УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ СТЕРЕОПАР Советский патент 1968 года по МПК G02B27/22 

Известные устройства для наблюдения стереопар, содержащие источник излучения, две оптические системы, предназначенные для получения двух действительных изображений элементов стереопары, расположенных в одной плоскости, линзово-растровую пластинку, преобразующую пучок падающих лучей в совокупность выходящих пучков лучей заданной конфигурации, и оптическую систему, дающую на основе промежуточного изображения наблюдаемое мнимое изображение, имеют недостаточные пределы возможного перемещения наблюдателя во время наблюдения.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что линзово-растровая пластинка выполнена в виде стеклянной пластины или ее копии из пластического материала, имеющей отшлифованную поверхность, на которой нанесен слой силиконового масла или лака, и пластины с цилиндрическими или призматическими канавками, причем разность показателей преломления пластины с отшлифованной поверхностью и указанного слоя выбирается так, чтобы угол раствора выходящих лучей не превышал 20°.

На фиг. 1 показаны различные предлагаемые типы оптических элементов; на фиг. 2 - схема устройства для стереоскопического наблюдения, в которой в качестве окуляра использована предлагаемая система преломления; на фиг. 3 - то же, с вогнутыми зеркалами в качестве окулярной системы, вид спереди и разрез по А-А.

Промежуточный прозрачный оптический элемент включает пластинку 1 с цилиндрическими канавками 2, сквозь которую проходит пучок падающих лучей 3. Этот пучок проходит затем по порядку через пластину с плоскими параллельными гранями 4, силиконовое масло 5 и стеклянную пластинку 6, тщательно отполированная поверхность которой контактирует с силиконовым маслом.

Пластинка 1 отклоняет пучок падающих параллельных лучей 3 на угол, определяемый положением точки падения на канавку, затем лучи проходят через элементы 4 и 5 и при прохождении полированной поверхности пластинки 6 с канавками 7 преобразуются в конический пучок 8.

Достаточно разместить оптический элемент в плоскости действительного промежуточного изображения, чтобы получить окулярную зону с увеличенной продолговатой формой.

При замене на пластинке 1 цилиндрических канавок 2 призматическими канавками 9 два соседних пучка падающих лучей 10, 11 отклоняются, один влево, другой вправо, и образуют на выходе из пластинки 6 с канавками 12 два совершенно разных конических пучка 13, 14. На выходе из устройства этот оптический элемент создает два идентичных увеличенных окулярных круга.

Промежуточный оптический элемент может быть также выполнен с первой пластинкой 15 с канавками 16 на внутренней стороне поверхности 17. Канавки 16 аналогичны канавкам 2 пластинки 1. Поверхность 17 покрыта силиконовым маслом 18, которое прикрывается прозрачной пластинкой 19.

Такой оптический элемент образует окулярную продолговатую зону. Оптический промежуточный элемент может иметь прозрачную защитную пластинку 20, например, из стекла, поверхность с цилиндрическими канавками 21 прозрачной пластинки 22, силиконовое масло 23 и стеклянную пластинку 24, имеющую полированную поверхность 25. Промежуток между рифленой поверхностью и прозрачной защитной пластинкой 20 может, в случае необходимости, быть заполнен силиконовым маслом или другой соответствующей жидкостью. Кроме того, различные элементы, составляющие рассматриваемое оптическое устройство, крепятся смолой 26, например эпоксидной.

Один из предлагаемых промежуточных оптических элементов или любой другой оптический элемент, образующий одну окулярную площадь определенной формы и размера, может быть использован в предлагаемом устройстве для создания системы наблюдения пленок, позволяющих получить для каждого вида стереоскопической пары совершенно отличную окулярную площадь и, следовательно, стереоскопическое видение, как это будет показано на двух следующих примерах.

Два пучка света от проекционной лампы 27 с нитью накала 28 отражаются двумя зеркалами 29 и 30 и концентрируются на объективах 31 и 32 при помощи конденсоров 33 и 34. Два стереоскопических снимка 35 и 36 имеют изображения, расположенные в одной плоскости 37, содержащей промежуточный оптический элемент, который преобразует каждый пучок 38 и 39 в конические пучки 40 и 41. Эти пучки света, пройдя через линзу 42, становятся параллельными пучками 43, 44, образуя мнимое изображение, расположенное в бесконечности. Таким образом, система этих пучков точно определяет различные окулярные зоны 45 и 46. Это устройство позволяет использовать парные пленки, инверсируя изображения и удаляя их на дистанцию, которую рассчитывают по фокусному расстоянию окуляра и фокусному расстоянию проекционных объективов.

При использовании в качестве окулярной системы двух вогнутых зеркал предлагаемое устройство имеет другую форму исполнения. Такое исполнение имеет каркас 47, поддерживающий вертикальное вогнутое зеркало 48, и горизонтальное вогнутое зеркало 49. Плоскости симметрий этих зеркал параллельны и слегка смещены в одну и другую сторону от плоскости симметрии системы, символически изображенной линией А-А. Два прожектора 50, укрепленных на поперечине 51 стержнями 52 и имеющих каждый одну лампу 53 и конденсор 54, образуют систему освещения. Два зеркала 55, наклоненные под углом 45° относительно оптических осей прожекторов, соответственно связаны с двумя конденсорами 56, оптические оси которых будут перпендикулярными к осям прожекторов. Кассета 57 позволяет фиксировать пару стереоскопических снимков 58. К этой кассете пристроены два регулируемых объектива 59; вся система укреплена на поперечине 51.

Два плоских зеркала 60 смонтированы на поперечине 61, связанной с каркасом 47. Эти зеркала могут вращаться вокруг оси 62. Одновременную их регулировку осуществляют с помощью винта 63. Эти зеркала отражают лучи света, исходящего соответственно от каждого из конденсоров 54 и направляют их на плоское зеркало 64, укрепленное на поперечине 65. Излучение, отраженное на зеркало 64, проходит через промежуточный оптический элемент 66, такого же типа, как показано на фиг. 1. Этот элемент укреплен на раме 67. Сама же рама установлена на поперечинах 68, которые можно вертикально смещать для регулировки и удерживать в требуемой позиции с помощью винтов 69.

Полупрозрачное зеркало 70 с наклоном под углом 45° установлено на раме, связанной с поперечиной 61.

Устройство действует следующим образом.

Лучи, исходящие от прожектора 50, отражаются на соответствующее зеркало 55, проходят конденсор 56, затем правую половину пленки и достигают правого объектива 59. Этот объектив регулируют таким образом, чтобы передавать реальное изображение пленки на оптический элемент 66. Каждый параллельный падающий луч 71, 72 при этом становится коническим пучком 73, как было уже сказано об этом выше.

Светоизлучение, образуемое системой пучков 73, частично отражается на полуотражающее зеркало 70, затем на вогнутое зеркало 48 и направляется снова к зеркалу 70, которое оно проходит частично. Затем эти пучки света концентрируются в зоне 74 наблюдения, которая представляет, таким образом, первую окулярную зону. Вторая окулярная зона образуется вблизи от первой в результате действия вогнутого зеркала 49 на первоначально проходящие лучи 72. Фокусное расстояние зеркала 48 подбирают с таким расчетом, чтобы при нацеливании правого глаза на зону 74 наблюдалось на требуемом расстоянии мнимое изображение реального изображения, образованного на оптическом элементе 66 с помощью правого объектива 59. Наводку на фокус осуществляют путем подымания или опускания рамы 67 и объектива.

Лучи, исходящие от левого прожектора 50, формируют изображение по той же схеме, что и в первом случае, за исключением того, что конические пучки света, исходящие от промежуточного оптического элемента, должны теперь проходить полупрозрачное зеркало 70, чтобы отразиться от горизонтального вогнутого зеркала 49 и чтобы отразиться на зеркало 70 для того, чтобы сконцентрироваться в зоне наблюдения, где они образуют новую окулярную зону 75, аналогичную окулярной зоне 74, сдвинутую относительно нее на среднее окулярное расстояние, т.е. на 60-70 мм. Кроме того, как и для правого объектива, окулярная зона образуется вблизи от предыдущей в результате отражения зеркалом 48 лучей, которые первоначально отражались зеркалом 70. Размеры плоских зеркал 55, 60 и 64 и вогнутых зеркал 48 и 49 устанавливают в зависимости от поля, которое требуется получить, а фокусное расстояние объективов 59 и вогнутых зеркал 48 и 49 подбирают в зависимости от требуемого увеличения. Зеркала могут быть изготовлены из алюминированного стекла, но для серийного производства более выгодно использовать пластмассы, особенно для производства вогнутых зеркал. Таким образом, получаются четыре окулярных зоны, каждый рисунок, имеющий окулярную зону, соответствует каждому из зеркал. На фиг. 3 схематически представлены эти зоны квадратными контурами. Промежуточный оптический элемент должен быть сконструирован с таким расчетом, чтобы эти окулярные зоны не находили друг на друга и чтобы расстояние между их центрами соответствовало расстоянию между центрами глаз.

Такой монтаж имеет то преимущество, что он дает возможность создать ортогональное изображение для каждого глаза и позволяет наблюдать пару стереоскопических фотографий, получаемых непосредственно без перестановки изображений. Используя обычный киноаппарат вместо кассет 57, можно смотреть объемную и цветную пленки.

В описанном случае каждый окуляр делают из вогнутого зеркала, однако это вовсе не обязательно. Как указано на фиг. 2, можно использовать одну линзу для двух объективов.

Можно также к каждому вогнутому зеркалу (фиг. 3) присоединить одну или несколько линз для увеличения поля аппарата или для уменьшения абберации.

Устройство для наблюдения стереопар, содержащее источник излучения, две оптические системы, предназначенные для получения двух действительных изображений элементов стереопары, расположенных в плоскости, линзово-растровую пластинку, преобразующую пучок падающих лучей в совокупность выходящих пучков лучей заданной конфигурации и оптическую систему, дающую на основе промежуточного изображения наблюдаемое мнимое изображение, отличающееся тем, что, с целью расширения пределов возможного перемещения наблюдателя во время наблюдения, линзово-растровая пластинка выполнена в виде стеклянной пластины или ее копии из пластического материала, имеющей отшлифованную поверхность, на которой нанесен слой силиконового масла или лака, и пластины с цилиндрическими или призматическими канавками, причем разность показателей преломления пластины с отшлифованной поверхностью и указанного слоя выбирается так, чтобы угол раствора выходящих лучей не превышал 20°.