Устройство для воспроизведения стереоскопических изображений Советский патент 1989 года по МПК G02B27/22 

А /

(Л

ел ел

Изобретение относится к стереоскопии и позволяет улучшить качество изображения. Устройство для воспроизведения стереоскопических изображений состоит из двух видеоконтрольных устройств 2, объективов 3, 4 и отражательного экрана 5, выполненного в виде элемента Френеля, конструкция которого согласована с видеоконтрольными устройствами 2 и проекционными объективами 3 и 4. 1 ил.

фиг. ч

151

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при построении стереоскопических телевизионных систем черно- белого и цветного изображения, в частности предназначенных для дистанционного управлен11Я манипуляторами

Целью изобретения является увеличение зон стереоскопического наблю- дения, улучшение качества изображения.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство; на фиг„2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1.

Устройство для воспроизведения стереоскопических изображений состоит из видеоконтрольных устройств 1, 2, предназначенных для воспроизведе- ния изображений стереопар, и оптической системы, необходимой для осуществления раздельного наблюдения этих изображений.

Оптическая система включает два проекционных объектива 3, 4 и отражательный экран 5, расположенный так что центры экранов видеоконтрольных устройств 1, 2 оптически сопряжены с центром отражательного экрана 5, выполненного в виде элемента Френеля расположенного на расстоянии а f (1+/V/) от выходных зрачков объектива, где f - фокусное расстояние проекционного объектива , V - увели- чение проекционного объектива, под углом к плоскости, проходящей через рптические оси проекционных-объективов, 3,4.

Ширина отражательного экрана 5 ра на произведению ширины экрана видеоконтрольного устройства 1 и модуля увеличения проекционного объектива 3 для которого предметом служит экран видеоконтрольного устройства 1. Про- екционные объективы 3, 4 расположены так, что их оптические оси параллельны, лежат в горизонтальной плоскости и симметричны относительно вертикальной плоскости, перпендикулярно отражательному экрану 5 и проходящей через его центр. Плоскости экранов видеоконтрольньгх устройств 1 , 2 перпендикулярны оптическим осям проекционных объективов 3, 4. При этом между каждым видеоконтрольным устройством 1, 2 и соответствующим проекционным объектипом 3, 4 установлены по два вертпк 1льньгх плоских зеркала 6, 7 и 8, 9. Нормали к отражательным поверхностям этих зеркал перпендикулярны между собой и расположены

/ г-О

под углом 43 к оптическ11м осям проекционных объективов 3, 4.

Высота рельефа h экрана 5 определяется неравенством

-7

ЛЬ 4-10 (1 + ) f

з }

где V - увеличение экрана;

f - фокусное расстояние экрана. Окуляр 10 расположен так, что его Оптическая ось лежит в вертикальной плоскости симметрии оптической системы и составляет с проекцией оптических осей проекционных объективов 3, 4 На эту плоскость угол, для которого биссектрисой служит оптическая ось отражательного экрана 5, Расстояние L между центром отражательного экрана 5 и главной плоскостью окуляра 10 связано с фокусным расстоянием последнего f зависимостью

L f 90рь - 900-L

выполнение которой обеспечивает аккомодацию глаз оператора, наблюдающе- ро стереоизображение, на расстоянии не менее 1000 мм. При этом оптимальный угол поля зрения устройства в горизонтальной плоскости 2j равен 20- 25 (в случае стандартного телевизионного разложения строк 625 строк и формата кадра -4-3) и связан с величиной зависимостью

L 9

2 ti/i

где Q - ширина отражательного экрана

Проекционные объективы 3, 4 выполнены в одной оправе так, что линзы объективов сопряжены гранями, образованными сечением этих линз вертикальной плоскостью си1-1метрии оптичес ,кой системы устройства. Эта особенность проекционных объективов позволяет получить минимальное расстояние между световыми зонами лннз объективов на значительном отрезке вертикальной прямой при заданном расстоянии между оптическими осями упомянутых объективов.

Между проекционными объективами 3, 4 в вертикальной плоскости симметрии оптической сип гемы установлена шторка 11, прохо;;я11;ая до зеркал 7, 8. Она предназнач .ча для предотвращения попадания cwcra из одной

5,

ветви оптической системы в другую. РасстЛяние между оптическими осями проекционных объективов 3 и 4 равно частному от деления средней глазной базы и модуля увеличения оптической системы, состоящей из отражательного экрана 5 и окуляра 10, предметом которой служит линия, соединяющая центры вьЕсодных зрачков объективов 3 и 4о

Форма поверхности, огибающей выступы рельефа, отражательного экрана 5 имеет кривизну К, рассчитьшаемую исходя из соотношения

о,з к - - ;

т c( с

R

R.

где R - радиус кривизны экрана видеоконтрольного устройства f - фокусное расстояние проекционного объектива.

Работа устройства показана на примере хода крайних лучей для трех точек левого и правого ракурсов наблюдаемого объекта, которые обозначены на чертеже соответственно В , Сд, Вд, и Вд, Ср, Dn воспроизводятся на экране видеоконтрольных устройств 1,2 и с помощью зеркал 6, 7 и 8, 9, а также объективов 3, 4 проецируются на экран 5. При этом точки В и Вп, Од и D имеют горизонтальный параллакс и не совпадают. Лучи,строящие правое изображение точек наблюдаемого объекта, отмечены стрелками, показьтающими направление движение света„ Диафрагма 11 препят- ствует попаданию света из одной ветви оптической системы в другую.

Отражательный экран 5 вместе с окуляром 10 собирает пучки лучей, прошедших через проекционные объективы 3 и 4, в две зоны наблюдения 1 и Р, являющиеся изображениями выходных зрачков проекционных объективов 3 и 4. Окуляр 10 переносит изображение стереопар с отражательного экрана 5 на расстояние, обеспечивающее минимальную утомляемость оператора (на фиг. 3 точки С , D ).

Из левой 1 и правой Р зон наблюдения видны раздельно одноименные

изображения - соответственно ВII .С. It ли пт л

D иВ, Cp,Df,. При этом вследствие горизонтального параллакса оператор, глаза которого расположены в соответствующих зонах 1 и Р, увидят

51336

точку с в плоскости аккомодации глаз, точку в перед плоскостью аккомодации, точку D за плоскостью аккомодации.

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения

Q стереоскопических изображений, включающее два видеоконтрольных устройства, два проекционных объектива, экран и зеркальную приставку, выполненную из двух пар зеркал, симметрично распо 5 ложе#1ных относительно оси, проходящей через центр экрана, и середину отрезка, соединяющего одноименные узловые точки проекционных объективов, при этом первая пара эеркал ус20 тановлена перед видеоконтрольными устройствами, а вторая пара образует призмы, ребро которой пересекает упомянутую ось, отличающееся тем, что, с целью увеличения- зон сте25 реоскопического наблюдения и irлyчшe- ния качества изображения, в него введена щторка, расположенная между зеркалами второй пары, по обе стороны которой расположены проекционные объ30 ективы, линзы которых усечены шторкой по световым диаметрам, а также дополнительно введен окуляр, оптически связанньп с экранами и установленный на расстоянии

где Q - ширина экрана;

ft - половина угла поля зрения

устройства,

при этом экран выполнен в виде отра- 40 жающего элемента Френеля, высота

рельефа ДЬ которого определяется из соотношения

ЛЬ 4-10- (l + )fJ

45 где V, - увеличение экрана;

1 - фокусное расстояние экрана, а выступы рельефа расположены по огибающей, кривизна R которой определяется цз соотношения

50

о f I т с I

55

R

где R - радиус кривизны экрана видеоконтрольного устройства; f - фокусное расстояние проекционного объектива, причем экран расположен на расстоянии а f () от выходных зрачков объектива, где V - увеличение

проекционного объектива, под углом к оси, проходящей через центр экрана

фиг.з

и середину отрезка, соединяющего одноименные узловые точки -объективов.

вп --;

.в.