линзы, которые сами по себе являются технологически сложным в изготовлении изделием, ограничены узким диапазоном параметров, допускающих их применение в данной конструкции, как правило, изготавливаются специально для конкретной модели стереоскопа. Недостатком известного технического решения также является то, что малый размер неанаморфированных изображений стереопары определяет повышенные требования к качеству изображений, в частности к количеству точек (пикселей), составляющих изображение, на единицу площади изображения. Полиграфическое оборудование для печати таких изображений или мониторы для проецирования стереопар с разрешением, при котором при просмотре через увеличивающие линзы не будут видны точки (пиксели), составляющие изображение, являются дорогостоящим высокотехнологичным оборудованием, отсутствующим в повседневном свободном доступе.

Задачей изобретения является создание простого и дешевого в технологическом исполнении, производстве и удобного в использовании стереоскопа, обеспечивающего надлежащее качество для просмотра статических и динамических стереопар с изображениями, находящимися в одной плоскости (на одном носителе/мониторе) с пониженными требованиями к качеству их отображения (низкие требования к качеству полиграфии при печати на бумажные и прочие носители, или невысокое разрешение недорогих мониторов при проецировании изображений).

Сущность изобретения заключается в том, в конструкции стереоскопа не используются технологически сложные элементы, такие как оптические линзы, зеркала со специальным антидисперсионным покрытием. Технический результат достигается за счет стационарной установки под необходимыми углами и на определенном расстоянии к наблюдаемому изображению только по одному плоскому зеркалу напротив каждого глаза зрителя и за счет предварительной подготовки анаморфированных изображений стереопары – геометрического искажения каждого из изображений стереопары, предназначенного для последующей компенсации искажений, возникающих по причине неперпендикулярности оптической оси наблюдения к плоскости, на которой располагаются изображения.

Предварительное анаморфирование изображений для левого и правого глаза производится в графическом редакторе, доступном во всех существующих операционных системах на устройствах с графическим интерфейсом с любым уровнем производительности.

Конструкция

На Фиг.1 показан общий вид конструкции справа сверху, на Фиг.2 показан общий вид конструкции спереди, на Фиг.3 показан общий вид конструкции сверху, где:

1 - левый глаз наблюдателя;

2 - правый глаз наблюдателя;

3 - окуляр для фиксации позиции наблюдателя и искусственного ограничения зон зеркал, видимых каждому глазу наблюдателя;

4 - левое зеркало;

5 - правое зеркало;

6 - левое анаморфированное изображение;

7 - правое анаморфированное изображение;

8 - плоскость размещения стереопары (бумажный или иной полиграфический носитель или монитор);

9 - примеры траекторий наблюдения левого изображения стереопары;

10 - примеры траекторий наблюдения правого изображения стереопары.

Наблюдатель располагается перед стереоскопом, при этом взгляд наблюдателя поз.1 и 2 направлен в ограничивающие зону обзора для каждого глаза отверстия окуляра поз.3 стереоскопа. Оптические оси от глаз наблюдателя к изображениям стереопары посредством зеркал поз.4 и 5 перенаправляются соответствующим анаморфированным (предварительно искаженным) изображениям стереопары поз.6 для левого глаза, поз.7 для правого, расположенным в одной плоскости на одном носителе поз.8. Траектории, по которым ведется наблюдение, обозначены поз.9 и 10 для левого и правого глаза соответственно.

На Фиг.4 показаны исходные неанаморфированные (с исходными пропорциями) изображения, имеющие общепринятую прямоугольную форму, в данном примере 11 - для левого глаза наблюдателя, 12 - для правого глаза наблюдателя, 8 - плоскость размещения стереопары (бумажный или иной полиграфический носитель или монитор). Те же, но уже специально подготовленные для наблюдения анаморфированные изображения, представлены на Фиг.5, где 6 - изображение для левого глаза наблюдателя, 7 - изображение для правого глаза наблюдателя.

Технический результат достигается за счет стационарной установки под непрямыми углами к наблюдаемым изображениям и на фиксированном расстоянии от них только по одному плоскому зеркалу напротив каждого глаза зрителя и предварительной подготовки анаморфированных изображений из исходных изображений стереопары. Углы установки зеркал относительно плоскости наблюдаемых анаморфированных изображений, расстояние от зеркал до анаморфированных изображений, взаимное расположение анаморфированных изображений на плоскости могут варьироваться в широких пределах в зависимости от целей, назначения, эргономических и технических особенностей конкретной полезной модели, основанной на описываемом техническом решении.

Осуществление изобретения

Стереоскоп можно изготовить из материалов, имеющихся в бытовом доступе. Анаморфированные изображения стереопар, используемых в данной конструкции, также не требовательны к качеству изображения и их можно распечатывать на бытовых принтерах, включая черно-белые лазерные. В качестве носителя изображения также допустимо применение любого бытового монитора.

Изобретение предполагает реализацию в портативных стереоскопах для бытового просмотра фотографических стереопар и стереоскопических видеоизображений, сувенирной продукции, в стендовом исполнении для интерактивного стереоскопического контента музеев и выставок. Изобретение предполагает использование в качестве недорогого устройства вывода стереоскопических изображений вместо дорогих и высокотехнологичных устройств в учебных заведениях в стереоскопических микроскопах, при картографировании с использованием стереоскопических изображений.

Изобретение относится к персональным устройствам для просмотра стереоскопических изображений. Зеркальный стереоскоп состоит из окуляра, двух зеркал и стереопары. Левое и правое изображения стереопары предварительно подготовлены - анаморфированы с целью компенсации искажений изображений, обусловленных конструкцией стереоскопа. Анаморфированные изображения расположены на одной плоскости в непосредственной близости друг от друга, при этом применено только по одному зеркалу для изменения направления оси наблюдения для каждого из двух анаморфированных изображений, и углы установки зеркал, окуляра, плоскости изображений, углы изменения направлений осей наблюдения для левого и правого глаза наблюдателя выбраны произвольно. Технический результат заключается в обеспечении надлежащего качества при просмотре статических и динамических стереопар с пониженными требованиями к качеству их отображения. 5 ил.

Зеркальный стереоскоп, состоящий из окуляра, двух зеркал и стереопары, отличающийся тем, что левое и правое изображения стереопары предварительно подготовлены - анаморфированы с целью компенсации искажений изображений, обусловленных конструкцией стереоскопа, анаморфированные изображения расположены на одной плоскости в непосредственной близости друг от друга, применено только по одному зеркалу для изменения направления оси наблюдения для каждого из двух анаморфированных изображений, углы установки зеркал, окуляра, плоскости изображений, углы изменения направлений осей наблюдения для левого и правого глаза наблюдателя выбраны произвольно.