專利名稱：塑性立體靜片和/或動(dòng)片的制作方法及結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是通過依次將圖像分解成局部或像點(diǎn)來制作立體靜片和/或動(dòng)片的方法，以及為實(shí)現(xiàn)該方法所需要的裝置。
本領(lǐng)域的研究人員，長(zhǎng)期以來對(duì)制作立體圖像-即以三維方式顯示物體的圖像感興趣。通常，用以產(chǎn)生所謂“立體”圖像的方法，是以人的雙眼視覺為基礎(chǔ)的。有些標(biāo)準(zhǔn)的方法是人們所熟悉的。
一種典型的方法是將予先剪下的畫面粘貼成條，并復(fù)蓋上一組折射稜鏡或半柱面鏡。當(dāng)人們以適當(dāng)?shù)挠^察角度從合適的距離用雙眼進(jìn)行觀察時(shí)，這些圖像看起來好像是一個(gè)，立體圖像就是這樣產(chǎn)生的。利用這種技術(shù)，譬如可以制作出立體明信片，或者制作一些當(dāng)改變觀察角度時(shí)看上去不一樣的圖像，這也就是為什么圖像或其局部看上去似乎在動(dòng)的原因。
另一類立體可見圖像是借助裝有彩色濾光片或偏光片的眼鏡產(chǎn)生的。它由兩個(gè)圖像構(gòu)成，其中一個(gè)圖像是繪制、投影或攝制在另一圖像上的，而由于眼鏡的作用，用雙眼看上去是分開的。人們?cè)?jīng)利用類似的方法進(jìn)行過試驗(yàn)，以制作及投影出具有立體效果的電影，其中的每個(gè)觀眾必須配戴特制的眼鏡。
第三類立體圖像的形成方法是，圖像可以借助電視接收機(jī)或其它光學(xué)裝置進(jìn)行觀察，即通過插入不同的光柵或網(wǎng)屏來實(shí)現(xiàn)。借助于折射或者反射系統(tǒng)，兩只眼看到的圖像是不一樣的，立體效果就是這樣感知的。順便說一句，這些方法的原理與立體聲錄音機(jī)及揚(yáng)聲器的作用原理類似。
全息圖代表一種新動(dòng)向。它是由激光技術(shù)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)三維圖像，即借助物光束以及相干的參考光束產(chǎn)生的。
如上所述，在立體電影中也采用類似的方法。這些方法也是以雙眼立體視覺為基礎(chǔ)的。
有一種屬于這類的方法，其操作是使用電影電視設(shè)備。影片從背后放映，從正確的距離和合適的角度進(jìn)行觀看。一組折射稜鏡或半柱面鏡裝在屏幕上。
另一類立體圖像的形成方法是，影片或者電視節(jié)目可以借助裝有彩色濾色片或偏光片的眼鏡或借助交替“啟-閉”的眼鏡來觀看，這種眼鏡的操作或靠機(jī)械或靠液晶。
第三類立體圖像的形成方法是，影片或者電視節(jié)目可以借助電視接收機(jī)或其它光學(xué)裝置來觀看，也就是說，兩只眼是借助插入的折射或反射系統(tǒng)看到不同的圖像。
全息照相也被應(yīng)用于電影。在這種情況下，用機(jī)械方法操縱的系統(tǒng)是由許多類似畫幅的靜止全息圖構(gòu)成的。
本發(fā)明的目的在于要完成一種方法及與之配套的裝置，借以使迄今已知方法的困難及不足之處可被消除或減少，而且實(shí)現(xiàn)起來并不需要特殊的設(shè)備，也就是說很經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明的主導(dǎo)思想如下眾所周知，立體圖的基本特征在于，當(dāng)從不同的方向進(jìn)行觀察時(shí)，它能呈現(xiàn)不同的視覺。如果將圖像分解成適度大小的局部，當(dāng)從不同的方向進(jìn)行觀察時(shí)，這些局部圖像也能呈現(xiàn)不同的視覺。如果將圖像繼續(xù)分解成盡可能小的部分，或者依次將圖像分解成像素而最終形成像點(diǎn)，當(dāng)從不同的方向進(jìn)行觀察時(shí)，每個(gè)像點(diǎn)呈現(xiàn)出時(shí)而高時(shí)而低的影調(diào)或顯示不同的顏色。
按照本發(fā)明將圖像分解成局部，是借助彼此分開的小聚光鏡以產(chǎn)生每個(gè)局部圖像或像點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。換句話說，如果小塊的圖像是放在焦平面內(nèi)或者不超出透鏡后面的聚光鏡焦平面，那么當(dāng)從不同的方向進(jìn)行觀察時(shí)，呈現(xiàn)在透鏡表面的圖像的各個(gè)部分將是不同的。透鏡越小-也就是說像點(diǎn)越小，在給定的情況下能夠看到的圖像就越遠(yuǎn);透鏡越凸-也就是透鏡的焦距越短，能夠看到的角度就越寬，立體效果也越好。
透鏡的理想尺寸往往可以計(jì)算出來，它取決于人的雙眼之間的軸向距離以及含有像及物體的平片與觀察者之間的距離。更小的透鏡是不值得用的，因?yàn)閳D像的質(zhì)量無法再提高。
在制作干涉圖的時(shí)候，可以采用光柵來替代透鏡系統(tǒng)。
因此，按照本發(fā)明的要求，為了制作立體靜片，物體的空間圖像要轉(zhuǎn)換成不同觀察點(diǎn)的許多小像，或以兩維的形式呈現(xiàn)出來或是呈現(xiàn)在球形殼體上。然后它們以這種狀態(tài)被記錄-或者被傳送及投影-并再一次轉(zhuǎn)換成立體圖像。
根據(jù)本發(fā)明制作立體動(dòng)片的方法是，將已經(jīng)轉(zhuǎn)換成許多微小的二維像或干涉圖的運(yùn)動(dòng)物體的空間圖像進(jìn)行記錄(即進(jìn)行拍攝或傳送)，并將其投影到屏幕上，借助小透鏡或者光柵再一次使其成為立體的。
根據(jù)本發(fā)明，立體靜片及動(dòng)片實(shí)際上可以用不同方法來實(shí)現(xiàn)。為此需要使用同樣原理的具有不同結(jié)構(gòu)形式的各種平片。其中一種是由透明材料制作的平片(膜片)，平片兩面是由具有球殼狀楔塊的相貫表面所復(fù)蓋。像素出現(xiàn)在此平片一側(cè)的表面上。這種結(jié)構(gòu)首先可用于像點(diǎn)尺寸非常小的立體靜片。其中另一種也是由透明材料制作的平片(膜片)，平片的一面是平滑的，上面帶有單元像，而其另一面則由一些凸透鏡單元構(gòu)成，在透鏡的焦平面上或焦平面以內(nèi)是該平片的平滑面。
為了制作靜片，后一種情況敘述的那種類型的平片平滑面上的單元像，可以借助涂敷在平片上的光敏材料(感光乳劑)直接錄制，或者將平片粘在平的膜片上，或粘在有圖像的紙上，或者可以從背后將像投影在該平片的平滑面上。當(dāng)需要制作立體動(dòng)片時(shí)，投影則是最簡(jiǎn)單的方法。
同樣，根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的裝置(平片)提供的類似透鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，也可以是幾個(gè)由透鏡單元構(gòu)成的平片，彼此疊放在一起。這種結(jié)構(gòu)主要適合制作動(dòng)片。
攝影本身(攝影、磁帶錄相等)也可以用不同的方法來完成。
一種可行的方法是，將放在平片另一側(cè)的物體進(jìn)行照明(平片按本發(fā)明制作，且在其一面涂復(fù)有光敏材料)，或者將平片(膜片)放入帶有狹縫的不透光的箱子(機(jī)箱)，然后進(jìn)行類似攝影的曝光。接下去對(duì)平片(膜片)顯影，其結(jié)果是形成負(fù)片，即“反像”(在空間也如此)片。下一步是使用類似的平片重復(fù)上述過程，以便由負(fù)片得到正片。
另外一種方法是，透過一個(gè)其作用如反像透鏡一樣的平片進(jìn)行一次曝光，平片上相應(yīng)地使用一種因照明而發(fā)光的乳劑，直接得到正片。此“反轉(zhuǎn)”平片是由兩個(gè)將其平滑面貼合或粘在一起的平片組成的。
同樣還可以使用一個(gè)平滑面和一個(gè)由凹透鏡單元構(gòu)成的表面，或者透過一個(gè)兩面被由凹透鏡單元構(gòu)成的表面復(fù)蓋的平片。在這種情況下，虛像素是由普通的攝影機(jī)或電視攝像機(jī)分別進(jìn)行記錄及傳送的。
適于制作動(dòng)片的方法基本上是以上述這些用來制作靜片的方法為基礎(chǔ)的，其差別在于，像素不是直接記錄在平片表面上，而是分別由攝影機(jī)或電視攝像機(jī)進(jìn)行記錄及傳送的。
在使用不同的成像設(shè)備時(shí)，將聚光透鏡放置在上述成像設(shè)備及準(zhǔn)備曝光的平片之間是有利的。此聚光透鏡完全復(fù)蓋了該平片。
最后，出現(xiàn)在平片平滑面上的像，通過把其作用如反像透鏡一樣的平片插在二倍焦距處，可被記錄在位于另外的二倍焦距處的平滑光敏膜片(照相膠片或相紙)上，或者將屏幕上的影像截取之后，用攝影機(jī)記錄。
同目前應(yīng)用于產(chǎn)生立體圖像的方法相比，本發(fā)明提出的方法和裝置(結(jié)構(gòu))的優(yōu)點(diǎn)如下在以雙眼感知縱深為基礎(chǔ)的立體靜片及動(dòng)片的情況下1.對(duì)產(chǎn)生立體圖像來說，它更簡(jiǎn)單、更容易，而且花錢更少;
2.它載有更多的信息，具有更佳的立體效果，能提供更準(zhǔn)確的幻覺(“它使你感到你能在物體的背后進(jìn)行觀察”);
3.甚至在轉(zhuǎn)90°角的情況下也能保持其立體效果4.甚至在豎直移動(dòng)時(shí)也能保持其立體效果;
5.不只是用雙眼觀看時(shí)能保持其立體效果。
與使用一組折射稜鏡或半柱面鏡的方法相比，需要強(qiáng)調(diào)指出的優(yōu)點(diǎn)是，由本發(fā)明產(chǎn)生的像1.不顫動(dòng);
2.不僅由給定的距離以給定的角度才可見;
3.可以被拷貝、毀掉或者還原;
4.它載有更多的信息。
與使用眼鏡的系統(tǒng)相比，其所具有的優(yōu)點(diǎn)是1.不需要眼鏡;
2.甚至在運(yùn)動(dòng)時(shí)也有立體效果。
與使用電視接收機(jī)或其它光學(xué)設(shè)備的系統(tǒng)相比，其所具有的優(yōu)點(diǎn)是1.不需要光學(xué)設(shè)備;
2.像可以被投影;
3.它可以由幾個(gè)人同時(shí)進(jìn)行觀看。
與全息圖相比，其優(yōu)點(diǎn)是1.它制作簡(jiǎn)單、迅速，而且花錢不多;
2.不需要特殊的技能;
3.不需要特殊的實(shí)驗(yàn)室;
4.不只在水平運(yùn)動(dòng)時(shí)具有立體效果;
5.通過它，不僅無顫動(dòng)的小尺寸物體可被拍照/攝影，而且活著的生物或活動(dòng)的物體也可被拍照/攝影;
6.利用它，地貌，諸如火災(zāi)、天空、人眼等自然現(xiàn)象也可被拍照/攝影，因?yàn)闊o需激光照明;
7.容易進(jìn)行拷貝;
8.不需要復(fù)雜的技術(shù)設(shè)備就能產(chǎn)生彩色圖像;
9.根據(jù)本發(fā)明提供的方法，還可以利用計(jì)算機(jī)來制作立體圖或動(dòng)畫片;
10.還可以產(chǎn)生沒有物體(例如圖表)的立體像;
11.還可以投影在特制的屏幕上，或者由電視通道傳送出去;
12.還可使用傳統(tǒng)的照相機(jī)、電影攝影機(jī)或電視攝像機(jī)進(jìn)行記錄。
下面，將以所做的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ)，借助附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)地描述。


圖1表示從幾個(gè)方向俯視時(shí)由透鏡變換的像素(其局部圖為圖1a、1b和1c);
圖2表示焦點(diǎn)位在同一平面上的透鏡產(chǎn)生的立體像點(diǎn);
圖3是按照本發(fā)明成形的一種平片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剖面示意圖;
圖4是另一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剖面示意圖;
圖5是第三種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剖面示意圖;
圖6是透鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剖面示意圖;
圖7示出了產(chǎn)生立體圖像的一種方案;
圖8示出了制作立體靜片或動(dòng)片時(shí)的布局方案;
圖9示出了另一種布局方案;
圖10示出了由透鏡系統(tǒng)構(gòu)成的平片，分別包括頂視圖和底視圖(局部視圖10/A和10/B)，側(cè)視圖(局部視圖10/C和10/D)以及剖面圖(局部視圖10/E和10/F)，而局部視圖10/G，10/H和10/I分別以頂視圖和側(cè)視圖示出了帶有一段相應(yīng)像平面的透鏡元件。
圖1中的像“K”是出現(xiàn)在透鏡(聚光鏡)“l(fā)”的焦面“F”上的，即位于透鏡“l(fā)”之后的焦距“f”處。從方向1，2，3俯視此平面像的較暗點(diǎn)“S”，它將像局部視圖1a，1b和1c表示的那樣，在透鏡“l(fā)北礱嬪銑瀆講煌潭取 圖2中，在平面像或屏幕“K”的上方焦距為“f”處置有透鏡單元l1，l2，l3，l4，l5，l6等等，當(dāng)從方向1，2，3，4，5等進(jìn)行觀察時(shí)，便產(chǎn)生像素A1′，A2′，A3′，A4′，A5′等等。因而點(diǎn)A的虛像A″就將產(chǎn)生，而已經(jīng)是作為立體圖像出現(xiàn)了。
圖3表示由透明材料制作的厚度為“V”的平片(膜片)(11)，由一些截面半徑分別為r1及r2的相貫球形楔塊構(gòu)成的表面，從俯視的一面和對(duì)面，將平面復(fù)蓋。像素K1，K2，K3等等可以出現(xiàn)在平片兩邊之一的表面上。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先可被用于像點(diǎn)尺寸非常小的立體靜片。
在圖4中看到的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，平片(膜片)(11)也是由透明材料制作的，它的一邊是平滑的表面(17)，而其另一邊“n”(俯視的那一邊)是由凸透鏡單元(10)構(gòu)成的。后者的焦平面是平片(11)本身，或者更確切地說，與平片的“g”邊恰好重合。
圖5表示疊在一起的兩個(gè)由透鏡單元(10)構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)，上面的平片l1系由凸透鏡復(fù)蓋，其為透鏡復(fù)蓋的一面是朝向俯視方向“n”的，而底下的平片l2的平滑表面(17)是朝著平面像“s”的。這種布局方式主要適于制作動(dòng)片。
圖6表示復(fù)合式透鏡系統(tǒng)另一種可能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。初生像素(12)是由平片(11)產(chǎn)生的，該平片(11)系由透鏡單元(10)構(gòu)成，平片(11)的平滑邊(17)則位于平片下部。這些初生像素將出現(xiàn)在每個(gè)小的球形表面上(不是凹的，就是凸的)。然而，這些像素將無法進(jìn)行正確地記錄(在曝光時(shí))或投影(當(dāng)觀察時(shí))，但卻可借助另一塊類似透鏡系統(tǒng)的平片(13)轉(zhuǎn)換成平面像素(14)，平片(13)也是由透鏡單元(10)構(gòu)成的，其平滑邊(17)是在該平片下部。按照這種方式產(chǎn)生的立體圖像將具有更廣的“視角”，正好像平片(11)安裝了很小的廣角系統(tǒng)或魚眼式光學(xué)系統(tǒng)一樣。
在圖7表示的布局方式中，平片(11)(如圖4所示)或L1是分別使用的，它的平滑面(17)是涂復(fù)有感光層K1的。產(chǎn)生立體圖像的另一種方法是將感光片，膜片或相紙放在平片(11)的平滑面(17)上，以替代感光層。
適于制作動(dòng)片的方法也在下文進(jìn)行論述。
在圖8表示的方法中，虛像素是用普通的攝影機(jī)或電視攝像機(jī)穿過一面帶凹透鏡單元另一面為平滑表面的平片，或者穿過兩面都帶凹透鏡單元的平片，分別記錄或傳送的。在該圖中，由凹透鏡單元構(gòu)成的平片用L1表示，由凸透鏡單元構(gòu)成的平片用L2表示，虛像素面用“F”表示，而攝影機(jī)用“K”表示，投影器用“V”表示，物體用“T”表示，該物體的像用“J′”表示，俯視觀察邊用“n”表示。
圖9中的布局方式類似于圖8所示的布局，其差別在于，像素在這種情況下不是直接記錄在平滑表面上，但是使用的仍是攝影機(jī)或電視攝像機(jī)。其所使用的符號(hào)與圖8中一樣。此外，反轉(zhuǎn)平片用L3表示。
由前面的敘述中可以清楚地看到，通過改變上列各具體方法中個(gè)別一些元件，在本發(fā)明原理的范圍內(nèi)可以作出大量的布局方式。
最后看一下圖10，其局部視圖10/A和10/B表示的平片(11)是由透明材料(聚苯乙烯)制作的，在這種情況下表示的是頂視圖和底視圖。在頂視圖10/A中，所看到的是由一些透鏡單元(亦即球殼)構(gòu)成的上表面，而底視圖10/B所表示的平片底邊，是一個(gè)平滑的表面(17)。圖10/c表示的是放大的平片(11)的主視圖，而圖10/D則是放大的側(cè)視圖。正如所看到的那樣，上表面上有凸透鏡單元(10)。圖10/E表示圖10/B放大后的E-E截面，而圖10/F則表示圖10/B放大后的F-F截面。由于平片(11)上表面上的透鏡單元(10)是相貫的，這就是為什么其頂視圖會(huì)呈現(xiàn)出六邊形、蜂窩狀圖形的原因。這在圖10/G中是顯著放大后表示的。單個(gè)透鏡單元(10)可以做成如圖10/H及10/I表示的分離塊體(18)，但是整個(gè)平片(11)也可以做成條形或帶形的單塊。當(dāng)然，在后一種情況下，挑選適合的材料和規(guī)格，可以得到軋制的薄膜狀“壓印器”，而且它們?nèi)菀渍迟N在一起，其制作不會(huì)遇到任翁厥獾募際蹺侍狻 在制作立體靜片的情況下，上述聚苯乙烯平片將放在已用圖8表示的方法制作好的平滑相片上。在制作立體動(dòng)片的情況下，電影是投影在聚苯乙烯平片的平滑面上。該電影可用圖8表示的方法來制作。
權(quán)利要求
1.一種適于制作立體靜片和/或動(dòng)片的方法，在實(shí)現(xiàn)該方法的過程中，圖像被依次地分解為若干局部或像點(diǎn)，該方法的特征在于，物體的空間圖像首先是借助一個(gè)平片變換成許多小的呈現(xiàn)不同視覺的平面像或球面像，平片是由許多有著平行的光軸和共同的焦面的小透鏡或透鏡單元構(gòu)成；然后分別將這些像在指定的情況下進(jìn)行記錄或傳送，或投影，最后再借助由許多小透鏡或透鏡單元構(gòu)成的平片變換為立體圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由許多小透鏡或透鏡單元構(gòu)成的平片，其一面涂復(fù)有感光材料例如感光乳劑，對(duì)位于此平片另一面附近的物體進(jìn)行曝光，然后將此平片顯影，最后借助同樣由許多小透鏡或透鏡單元構(gòu)成的平片，從按照此方法制作的負(fù)片(也是三維的)制作出空間的而又有明暗變化的立體正片。
3.一種適于制作立體靜片和/或動(dòng)片的結(jié)構(gòu)，它包括帶有感光層的元件或者圖像記錄器，并包括投影設(shè)備，該結(jié)構(gòu)的特征在于，由透明材料制作并為相貫的球面楔塊或透鏡單元(10)所復(fù)蓋的平片(11)是放在被照明的物體(T)及帶感光層的元件之間，或者放在圖像記錄器和投影器之間，而在指定的情況下，甚至可以放在出現(xiàn)的和/或被記錄的像(T′)之后或之前。
4.如權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，平片(11)的兩個(gè)面均為相貫的球面楔塊構(gòu)成的透鏡單元(10)所復(fù)蓋，其頂視圖相應(yīng)表示為六邊形、蜂窩狀圖形，該相貫球面楔塊或透鏡單元的焦點(diǎn)位于公共的焦平面(F)上。
5.如權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，平片(11)準(zhǔn)備曝光的一面是平滑表面(17)，而其另一面是由光柵或凸透鏡單元(10)構(gòu)成的，透鏡單元的焦平面(F)與平片(11)的平滑表面(17)重合，或者位于該平片(11)之外。
6.如權(quán)利要求3～5中任一權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，它有一個(gè)由兩個(gè)或者更多個(gè)平片(11)構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)，每個(gè)平片(11)均由透鏡單元(10)復(fù)蓋，而且這些平片(11)是彼此疊在一起的。
7.如權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，平片(11)的平滑面(17)是涂覆感光材料例如感光乳劑的。
8.如權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，它由兩個(gè)一面為凸透鏡單元(10)復(fù)蓋的平片(11)組成，而且是以它們的平滑面(17)貼合或者粘接在一起的。
9.如權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，平片(11)的一面是平滑表面(17)，而其另一個(gè)面是由凹透鏡單元(10′)構(gòu)成的。
10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，它由兩個(gè)一面為凹透鏡單元(10′)所復(fù)蓋的平片(11)組成，而且是以它們的平滑面(17)貼合或者粘接在一起的。
11.如權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，它有一個(gè)復(fù)合的透鏡系統(tǒng)，是由兩個(gè)平片組成的，其一是上表面帶有聚光鏡單元(10)，下表面為平滑表面(17)，另一個(gè)也是上表面帶有聚光鏡(凸的)單元(10)，下表面為平滑表面(17)，而且后一個(gè)平片是放在前一個(gè)平片之下的，在指定的情況下如有必要，可以在兩個(gè)平片之間使用隔離元件(15，16)。
12.如權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，平片(11)是光柵。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種通過依次將圖象分解成局部或像點(diǎn)來制作立體靜片和/或動(dòng)片的方法，以及為實(shí)現(xiàn)該方法所需要的裝置。
文檔編號(hào)G02B6/44GK1032244SQ88100970
公開日1989年4月5日 申請(qǐng)日期1988年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1987年1月26日
發(fā)明者索拉第·伊什脫萬·歐登 申請(qǐng)人:情報(bào)系統(tǒng)技術(shù)研究-開發(fā)-生產(chǎn)集團(tuán)