Стереоустройство для воспроизведения изображения удаленных объемных объектов

Авторы патента:

Стереоустройство для воспроизведения изображения удаленных объемных объектов относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано для воспроизведения изображения удаленных объемных объектов и определения расстояния до них. Стереоустройство содержит приемный блок 1, проекционный объектив 2, коллектив 3. Стереоустройство также снабжено растровым призменным экраном 4, передняя поверхность которого выполнена с периодическим рельефом, задняя поверхность сопряжена с коллективом 3. Вход матрицы ЖКИ 1 соединен с компьютерной системой 5 передающего устройства. Техническим результатом является создание одноканальной оптической системы, позволяющей определить расстояние до наблюдаемого объекта. 1 з.п. ф-лы, 2 илл, 1 табл.

Предлагаемое техническое решение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано для воспроизведения изображения удаленных объемных объектов и определения расстояния до них.

Известно устройство по патенту СССР №1515133 для воспроизведения стереоскопических изображений. Устройство относится к стереоскопии и состоит из двух видеоконтрольных устройств, двух объективов, систем зеркал и отражательного экрана, выполненного в виде элемента Френеля, конструкция которого согласована с видеоконтрольными устройствами и проекционными объективами.

Недостатками известного устройства являются большое количество крупногабаритных составляющих элементов в виде двух видеоконтрольных устройств, систем зеркал, объективов и окуляров, требующих их точной взаимной юстировки, а также невозможность определения расстояния до наблюдаемого объекта.

Техническим результатом предложенного решения является создание одноканального стереоустройства, позволяющего наблюдать удаленные объемные объекты и определять расстояние до них.

Это достигается тем, что стереоустройство для воспроизведения изображения удаленных объемных объектов, содержащее приемный блок, проекционный объектив и коллектив, отличается тем, что оно снабжено растровым призменным экраном, передняя поверхность которого выполнена с периодическим рельефом, профиль которого определяется по формуле:

d1=/(tg/2+tg), где:

d1 - высота ступени растра,

- линейная разрешающая способность глаза наблюдателя,

- угол профиля растрового призменного экрана (угол наблюдения),

=(90°-/2-i'),

i - угол падения луча, равный (90°-),

i' - угол преломления луча при показателе преломления материала призменного экрана n=1.5, равный (90°-)/n,

при этом задняя поверхность растрового призменного экрана конструктивно сопряжена с коллективом, приемный блок выполнен в виде матрицы жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ), вход которой соединен с компьютерной системой передающего устройства.

Представленные иллюстрации поясняют суть предложенного технического решения.

На фиг.1 изображена функциональная схема стереоустройства для воспроизведения изображения удаленных объемных объектов.

На фиг.2 изображено сечение растрового призменного экрана.

Стереоустройство (фиг.1) для воспроизведения изображения удаленных объемных объектов содержит приемный блок, выполненный в виде матрицы ЖКИ 1, проекционный объектив 2, коллектив 3 (положительная линза), растровый призменный экран 4 и компьютерную систему 5 передающего устройства. Посредством компьютерной системы 5 на матрицу ЖКИ 1 производится запись изображения удаленных объемных объектов и измерение расстояния до них с помощью шкалы и индекса (измеритель расстояний). Передняя поверхность растрового призменного экрана 4 выполнена с периодическим рельефом, а задняя - конструктивно сопряжена с коллективом 3.

Предложенное стереоустройство для воспроизведения изображения удаленных объемных объектов работает следующим образом.

Изображение удаленного объемного объекта, которое записывается посредством компьютерной системы 5 в момент наблюдения с постоянным фиксированным смещением одного кадра относительно другого, равным одной строке по высоте кадра или одному столбцу на матрицу ЖКИ 1, подсвечиваемую параллельным пучком света, проецируется при помощи проекционного объектива 2 на растровый призменный экран 4, расположенный на расстоянии L₁=f'_об(1+V) от выходного зрачка объектива, где:

f'_об - фокусное расстояние проекционного объектива,

V - увеличение оптической системы, равное V=l'/l

l' - линейный размер растрового призменного экрана,

l - линейный размер рабочего поля матрицы ЖКИ,

Коллектив 3, расположенный вблизи плоскости изображения, конструктивно сопряженный с задней поверхностью призменного экрана 4, проецирует выходной зрачок проекционного объектива 2 в плоскость зрачков глаз оператора для перехвата всего светового потока, при этом фокусное расстояние f_кол коллектива 3 определяется по формуле:

f_кол.=(L₁×V_к)/(V_к-1), где:

L₁ - расстояние между выходным зрачком проекционного объектива и плоскостью зрачков глаз оператора,

V_к - увеличение коллектива, равное V_кол=(Д_{вых.зр.об.})/В,

Д_{вых.зр.об.} - диаметр выходного зрачка проекционного объектива,

В - базовое расстояние глаз оператора,

Наблюдение изображения удаленного объемного объекта, а также определение расстояния до него с растрового призменного экрана 4 производится оператором, находящимся перед экраном.

В зависимости от расстояния оператора до растрового призменного экрана 4 меняется угол наблюдения а и соответственно профиль растрового призменного экрана (фиг.2).

В таблице 1 приведены основные параметры, влияющие на профиль растрового призменного экрана.

Табл. 1
База глаз В мм	Расстояние до призм, экрана S мм	Размер элемента мм	Угол профиля призм. экрана град
˜65	250	0.1	˜15°
	300	0.13	˜12.5°
	400	0.16	˜9°
	500	0.2	˜7.9°

Предлагаемое устройство прошло опытную проверку и показало возможность реализации наблюдения удаленных объемных объектов и определения расстояния до них.

1. Стереоустройство для воспроизведения изображения удаленных объемных объектов, содержащее приемный блок, проекционный объектив и коллектив, отличающееся тем, что оно снабжено растровым призменным экраном, передняя поверхность которого выполнена с периодическим рельефом, профиль которого определяется по формуле:

d1=/(tg/2+tg) где:

d1 - высота ступени растра,

- линейная разрешающая способность глаза наблюдателя,

- угол профиля растрового призменного экрана (угол наблюдения),

=(90°-/2-i),

i - угол падения луча, равный (90°-),

i - угол преломления луча при показателе преломления материала, призменного экрана n=1.5, равный (90°-)/n,

при этом задняя поверхность растрового призменного экрана конструктивно сопряжена с коллективом, приемный блок выполнен в виде матрицы ЖКИ, вход которой соединен с компьютерной системой передающего устройства.

2. Стереоустройство по п.1, отличающееся тем, что в компьютерную систему введен измеритель расстояний до удаленных объемных объектов.