Стереоскоп

Изобретение относится к стереоскопии, а именно к устройствам для формирования стереоскопического изображения по изображениям двух кадров стереопары, полученным для левого и правого глаз. Стереоскоп содержит вертикальную пластину с двумя отверстиями, расположенными симметрично относительно вертикальной оси симметрии пластины, расстояние между центрами которых равно среднему межзрачковому расстоянию человека, и два оптических элемента, вмонтированных в эти отверстия. Он дополнительно содержит два равновеликих кронштейна, установленных на лицевой поверхности вертикальной пластины симметрично относительно ее вертикальной оси симметрии, на которых укреплены положительные цилиндрические линзы, расположенные напротив оптических элементов, вмонтированных в отверстия, последние их которых выполнены в виде отрицательных цилиндрических линз, образующие цилиндрических поверхностей которых параллельны оси симметрии вертикальной пластины, при этом отверстия выполнены в виде прямоугольных окон, а на тыльной поверхности вертикальной пластины, вдоль горизонтальных сторон окон, закреплены направляющие, в которых установлены с возможностью перемещения в них непрозрачные шторки, снабженные прямоугольными кадрирующими окнами, вертикальные и горизонтальные стороны которых параллельны соответствующим сторонам прямоугольных окон. При этом кронштейны выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, а каждый из них укреплен между соответствующими отверстиями и боковыми сторонами вертикальной пластины. Положительные и отрицательные цилиндрические линзы установлены с возможностью

образования двух анаморфотных оптических систем для левого и правого глаз, выполненных с возможностью растяжения наблюдаемых изображений по горизонтали, а радиусы кривизны положительных и отрицательных цилиндрических линз, а также длина кронштейнов выбраны с возможностью обеспечения двухкратного растяжения по горизонтали, наблюдаемых в стереоскоп изображений.

Изобретение относится к стереоскопии, а именно к устройствам для формирования стереоскопического изображения по изображениям двух кадров стереопары, полученных для левого и правого глаз.

Известен стереоскоп (Иванов Б.Т., Левингтон А.Л. Стереоскопическая фотография. М.: Исскуство, 1959, - с 26-27), содержащий вертикальную пластинку с двумя круглыми отверстиями, расположенными симметрично относительно вертикальной оси симметрии пластины, расстояние между центрами которых равно среднему межзрачковому расстоянию человека, две линзы, вмонтированные в эти отверстия, экран, расположенный перпендикулярно оптическим осям линз, в плоскости которого напротив линз размещены левый и правый кадры стереоскопы.

При одновременном рассмотрении через линзы левого и правого кадров за счет конвергенции оптических осей левого и правого глаз изображение кадров стереопары совмещаются и наблюдается стереоскопическое изображение объекта.

Недостатком такого стереоскопа является необходимость для получения качественного стереоскопического эффекта отделения левого и правого кадров стереопары друг от друга механической перегородкой, исключающей перекрывание полей зрения левого и правого глаз при рассмотрении кадров стереопары через линзы, и сложность использования стереоскопа для рассмотрения стереопар, воспроизводимых на экране монитора.

Известен стереоскоп (Валюс Н.А. Стерео: фотография, кино, телевидение. М.: Исскуство 1986; с 95-96), содержащий вертикальную

пластину с двумя отверстиями, расположенными симметрично относительно вертикальной оси симметрии пластины, расстояние между центрами которых равно среднему межзрачковому расстоянию человека, и два оптических элемента вмонтированных в эти отверстия.

При использовании стереоскопа он направляется на кадры стереопары так, что левый и правый оптические элементы располагаются, соответственно, напротив левого и правого кадров стереопары. При этом оптические элементы обеспечивают конвергенцию оптических осей глаз человека, использующего стереоскоп. Поэтому изображение левого кадра стереопары смещается вправо, а правого кадра- влево, изображения совмещаются и наблюдается стереоизображение.

Недостатком такого стереоскопа является низкое качество стереоскопического изображения, получаемого при рассмотрении кадров стереопары на экране монитора, вызванное перекрыванием полей зрения левого и правого глаз, выражающееся в наблюдении, помимо стереоскопического изображения, возникающего при совмещении кадров стереопары, еще отдельных изображений левого и правого кадров, а также невозможность рассмотрения на полном экране компьютерного монитора или телевизора стереоскопического изображения, получаемого из левого и правого кадров стереопары, предварительно сжатых в два раза по горизонтали, что необходимо для реализации способа получения стереоскопических мониторных изображений в соответствии с технологией, описанной в патенте РФ №2096926, Бюл. №32, 1997 «Способ передачи объемных изображений по телевидению»

Задачей предлагаемой полезной модели является улучшение качества стереоскопического изображения при использовании стереоскопа для рассмотрения кадров стереопары, воспроизводимых на экране монитора.

Технический результат- создание стереоскопа, обеспечивающего качественное стереоскопическое изображение, размеры которого равны размерам экрана монитора, при рассмотрении кадров стереопары, воспроизводимых на экране монитора и предварительно сжатых в два раза по горизонтали.

Технический результат достигается тем, что стереоскоп, содержащий вертикальную пластину с двумя отверстиями, расположенными симметрично относительно вертикальной оси симметрии пластины, расстояние между центрами которых равно среднему межзрачковому расстоянию человека, и два оптических элемента, вмонтированных в эти отверстия, согласно полезной модели дополнительно содержит два равновеликих кронштейна, установленных на лицевой поверхности вертикальной пластины симметрично относительно ее вертикальной оси симметрии, на которых укреплены положительные цилиндрические линзы, расположенные напротив оптических элементов, вмонтированных в отверстия, последние из которых выполнены в виде отрицательных цилиндрических линз, образующие цилиндрических поверхностей которых параллельны оси симметрии вертикальной пластины, при этом отверстия выполнены в виде прямоугольных окон, а на тыльной поверхности вертикальной пластины, вдоль горизонтальных сторон окон, закреплены направляющие, в которых установлены с возможностью перемещения в них непрозрачные шторки, снабженные прямоугольными кадрирующими окнами, вертикальные и горизонтальные стороны которых параллельны соответствующим сторонам прямоугольных окон. При этом кронштейны выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, а каждый из них укреплен между соответствующими отверстиями и боковыми сторонами вертикальной пластины. Положительные и отрицательные цилиндрические линзы установлены с возможностью

образования двух анаморфотных оптических систем для левого и правого глаз, выполненных с возможностью растяжения наблюдаемых изображений по горизонтали, а радиусы кривизны положительных и отрицательных цилиндрических линз, а также длина кронштейнов выбраны с возможностью обеспечения двухкратного растяжения по горизонтали наблюдаемых в стереоскоп изображений.

По сравнению с прототипом заявленная конструкция обеспечивает возможность наблюдения только стереоскопического изображения при рассмотрении через стереоскоп кадров стереопары, воспроизводимых на экране монитора, что достигается ограничением полей зрения левого и правого глаз, с помощью подвижных шторок, снабженных кадрирующими окнами. Причем подвижность шторок обеспечивает возможность настройки стереоскопа для каждого человека с учетом значения его межзрачкового расстояния. Кроме того, заявляемая конструкция обеспечивает возможность наблюдения стереоскопического изображения, размеры которого равны размерам экрана монитора, за счет того, что позволяет растянуть в два раза по горизонтали изображения левого и правого кадров стереопары, воспроизводимых на экране монитора и предварительно сжатых по горизонтали в два раза.

По сравнению с прототипом, заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их исполнении.

Схема стереоскопа изображена на фиг.1, фиг.2, и фиг.3. Стереоскоп содержит вертикальную пластину 1 с двумя отверстиями 2 и 3, расположенными симметрично относительно вертикальной оси симметрии 4 пластины 1. Расстояние L между центрами 5 и 6 этих отверстий равно среднему межзрачковому расстоянию человека. В окна 2 и 3 вмонтированы оптические элементы 7 и 8. Стереоскоп кроме этого содержит два равновеликих кронштейна 9 и 10, установленных на

лицевой поверхности 11 вертикальной пластины 1 симметрично относительно ее вертикальной оси симметрии, на которых укреплены положительные цилиндрические линзы 12 и 13, расположенные напротив оптических элементов 7 и 8, вмонтированных в отверстия 2 и 3. Образующие 14 и 15 цилиндрических поверхностей этих линз параллельны оси симметрии вертикальной пластины 1. Отверстия 2 и 3 выполнены в виде прямоугольных окон, а на тыльной поверхности 16 вертикальной пластины 1, вдоль горизонтальных сторон 17, 18, 19 и 20 окон 2 и 3, закреплены направляющие 21, 22, 23 и 24, в которых установлены с возможностью перемещения в них непрозрачные шторки 25 и 26, снабженные прямоугольными кадрирующими окнами 27 и 28, вертикальные и горизонтальные стороны которых параллельны соответствующим сторонам прямоугольных окон. Кронштейны 9 и 10 выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов. При этом кронштейн 9 укреплен между отверстием 2 и боковой стороной 29 вертикальной пластины 1, а кронштейн 10 - между отверстием 3 и боковой стороной 30 названной пластины.

Положительные и отрицательные цилиндрические линзы 7, 12 и 8, 13 установлены с возможностью образования двух анаморфотных оптических систем для левого и правого глаз, выполненных с возможностью растяжения наблюдаемых изображений по горизонтали. При этом радиусы кривизны линз 7, 12 и 8, 13, а также длина А кронштейнов 9 и 10 выбраны с возможностью двухкратного растяжения по горизонтали, наблюдаемых в стереоскоп изображений.

При использовании стереоскоп располагают на расстоянии 300- 400 мм от экрана монитора, на котором воспроизводят сжатые в два раза по горизонтали левый и правый кадры стереопары. Стереоскоп направляют на стереопары так, чтобы левая и правая анаморфотные системы, состоящие,

из цилиндрических линз 8, 13 и 7, 12 располагались, соответственно, против левого и правого кадров стереопары.

Закрывая последовательно левый и правый глаз и передвигая шторки 26 и 25 вдоль направляющих 23, 24 и 21, 22, добиваются такого положения, при котором в поле зрения левого глаза располагается только левый кадр, а в поле зрения правого глаза - правый кадр стереопары. После такой настройки стереоскопа при рассмотрении кадров стереопары одновременно двумя глазами анаморфотные системы для левого и правого глаз осуществляют конвергенцию оптических осей глаз и двухкратное растяжение кадров стереопары по горизонтали. Изображения левого и правого кадров стереопары совмещаются и наблюдается полноэкранное стереоскопическое изображение.

Экспериментальным путем установлено, что с помощью предлагаемого стереоскопа удается рассматривать стереопары, воспроизводимые на экране компьютерного или телевизионного монитора. При этом обеспечивается высокое качество стереоэффекта, наибольшая возможная яркость изображения и отсутствие дрожания последнего, что определяется отсутствием между стереоскопом и экраном монитора каких-либо фильтров или переключающих устройств.

Преимущества предлагаемого устройства:

- простота конструкции и эксплуатации;

- низкая стоимость;

- высокое качество изображения.

Предлагаемое устройство может быть реализовано с помощью технологии изготовления очков с оптическими элементами из пластических масс.

Стереоскоп может найти широкое применение при создании компьютерных игр, тренажеров и в практике фотолюбителей.

1. Стереоскоп, содержащий вертикальную пластину с двумя отверстиями, расположенными симметрично относительно оси симметрии пластины, расстояние между центрами которых равно среднему значению стереобазиса глаз человека, и два оптических элемента, вмонтированных в эти отверстия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит два равновеликих кронштейна, установленных на лицевой поверхности пластины симметрично относительно ее оси симметрии, на которых укреплены положительные цилиндрические линзы, расположенные напротив оптических элементов, вмонтированных в отверстия и выполнены в виде отрицательных цилиндрических линз, образующие цилиндрических поверхностей которых параллельны оси симметрии пластины, при этом отверстия выполнены в виде прямоугольных окон, а на тыльной поверхности пластины, вдоль горизонтальных сторон окон,перпендекулярных оси симметрии пластины, закреплены направляющие, в которых установлены с возможностью перемещения в них непрозрачные шторки, снабженные прямоугольными кадрирующими окнами, вертикальные и горизонтальные стороны которых параллельны соответствующим сторонам прямоугольных окон.

2. Стереоскоп по п.1, отличающийся тем, что кронштейны выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов.

3. Стереоскоп по п.1, отличающийся тем, что каждый из кронштейнов укреплен между соответствующими отверстиями и боковыми сторонами пластины.

4. Стереоскоп по п.1, отличающийся тем, что положительные и отрицательные цилиндрические линзы установлены с возможностью образования двух анаморфотных оптических систем для левого и правого глаз, выполненных с возможностью растяжения наблюдаемого изображения по горизонтали.

5. Стереоскоп по п.1, отличающийся тем, что радиусы кривизны положительных и отрицательных цилиндрических линз, а также длина кронштейнов выбраны с возможностью обеспечения двухкратного растяжения по горизонтали наблюдаемых в стереоскоп изображений.