Устройство для многозонального наблюдения объемного изображения Советский патент 1982 года по МПК G03B35/24 

Изобретение относится к стереоскопии, а более конкретно к растровым :оптическим системам, применяемым для многозонального наблюдения объемного изображения. Известна система многозонального наблюдения объемного изображения, спроецированного на собирательную линзу LI, где получение большого количества зон наблюдения достигается применением специальной светорасщепительной системы, устанавливаемой на выходе проекционного объектива. Подобное светорасщепление можно осуществить, используя растрированные зеркала, позволяющие организовать несколько мнимых центров проекции ц 2j. Для такой системы многозонгшьного наблюдения характерна конструктивная сложность, технологическая трудность изготовления светорасщепительных устройств, устанавливаемых на выходе проекционного объектива, и высокие требования к согласованности элементов множительной системы. Наиболее близким к изобретению яв ляется устройство для многозонального наблюдения объемного изображения, содержащее проекционную систему и просветный многожильный экран, выпол ненный в виде положительной линзй и расположенного параллельно ее главной плоскости призматического растра,соС тоящего из совокупности периодически чередующихся призм с одинаково ориентированными для каждой совокупности искривленными рабочими гранями {J3J. Свет, прошедший через линзу, перераспределяется этой пластиной по зонам наблюдения. Исключая элементы ; вертикального и горизонтального рассеяния пучков, связанные с улучшением комфортности наблюдения стереопарного изображения, перераспределение световых пучков по зонам наблюдения осуществляется призматическим растром, нанесенным на сторону пластины, обращенную к наблюдателю. Подобное сочетание отклоняющих и рассеивающих элементов ухудшает резкость воспринимаемого объемного изображения и исключает возможность передачи вертикальных параллаксов при проецировании реальныхобъектов, а также изображений, восстановленных р голограмм. Кроме того, ухудшение резкости изображения связано не только с применением рассеивающих элементов, но и с нарушением гомоцентричности световых пучков, преломляемых элементарными призмами растра, Цель изобретения - устранение искажений гомоцентричности световых пучков, формнрукяцих зоны наблюдения объемного изображения, что способствует улучшению резкостных характерис тик наблюдаемого изображения. Указанная цепь достигается тем, что устройство для многозонального наблюдения объемного изображения, со держащее проекционную систему и просветный множительный экран, выполнен ный в виде положительной линзы и расположенного -параллельно ее главной плоскости призматического растра, состоящего из- Ъ групп периодически чередующихся призм, с одинаково ориентированными относительно оси для каждой группы рабочим гранями , снабжено второй положительной линзой, установленной за призматическим растром, а выходной зрачок проекционной систеьвл расположен в передней фокальной плоскости первой линзы. На фиг.1 показана оптическая сис тема проекционного устройства для многозонального наблюдения объемного изображения; на фиг.2 - механизм распределения гомоцентрического светового пучка элементарными призмами растра} на фиг.З - пример конкретного выполнения множительного просветного экрана с использованием плосковыпуклых линз; на фиг.4 и 5 - возмож ные варианты расположения элетлентарных призм соответственно одномерного и двумерного призматических растров Проекционное устройство (фиг,1) включает объектив 1 и множительный просветный экраи 2, состоящий из дву положительных линз 3 и 4 и расположенного между ними призматического растра 5. Выходной зрачок объектива 1 находится в фокальной .плоскости линзы 3. Объектив 1 представляет собой ли бо объектив бсльшого светового диаметра, проецирующий изображение реального или голографического объекта 6 на экран 2, либо из объективов стереопарной или многообъективной проекционной системы (не показано), проецирующий плоские кадры, снятые с соответствующих точек зрения, при стереопарной или многообъективной проекции кадр устанавливают в lyiocкости 7, оптически переносимой в пространство между линзами 3 и 4, где установлен призматический растр Гомоцентрический пучок лучей 8, один из проецирующих изображение объекта 6 на экран 2, после прохождения через оптическую систему экрана 2 собирается в в заданном числе зон 9 наблюдения, расположенных в .фокальной плоскости положительной линзы 4 экрана 2. Эти зоны 9 являются изображением выходного зрачка проекционного объектива 1, отображаемого системой положительных линз 3 и 4 экрана 2. Изображение зрачка размножено в результате перераспределения света призматическим растром 5. Гомоцентрический пучок лучей 3 (фиг.2), дважды претерпевая преломление на поверхностях 10 и 11 линзы 3, становится параллельным пучком, В этом параллельном пучке установлен призматический растр 5, состоящий из периодически чередующихся элементарных призм 12 (фиг,4 и 5). Рабочие грани 13 этих призм 12 в общей сложности составляют преломляющую поверхность растра 5. Параллельный участок перераспределяется призматическим растром 5 по нескольким строго определенным направлениям без искажения параллельности каждого отдельно направленного пучка, при этом каждое направление определяется соответствующей еку совокупности призм 12 растра 5, имеющих соответственно одинаково . ориентированные рабочие грани 13, Затем перераспределенные параллельные пучки, дважды претерпевая преломление на поверхностях 14 и 15 линзы 4, преобразуются в гомоцентрические пучки 16, Поскольку пpиэмaтичeckий растр 5, установленный в параллельном пучке между линзами 3 и 4, не искажает гомоцентричности пучков 16, формирующих зоны 9 наблюдения, эти зоны 9 наблюдения имеют четкие границы, причем качественное наблюдение изображения обеспечивается даже на краях зон. Кроме того, улучшаются редкостные характеристики наблюдаемого изображения, так как гомоцентрические световые пучки, рйсукшие изображения точек объекта б, приобретают на выходе линзы 3 общее по всему полю экрана 2 направление. Это создает оптимальные условия сходимости преломленных призмами i2 рисующих пучков по всему полю згкрана 2, Наиболее целесообразным является такое выполнение экрана, гле главные плоскости положительной линзовой системы экрана 2, между которыми расположен призматический растр, 5, максимально приближены друг к другу. Для этого призматический растр 5 можно расположить между плоскими сторонагда двух плоско-выпуклых линз 3 и 4 (фиг.З), Кроме того, линзы 3 и 4 могут быть выполнены также в виде линз фремеля (не показано). Призматический растр 5, примененный, в предложенном устройстве, может быть выполнен как одномерным, так и двумерным. На фиг.4 и 5 представлены возможные варианты выполнения соответственно одномерного и двумерноз о растров. Преломляющие углы IW всех призм 12 одномерного растра располагаются в параллельных плоскостях. Применение одномерного растра позволяет располо жить зоны 9 наблюдения вдоль единственной прямой фокальной плоскости линзы 4 (фиг.1), эта прямая проходит через ось ОО и параллельна плоскостям преломляющих углов одномерного растра. Применение двумерного растра, у которого преломляющие углы Wj, f(jU,w призм 12 различных совокупностей рас полагаются в непараллельных плоскостях (фиг.5) , обеспечивает, любую заданную геометрию расположения зон 9 наблюдения в фокальной плоскости линзы 4. Количество совокупностей призм 12 составляющих призматический растр 5, может быть произвольным, при этом .расстояние между центрами элементарных призм 12 одной совокупности должно находиться за прёделаки разрешения глаза наблюдателя (не показано) , расположенного в зоне 9 наблюдения. Предложенное устройство обеспечивает качественное многозональное наблкщение объемных изображений, позволяет осуществлять Все вида проекции объемных изображений, включая проецирование изображений, восстанов ленных с голограмм, характеризуется простотой и технологичностью. Устрой ство может быть использовано в научно-исследовательских и учебных целях в кинематографии, в торговой рекламме, в кинорекламе, при проведении различных выставбк. Формула изобретения Устройство для многозонального наблюдения объемного изображения, содержащее проекционную систему и просветный множительный экран, выполненный в виде положительной линзы и расположенного параллельно ее главной плоскости призматического растра, состоящего из Vi-групп периодически чередующихся призм с одинаково ориентированными относительно оси для каждой группы рабочими гранями, отличающееся тем, что, с целью устранения искажений гомоцентр1ичности световых пучков, формирующих зоны наблюдения объемного изобрс1жения, в него введена вторая положительная линза, установленная за призматическим растром, а выходной зрачок проекционной системы расположен в передней Фокальной плоскости первой линзы.; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Валюс Н.А. Стереоскопия. М., 1962, с.141-142. 2.Авторское свидетельство СССР 85526, кл. G 03 В 35/00,.1948. 3.Заявка Японии № 52-25093 103 6 О, 1977 (прототип).