ПРИБОР ПАНОРАМНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, а именно к оптическим средствам, в частности к панорамным объективам, так называемым «небесным линзам», и может быть использована при создании устройств, предназначенных для наблюдения и визуализации предметов и видеоигровых устройств или конструктивных элементов видеоигровых устройств.
Известен обзор отечественных и зарубежных разработок систем кругового обзора окружающего пространства, в котором кратко приведены характеристики объективов, прибороа ТС 109, зеркально-линзовые объективы сложной конструкции, панорамные системы для воспроизведения изображения, как в цилиндрическом, так и в сферическом формате («Панорамные системы кругового обзора», Сборник трудов конференции «Прикладная оптика-2010», т. 2, - с. 231-237, СПб, 2010 г., стр. 233 строки 1-11; Электронный ресурс http://www.oop-ros.org/maket/part3/3_3.pdf).
Однако в известном обзоре приведен исторический анализ материала, касающийся систем кругового обзора и отсутствует описание конкретной конструкции используемой для воспроизведения изображения для его панорамного наблюдения.
Известна оптическая система для одновременного кругового обзора, содержащая два зеркально отражающих конуса, вершины которых направлены в одну сторону, а оси симметрии совмещены, при этом в ней фокусы конусов совмещены в сагиттальной плоскости в направлении луча, входящего в систему перпендикулярно к осям конусов (Авторское свидетельство №173978 СССР. Опубл. 06.08.65 г.).
Однако известная система имеет малый вертикальный угол обзора оптической системы, наличие «мертвой зоны» оптической системы обусловленной конструкцией одного из зеркал, кроме того, она ведет к частичной потере визуальной информации об объекте наблюдения, что в свою очередь приводит к ограничению применения оптических систем кругового обзора.
Известна панорамная оптико-электронная система для определения местонахождения объекта в окружающем пространстве, содержащая зеркало со светоотражающей поверхностью, охватывающей круговой обзор контролируемого пространства в заданном телесном угле, многоэлементный фотоприемник, оптическую систему переноса отраженного от зеркала панорамного изображения на плоскость многоэлементного фотоприемника, а также устройство регистрации и обработки полученного изображения, в котором светоотражающая поверхность зеркала образована двумя пирамидальными телами, переходящими одно в другое, с общей осью, совмещенной с главной оптической осью объектива оптической системы переноса изображения, геометрические параметры которых обеспечивают отображение на плоскости фотоприемника двух разноракурсных панорамных изображений наблюдаемого участка пространства (Патент №142002 RU. Опубл. 20.06.2014).
Известен оптико-электронный модуль большой дальности "Фокус-д", содержащий приборный блок, установленный на платформе, закрепленной на опорно-поворотном устройстве, выполненном с возможностью вращения в азимутальной и угломестной плоскостях. В корпусе приборного блока на опорной площадке расположены охлаждаемый тепловизор большой дальности действия с полем зрения 0,45×0.6 градуса и цветная видеокамера, а под опорной площадкой расположен нагревательный элемент. Опорно-поворотное устройство соединено с приборным блоком посредством кабеля и включает связанные с контроллером азимутальный и угломестный приводы (Патент №88814RU. Опубл. 20.11.2009 г.).
Известно устройство фиксации изображения, содержащее: интерфейс, выполненный с возможностью приема входных данных, идентифицирующих объект, до начала генерирования панорамного изображения; модуль формирования изображения, выполненный с возможностью фиксации данных изображения для генерирования панорамного изображения; и процессор, выполненный с возможностью управления устройством отображения так, чтобы отобразить информацию, указывающую положение объекта на графическом представлении, соответствующем указанному панорамному изображению, на основе ориентации устройства фиксации изображения во время фиксации данных изображения для генерирования указанного панорамного изображения (Патент №2532257 RU. Опубл. 10.11.2014 г.).
Известно многофункциональное вращающееся устройство, содержащее последовательно соединенные коробку ввода кабелей, волноводное вращающееся сочленение с неподвижной частью и вращающейся частью, вращающееся контактное устройство с неподвижной частью и вращающейся частью, коаксиальное вращающееся сочленение с неподвижной частью и вращающейся частью, причем волноводное вращающееся сочленение, вращающееся контактное устройство и коаксиальное вращающееся сочленение имеют общую ось вращения; неподвижные части волноводного вращающегося сочленения, вращающегося контактного устройства и коаксиального вращающегося сочленения соединены между собой, вращающиеся части волноводного вращающегося сочленения, вращающегося контактного устройства и коаксиального вращающегося сочленения неподвижно соединены между собой, а волноводное вращающееся сочленение и вращающееся контактное устройство имеют внутренние каналы, оси которых совпадают с общей осью вращения (Патент №2340047 RU. Опубл. 27.11.2008 г.).
Известно устройство формирования изображения содержит корпус, закрытый прозрачным стаканообразным кожухом, электродвигатель с системой автоматического регулирования скорости вращения вала, на котором установлена круговая поворотная платформа, содержащая печатную плату электронных вращающихся блоков, на которой размещены блок индикации со светоизлучателями. Источник сигнала трехмерного изображения, состоящий из наборов нечетных и четных полей, подключен к видеокодеру и селектору синхроимпульсов сигнала изображения. Устройство содержит также коммутатор, блок управления излучением светоизлучателей, формирователь сигнала - объемного изображения, блок питания электронных вращающихся устройств, блок оптических пар передачи видеоданных. Блок индикации выполнен в" виде двух диаметрально противоположно установленных на платформе первой и второй светоизлучающих матриц, Светоизлучатели матриц размещены в ячейках решеток, секции которых сдвинуты по горизонтали в глубину поворотной платформы. Светоизлучатели обращены излучающей поверхностью к центру платформы (Патент №2590997 RU. Опубл. 10.07.2016 г.).
Известна панорамная аппаратура для определения местонахождения объекта в окружающем пространстве в общем виде содержащая выпуклое зеркало, оптическую систему переноса изображения, многоэлементный фотоприемник, блок математической обработки зарегистрированного изображения (Патент №2420774 RU. Опубл. 10. 11. 2006 г.).
Известно устройство формирования изображения, содержащее корпус - нижнее кольцевое основание с установленным на него верх дном прозрачным первым стаканообразным кожухом - экраном, второй и третий стаканообразные кожухи, источник сигнала трехмерного изображения - видеосигнала, содержащего наборы из нечетных и четных полей, подключенный к видеокодеру и селектору синхроимпульсов видеосигнала, разъемы подключения внешних источников электропитания и видеосигнала, установленных соответственно, в стенках третьего и второго кожухов, бесконтактный электродвигатель с системой автоматического регулирования скорости вращения вала, выполненного полым, на нижней части которого установлено сбалансированное круговое основание - поворотная платформа, содержащая печатную плату, на которой размещены вращающий блок индикации со светоизлучателями, коммутатор, блок управления излучением светоизлучателей, имеющий раздельные схемы управления для каждого светоизлучателя, формирователь сигнала изображения, блок питания электронных вращающихся устройств, содержащий выпрямитель и вращающийся трансформатор, роторная обмотка которого подключена к выпрямителю, а статорная - к внешнему источнику переменного напряжения, блок оптических пар передачи видеоданных, содержащий статорную и роторную части, статорная часть устройства содержит излучатели оптического диапазона электромагнитных волн с круговой диаграммой направленности, подключенные через коммутатор к видеокодеру, а роторная часть содержит фотоприемники, подключенные к формирователю объемного изображения, выход которого подключен к входу блока управления излучением светоизлучателей в свою очередь, выход которого соединен с коммутатором, к его коммутационному входу подключен датчик оборотов электродвигателя, а выходы подключены, соответственно, к блоку индикации для поочередного переключения светоизлучателей нечетного и четного полей видеосигнала, второй стаканообразный кожух содержит отверстие в центре дна и установлен вверх дном на поворотную платформу, поверх прозрачного кожуха с воздушным зазором и соосно с ним, третий стаканообразный кожух установлен сверху второго кожуха, на котором также установлен электродвигатель с валом, проходящим через его отверстие, роторный сердечник вращающегося трансформатора установлен поворотной платформе, соосно валу электродвигателя, а статорный сердечник - на внутренней поверхности дна второго кожуха, роторная часть блока оптических пар передачи видеоданных установлена на верхнем конце вала электродвигателя, а статорная - в центре дна внутренней поверхности третьего кожуха, в котором на поворотной платформе установлены диаметрально противоположно между собой первая и вторая светоизлучающие матрицы, светоизлучатели которых размещены, соответственно, в ячейках первой и второй, сдвинутых горизонтально в глубину многоступенчатых, дугообразных, вертикальных, прямоугольных решеток, и обращены излучающей поверхностью к центру поворотной платформы (Патент №2590997 RU. Опубл. 10.07.2016 г.).
Известен панорамный 360-градусный аппарат визуализации, имеющий выпуклый отражатель, содержащий устройство формирования изображения, включающее перевернутое куполообразное зеркало, имеющее плоское основание, горизонтальную нижнюю плоскость и верхнюю плоскую кромку по диаметру куполообразного зеркала, плоское зеркало расположено ниже куполообразного зеркала и плоской прозрачной пластины, расположенной под углом, плоское зеркало имеет возможность регулировки с помощью регулировочного винта. Кроме того устройство обработки изображений 10 включает в себя дорожку, прикрепленную к основанию опорного куба и расположенную под углом 90° к вертикальной мачте (WO 03046632 (А1) - 2003-06-05).
Однако известный панорамный аппарат не имеет возможности регулировки оптической системы устройства, путем изменения ее параметров и фиксации изменения.
Однако в известном уровне техники отсутствует решение, являющееся близким аналогом (прототипом) заявленному решению и имеющее с ним общее родовое понятие, совпадающие общие признаки и существенные отличительные признаки.
Задачей настоящей полезной модели является возможность создания индивидуального панорамного изображения путем индивидуального закрепления прибора непосредственно на уровне глаз.
Технический результат проявляется в получении чистоты и точности проецируемых предметов за счет увеличения углов обзора, устранения «мертвой зоны» и возможности регулирования расстояния.
Поставленная задача решается тем, что прибор панорамного изображения имеет две пространственные бинокулярные оптические системы, включающие пару отражателей, пару зеркал, не менее пары линз, в каждой из упомянутых бинокулярных оптических систем изломлена оптическая ось, при этом бинокулярные оптические системы размещены Г-образно, сборный корпус, выполнен в виде двух цилиндрических втулок, один конец каждой из которых соединен с соответствующим концом колбы, оснащенной парой внутренних цилиндрических отверстий, при этом свободный конец колбы соединен с одним из концов дополнительной колбы, выполненной в виде прозрачного элемента, на втором конце дополнительной колбы закреплена крышка с установленной парой отражателей, при этом внутри каждой цилиндрической втулки корпуса размещена, с возможностью поворота, пара зеркал, кроме того на свободном конце внутри каждой цилиндрической втулки корпуса установлено, с возможностью регулирования, не менее пары линз, установленных с возможностью регулирования посредством пары колец, при этом пары линз соединены посредством верхней и нижней крышек, которые закреплены между собой с помощью визора.
Целесообразно, для возможности регулирования угла наклона пар зеркал, внутри каждой цилиндрической втулки корпуса разместить рычажный механизм, выполненный из взаимосвязанных рычага, винта и гайки, при этом винт расположить горизонтально.
Целесообразно, для возможности крепления прибора на голове пользователя, визор оснастить элементом крепления.
Для улучшения обзора, целесообразно зеркала в каждой паре выполнить плоским, а отражатель в каждой паре выполнить в виде полусферы.
В вариантах выполнения, для расширения функций прибора при создании различных изображений предметов, зеркало в каждой паре можно выполнить в виде конуса, а отражатель в каждой паре - в виде полусферы, или зеркало в каждой пара может быть выполнено в виде конуса, а отражатель в каждой паре - в виде пирамиды, или оба зеркала в каждой паре можно выполнить плоскими, а отражатель - в виде конуса.
Настоящую полезную модель поясняют подробным описанием, примерами использования и схемами, на которых:
Фиг. 1 - прибор панорамного изображения (далее прибор) в аксонометрии в разобранном виде, согласно изобретению;
Фиг. 2 - аксонометрия прибора в скомпонованном виде и разрезом вертикальной плоскостью, то же что и на фиг 1;
Фиг. 3 - аксонометрия прибора в скомпонованном виде и разрезом вертикальной плоскостью части корпуса, зеркала, выполненного конусным, и отражателя, выполненного в виде полусферы;
Фиг. 4 - часть аксонометрии прибора в скомпонованном виде и разрезом вертикальной плоскостью части корпуса, зеркала, выполненного конусным, и отражателя, выполненного в виде пирамиды;
Фиг. 5 - часть аксонометрии прибора в скомпонованном виде и разрезом вертикальной плоскостью части корпуса, зеркала, выполненного плоским и отражателя, выполненного в виде пирамиды;
Фиг. 6 - показывает пример 1, в котором отражатель 7 выполнен в виде конуса, зеркало 8 выполнено плоским;
Фиг. 7 - показывает пример 2, в котором отражатель 7 выполнен в виде полусферы, зеркало 8 выполнено плоским;
Фиг. 8 - показывает пример 3, в котором отражатель 7 выполнен в виде конуса, зеркало 8 выполнено криволинейным (вогнутым);
Фиг. 9 - показывает пример 4, в котором отражатель 7 выполнен в виде полусферы, зеркало 8 выполнено криволинейным (вогнутым).
Прибор панорамного изображения 1 (далее прибор) содержит две пространственные бинокулярные оптические системы с изломленной оптической осью и размещенных Г-образно (Фиг. 1). Один из концов колбы 2, оснащенной парой внутренних цилиндрических отверстий, соединен со сборным корпусом 3, выполненным в виде двух цилиндрических втулок. Центральные оси каждой из цилиндрических втулок корпус 3 и пары внутренних цилиндрических отверстий колбы 2 расположены перпендикулярно друг относительно друга. Наружная поверхность колбы 2 выполнена в виде призмы со скругленными углами. Свободный конец колбы 2 соединен с одним из концов дополнительной колбы 5, выполненной в виде прозрачного элемента в форме призмы со скругленными углами. На втором конце дополнительной колбы 5 закреплена крышка 6. На крышке 6 со стороны дополнительной колбы 5 установлена пара отражателей 7. При этом внутри каждой цилиндрической втулки корпуса 3 размещена, с возможностью поворота, пара зеркал 8. Внутри каждой цилиндрической втулки корпуса 3 размещен рычажный механизм, выполненный из взаимосвязанных рычага 9, винта 10 и гайки 11. При этом винт 10 расположен горизонтально относительно внутренней поверхности корпуса 3, наружная поверхность корпуса 3 оснащена нижней крышкой 12 (Фиг. 2-5). Кроме того на свободном конце внутри каждой цилиндрической втулки корпуса 3 установлено, с возможностью регулирования, не менее пары линз 15 (Фиг. 1-2,5). Каждая пара линз 15 закреплена, соответственно, парой колец 13 к обойме 17 и парой гаек 14 к втулке 16. Между парами линз 15, установленных с возможностью регулирование их положения, размещены: прижим 18, проставка 19, визор 20. В приборе может быть установлено более пары линз 15.
Кроме того крышка 6 закреплена с дополнительной колбой 5 посредством винтов 21 (Фиг. 1, 2, 3). На визоре 20 закреплен элемент крепления, выполненный в виде ремня 22, посредством ушка 23.
В вариантах исполнения прибора панорамного изображения зеркала 8 в каждой паре могут быть выполнены плоскими а отражатели в каждой паре в виде полусферы. Кроме того зеркало в каждой паре может быть выполнено в виде конуса, а отражатель в каждой паре - в виде полусферы, или зеркало в каждой пара может быть выполнено в виде конуса, а отражатель в каждой паре - в виде пирамиды, или оба зеркала в каждой паре могут быть выполнены плоскими, а отражатель в виде конуса.
Прибор панорамного изображения используют следующим образом.
Прибор выполняют из двух пространственных бинокулярных оптических систем. Конструкция прибора позволяет создать изломленную оптическую ось. Расстояние между осями двух цилиндрических втулок сборного корпуса 3 находится в диапазоне от 40 до 70 мм. Это расстояние - среднестатистический размер между глаз от ребенка до взрослого (далее пользователь) с определенным запасом. Пользователь закрепляет ремень 22 на голове на уровне глаз. При этом высота (расстояние между горизонтальной оптической осью и отражателями, которые выполняют из зеркального материала) но менее определенного числа, например от А до В и зависит от возраста пользователя. Иными словами не менее чем от глаз до макушки головы плюс минимальный запас, чтобы макушка (голова) не мешала обзору. Выше нельзя - яркость изображения упадет.
Отражающие поверхности отражателей 7 и зеркал 8 расположены друг к другу. Предметы отражают лучи, которые, проникая через прозрачную дополнительную колбу 5, соприкасаются с парами отражателей 7 (полусферическими, конусными или пирамидальными). Затем преломляясь, они отражаются по направлению пары плоских зеркал 8 и линз 15, которых в приборе не менее трех пар. Отраженные от пары отражателей 7 лучи попадают на пары зеркал 8, которые обеспечивают поворот зрительной оси пользователя в плоскость параллельную плоскости кругового обзору прибора. После чего происходит визуализация изображения предмета пользователем.
Примеры использования отражающих поверхностей отражателей 7 и зеркал 8 расположенных друг к другу в приборе панорамного изображения.
Предлагаемый прибор панорамного изображения позволяет визуализировать пользователю изображение в панорамном формате в диапазоне 360°, расширить арсенал средств для панорамного наблюдения, увеличить вертикальный угол обзора, устранить или уменьшить размер «мертвой зоны», снизить потерю визуальной информации об объекте наблюдения, расширить возможностей оптических систем кругового обзора, а следовательно, расширению их применения.
Кроме того, получить чистоту, яркость и точность изображения проецируемых предметов каждым индивидуальным пользователем.
Предлагаемая полезная модель позволяет закрепить прибора панорамного наблюдения каждым пользователем непосредственно на уровне глаз и при необходимости, регулировать установленное расстояние и угол обзора.
Кроме того, предлагаемую полезную модель возможно использовать в качестве игрового средства как пользователям детского возраста, так и взрослым.