Устройство для стереоскопического наблюдения объекта Советский патент 1984 года по МПК G02B21/22 

со

4;

Изобретение относится к устройствам для стереоскопического наблюдения объектов

Известно устройство для стереоскопического наблюдения объекта, содержащее общий основной объектив параллельно установленные тубусные линзы, строящие в промежуточных плоскостях изображений два отдельных изображения объекта/ принимаемых из разных направлений. В обои каналах между тубусными линзами и плоскостями промежуточных изображений установлены 60-градусная призма и два плоских зеркала. С помощью призмы осуществляется необходимое для данного случая оборачивание изображений, а плоские зеркала оборачивают отдельные зеркальные изображения в прямые,

В направлении светового пучка, позади промежуточных плоскостей изображения, установлены в каждом ходе лучей по одной проекционной линзе, проектирующих промежуточные изображения объекта под углом друг к другу, -в плоскости светорассеивающай пластины, в непосредственной близости с которой устанолена несимметрично к оптической ос системы линза Френеля строящая рафокусированные изображения входного зрачка в области зрачков наблдателя С1 ,

Устройство создает равномерную освещенность изображения по полю, но матовая поверхность светорассеивающей пластины не обеспечивает полной сепарации правого и левого изображений, что влияет на качество стереоскопического изображения, а также вызывает и потери яркости изображения из-за ослабления светового потока в направлении

наблюдения светорассеиваияцей поверностью.

В устройстве для стероскопического наблюдения объекта имеет мест ухудшение разрешающей способности из-за наложения на промежуточное изображение объекта структуры светорассеивающей пластины и рельефа поверхности линзы Френеля, а также возникновение трансформации изображений, приводящей к возникновению горизонтального и вертикального параллаксов из-за совмещения плоскостей левого и правого изображений на экране под углом друг к другу.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее объектив оборачивающую зеркально-призменную систему, окуляры и экран, выполненный в виде двух плосковыпуклых коллективных линз, обращенных выпуклыми поверхностями друг к другу и оптического линзового растра со сферическими линзовыми элементами Г21.

Недостатком указанного устройства является применение линзового растра, который вызывает ухудшение разрешающей способности из-за наложения на промежуточное изображение объекта рельефа линзового растра.

О Цель изобретения - улучшение качества наблюдаемого стереоскопического изображения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для стереоскопи5 ческого наблюдения объекта, содержащее оптически сопряженные объектив и призменную систему из двух идентичных каналов и два проекционных окуляра, каждый канал призменной

0 системы выполнен в виде прямоугольной призмы со скошенньам острым углом, оптически сопряженной посредством cooтвeтcтвsющeгo проекционного окуляра и преломляющей призмы

5 в виде куба, установленной с возможностью вокруг оси, перпендикулярной оси объектива, с соответствуккцей отражательной призмой с трапецеидальным сечением с одной

Q ртражаюЕцей поверхностью, при этом

входные грани прямоугольных призм и выходные грани отражательных призм параллельны между собой и перпендикулярны оптической

оси объектива, а за отражательными призмами размещена зеркальная система в виде трех оптичес ки сопряженных концентрических зеркал, первое и третье из которых вогнуты, а второе выпуклое, а за

третьим зеркалом установлено плоское зеркало под углом к оптической оси cиcтe aл.

На фиг.1 изображена оптическая схема устройства; на фиг.2 - то же,

вид слева.

Устройство содержит объект наблюдения If источники света 2/ объектив 3, две идентичных пря1 эугольных призмы 4 со скошенными острыми углами, оптически сопряженные с соответствующими отражательными призмами 5 с трапецеидальным сечением с одной отражающей поверхностью посредством соответствукхцих

проекционных окуляров 6 с преломляющей- призмой 7,, выполненной в виде куба, а отражательные призмы оптячески сопряжены с зеркальной системой из вогнутых зеркал 8 и 9, выпуклого зеркала 10 и плоского

зеркала 11.

Устройство работает следующим образом.

Объектив 3 строит изображение объекта.1, освещенного источниками

света 2, в фокальных плоскостях

линзовых элементов 6, которые переносят эти изображения в бесконечность.

Группа призм, состоящая из двух идентичных прямоугольных призм, один из острых углов которых скошен делит зрачок на две половины и направляет оптические оси обеих ветвей перпендикулярно входным граням куба 7. Угол между нормалями к входным граням куба равен углу между оптическими осями обеих ветвей после первой группы призм и удвоенному углу отклонения луча каждой из призм и равняется 90°. Ширина скоса одного из острых углов прямоугольных призк определяется величиной углового поля устройства и положением изображения выходного зрачка объектива устройства.

Вращаясь, подвижная часть 7 перемещает изображения.разделенных зрачков в каждом из каналов в плоскостях, перпендикулярных оптичесКИМ осям, и при его вращении изображения разделенных зрачков пере- метаются по четырем параллельным друг другу направлениям, что позволяет-увеличить площадь зрачка, в которой глаз наблюдателя сможет увидеть изображение. Подвижная часть установлена на оси двигателя вращакицего ее со скоростью, обеспечивакяцей остаточное зрительное впечатление (не менее 2000 ).

Вторая группа призм 5 отклоняет пересекающиеся под углом 90° оптические оси обеих ветвей, которые после устройства параллельны, между собой на расстоянии равном среднему глазному базису.

Обеспечение параллельности оптических осей обеих ветвей исклю- iaeT возникновения трансформаций изображений, приводящей к возникновению паразитных горизонтального и вepтикaльнqгo параллаксов и ухудшению стереоскопического эффекта.

Расположенная за призменной системой зеркальная телескопическая система 8,9 и 10 с увеличением минус 1 оборачивает изображения расширенных зрачков в местах расположения глаз наблюдателя.

Предлагаемое устройство имеет ряд принципиальных преимуществ по сравнению с прототипом и другими существующими устройствами для стереоскопического наблюдения объекта.

В известных устройствах расширение зрачка осуществляется узлом или элементом (линзой Френеля, растром и др.), расположенным в плоскости промежуточного изображения, что приводит к наложению на изображение объекта рельефа и структуры этого элемента и в результате к

ухудшению разрешающей способности устройства.

В предлагаемом устройстве не происходит такого наложения,так как расширение зрачка осуществляется подвижной частью - кубом, расположенным в параллельном ходе лучей за окулярами, что приводит к улучшению Разрешающей способности.

В большинстве из известных уст0ройств неизбежно возникновение трансформации изображений из-за наложения под углом на экране (узла, элемента), расширяющем зрачки устройства, что приводит к нару5шению стереоскопического эффекта и появлению вертикального и горизонтального паралаксоа.

В предлагаемом устройстве оптические оси обеих ветвей параллельны между собой и отсутствует пере0крывание или наложение левого и правого изображения-, что приводит к сохранению высококечественного стереоскопического эффекта восприятия изображения.

5

Известные устройства для стереоскопического наблюдения объекта с целью устранения необходимости строгой фиксации глаз и положения наблюдателя используют для расшире0ния выходных зрачков устройств элементы (диски с взаимно перпендикулярными прорезями, линзы Френеля и др.) с широкой индикатрисой рассеяния, что приводит к перекры5тию и наложению областей левого и правого изображений и ухудёишию стереоскопического эффекта, а также к ослаблению яркости полученного изображения и необходимости приме0нения сильных светличных источников

В предлагаемом устройстве разделение зрачка осуществляется неподвижной частью призменной системы, а его расширение - вращающимся кубом. -Конструкция устройства исклю5чает перекрытия и наложения областей левого и правого изображений, что обеспечивает получение высококачественного стереоскопического эффекта.

0

Предлагаемое устройство позволяет наблюдать высококачественное изображение объекта с улучшением разрушающей способности без необходимости строгой фиксации глаз и

5 положения наблюдателя, тем самым уменьшая зрительное и общее утомление оператора, что способствует оздоровлению условий труда и повышению его производительности. Уст0ройство может найти широкое применение для наблюдения, визуального контроля, как отдельный прибор и в качестве составной части сложного рабочего или измерительного комплекса по многих областях науки и техники.

5

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО НАБЛЮДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее оптически сопряженные объектив, призменную систему .из двух идентичных каналов и два проекционных окуляра/ отличающеес я тем что, с целью повышения качества изображения, каждый канал призменной системы выполнен в виде прямоугольной призмы со скошенным острым углом, оптически сопряженной посредством соответствующего проекционного окуляра и преломляющей в виде куба, установленной с возможностью вращения вокруг оси, перпенд1 кулярной оптической оси объектива, с соответствукяцей отражательной призмой с трапецеиДсшьным сечением с одной отражающей поверхностью,.при этом входные грани прямоугольных призм и выходные грани отражательных призм параллельны между собой и перпендикулярны оптической оси объектива, а за отражательными призмами разо мещена зерксшьная система в виде трех оптически сопряженных кон(Л центрических зеркал, первое и третье из которых вогнутые, а второе выпуклое, за третьим зеркалом установлено плоское зеркало под углом к оптической оси системы.