SU1073741A1

SU1073741A1 - Device for stereoscopic observation of objects

Info

Publication number: SU1073741A1
Application number: SU823497166A
Authority: SU
Inventors: Михаил Михайлович Русинов; Милчо Деков Димитров
Original assignee: Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Точной Механики И Оптики
Priority date: 1982-10-04
Filing date: 1982-10-04
Publication date: 1984-02-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО НАБЛЮДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее оптически сопр женные объектив, призменную систему .из двух идентичных каналов и два проекционных окул ра/ отличающеес тем что, с целью повышени качества изображени , каждый канал призменной системы выполнен в виде пр моугольной призмы со скошенным острым углом, оптически сопр женной посредством соответствующего проекционного окул ра и преломл ющей в виде куба, установленной с возможностью вращени вокруг оси, перпенд1 кул рной оптической оси объектива, с соответствук цей отражательной призмой с трапецеиДсшьным сечением с одной отражающей поверхностью,.при этом входные грани пр моугольных призм и выходные грани отражательных призм параллельны между собой и перпендикул рны оптической оси объектива, а за отражательными призмами разо мещена зерксшьна система в виде трех оптически сопр женных 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.A DEVICE FOR STEREOSCOPIC OBSERVATION OF OBJECTS containing an optically coupled lens, a prism system of two identical channels and two projection oklera / characterized in that, in order to improve the quality of the image, each channel of the prism system is made in the form of a rectangular prism with a beveled acute angle optically conjugated by means of an appropriate projection ocular and refracting in the form of a cube mounted rotatably around an axis perpendicular to the optical axis of the lens, with The corresponding trapezium reflective prism with a single reflecting surface, the input edges of rectangular prisms and output edges of reflective prisms are parallel to each other and perpendicular to the optical axis of the lens, and behind the reflective prisms there is a mirror system located in the form of three optically matching frames (L centric mirrors, the first and third of which are concave, and the second convex, behind the third mirror a flat mirror is installed at an angle to the optical axis of the system.

Description

со with

4;four;

Изобретение относитс к устройствам дл стереоскопического наблюдени объектовThe invention relates to devices for stereoscopic observation of objects.

Известно устройство дл стереоскопического наблюдени объекта, содержащее общий основной объектив параллельно установленные тубусные линзы, стро щие в промежуточных плоскост х изображений два отдельных изображени объекта/ принимаемых из разных направлений. В обои каналах между тубусными линзами и плоскост ми промежуточных изображений установлены 60-градусна призма и два плоских зеркала. С помощью призмы осуществл етс необходимое дл данного случа оборачивание изображений, а плоские зеркала оборачивают отдельные зеркальные изображени в пр мые,A device for stereoscopic observation of an object is known, which contains a common main lens in parallel with installed lens lenses, which construct two separate images of the object / taken from different directions in intermediate image planes. A 60-degree prism and two flat mirrors are installed in the wallpaper channels between the tube lenses and the intermediate image planes. With the help of a prism, the image wrapping necessary for the given case is carried out, and the flat mirrors turn the individual mirror images into straight,

В направлении светового пучка, позади промежуточных плоскостей изображени , установлены в каждом ходе лучей по одной проекционной линзе, проектирующих промежуточные изображени объекта под углом друг к другу, -в плоскости светорассеивающай пластины, в непосредственной близости с которой устанолена несимметрично к оптической ос системы линза Френел стро ща рафокусированные изображени входного зрачка в области зрачков наблдател С1 ,In the direction of the light beam, behind the intermediate image planes, in each course of rays, one projection lens is projected, projecting the intermediate images of the object at an angle to each other, in the plane the light-scattering plate, in close proximity to which the Fresnel system lens is mounted asymmetrically to the optical axis of the system Condensed image of the entrance pupil in the area of the pupils of the observer C1,

Устройство создает равномерную освещенность изображени по полю, но матова поверхность светорассеивающей пластины не обеспечивает полной сепарации правого и левого изображений, что вли ет на качество стереоскопического изображени , а также вызывает и потери ркости изображени из-за ослаблени светового потока в направленииThe device creates a uniform illumination of the image across the field, but the matte surface of the diffuser plate does not ensure complete separation of the right and left images, which affects the quality of the stereoscopic image and also causes the loss of image brightness due to weakening of the light flux in the direction

наблюдени светорассеиваи цей поверностью .Observations of light scattering.

В устройстве дл стероскопического наблюдени объекта имеет мест ухудшение разрешающей способности из-за наложени на промежуточное изображение объекта структуры светорассеивающей пластины и рельефа поверхности линзы Френел , а также возникновение трансформации изображений, привод щей к возникновению горизонтального и вертикального параллаксов из-за совмещени плоскостей левого и правого изображений на экране под углом друг к другу.In the device for stereoscopic observation of an object, there is a deterioration in resolution due to the imposition on the intermediate image of the object of the structure of the light-scattering plate and the surface relief of the Fresnel lens, as well as the occurrence of image transformation leading to horizontal and vertical parallax due to the alignment of the left and right planes images on the screen at an angle to each other.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс устройство, содержащее объектив оборачивающую зеркально-призменную систему, окул ры и экран, выполненный в виде двух плосковыпуклых коллективных линз, обращенных выпуклыми поверхност ми друг к другу и оптического линзового растра со сферическими линзовыми элементами Г21.The closest technical solution to the present invention is a device comprising a lens wrapping a mirror-prism system, an eye-lash and a screen made in the form of two flat-convex collective lenses facing convex surfaces to each other and an optical lens raster with spherical lens elements G21.

Недостатком указанного устройства вл етс применение линзового растра, который вызывает ухудшение разрешающей способности из-за наложени на промежуточное изображение объекта рельефа линзового растра.The disadvantage of this device is the use of a lens raster, which causes a deterioration in resolution due to the imposition on the intermediate image of the object of the relief of the lens raster.

О Цель изобретени - улучшение качества наблюдаемого стереоскопического изображени .O The purpose of the invention is to improve the quality of the observed stereoscopic image.

Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл стереоскопи5 ческого наблюдени объекта, содержащее оптически сопр женные объектив и призменную систему из двух идентичных каналов и два проекционных окул ра, каждый канал призменнойThis goal is achieved by the fact that in a device for stereoscopic observation of an object, containing an optically coupled lens and a prism system of two identical channels and two projection oklera, each channel is a prism

0 системы выполнен в виде пр моугольной призмы со скошенньам острым углом, оптически сопр женной посредством cooтвeтcтвsющeгo проекционного окул ра и преломл ющей призмы0 the system is made in the form of a rectangular prism with a chamfered acute angle optically conjugated by means of a corresponding projection ocular and a refracting prism

5 в виде куба, установленной с возможностью вокруг оси, перпендикул рной оси объектива, с соответствуккцей отражательной призмой с трапецеидальным сечением с одной5 in the form of a cube, installed with the possibility around the axis, perpendicular to the axis of the lens, with a corresponding reflective prism with a trapezoidal section with one

Q ртражаюЕцей поверхностью, при этомQ with a rinse surface, while

входные грани пр моугольных призм и выходные грани отражательных призм параллельны между собой и перпендикул рны оптическойinput faces of rectangular prisms and output faces of reflective prisms are parallel to each other and perpendicular to optical

оси объектива, а за отражательными призмами размещена зеркальна система в виде трех оптичес ки сопр женных концентрических зеркал , первое и третье из которых вогнуты, а второе выпуклое, а заthe lens, and behind the reflective prisms there is a mirrored system in the form of three optically coupled concentric mirrors, the first and third of which are concave, and the second is convex, and

третьим зеркалом установлено плоское зеркало под углом к оптической оси cиcтe aл.the third mirror has a flat mirror at an angle to the optical axis of the system.

На фиг.1 изображена оптическа схема устройства; на фиг.2 - то же,Figure 1 shows the optical layout of the device; figure 2 - the same

вид слева.left view.

Устройство содержит объект наблюдени If источники света 2/ объектив 3, две идентичных пр 1 эугольных призмы 4 со скошенными острыми углами, оптически сопр женные с соответствующими отражательными призмами 5 с трапецеидальным сечением с одной отражающей поверхностью посредством соответствукхцихThe device contains the object of observation. If the light sources 2 / lens 3, two identical right-angled 1 prisms 4 with oblique acute angles, are optically coupled to the corresponding reflective prisms 5 with a trapezoidal cross-section with one reflecting surface

проекционных окул ров 6 с преломл ющей- призмой 7,, выполненной в виде куба, а отражательные призмы опт чески сопр жены с зеркальной системой из вогнутых зеркал 8 и 9, выпуклого зеркала 10 и плоскогоprojection oculi 6 with a refracting prism 7, made in the form of a cube, and the reflective prisms are optically matched with a mirror system of concave mirrors 8 and 9, a convex mirror 10 and a flat

зеркала 11.mirrors 11.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Объектив 3 строит изображение объекта.1, освещенного источникамиLens 3 builds an image of the object. 1, illuminated by sources

света 2, в фокальных плоскост хlights 2, in focal planes

линзовых элементов 6, которые перенос т эти изображени в бесконечность .lens elements 6 which transfer these images to infinity.

Группа призм, состо ща из двух идентичных пр моугольных призм, один из острых углов которых скошен делит зрачок на две половины и направл ет оптические оси обеих ветвей перпендикул рно входным гран м куба 7. Угол между нормал ми к входным гран м куба равен углу между оптическими ос ми обеих ветвей после первой группы призм и удвоенному углу отклонени луча каждой из призм и равн етс 90°. Ширина скоса одного из острых углов пр моугольных призк определ етс величиной углового пол устройства и положением изображени выходного зрачка объектива устройства.A group of prisms consisting of two identical rectangular prisms, one of the acute angles of which is beveled, divides the pupil into two halves and directs the optical axes of both branches perpendicular to the input face of the cube 7. The angle between the normal to the input face of the cube is equal to the angle between the optical axes of both branches after the first group of prisms and the doubled angle of deflection of the beam of each of the prisms is 90 °. The slant width of one of the acute angles of the rectangular ribbons is determined by the magnitude of the angular field of the device and the position of the image of the exit pupil of the lens of the device.

Враща сь, подвижна часть 7 перемещает изображени .разделенных зрачков в каждом из каналов в плоскост х , перпендикул рных оптичесКИМ ос м, и при его вращении изображени разделенных зрачков пере- метаютс по четырем параллельным друг другу направлени м, что позвол ет-увеличить площадь зрачка, в которой глаз наблюдател сможет увидеть изображение. Подвижна часть установлена на оси двигател вращакицего ее со скоростью, обеспечивак цей остаточное зрительное впечатление (не менее 2000 ).The rotating part 7 moves the images of the divided pupils in each of the channels in the planes perpendicular to the optical axes, and as it rotates the images of the separated pupils are swept in four directions parallel to each other, which makes it possible to increase the area of the pupil , in which the eye of the observer can see the image. The mobile part is mounted on the axis of the engine rotating it with speed, providing a residual visual impression (not less than 2000).

Втора группа призм 5 отклон ет пересекающиес под углом 90° оптические оси обеих ветвей, которые после устройства параллельны, между собой на рассто нии равном среднему глазному базису.The second group of prisms 5 deflects the intersecting 90 ° optical axes of both branches, which after the device are parallel, between themselves at a distance equal to the average ocular base.

Обеспечение параллельности оптических осей обеих ветвей исклю- iaeT возникновени трансформаций изображений, привод щей к возникновению паразитных горизонтального и вepтикaльнqгo параллаксов и ухудшению стереоскопического эффекта .Ensuring the parallelism of the optical axes of both branches prevents the occurrence of image transformations, leading to the appearance of parasitic horizontal and vertical parallaxes and the deterioration of the stereoscopic effect.

Расположенна за призменной системой зеркальна телескопическа система 8,9 и 10 с увеличением минус 1 оборачивает изображени расширенных зрачков в местах расположени глаз наблюдател .Located behind the prism system of the mirror telescopic system of 8.9 and 10 with an increase of minus 1 wraps the image of the dilated pupils at the locations of the eyes of the observer.

Предлагаемое устройство имеет р д принципиальных преимуществ по сравнению с прототипом и другими существующими устройствами дл стереоскопического наблюдени объекта.The proposed device has a number of fundamental advantages over the prototype and other existing devices for stereoscopic observation of the object.

В известных устройствах расширение зрачка осуществл етс узлом или элементом (линзой Френел , растром и др.), расположенным в плоскости промежуточного изображени , что приводит к наложению на изображение объекта рельефа и структуры этого элемента и в результате кIn known devices, the pupil is expanded by a node or element (Fresnel lens, raster, etc.) located in the plane of the intermediate image, which leads to the imposition on the image of the object of relief and the structure of this element and as a result

ухудшению разрешающей способности устройства.the deterioration of the resolution of the device.

В предлагаемом устройстве не происходит такого наложени ,так как расширение зрачка осуществл етс подвижной частью - кубом, расположенным в параллельном ходе лучей за окул рами, что приводит к улучшению Разрешающей способности.In the proposed device, such an overlap does not occur, since the pupil dilation is carried out by a movable part — a cube located in a parallel course of the rays behind the cheekbones, which leads to an improvement in Resolution.

В большинстве из известных уст0 ройств неизбежно возникновение трансформации изображений из-за наложени под углом на экране (узла, элемента), расшир ющем зрачки устройства, что приводит к нару5 шению стереоскопического эффекта и по влению вертикального и горизонтального паралаксоа.In most of the known devices, the occurrence of image transformations is unavoidable due to the overlap at an angle on the screen (node, element) that expands the pupils of the device, which leads to a violation of the stereoscopic effect and the appearance of vertical and horizontal parallax.

В предлагаемом устройстве оптические оси обеих ветвей параллельны между собой и отсутствует пере0 крывание или наложение левого и правого изображени -, что приводит к сохранению высококечественного стереоскопического эффекта воспри ти изображени .In the proposed device, the optical axes of both branches are parallel to each other and there is no overlap or overlap of the left and right images, which leads to the preservation of the high-quality stereoscopic image perception effect.

5five

Известные устройства дл стереоскопического наблюдени объекта с целью устранени необходимости строгой фиксации глаз и положени наблюдател используют дл расшире0 ни выходных зрачков устройств элементы (диски с взаимно перпендикул рными прорез ми, линзы Френел и др.) с широкой индикатрисой рассе ни , что приводит к перекры5 тию и наложению областей левого и правого изображений и ухудёишию стереоскопического эффекта, а также к ослаблению ркости полученного изображени и необходимости приме0 нени сильных светличных источниковThe known devices for stereoscopic observation of the object in order to eliminate the need for strict fixation of the eyes and the position of the observer use elements (disks with mutually perpendicular cuts, Fresnel lenses, etc.) with wide indicatrix that leads to overlap the imposition of areas of the left and right images and the deterioration of the stereoscopic effect, as well as to weakening the brightness of the resulting image and the need to use a strong luminous source ov

В предлагаемом устройстве разделение зрачка осуществл етс неподвижной частью призменной системы, а его расширение - вращающимс кубом . -Конструкци устройства исклю5 чает перекрыти и наложени областей левого и правого изображений, что обеспечивает получение высококачественного стереоскопического эффекта.In the proposed device, the separation of the pupil is carried out by the fixed part of the prism system, and its expansion by the rotating cube. - The device design eliminates overlapping and overlapping areas of the left and right images, which provides a high-quality stereoscopic effect.

00

Предлагаемое устройство позвол ет наблюдать высококачественное изображение объекта с улучшением разрушающей способности без необходимости строгой фиксации глаз и The proposed device makes it possible to observe a high-quality image of an object with improved destructive power without the need for strict fixation of the eyes and

5 положени наблюдател , тем самым уменьша зрительное и общее утомление оператора, что способствует оздоровлению условий труда и повышению его производительности. Уст0 ройство может найти широкое применение дл наблюдени , визуального контрол , как отдельный прибор и в качестве составной части сложного рабочего или измерительного комплекса по многих област х науки и техники.5 position of the observer, thereby reducing the operator's visual and general fatigue, which contributes to the improvement of working conditions and increase its productivity. The device can be widely used for observation, visual control, as a separate device and as an integral part of a complex working or measuring complex in many areas of science and technology.

5five

Claims

DEVICE FOR STEREOSCOPIC OBSERVATION OF OBJECTS, containing an optically paired lens, a prism system of two identical channels and two projection eyepieces, characterized in that, in order to improve image quality, each channel of the prism system is made in the form of a rectangular prism with an oblique acute angle, optically conjugated by means of a corresponding projection eyepiece and a refracting prism in the form of a cube mounted for rotation around an axis perpendicular to the optical axis of the lens, with Resp reflective prism with a trapezoidal cross-section with a reflecting surface, .If this input facets of rectangular prisms and output faces of reflective prisms are parallel to each other and perpendicular to the optical axis of the lens, and reflecting prisms for different _β meschena mirror system in the form of $ three concentric optically conjugate mirrors , the first and third of which are concave, and the second convex, behind the third mirror a flat mirror is installed at an angle to the optical axis of the system.

3741>

] 073741