Стереоскоп (его варианты)

(51 )4 С 02 В 27/2 ТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ЕЛЬСТ сма- .е" ста ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпО изоБРетениям и слнРытияпРи Гннт СССР ИСАНИЕ ИЗСВИДЕ(57) 1. Стереоскоп, содержащий держатель стереопары и собирающие окуляры,о т л и ч а ю щ и й с я . тем, что,с целью повышения .точности воспроизведения изображения и обеспечениявозможности просмотра стереопар различных размеров, в нем держатель стереопары выполнен Ч-образным, а в каж-.дый оптический канал между держателем стереопары и собирающим окуляром Изобретение относится к оптике и может быть использовано для про мотра стереопар произвольного фор та, в частности, иллюстрирующих р зультаты расчетов на ЭВМ, пред вля мые в трехмерном пространстве.Целью изобретения является повышение точности воспроизведения изображения и обеспечение возможности просмотра 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 щ и й с я тем, что, .с целью повышения точности воспроизведения изображения и обеспечения возможности просмотра стереопар различных раз.- меров, в нем держатель стереопар выполнен Ч-образным, а каждый окуляр выполнен в виде клина с преломляющими поверхностями, образованными вращением двух отрезков противоположно направленных логарифмических спиралей вокруг оси, проходящей через центры этих спиралей, и оптически сопряжен с соответствующей плоскостью держателя стереопары.3 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 Ч-образная форма держателя стереопары позволила проводить простую, без применения дополнительных оптических устройств типа9456 4дящей через центры С и Р этих спиралей. Произвольный луч из расходящегося пучка лучей, исходящих из точки наблюдения, совпадающей на фиг.2с центром С спирали МР, попадая наповерхность, образованную вращениемотрезка спирали МР относительно линии центров СР двух спиралей, прелом ляется в плоскости, образованной радиуС"векторами точки падения лучана поверхность клина, проведеннымииз центров двух спиралей, Посколькулогарифмическая спираль обладает 5 свойством постоянства угла между ра-диус-вектором произвольной точки наней, проведенным из центра спирали,и касательной к спирали в этой точке (угол 3 ), то все лучи из рас сматриваемого расходящегося пучкапреломляются клином под одним и темже углом, определяемым характернымуглом спирали " .и коэффициентомпреломления материала клина и. Оку ляр сопряжен с соответствующей плоскостью держателя.стереопары такимобразом, что ось, проходящая черезцентры двух спиралей, (в плоскостисечения на фиг.2), составляет с ли нией пересечения плоскостей симметрии стереоскопа угол; --- +:% Ф4 2 фотрезкй,соединяющие центры спиралейи каждый иэ центров с точкой пересечения двух спиралей, образуют треугольник с углами4 РСМ =- агср п. - соз ( -- -)ж Ф 50что обеспечивает разворот лучей на постоянный угол равный - -- фУФ, 2ф оРазмеры окуляров таковы, что при расстоянии 1 от оси 5 до плоскости симметрии стереоскопа 2, равном половине наименьшего значения глазного базиса 3. окуляр не выступает эа прелелы полупространства, ограниченного 3 116 ромбических призм и др, настройку стереоскопа пО величине глазного базиса беэ 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. 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. 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.1 с оптической осью собирающего окуляра б, а на фиг,2 проходящая через центр С спирали МР; клин 7 с плоскими преломляющими поверхностями, с углом раз 3(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 37"летворяющее равенству --- ф уг2ла разворота луча, а также условию сохранения расстояния между двумя произвольными лучами до и после прохождения клина, имеет место при сим метричном расположении преломляющих граней клина относительно биссектрисы угла между оптическими осями рассеивающей линзы 3 и собирающего окуляра 6. В этом случаевю (+ - 1агс 1 дЯи - соз ( - ) окуляр 8 в виде клина с преломляющими поверхностями, обраэованньвчи. вращением двух отрезков МР и Мц противоположно направленных логарифмических спиралей вокруг оси СР,прохоабсолютная величина характерного угла спиралей равна.Ид (- -- ф ) ( г ( 1 я.Г2 Для окуляра 8 с расстоянием между центрами спиралей Во выполняется неравенство я,сов ( -Я ) ( 1.% Отметим, что окуляр 8 может бытьвыполнен в виде растровой линеатурьгс переменным призматическим профилемсечения вдоль перпендикулярного линеатуре направления, нанесенной натороидальной поверхности, представляющей геометрическое место точек,из которых отрезок ЭС виден под постоянным углом -- в . ф, перпендикуГлярно ее образующей. Такая растроваялинеатура при соответствующем оптическом сопряжении с держателем стереопары обладает действием, эквивалентным действию описанного вышеклина с криволинейными преломляющими поверхностями,Стереоскоп работает следующим образом.(ввиду симметрии описание работы на примере правой половины стереоскопа).Устанавливают оптическую системуканала так, чтобы расстояние 1 отплоскости симметрии 2 до оси 5 соответствовало полонине условной максимальной величины глазного базиса1 феУстанавливают элемент стереопарына плоскости держателя 1 .так, чтобыближняя .к плоскости симметрии 2 стереоскопа крайняя точка элемента стереопары находилась на уровне точкиА пересечения левого луча, исходя" 9456 6щего из точки наблюдения С под угломк ф/4 2к оси 5 и выходящего изоптической системы канала параллельно плоскости симметрии 2. При такойустановке элемента стереопары реализуется возможность использованиястереоскопа для наблюдения стереоизображений при помощи элементовстереопар произвольных размеров погоризонтали (имеется в виду произвольно больших размеров, начиная снекоторого минимального, определяемого расстоянием наилучшего зренияи углом обзора элемента стереопары)при номинальной величине угла обзора элемента стереопары, равного2 ф. Устанавливают оптическую системуканала 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 этомесли величина глазного базиса наблюдателяменьше принятого условного максимального значения 2 1, фактический уголобзора элемента стереопары уменьшается по сравнению с номинальным углом З 5 Хф на величину, не превышающуюр 2110 - -- (если, принять величинуЬвозможного базисав пределах 55- 4 О - 70 мм), где Ь - размер элементастереопары по горизонтали. Например,йри глазном базисе 60 мм и размереэлемента стереопары по горизонтали240 мм угол обзора уменьшается по 45 сравнению с номинальным на несущественную величину порядка 1,5 , чтоокупается простотой настройки по .глазному базису и отсутствием в схеме стереоскопа причин, приводящих 5 О к несоответствию между аккомодациейглаз и конвергенцией их главных оптических осей при рассматриваниистереоизображения..Ходанич роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 1 аказ 4915 НИИПИ Государственного 113035, Тираж 5 митета и сква, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС