Устройство для стереоскопического наблюдения объекта

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН

„„SU„„ I 073741 А

1(5 ) G 02 В 21/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,",""„ "" ч

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕВЬСТВУ (21) 3497166/40-23(22) 04.10.82 (46) 15.02.84. Бюл. 9 6 (72) M.N.Русинов и иностранец

И.Д.Цимитров (НРБ) (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (53) 535.822(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 409183, кл. G 02 В 21/22,30.11.73.

2. Авторское свидетельство СССР

В 551592, кл. G 02 В 21/22,28.03.75 ,(прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО НАБЛЮДЕНИЯ OPhEKT08 содержащее оптически сопряженные объектив, призменную систему из двух идентичных. каналов и два проек« ционных окуляра, о т л и ч а ю щ е gc я тем, что, с целью повышения качества иэображения, каждый канал призменной системы выполнен в виде прямоугольной призмы со скошенным острым углом, оптически сопряженной посредством соответствующего -проекционного окуляра и.преломпяющей призмы в виде куба, установленной с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оптической оси объектива, с соответствующей отражательной призмой с трапецеидальным 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 размещена зеркальная система в виде щ трех оптически сопряженных концентрических зеркал, первое и третье из которых вогнутые, а второе выпуклое, эа третьим зеркалом уста- С, новлено плоское зеркало под углом к оптической оси системою.

) 073741

55 бО

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 иэ разных направлений. В обоих каналах между тубусными линзами и плоскостями промежуточных иэображений установлены 60-градусная призма и два плоских зеркала. С помощью призмы осуществляется необходимое для данного случая оборачнвание изображений, а плоские эеркала 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 у-лом друг к другу, в плоскости светорассеивающей пластины, в непосредственной близости с которой установлена несимметрично к оптической оси системы линза Френеля, строящая расфокусированные иэображения входного зрачка в области зрачков наблюдателя (lg.

Устройство созцает равномерную освещенность изображения по полю, но матовая поверхность светорассеивающей пластины не обеспечивает полной сепарации правого и левого иэображений, что влияет на качество стереоскопического изображения, а также вызывает и потери яркости изображения иэ-за ослабления светового потока в направлении наблюдения светорассеивающей поверх" ностью.

В устройстве для стероскопического наблюдения объекта имеет место ухудшение разрешающей способности иэ-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 иэображений 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 Е27.

Недостатком указанного устройства является применение линзового растра, который вызывает ухудшение разрешающей способности иэ-эа наложения на промежуточное иэображение объекта рельефа линзового растра.

Цель изобретения — улучшение качества наблюдаемого стереоскопического иэображения °

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве для стереоскопического наблюдения объекта, содержащее оптически сопряженные объектив и приэменную систему иэ двух идентичных каналов и два проекционных окуляра, каждый канал приэменной системы выполнен в виде прямоугольной призмы со скошенным острым углом, оптически сопряженной посредством соответствующего проекционного окуляра и преломпяющей призмы в виде куба-, установленной с воэможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси объектива, с соответствующей отражательной призмой с трапецеидальным 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 эа отражательными призмами размещена зеркальная система в виде трех оптически сопряженных концентрических зеркал, первое и третье иэ которых вогнуты, а второе выпуклое, а за третьим зеркалом установлено плоское зеркало под углом к оптической оси системы.

На фиг.l изображена оптическая схема устройства; на фиг.2 — то же, вид слева.

Устройство содержит объект наблюдения l, источники света 2, объектив 3, две идентичных прямоугольных призмы 4 со скошенными острыми углами, оптически сопряженные с соответствующими отражательными призмами 5 с трапецеидальным сечением с одной отражающей поверхностью посредством соответствующих проекционных окуляров 6 с преломляющей призмой 7,, выполненной в .виде куба, а отражательные призмы оптически сопряжены с зеркальной системой из вогнутых зеркал 8 и 9, выпуклого зеркала 10 и плоского зеркала ll

Устройство работает следующим образом.

Объектив 3 строит изображение объекта.1, освещенного источниками. света 2, в фокальных плоскостях

1073741 линзовых элементов 6, которые переносят эти иэображения н 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 . !Лирина скоса одного иэ острых углов прямоугольных призм, определяется величиной углового поля устройстна и положением изображения выходного зрачка объектива устройства.

Вращаясь, подвижная часть 7 перемещает иэображения разделенных зрачков н каждом иэ каналов н плоскостях, перпендикулярных оптичес. ким осям, и при его вращении изображения разделенных зрачков перемещаются по четырем параллельным друг другу направлениям, что позноляет увеличить площадь зрачка, в которой глаз наблюдателя сможет увидеть изображение. Подвижная часть установлена на оси двигателя вращающего ее со скоростью, обеспечивающей остаточное зрительное впечатление (не менее 2000 мин ").

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

Обеспечение параллельности оптических осей обеих ветвей исключает возникновения трансформаций изображений, приводящей к возникновению параэитных горизонтального и вертикального параллаксов и ухудшению стереоскопического эффекта.

Расположенная эа 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 сравf

:нению 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 иэображения, что приводит к наложению на иэображение объекта рельефа и структуры этого элемента и в результате к ухудшению разрешающей способности устройстна.

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

В большинстве иэ известных уст10 ройств неизбежно возникновение трансформации изображений иэ-за наложения под углом на экране (узла, элемента), расширяющем зрачки устройства, что приводит к нару 5 шению стереоскопического эффекта и появлению вертикального и горизонтального паралаксов.

В предлагаемом устройстве оптические оси обеих ветвей параллельны между собой и отсутстьует пере.— крывание или наложение левого и правого изображения; что приводит к сохранению высококачественного стереоскопического эффекта носприятия изображения

Известные устройства для стереоскопического наблюдения объекта с целью устранения необходимости строгой фиксации глаз и положения наблюдателя используют для расширения выходных зрачков устройств элементы (диски с нзаимно перпендикулярными прорезями, линзы Френеля и др.) с широкой индикатрисой рассеяния, что приводит к перекрытию и наложению областей левого и правого изображений и ухудешнию стереоскопического эффекта, а также к ослаблению яркости полученного изображения и необходимости приме4р нения сильных снетличных источников.

В предлагаемом устройстве разделение зрачка осуществляется неподвижной частью призменной системы, а его расширение — вращающимся ку45 бом.-Конструкция устройства исключает перекрытия и наложения областей левого и правого изображений, что обеспечивает получение высококачественного стереоскопического

50 эффекта °

Предлагаемое устройство позволяет наблюдать высококачественное изображение объекта с улучшением разрушающей способности беэ необходимости строгой фиксации глаз и положения наблюдателя, тем самым уменьшая зрительное и общее утомление оператора, что спссобствует оздоровлению условий труда и повышению его производительности. Уст60 ройство может найти широкое применение для наблюдения, визуального контроля, как отдельный прибор и в качестве составной части сложного рабочего или измерительного комплекса

65 по многих областях науки и техники.

1073741

rO7.i )4 i (pub 2

Составитель Л.Заитова

Редактор А.Долинич Техред Л.Коцюбняк Корректор.А.Тяско

Заказ 32б/46 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

ll3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4