SU1515133A1 - Apparatus for reproducing stereo images - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к стереоскопии и позвол ет улучшить качество изображени . Устройство дл  воспроизведени  стереоскопических изображений состоит из двух видеоконтрольных устройств 2, объективов 3, 4 и отражательного экрана 5, выполненного в виде элемента Френел , конструкци  которого согласована с видеоконтрольными устройствами 2 и проекционными объективами 3 и 4. 1 ил.This invention relates to stereoscopy and allows for improved image quality. The device for reproducing stereoscopic images consists of two video monitoring devices 2, lenses 3, 4 and a reflective screen 5, made in the form of a Fresnel element, the design of which is coordinated with video monitoring devices 2 and projection lenses 3 and 4. 1 Il.

Description

А /BUT /

(Л(L

ел елate

фиг. чFIG. h

151 151

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может быть использовано при построении стереоскопических телевизионных систем черно- белого и цветного изображени , в частности предназначенных дл  дистанционного управлен11Я манипул торамиThe invention relates to optical instrumentation and can be used in the construction of stereoscopic television systems of black and white and color images, in particular, intended for remote control by manipulators.

Целью изобретени   вл етс  увеличение зон стереоскопического наблю- дени , улучшение качества изображени .The aim of the invention is to increase the stereoscopic viewing areas, improve image quality.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство; на фиг„2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1.Figure 1 presents the proposed device; FIG. 2 is a section A-A in FIG. on fig.Z - section bb in figure 1.

Устройство дл  воспроизведени  стереоскопических изображений состоит из видеоконтрольных устройств 1, 2, предназначенных дл  воспроизведе- ни  изображений стереопар, и оптической системы, необходимой дл  осуществлени  раздельного наблюдени  этих изображений.A device for reproducing stereoscopic images consists of video monitoring devices 1, 2 intended for reproducing images of stereo pairs, and an optical system necessary for carrying out separate observation of these images.

Оптическа  система включает два проекционных объектива 3, 4 и отражательный экран 5, расположенный так что центры экранов видеоконтрольных устройств 1, 2 оптически сопр жены с центром отражательного экрана 5, выполненного в виде элемента Френел  расположенного на рассто нии а f (1+/V/) от выходных зрачков объектива , где f - фокусное рассто ние проекционного объектива , V - увели- чение проекционного объектива, под углом к плоскости, проход щей через рптические оси проекционных-объективов , 3,4.The optical system includes two projection lenses 3, 4 and a reflective screen 5, located so that the centers of the screens of video monitoring devices 1, 2 are optically coupled to the center of the reflective screen 5, made in the form of a Fresnel element located at a distance of f (1 + / V / ) from the exit pupil of the lens, where f is the focal length of the projection lens, V is the magnification of the projection lens, at an angle to the plane passing through the practical axes of the projection lenses, 3.4.

Ширина отражательного экрана 5 ра на произведению ширины экрана видеоконтрольного устройства 1 и модул  увеличени  проекционного объектива 3 дл  которого предметом служит экран видеоконтрольного устройства 1. Про- екционные объективы 3, 4 расположены так, что их оптические оси параллельны , лежат в горизонтальной плоскости и симметричны относительно вертикальной плоскости, перпендикул рно отражательному экрану 5 и проход щей через его центр. Плоскости экранов видеоконтрольньгх устройств 1 , 2 перпендикул рны оптическим ос м проекционных объективов 3, 4. При этом между каждым видеоконтрольным устройством 1, 2 и соответствующим проекционным объектипом 3, 4 установлены по два вертпк 1льньгх плоских зеркала 6, 7 и 8, 9. Нормали к отражательным поверхност м этих зеркал перпендикул рны между собой и расположеныThe width of the reflective screen 5 is the product of the width of the screen of the video monitor 1 and the magnification module of the projection lens 3 for which the object is the screen of the video monitor 1. The projection lenses 3, 4 are arranged so that their optical axes are parallel, lie in the horizontal plane and are symmetrical with respect to vertical plane, perpendicular to the reflective screen 5 and passing through its center. The planes of the screens of the video monitoring devices 1, 2 are perpendicular to the optical axes of the projection lenses 3, 4. At the same time, between each video monitoring device 1, 2 and the corresponding projection objects 3, 4, there are two hinged mirrors 6, 9 flat mirrors 6, 7 and 9. to the reflective surfaces of these mirrors are perpendicular to each other and are located

/ г-О/ g-o

под углом 43 к оптическ11м ос м проекционных объективов 3, 4.at an angle of 43 to the optical axis of the projection lenses 3, 4.

Высота рельефа h экрана 5 определ етс  неравенствомThe elevation of the h of the screen 5 is determined by the inequality

-7-7

ЛЬ 4-10 (1 + ) fL 4-10 (1 +) f

з }s}

где V - увеличение экрана;where V - increase the screen;

f - фокусное рассто ние экрана. Окул р 10 расположен так, что его Оптическа  ось лежит в вертикальной плоскости симметрии оптической системы и составл ет с проекцией оптических осей проекционных объективов 3, 4 На эту плоскость угол, дл  которого биссектрисой служит оптическа  ось отражательного экрана 5, Рассто ние L между центром отражательного экрана 5 и главной плоскостью окул ра 10 св зано с фокусным рассто нием последнего f зависимостьюf is the focal length of the screen. The eyepiece 10 is positioned so that its optical axis lies in the vertical plane of symmetry of the optical system and forms with the projection of the optical axes of projection lenses 3, 4 On this plane is the angle for which the optical axis of the reflective screen 5 serves as a bisector, the distance L between the center of the reflective screen of the screen 5 and the main plane of the ocular 10 is related to the focal length of the latter f by the dependence

L f 90рь - 900-L L f 90r - 900-L

выполнение которой обеспечивает аккомодацию глаз оператора, наблюдающе- ро стереоизображение, на рассто нии не менее 1000 мм. При этом оптимальный угол пол  зрени  устройства в горизонтальной плоскости 2j равен 20- 25 (в случае стандартного телевизионного разложени  строк 625 строк и формата кадра -4-3) и св зан с величиной зависимостьюperformance of which provides accommodation for the operator's eyes, observing the stereo image, at a distance of at least 1000 mm. At the same time, the optimum angle of the device field of view in the horizontal plane 2j is 20-25 (in the case of a standard TV decomposition, the lines are 625 lines and the frame format is -4-3) and is associated with

L 9L 9

2 ti/i 2 ti / i

где Q - ширина отражательного экранаwhere Q is the width of the reflective screen

Проекционные объективы 3, 4 выполнены в одной оправе так, что линзы объективов сопр жены гран ми, образованными сечением этих линз вертикальной плоскостью си1-1метрии оптичес , кой системы устройства. Эта особенность проекционных объективов позвол ет получить минимальное рассто ние между световыми зонами лннз объективов на значительном отрезке вертикальной пр мой при заданном рассто нии между оптическими ос ми упом нутых объективов.The projection lenses 3, 4 are made in one frame so that the lenses of the lenses are conjugated with faces formed by the cross section of these lenses by the vertical plane of symmetry of the optical system of the device. This feature of projection lenses makes it possible to obtain a minimum distance between the light zones of lens lenses over a considerable segment of the vertical straight line for a given distance between the optical axes of the said lenses.

Между проекционными объективами 3, 4 в вертикальной плоскости симметрии оптической сип гемы установлена шторка 11, прохо;; 11;а  до зеркал 7, 8. Она предназнач .ча дл  предотвращени  попадани  cwcra из однойBetween the projection lenses 3, 4 in the vertical plane of symmetry of the optical sip gem there is a shutter 11, a passage ;; 11; a to mirrors 7, 8. It is designed to prevent the cwcra from getting from one

5,five,

ветви оптической системы в другую. РасстЛ ние между оптическими ос ми проекционных объективов 3 и 4 равно частному от делени  средней глазной базы и модул  увеличени  оптической системы, состо щей из отражательного экрана 5 и окул ра 10, предметом которой служит лини , соедин юща  центры вьЕсодных зрачков объективов 3 и 4оbranches of the optical system to another. The distance between the optical axes of the projection lenses 3 and 4 is equal to the partial separation of the average ocular base and the optical system magnification module consisting of a reflective screen 5 and an eyepiece 10, the subject of which is the line connecting the centers of the eH pupils of lenses 3 and 4

Форма поверхности, огибающей выступы рельефа, отражательного экрана 5 имеет кривизну К, рассчитьшаемую исход  из соотношени The shape of the surface, the envelope of the protrusions of the relief, the reflective screen 5 has a curvature K, calculated from the ratio

о,з к - - ;  Oh, h to - -;

т c( с t c (s

RR

R.R.

где R - радиус кривизны экрана видеоконтрольного устройства f - фокусное рассто ние проекционного объектива.where R is the radius of curvature of the screen of a video monitor device; f is the focal distance of the projection lens.

Работа устройства показана на примере хода крайних лучей дл  трех точек левого и правого ракурсов наблюдаемого объекта, которые обозначены на чертеже соответственно В , Сд, Вд, и Вд, Ср, Dn воспроизвод тс  на экране видеоконтрольных устройств 1,2 и с помощью зеркал 6, 7 и 8, 9, а также объективов 3, 4 проецируютс  на экран 5. При этом точки В и Вп, Од и D имеют горизонтальный параллакс и не совпадают. Лучи,стро щие правое изображение точек наблюдаемого объекта, отмечены стрелками, показьтающими направление движение света„ Диафрагма 11 преп т- ствует попаданию света из одной ветви оптической системы в другую.The operation of the device is shown on the example of the course of the extreme rays for three points of the left and right angles of the observed object, which are indicated in the drawing, B, Cd, Bd, and Bd, Cf, Dn, respectively, on the screen of video monitoring devices 1,2 and using mirrors 6, 7 and 8, 9, as well as the lenses 3, 4 are projected onto the screen 5. In this case, points B and Bp, Od and D have horizontal parallax and do not coincide. The rays that build the right image of the points of the observed object are marked by arrows indicating the direction of light movement. Aperture 11 prevents light from one branch of the optical system from entering another.

Отражательный экран 5 вместе с окул ром 10 собирает пучки лучей, прошедших через проекционные объективы 3 и 4, в две зоны наблюдени  1 и Р,  вл ющиес  изображени ми выходных зрачков проекционных объективов 3 и 4. Окул р 10 переносит изображение стереопар с отражательного экрана 5 на рассто ние, обеспечивающее минимальную утомл емость оператора (на фиг. 3 точки С , D ). The reflective screen 5, together with the ocular 10, collects beams of rays that have passed through the projection lenses 3 and 4 into two observation zones 1 and P, which are the images of the exit pupils of the projection lenses 3 and 4. The ocular 10 carries the image of the stereo pairs from the reflective screen 5 for a distance that ensures minimal operator fatigue (in Fig. 3, points C, D).

Из левой 1 и правой Р зон наблюдени  видны раздельно одноименныеFrom the left 1 and right P zones of observation, the like ones are seen separately.

изображени  - соответственно ВII .С. It ли пт л images - respectively BII. It pt l

D иВ, Cp,Df,. При этом вследствие горизонтального параллакса оператор , глаза которого расположены в соответствующих зонах 1 и Р, увид тD and B, Cp, Df ,. In this case, due to the horizontal parallax, the operator, whose eyes are located in the corresponding zones 1 and P, sees

5133651336

точку с в плоскости аккомодации глаз, точку в перед плоскостью аккомодации , точку D за плоскостью аккомодации.point c in the plane of accommodation of the eyes, point in front of the plane of accommodation, point D behind the plane of accommodation.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  воспроизведени Playback device Q стереоскопических изображений, включающее два видеоконтрольных устройства, два проекционных объектива, экран и зеркальную приставку, выполненную из двух пар зеркал, симметрично распо 5 ложе#1ных относительно оси, проход щей через центр экрана, и середину отрезка, соедин ющего одноименные узловые точки проекционных объективов , при этом перва  пара эеркал ус20 тановлена перед видеоконтрольными устройствами, а втора  пара образует призмы, ребро которой пересекает упом нутую ось, отличающеес  тем, что, с целью увеличени - зон сте25 реоскопического наблюдени  и irлyчшe- ни  качества изображени , в него введена щторка, расположенна  между зеркалами второй пары, по обе стороны которой расположены проекционные объ30 ективы, линзы которых усечены шторкой по световым диаметрам, а также дополнительно введен окул р, оптически св занньп с экранами и установленный на рассто нииQ stereoscopic images, including two video monitoring devices, two projection lenses, a screen and a mirror console made of two pairs of mirrors, symmetrically located 5 beds # 1 relative to the axis passing through the center of the screen, and the middle of the segment connecting the similar nodal points of projection lenses The first pair is installed in front of video monitoring devices, and the second pair forms prisms, the edge of which intersects the said axis, characterized in that, in order to increase, image observation and image quality, a scroll is inserted into it, located between the mirrors of the second pair, on both sides of which are projection lenses, the lenses of which are truncated by the luminous diameters, and an ocular, optically connected to the screens and distance mounted 35. L Q/2tg(i,35. L Q / 2tg (i, где Q - ширина экрана;where Q is the width of the screen; ft - половина угла пол  зрени ft - half angle of the field of view устройства,devices that при этом экран выполнен в виде отра- 40 жающего элемента Френел , высотаat the same time, the screen is made in the form of a Fresnel reflection element, the height рельефа ДЬ которого определ етс  из соотношени the relief of which is determined from the ratio ЛЬ 4-10- (l + )fJL 4-10- (l +) fJ 45 где V, - увеличение экрана;45 where V, - increase the screen; 1 - фокусное рассто ние экрана, а выступы рельефа расположены по огибающей , кривизна R которой определ етс  цз соотношени 1 is the focal length of the screen, and the protrusions of the relief are located along the envelope, the curvature R of which is determined by the qz ratio 5050 о f I т с I about f I t with I 5555 RR где R - радиус кривизны экрана видеоконтрольного устройства; f - фокусное рассто ние проекционного объектива, причем экран расположен на рассто нии а f () от выходных зрачков объектива, где V - увеличениеwhere R is the radius of curvature of the screen of the video monitor device; f is the focal distance of the projection lens, the screen being located a distance f () from the exit pupils of the lens, where V is the magnification проекционного объектива, под углом к оси, проход щей через центр экранаprojection lens at an angle to the axis passing through the center of the screen фиг.зfig.z и середину отрезка, соедин ющего одноименные узловые точки -объективов.and the middle of the segment connecting the same nodal points of the - lenses. вп --;vp -; .в..at.