專利名稱：基于機電光一體的成像方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像方法及裝置，特別是一種基于機電光一體的成像方法及裝置，其成像既有背景動態(tài)畫面，又能在背景畫面上方自由空間360°范圍內(nèi)產(chǎn)生動態(tài)三維動畫圖像的成像及多媒體展示裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的多媒體成像及展示通常是指基于電視機、計算機顯示器、電視墻等設(shè)備的視頻圖像、文字等信息的顯示。由于這些視頻媒介是平面的，對于計算機制作的三維圖形、圖像的顯示，其局限性是明顯的。近年來，利用平面鏡成像原理的幻影成像多媒體展示技術(shù)及利用光學(xué)凹面鏡成像原理的三維動態(tài)成像技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，并在博物館、科技館等場館投入應(yīng)用，帶來了展示媒介的多樣性革命。在現(xiàn)有技術(shù)中還未有將平面背景動態(tài)畫面與三維動態(tài)成像結(jié)合一起的展示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于機電光一體的成像方法及裝置，利用凹面反射鏡與半透半反鏡特殊組合設(shè)計的光學(xué)成像系統(tǒng)，將普通平面顯示器上的三維動畫圖像成像在裝置上方的自由空間，使觀眾在360°范圍內(nèi)能觀察到其立體全景。同時，利用一臺投影機在上述三維動畫圖像周圍投影產(chǎn)生動態(tài)背景畫面，并通過結(jié)構(gòu)上的設(shè)計安排，使自由空間立體全景圖像位于投影機所產(chǎn)生的動態(tài)背景畫面上方，兩者在內(nèi)容上相互關(guān)聯(lián)，時間上彼此同步，再配上相應(yīng)的效果音或解釋詞，得到具有新的多媒體展示效果的多媒體展示方法及裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是在一凹面球面反射鏡上球冠頂部中間開有一圓孔，呈頂部在下口徑在上倒置安放，圓孔下面放置一臺電視機，圓孔大小使得電視機屏幕正好能夠露出，在凹面球面反射鏡全口徑上放置一塊圓形的半透半反鏡。用一上面開有一圓孔的圓柱形罩子罩住整個系統(tǒng)。從圓孔中露出的電視屏幕上的三維動畫圖像首先被半透半反鏡反射成虛像一次，并將其虛像成像到凹面球面反射鏡的球心處。該虛像經(jīng)半透半反鏡反射后，再被凹面球面反射鏡反射匯聚后成實像，正好成在凹面球面反射鏡的球心位置。并通過圓柱形罩子上面的圓孔后露出在上方自由空間一定高度處。懸掛在圓柱形罩子正中天花板上的投影機將畫面投影在罩子上面圓孔外的區(qū)域，即圓環(huán)上，形成動態(tài)背景畫面。懸掛在天花板上的投影機和放置在凹面球面反射鏡下的電視機分別與兩臺媒體播放機相聯(lián)，在一臺同步控制器的控制下，使兩者同步播放。其中與投影機相連的媒體播放機輸出音頻信號給有源音響，產(chǎn)生聲音。
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于機電光一體的成像方法，包括利用投影機產(chǎn)生平面動態(tài)背景畫面，其特征在于利用凹面反射鏡與半透半反鏡組合成光學(xué)系統(tǒng)，將平面顯示器上的動態(tài)三維圖像成像到所述的平面動態(tài)背景畫面上方的自由空間中，使觀察者能在360°范圍內(nèi)觀察到平面動態(tài)背景畫面上方的三維動態(tài)圖像；將所述的平面動態(tài)背景畫面與其上方自由空間的三維動態(tài)圖像同時播放，并使它們內(nèi)容上相互關(guān)聯(lián)，再配上效果音和解釋詞，形成完整的多媒體展示。
一種用于上述方法的基于機電光一體的成像裝置，包括固定在上方的投影機和與其相連的媒體播放機，以及與所述媒體播放機相連的有源音響，其特征在于在投影機的正下方，設(shè)置一個開有圓孔的上罩，上罩疊放在臺錐形鏡框上，鏡框中裝有一口徑朝上的凹面球面反射鏡，凹面球面反射鏡的高度約為二分之一球面曲率半徑，凹面球面反射鏡的底部有一開孔，鏡框上口端內(nèi)固定連接一個半透半反鏡，一個電視機屏幕朝上放置在一個電視機架上，電視機的屏幕正好與凹面球面反射鏡底部的開孔齊平，開孔的大小正好能使電視機的屏幕完全露出，鏡框和電視機架都固定在底座上；上罩的高度小于凹面球面反射鏡的球面曲率半徑；電視機與另一個媒體播放機相連，所述的兩個媒體播放機與一個同步播放控制器相連。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點本發(fā)明的特點是(1)凹面反射鏡與半透半反鏡特殊組合設(shè)計的光學(xué)成像系統(tǒng)將電視機屏幕上顯示的三維動畫圖像，成像到觀眾前面中間開有一圓孔的圓形臺面上方一定高度的自由空間處，使觀眾能在360°范圍內(nèi)觀察到該三維動畫圖像的全景；(2)位于圓臺面正上方的投影機將動態(tài)畫面投影在圓臺面上圓孔周圍的圓環(huán)上，形成背景動態(tài)畫面。襯托位于其中間上方的三維全景立體圖像；(3)背景動態(tài)畫面和位于其上方的全景立體圖像同步播放，在內(nèi)容上相互關(guān)聯(lián)襯托。


附圖是本發(fā)明一個實施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例詳述如下本機電光一體的成像方法是本發(fā)明用投影機產(chǎn)生動態(tài)背景畫面，利用凹面反射鏡與半透半反鏡特殊組合光學(xué)成像系統(tǒng)，將平面顯示器上的動態(tài)三維圖像成像到由投影機產(chǎn)生的平面背景動態(tài)畫面上方的自由空間中，使觀察者能在360°范圍內(nèi)觀察到平面動態(tài)背景上的立體動畫。背景動態(tài)畫面與其上方自由空間的三維動態(tài)圖像在內(nèi)容上相互關(guān)聯(lián)，同步播放，在效果音或解釋詞的配合下，具有新的多媒體展示效果，是一種新的基于機電光一體的新型成像方法及裝置。
用于上述方法的基于機電光一體的成像裝置是參見附圖，本新型多媒體展示裝置包括開有圓孔1的上罩2，上罩2疊放在錐形鏡框4上，鏡框4中裝有一口徑朝上的凹面球面反射鏡9，凹面球面反射鏡9的高度(矢高)為二分之一球面曲率半徑，凹面球面反射鏡9的底部有一開孔5，鏡框4上口端內(nèi)測沿圓周焊有一內(nèi)檔10，半透半反鏡3放置在內(nèi)檔10上，電視機6顯示面朝上放置在電視機架8上，電視機6的屏幕面正好與凹面球面反射鏡9底部的開孔5齊平，開孔5的大小正好能滿足電視機6的屏幕完全露出，鏡框4和電視機架8都固定在底座7上。位于上罩2正上方的投影機16固定在天花板15上，朝下投影在上罩2圓孔1周圍的圓環(huán)上。投影機16與媒體播放機13相連，電視機6與媒體播放機11相連，媒體播放機13與媒體播放機11與同步播放控制器12相連，媒體播放機13與有源音響14相連。
本成像裝置的工作原理是半透半反鏡3將電視機6屏幕上顯示的三維動畫A反射后成虛像A′，由于凹面球面反射鏡9的高度(矢高)為二分之一球面曲率半徑，則該虛像A′位于凹面球面反射鏡9的球心位置0處。形成虛像A′的光線被半透半反鏡3反射后又被凹面球面反射鏡9反射，并透過半透半反鏡3，穿過上罩2面上的圓孔1，匯聚成實像A″，實像A″位于凹面球面反射鏡球心處。由于上罩2的上平面與鏡框4的底面距離小于球面曲率半徑，使得所成的實像A″高出上罩2上圓孔1平面一定高度。作為本發(fā)明的一個實施例，凹面球面反射鏡9的曲率半徑為900毫米，電視機6為25英寸普通電視機，上罩2的上平面與鏡框4的底面距離為800毫米，則電視機屏幕上的三維動態(tài)圖像出現(xiàn)在上罩2上圓孔1平面上方100毫米高度處。另一方面，位于上罩2正上方的投影機將畫面投影在圓孔1周圍的圓環(huán)上，成為自由空間中所成三維動態(tài)圖像A″的背景動態(tài)畫面。觀眾可繞系統(tǒng)一周在360°范圍內(nèi)觀看。與投影機16相連的媒體播放機13，以及與電視機6相連的媒體播放機11，在同步播放控制器12的同步控制下實現(xiàn)同步播放，保證了背景畫面與前景立體圖像在內(nèi)容上的連貫性。媒體播放機13與有源音響14相連產(chǎn)生背景音樂或解說詞。
權(quán)利要求
1.一種基于機電光一體的成像方法，包括利用投影機產(chǎn)生平面動態(tài)背景畫面，其特征在于利用凹面反射鏡與半透半反鏡組合成光學(xué)系統(tǒng)，將平面顯示器上的動態(tài)三維圖像成像到所述的平面動態(tài)背景畫面上方的自由空間中，使觀察者能在360°范圍內(nèi)觀察到平面動態(tài)背景畫面上方的三維動態(tài)圖像；將所述的平面動態(tài)背景畫面與其上方自由空間的三維動態(tài)圖像同時播放，并使它們內(nèi)容上相互關(guān)聯(lián)，再配上效果音和解釋詞，形成完整的多媒體展示。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機電光一體的成像方法用的裝置，包括固定在上方的投影機(16)和與其相連的媒體播放機(13)，以及與所述媒體播放機(13)相連的有源音響(14)，其特征在于在投影機(16)的正下方，設(shè)置一個開有圓孔(1)的上罩(2)，上罩2疊放在臺錐形鏡框(4)上，鏡框(4)中裝有一口徑朝上的凹面球面反射鏡(9)，凹面球面反射鏡(9)的高度約為二分之一球面曲率半徑，凹面球面反射鏡(9)的底部有一開孔(5)，鏡框(4)上口端內(nèi)固定連接一個半透半反鏡(3)，一個電視機(6)屏幕朝上放置在一個電視機架(8)上，電視機(6)的屏幕正好與凹面球面反射鏡(9)底部的開孔(5)齊平，開孔(5)的大小正好能使電視機(6)的屏幕完全露出，鏡框(4)和電視機架(8)都固定在底座(7)上；上罩(2)的高度小于凹面球面反射鏡(4)的球面曲率半徑；電視機(6)與另一個媒體播放機(11)相連，所述的兩個媒體播放機(11、13)與一個同步播放控制器(12)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新的基于機電光一體的成像方法及裝置。它利用凹面反射鏡與半透半反鏡特殊組合設(shè)計的光學(xué)成像系統(tǒng)，將普通平面顯示器上的三維動畫圖像成像在上平面開有一圓孔的圓柱形上罩上方的自由空間，使觀眾在360°范圍內(nèi)能觀察到三維動態(tài)圖像的立體全景。同時，利用位于圓柱形上罩正上的一臺投影機向下將動態(tài)圖像投影在圓柱形上罩圓孔周圍的圓環(huán)上，作為背景動態(tài)畫面。使自由空間立體全景圖像位于投影機所產(chǎn)生的動態(tài)背景畫面上方，兩者在內(nèi)容上相互關(guān)聯(lián)，時間上彼此同步，再配上相應(yīng)的效果音或解釋詞，是一種具有新的多媒體展示效果的多媒體展示。
文檔編號G02B27/24GK1776479SQ200510111340
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者屠大維, 林財興, 趙其杰, 馬思文, 陳方泉 申請人:上海大學(xué)