SU951220A1 - Устройство дл многозонального наблюдени объемного изображени - Google Patents

Description

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 [1], где получение большого количества зон наблюдения достигается применением специальной светорасщепительной системы, устанавливаемой на выходе проекционного объектива. Подобное светорасщепление можно осуществить, используя растрированные '5 зеркала, позволяющие организовать несколько мнимых центров проекции f2].

Для такой системы многозонального наблюдения характерна конструктивная сложность, технологическая трудность изготовления светорасщепительных устройств, устанавливаемых на выходе проекционного объектива, и высокие требования к согласованности элементов множительной системы. 25

Наиболее близким к изобретению является устройство для многозонального наблюдения объемного изображения, содержащее проекционную систему и просветный многожильный экран, выпол- 30

Ценный в виде положительной линзь? и расположенного параллельно ее главной плоскости призматического растра,состоящего из совокупности периодически чередующихся призм с одинаково ориентированными для каждой совокупности искривленными рабочими гранями £з).

Свет, прошедший через линзу, перераспределяется этой пластиной по зонам наблюдения. Исключая элементы и вертикального и горизонтального рас- сеяния 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 реальных объектов, а также изображений, восстановленных с голограмм. Кроме того, ухудшение резкости изображения связано не только с применением рассеивающих элементов, но и с нарушением гомоцентричкости световых пучков, преломляемых элементарными призмами растра. ^v

Цель изобретения - устранение искажений гомоцентричности световых пучков, формирующих зоны наблюдения объемного изображения, что способствует улучшению резкостных характеристик наблюдаемого изображения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для многозонального наблюдения объемного изображения, со-10 держащее проекционную систему и просветный множительный экран, выполненный в виде положительной линзы и расположенного параллельно ее главной плоскости призматического растра, состоящего из - И-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 системы расположен в передней фокальной плоскости первой линзы. .

На фиг.1 показана оптическая система 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 - возможные варианты расположения элементарных призм соответственно одномерного и двумерного призматических растров.

Проекционное устройство (фиг.1) включает объектив 1 и множительный просветный экран 2, состоящий из двух-до 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 либо объектив большого 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 плоскости 7, оптически переносимой в пространство между линзами 3 и 4, где установлен призматический растр 5.

Гомоцентрический пучок лучей 8, один из проецирующих изображение дбъекта 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 эоны 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 ему 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 призматический 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 эон. Кроме того, улучшаются редкостные характеристики наблюдаемого изображения, так как гомоцентрические световые пучки, рисукщие изображения точек объекта б, приобретают на выходе линзы 3 общее по всему полю экрана 2 направление. Это создает оптимальные условия сходимости преломленных призмами 12 рисующих пучков по всему полю экрана 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 сторонами 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 соот

S 951220 6 ветственно одномерного и двумерного растров.

Преломляющие углы W всех призм 12 одномерного растра располагаются в параллельных плоскостях. Применение одномерного растра позволяет располо- _ жить зоны 9 наблюдения вдоль единст- ^э венной 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 ut-j призм 12 различных совокупностей располагаются в непараллельных плоскостях (фиг.5) , обеспечивает, любую за- 15 данную геометрию расположения зон 9 наблюдения в фокальной плоскости линзы 4.

Количество совокупностей призм 12, составляющих призматический растр 5, 2Q может быть произвольным, при этом расстояние между центрами элементарных призм 12 одной совокупности должно находиться за пределами разрешения глаза наблюдателя (не по- __ казано), расположенного в зоне 9 * наблюдения.

Предложенное устройство обеспечивает качественное многозональное наблюдение объемных изображений, позволяет осуществлять все виды про- 30 екции объемных изображений, включая проецирование изображений, восстановленных с голограмм, характеризуется простотой и технологичностью. Устройство может быть использовано в науч- 35 но-исследовательских и учебных целях в кинематографии, в торговой рекламме, в кинорекламе, при проведении различных выставбк.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к стереоскопии , а более конкретно к растровым :оптическим системам, примен емым дл  многозонального наблюдени  объемного изображени . Известна система многозонального наблюдени  объемного изображени , спроецированного на собирательную линзу LI, где получение большого количества зон наблюдени  достигаетс  применением специальной светорасщепительной системы, устанавливаемой на выходе проекционного объектива. Подобное светорасщепление можно осуществить , использу  растрированные зеркала, позвол ющие организовать несколько мнимых центров проекции ц 2j. Дл  такой системы многозонгшьного наблюдени  характерна конструктивна  сложность, технологическа  трудность изготовлени  светорасщепительных устройств , устанавливаемых на выходе проекционного объектива, и высокие требовани  к согласованности элементов множительной системы. Наиболее близким к изобретению  в л етс  устройство дл  многозонального наблюдени  объемного изображени , содержащее проекционную систему и просветный многожильный экран, выпол ненный в виде положительной линзй и расположенного параллельно ее главной плоскости призматического растра,соС то щего из совокупности периодически чередующихс  призм с одинаково ориентированными дл  каждой совокупности искривленными рабочими гран ми {J3J. Свет, прошедший через линзу, перераспредел етс  этой пластиной по зонам наблюдени . Исключа  элементы ; вертикального и горизонтального рассе ни  пучков, св занные с улучшением комфортности наблюдени  стереопарного изображени , перераспределение световых пучков по зонам наблюдени  осуществл етс  призматическим растром , нанесенным на сторону пластины, обращенную к наблюдателю. Подобное сочетание отклон ющих и рассеивающих элементов ухудшает резкость воспринимаемого объемного изображени  и исключает возможность передачи вертикальных параллаксов при проецировании реальныхобъектов, а также изображений , восстановленных р голограмм. Кроме того, ухудшение резкости изображени  св зано не только с применением рассеивающих элементов, но и с нарушением гомоцентричности световых пучков, преломл емых элементарными призмами растра, Цель изобретени  - устранение искажений гомоцентричности световых пучков, формнрук цих зоны наблюдени  объемного изображени , что способствует улучшению резкостных характерис тик наблюдаемого изображени . Указанна  цепь достигаетс  тем, что устройство дл  многозонального наблюдени  объемного изображени , со держащее проекционную систему и просветный множительный экран, выполнен ный в виде положительной линзы и расположенного -параллельно ее главной плоскости призматического растра , состо щего из- Ъ групп периодически чередующихс  призм, с одинаково ориентированными относительно оси дл  каждой группы рабочим гран ми , снабжено второй положительной линзой, установленной за призматическим растром, а выходной зрачок проекционной систеьвл расположен в передней фокальной плоскости первой линзы. На фиг.1 показана оптическа  сис тема проекционного устройства дл  многозонального наблюдени  объемного изображени ; на фиг.2 - механизм распределени  гомоцентрического светового пучка элементарными призмами растра} на фиг.З - пример конкретного выполнени  множительного просветного экрана с использованием плосковыпуклых линз; на фиг.4 и 5 - возмож ные варианты расположени  элетлентарных призм соответственно одномерного и двумерного призматических растров Проекционное устройство (фиг,1) включает объектив 1 и множительный просветный экраи 2, состо щий из дву положительных линз 3 и 4 и расположенного между ними призматического растра 5. Выходной зрачок объектива 1 находитс  в фокальной .плоскости линзы 3. Объектив 1 представл ет 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, сн тые с соответствующих точек зрени , 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 прохождени  через оптическую систему экрана 2 собираетс  в в заданном числе зон 9 наблюдени , расположенных в .фокальной плоскости положительной линзы 4 экрана 2. Эти зоны 9  вл ютс  изображением выходного зрачка проекционного объектива 1, отображаемого системой положительных линз 3 и 4 экрана 2. Изображение зрачка размножено в результате перераспределени  света призматическим растром 5. Гомоцентрический пучок лучей 3 (фиг.2), дважды претерпева  преломление на поверхност х 10 и 11 линзы 3, становитс  параллельным пучком, В этом параллельном пучке установлен призматический растр 5, состо щий из периодически чередующихс  элементарных призм 12 (фиг,4 и 5). Рабочие грани 13 этих призм 12 в общей сложности составл ют преломл ющую поверхность растра 5. Параллельный участок перераспредел етс  призматическим растром 5 по нескольким строго определенным направлени м без искажени  параллельности каждого отдельно направленного пучка, при этом каждое направление определ етс  соответствующей еку совокупности призм 12 растра 5, имеющих соответственно одинаково . ориентированные рабочие грани 13, Затем перераспределенные параллельные пучки, дважды претерпева  преломление на поверхност х 14 и 15 линзы 4, преобразуютс  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 наблюдени , эти зоны 9 наблюдени  имеют четкие границы, причем качественное наблюдение изображени  обеспечиваетс  даже на кра х зон. Кроме того, улучшаютс  редкостные характеристики наблюдаемого изображени , так как гомоцентрические световые пучки, рйсукшие изображени  точек объекта б, приобретают на выходе линзы 3 общее по всему полю экрана 2 направление. Это создает оптимальные услови  сходимости преломленных призмами i2 рисующих пучков по всему полю згкрана 2, Наиболее целесообразным  вл етс  такое выполнение экрана, гле главные плоскости положительной линзовой системы экрана 2, между которыми расположен призматический растр, 5, максимально приближены друг к другу. Дл  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 фремел  (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 выполнени  соответственно одномерного и двумерноз о растров. Преломл ющие углы IW всех призм 12 одномерного растра располагаютс  в параллельных плоскост х. Применение одномерного растра позвол ет располо жить зоны 9 наблюдени  вдоль единственной пр мой фокальной плоскости линзы 4 (фиг.1), эта пр ма  проходит через ось ОО и параллельна плоскост м преломл ющих углов одномерного растра. Применение двумерного растра, у которого преломл ющие углы Wj, f(jU,w призм 12 различных совокупностей рас полагаютс  в непараллельных плоскост х (фиг.5) , обеспечивает, любую заданную геометрию расположени  зон 9 наблюдени  в фокальной плоскости линзы 4. Количество совокупностей призм 12 составл ющих призматический растр 5, может быть произвольным, при этом .рассто ние между центрами элементарных призм 12 одной совокупности должно находитьс  за прёделаки разрешени  глаза наблюдател  (не показано ) , расположенного в зоне 9 наблюдени . Предложенное устройство обеспечивает качественное многозональное наблкщение объемных изображений, позвол ет осуществл ть Все вида проекции объемных изображений, включа  проецирование изображений, восстанов ленных с голограмм, характеризуетс  простотой и технологичностью. Устрой ство может быть использовано в научно-исследовательских и учебных цел х в кинематографии, в торговой рекламме , в кинорекламе, при проведении различных выставбк. Формула изобретени  Устройство дл  многозонального наблюдени  объемного изображени , содержащее проекционную систему и просветный множительный экран, выполненный в виде положительной линзы и расположенного параллельно ее главной плоскости призматического растра, состо щего из Vi-групп периодически чередующихс  призм с одинаково ориентированными относительно оси дл  каждой группы рабочими гран ми , отличающеес  тем, что, с целью устранени  искажений гомоцентр1ичности световых пучков, формирующих зоны наблюдени  объемного изобрс1жени , в него введена втора  положительна  линза, установленна  за призматическим растром, а выходной зрачок проекционной системы расположен в передней Фокальной плоскости первой линзы.; Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Валюс Н.А. Стереоскопи . М., 1962, с.141-142.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 85526, кл. G 03 В 35/00,.1948.
3. 3.За вка Японии № 52-25093 103 6 О, 1977 (прототип).