Стереоскоп (его варианты)
1. Стереоскоп, содержащий держатель стереопары и собирающие окуляры, отличающийся, тем, что, с целью повышения .точности воспроизведения изображения и обеспечения возможности просмотра стереопар различных размеров, в нем держатель стереопары вьтолнен V-образным, а в каждый оптический канал между держателем стереопары и собирающим окуляром дополнительно введены оптически сопряженные с окуляром и с соответствующей плоскостью держателя стереопары рассеивающая линза и клин с плоскими преломляющими поверхностями 2. Стереоскоп, содержащий держатель стереопары и окуляры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения изображения и обеспечеиия возможности просмотра стереопар различных размеров , в нем держатель стереопар выполнен У-образным, а каждый окуляр выполнен в виде клина с преломляющими поверхностями, образованными вра§ щением двух отрезков противоположно-направленных логарифмических спира (Л лей вокруг оси, проходящей через центры этих спиралей, и оптически сопряжен с соответствующей плоскостью держателя стереопары.
ÄÄSUÄÄ 1169456, А (5) )4 0 02 В 27/22
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСЙУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0 1НРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 3715417/24-10 (22) 27.03.84 (46) 07.08.89. Бюл. Ф 29 (72) С.Л.Суходольский, Э.Я.Сухо. дольская и В.П.Тимошенко (53) 778.44 (088.8) (56) Патент США У 3476458, кл. 350-138, 1960.
Авторское свидетельство СССР . В 243886, кл. G 02 В 27/02 ° 1967, (54) CTEPEOCKOII (ЕГО ВАРИАНТ11) (57) 1. Стереоскоп, содержащий держатель стереопары и собирающие окуляры, отличающийся . тем, что, с целью повышения точности воспроизведения изображения и обеспечения возможности просмотра стереопар различных размеров, в нем держатель стереопары выполнен Ч-образным, а в каждый оптический канал между держателем стереопары и собирающим окуляром
Изобретение относится к оптике и может быть использовано для прос мотра стереопар произвольного форма- . та, в частности, иллюстрирующих результаты расчетов на ЭВМ, представляемые в трехмерном пространстве.
Целью изобретения является повышение точности воспроизведения изобра-: жения и обеспечение возможности прос-. мотра стереопар различных размеров, В обоих вариантах исполнения стереоскопа наличие поворота оптических осей каналов и выполнение держателя стереопары Ч-образным обеспечило падение луча, первоначально параллельного плоскости симметрии стереоскопа дополнительно. введены оптически соп-. ряженные с окуляром и с соответствую щей плоскостью держателя стереопары рассеивающая линза и клин с плоскими преломляющими поверхностями.
2. Стереоскоп, содержащий держатель стереопары и окуляры, о т л ич а ю шийся тем, что, .с целью повышения точности воспроизведения изображения и обеспечения возможности просмотра стереопар различных размеров, в нем держатель стереопар выполнен Ч-образным, а каждый окуляр выполнен в виде клина с преломляющими поверхностями, образованными вращением двух отрезков противоположнонаправленных логарифмических спиралей вокруг оси, проходящей через центры этих спиралей, и оптически сопряжен с соответствующей плоскостью держателя стереопары. проходящей через линию пересечения плоскостей держателя стереопары и перпендикулярно этой линии, под прямым углом к соответствующей плоскости держателя стереопары, что устранило основную причину несоответствия .между аккомодацией глаз и конвергенцией их главных оптических осей при просмотре стереопар, при этом была достигнута возможность использования элементов стереопар без ограничения их размеров. Разворот оптических осей каналов и V-образная форма держателя стереопары позволила проводить пр6стую, без применения дополнительных оптических устройств типа
9456 4 дящей через центры С и P этих спиралей. Произвольный луч из расходящегося пучка лучей, исходящих иэ точки наблюдения, совпадающей на фиг.2 с центром С спирали МР, попадая на поверхность, образованную вращением отрезка спирали МР относительно линии центров CD двух спиралей, прелом10 ляется в плоскости, образованной радиус-векторами точки падения луча на поверхность клина, проведенными из центров двух спиралей, Поскольку логарифмическая спираль обладает
15 свойством постоянства угла между радиус-вектором произвольной точки на ней, проведенным из центра спирали, и касательной к спирали в этой точке (угол 3 ), то все лучи из рас20 сматриваемого расходящегося пучка преломляются клином под одним и тем же углом, определяемым характерным углом спирали 1" .и коэффициентом преломления материала клина и. Оку25 ляр сопряжен с соответствующей плоскостью держателя.стереопары таким образом, что ось, проходящая через центры двух спиралей, (в плоскости
«сечения на фиг.2), составляет с ли30 нией пересечения плоскостей симметрии стереоскопа угол ; — — — +
Ф
4 2 отрезкй,соединяющие центры спиралей и каждый иэ центров с точкой пересечения двух спиралей, образуют треугольник с углами
У Э а чФ % = д с - — - -- ° 40СМ = — arctg n- - соа (- — — — -) ir Ф 50 что обеспечивает разворот лучей на постоянный угол равный - — — ф Т Ф, 2 ф о Размеры окуляров таковы, что при расстоянии 1 от оси 5 до плоскости симметрии стереоскопа 2, равном половине наименьшего значения глазного базиса 1, окуляр не выступает эа прелелы полупространства, ограниченного 3 116 ромбических призм и др. настройку Ъ стереоскопа пО величине глазного базиса без рассогласования стереоизображения и нежелательного дополнительного напряжения глаз наблюдателя, связанного (как в прототипе) с несоответствием между аккомодацией глаз и конвергенцией их главных оптических осей. На фиг.1 и 2 показаны сечения правого оптического канала стереоскопа (,варианты 1 и 2 соответственно) плоскостью симметрии, перпендикулярной линии пересечения плоскостей Ч-образного держателя стереопары 1, имеющего угол полураствора ф . На чертежах изображены плоскость 2 симметрии стереоскопа, перпендикулярная плоскости сечения; ось 3, перпендикулярная плоскости держателя стереопары, совпадающая на фиг.l с оптической осью рассеивающей линзы 4, а на фиг.2 проходящая через центр Р спирали МЯ; линия 5 визиро- вания, параллельная линии пересечения плоскостей симметрии стереоскопа, совпадающая на фиг.l с оптической осью собирающего окуляра 6, а на фиг.2 проходящая через центр С спирали МР; клин 7 с плоскими преломляющими поверхностями, с углом раз3( ворота луча, равным — — — ф. Угол оС при вершине такого клина при известном показателе преломления материала клина и зависит от его ори- ентации по отношению к падающему лучу. Наименьшее значение <, удов.7/ "летворяющее равенству — — — ф уг- 40 2 ла разворота луча, а также условию сохранения расстояния между двумя произвольными лучами до и после про-. хождения клина, имеет место при сим- 45 метричном расположении преломляющих граней клина относительно биссектрисы угла между оптическими осями рассеивающей линзы 3 и собирающего окуляра 6. В этом случае sи (+ — - -) < arctic Я и — cos (- - - - -) окуляр 8 в виде клина с преломляющими поверхностями, обраэованньвчи. вращением двух отрезков МР и МЦ противоположно направленных логарифмических спиралей вокруг оси CD,ïðîõîабсолютная величина характерного угла спиралей равна ж Ф 1ф= — — +- —— 4 2 ж Ф $1-и (-Г- — т-) или sin (- - + ф — о ) сов(д + 5 l)6 плоскостью симметрии стереоскопа 2 ° Для окуляра б с радиусом r и Фокусным расстоянием f выполняется неравенство <<0 (- — — ф ) C г < 1я fi Для окуляра 8 с расстоянием между центрами спиралей Rо выполняется неравенство R 9456 6 щего из точки наблюдения С под углом «к ф 4 2 к оси 5 и выходящего из оптической системы канала параллельно плоскости симметрии 2. При такой установке элемента стереопары реализуется возможность использования стереоскопа для наблюдения стереоизображений при помощи элементов стереопар произвольных размеров по горизонтали (имеется в виду произвольно больших размеров, начиная с некоторого минимального, определяемого расстоянием наилучшего зрения и углом обзора элемента стереопары) при номинальной величине угла обзора элемента стереопары, равного P - 2ф. Отметим, что окуляр 8 может быть выполнен в виде растровой линеатурьг с переменным призматическим профилем сечения вдоль перпендикулярного линеатуре направления, нанесенной на тороидальной поверхности, представляющей геометрическое место точек, из которых отрезок DC виден под riocтоянным углом — — †. ф, перпендикуГ» лярно ее образующей. Такая растровая линеатура при соответствующем оптическом сопряжении с держателем стереопары обладает действием, эквивалентным действию описанного выше клина с криволинейными преломляющими поверхностями, Стереоскоп работает следующим образом.(ввиду симметрии описание работы на примере правой половины стереоскопа).. Устанавливают оптическую систему канала так, чтобы расстояние 1 от плоскости симметрии 2 до оси 5 соответствовало полонине условной максимальной величины глазного базиса lg ° Устанавливают элемент стереопары на плоскости держателя так, чтобы ближняя .к плоскости симметрии 2 стереоскопа крайняя точка элемента сте реопары находилась на уровне точки А пересечения левого луча, исходяУстанавливают оптическую систему канала так, чтобы расстояние 1 соответствовало половине величины глазного базиса наблюдателя. Перемещают оптическую систему параллельно линии пересечения плоскостей симметрии стереоскопа до совпадения проекции оси 3 на плоскость держателя стереопары 1 с центром элемента стереопары, При этом,,если величина глазного базиса наблюдателя меньше принятого условного максимального значения 2 1», фактический угол обзора элемента стереопары уменьшается по сравнению с номинальным углом З5 Х-2 ф на величину, не превышающую р ?1 10 — — — (если, принять величину L возможного базиса в пределах 554O — 70 мм), где Ь вЂ” размер элемента стереопары по горизонтали. Например, йри глазном базисе 60 мм и размере элемента стереопары по горизонтали 240 мм угол обзора уменьшается по 45 сРавнению с номинальным на несущественную величину порядка 1,5, что окупается простотой настройки по . глазному базису и отсутствием в схеме стереоскопа причин, приводящих 5п к несоответствию между аккомодацией глаз и конвергенцией их главных оптических осей при рассматривании стереоизображения. l 169456 Редактор А.Письман . Техред М.Ходанич Корректор Э.Лончакова Заказ 4915 Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Уагород, ул. Гагарина, 101
