Зеркальный стереоскоп Суходольского Советский патент 1993 года по МПК G02B27/22 

Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано в персональных стереоскопах для просмотра стереопар произвольного формата.

Цель изобретения - устранение вертикального параллакса по боковым краям сте- реоизображе.чия при просмотре стереопар с конвергированными оптическими осями, при сохранении только одного механизма синхронизации оптических каналов.

Для этого в стереоскопе, содержащем U-образный держатель стереопар с шар- нирно соединенными плоскостями, а в каждом оптическом канале оптический блок из двух зеркал, из которых одно выполнено поворотным и кинематически связанным с соответствующей плоскостью держателя стереопар с передаточным соотношением по углу поворота, равным 1/2, кинематические связи имеют общее звено, в которое введено устройство для ступенчатой коррекции угла между поворотными зеркалами или плоскостями держат для стереопар.

Такое выполнение стереоскопа.обеспечивает возможность его настройки на величину угла конвертирования оптических осей элементов стереопары с помощью автономной ступенчатой коррекции угла между поворотными зеркалами или угла между плоскостями держателя стереопар, введение, которой осуществляется указанным устройством. Таким образом, в предлагаемом техническом решении зависимость между указанными углами линейная, со скачкообразным (ступенчатым) изменением одного из указанных углов в момент настройки стереоскопа на угол конвертирования оптических осей элементов стереопары. При коррекции угла между поворотными зеркалами на половину угла конвергирования оптических осей элементов стереопары или угла между плоскостями держателя стереопар на целую величину этого угла устраняется причина появления вертикального двоения стереоизображения по его боковым краям, свойственная устройству-прототипу и связанная с неперпендикулярностью конвергированных линий зрения на выходе из оптических блоков соответствующим плоскостям держателя стереопар.

Выполнение кинематических связей с общим звеном позволяет обеспечить синх- ; ронизацию поворота правых и левых поворотных зеркал и плоскостей держателя стереопар при их совместном повороте, а введение устройства ступенчатой коррекw

«

00 СА 00 00 О

сь

00

ции угла между поворотными зеркалами или плоскостями держателя стереопар в общее звено кинематических связей - и синхронизацию их раздельного поворота в момент введения ступенчатой коррекции с помощью единственного механизма синхронизации в общем звене кинематических связей.

Предлагаемое техническое решение позволяет также сохранить такое положительное качество известного стереоскопа, как совмещение в одной операции настройки на глазной базис и настройки на формат стереопары при возможности просмотра стереопар с различных произвольных расстояний.

При просмотре стереопар, образованных перспективными проекциями изображаемого объекта с его последовательными поворотами вокруг вертикальной оси вращения, использование предложенного стереоскопа дает возможность кругового стереоскопического осматривания объекта, при котором количество стереопар равно или на одну меньше (при незамкнутой ленте) количества изготавливаемых проекций. Для кругового стереоскопического осмотра объекта с помощью известного устройства потребовалось бы изготовить вдвое большее количество его перспективных проекций. При одинаковом же количестве проекций обеспечивается более подробный осмотр объекта, с меньшим шагом по углу, что повышает информативность кругового стереоскопического осмотра.

На фиг. 1 показана оптическая схема стереоскопа (правый оптический канал); на фиг.2 - его кинематическая схема.

На чертежах приведены следующие обозначения: 1 - плоскость держателя стереопар; 2- элемент стереопары; 3 - ось вращения плоскостей держателя стереопар; 4- плоскость симметрии стереоскопа; 5 - внутреннее зеркало оптического блока; 6 - внешнее зеркало оптического блока; 7- ось крепления внутреннего зеркала; 8 - ось вращения внешнего зеркала; 9 - зрачок наблюдателя; 10 .- линия зрения из зрачка наблюдателя) 11 -линия зрения наблюдателя на выходе из оптического блока; 12 - червяк; 13 - привод; 14 - червячное колесо; 15 - барабан; 16 - ось червяков; 17 - трос; 18 - привод барабана 19 т направляющие ролики для троса; 20 - тяги; 21 - лента со стереопарами; 22- направляющие ролики для ленты; 23 - фиксатор барабана относите ль но оси червя ко в; / -угол между плоскостями держателя стереопар; р - угол между плоскостями зеркал в оптическом блоке;

а- угол конвергиррвания оптических осей элементов стереопар; Н - высота плоскости осей зеркал над осью вращения плоскостей держателя стереопар; L- половина глазно

го базиса наблюдателя; п - половина расстояния между осями внутренних зеркал; N - половина расстояния между осями внешних зеркал; М - половина базиса стереопары.

0

Стереоскоп содержит U-образный держатель стереопар с шарнирно соединенными плоскостями 1 и два оптических блока, установленных на пантографе (на чертеже

5 не показан). Каждый оптический блок вьи полнен из двух плоских зеркал 5 и 6, установленных на осях 7 и 8, расположенных в одной плоскости, перпендикулярной плоскости 4 симметрии стереоскопа. В нутрен0 ние зеркала 5 постоянно установлены под прямым углом друг к другу, а внешние зеркала выполнены поворотными и кинематически связанными с соответствующими плоскостями 1 держателя стереопар с по5

мощью механизма, в состав которого входит

ручной привод 13, две червячные передачи, одна из которых составляет правую, а другая - левую пару винтовых червяков 12 и червячных колес 14, барабан 15 с намотан0 .ным на него тросом 17, привод 18 барабана 15, две тяги 20, одни концы которых шарнир- но соединены между собой и связаны тросом 17, а другие концы тяг 20 шарнирно соединены с плоскостями 1 держателя сте5 реопар. Длины тяг 20 выбраны так, чтобы при J3 п тяги 20 лежали в плоскостях 1 держателя стереопар. .Червяки 12 жестко закреплены на общей оси 16, связанной с приводом 13. Барабан 15 установлен на оси

0 16 червяков 12 с возможностью автономного вращения относительно указанной оси с помощью привода 18 при отключенном фиксаторе 23 для введения ступенчатой коррекции угла между поворотными внешними

5 зеркалами 6 или плоскостями держателя стереопар 1. Кроме того, стереоскоп содер- життакже направляющие ролики 19 для троса 17, установленные на осях пантографа, и направляющие ролики 22 для перемещения

0 вдоль плоскостей Т ленты 21 со стереопарами. Общее звено кинематических связей между зеркалами 6 и соответствующими плоскостями 1 держателя стереопар включает барабан 15с тросом 17. Кроме того, для

5 обеспечения возможности автономной ступенчатой коррекции угла между поворотными зеркалами 6 или плоскостями держателя стереопар 1 в общее звено кинематических связей добавлены привод 18 и фиксатор 23.

На фиг. 1 стереоскоп изображен в положении оптического сопряжения зеркал 5, б и плоскостей 1 держателя стереопар, при котором линия зрения 10(11), исходящая из зрачка 9 под углом а /2 к плоскости 4 симметрии стереоскопа, после отражения от зеркал 5 и 6 приходит на поверхность соответствующей плоскости 1 держателя стереопар под прямым углом. Такое оптическое сопряжение достигается выполнением кинематических связей зеркал 6 с плоскостями 1 держателя стереопар, элементы 2 которых расположены на ленте 21, при линейной зависимости угла между плоскостями 1 держателя стереопар / от угла / между зеркалами 5 и 6 в соответствующем оптическом блоке:

Р 4 р+л+х , где % - корректирующий угол;

( arcsin x

.. М + (п - L) cos а - (N - n ) sin a . . V

2 arcsin

Н2 +N2 N

H2+N2

Просмотр стереопар с помощью данного стереоскопа производится следующим образом. Плоскости 1 держателя стереопар устанавливают в одной плоскости, а зеркала 6 параллельно соответствующим зеркалом 5. На плоскости 1 накладывается лента 21с элементами 2 - перспективными проекциями осматриваемого объекта, нарисованными на плоттере или полученными фотографическим способом. По первому варианту введения ступенчатой коррекции угла между плоскостями держателя стереопар 1 устанавливают этот угол равным (тг + о;): при отключенном фиксаторе 23 приводом 18 барабан 15 поворачивают со сметыванием с него троса 17 на длину, обеспечивающую поворот плоскостей 1 держателя стереопар на угол - а /2. По второму варианту введения ступенчатой коррекции угла между зеркалами 6 угол между ними устанавливают равным (л/2- о/2): при отключенном фиксаторе 23 приводом 13 ось 16 поворачивают на угол, обеспечивающий поворот зеркал 6 на угол а/4.

Для совмещения изображений элементов 2 стереопары в поле зрения включают фиксатор 23 и приводом 13 вращают ось 1.6. При этом трос 17 наматывается на барабан

15, а малая диагональ ромба, две из сторон которого совпадают с тягами 20, а две другие лежат в плоскостях 1, сначала сжимается, а затем растягивается и заставляет 5 плоскости .1 держателей элементов стереопар вращаться вокруг оси 3 с уменьшением угла р между плоскостями 1 держателя стереопар. Трос 17 опирается на ролики 19, расположенные на осях пантографа,поэто10 му имеется возможность изменения расстояния между оптическими блоками и держателем стереопар с помощью вращения пантографа (для рассматривания стереопары с различных расстояний) без

5 изменения длины троса. Малая диагональ ромба перпендикулярна оси 3, а длина этой диагонали пропорциональна tg (л:-/)/2 -(яг-/5)/2 с. точностью 0,3° для величин угла (л:-/3) /2 15°.

0 Синхронное уменьшением угла / между плоскостями 1 держателя стереопар угол р между зеркалами 5 и 6 в каждом оптическом блоке увеличивается с передаточным соотношением по углу поворота зеркал 6 и

5 плоскостей 1, равным 1 /2, таким образом, с учетом введенной коррекции угла ft или угла (р мехсду величинами /5 и р в процессе совмещения изображений элементов 2 стереопары сохраняется линейная зависи0 мость ft -4 р 4- п + а. При этом в поле зрения изображения элементов 2 стереопары двигаются навстречу друг другу. Этот процесс завершают в момент совмещения в поле зрения изображений элементов 2 сте5 реопары, когда эти два плоские изображения сливаются в одно объемное стереоизобрз- жение.

В процессе совмещения изображений элементов 2 стереопары конвергированные

0 линии зрения 11 всегда перпендикулярны соответствующим плоскостям 1 держателя стереопар, а проекции линий зрения 11 на плоскости 1 держателя стереопар двигаются вдоль плоскостей 1 к центрам элементов

5 2 стереопары.

Оптическое сопряжение плоскостей 1 держателей стереопар и зеркал 6 оптического блока сохраняется в каждый момент процесса совмещения изображений эле0 ментов 2 стереопары в поле зрения, поэтому к моменту, когда стереоизображение в поле зрения сформировано, изображения элементов 2 стереопары не трансформированы и контуры объектов по боковым краям стё-

5 реоизображения не двоятся Г

Формула изображения Зеркальный стереоскоп, содержащий держатель стереопары, выполненный из

двух шарнирно соединенных пластин, два оптических блока, каждый из которых состоит из двух плоских зеркал, причем одно из них установлено с возможностью поворота и механически связано с соответствующей плоскостью держателя стереопар с передаточным соотношением по углу поворота равным 1 /2, о тличающи и с я тем, что механическая связь между держателем стереопары И плоским зеркалом каждого опти

ческого блока осуществляется через две червячные пары, червячные колеса которых жестко связаны соответственно с поворотными зеркалами, и барабан с закрепленным на нем тросом, соединенным с пластинами держателя стереопар, причем два червяка и барабан установлены как с возможностью совместного вращения от общего привода, так и с возможностью раздельного друг от друга вращения.

Использование: для просмотра стереопар произвольного формата. Сущность изобретения: стереоскоп состоит из держателя стереопары, двух оптических блоков и механизма, обеспечивающего одновременный поворот каждой пластины держателя с зеркалом соответствующего оптического блока и регулировку их взаимного разворота. 2 ил.

Фиг.1

Фиг. 1