專利名稱：一種動(dòng)態(tài)立體畫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能直接觀看動(dòng)態(tài)立體畫的裝置。
中國(guó)專利CN2054928U和CN2094781U公開了幾種演示動(dòng)態(tài)圖象的裝置，可以用來展示動(dòng)態(tài)風(fēng)景畫面，市場(chǎng)上出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)風(fēng)景壁畫就是其中的一種。這種畫由畫面和緊貼其后的動(dòng)感展示燈箱組成，隨著動(dòng)感展示燈箱窗口莫爾條紋的移動(dòng)，靜止畫面顯示出逼真的動(dòng)態(tài)效果。動(dòng)態(tài)風(fēng)景畫的畫面多為瀑布、噴泉、波浪、彩旗等流動(dòng)感強(qiáng)的場(chǎng)景。
從相隔一段短距離的觀察點(diǎn)攝取的一對(duì)體視圖象，通過適當(dāng)?shù)陌才?，使每個(gè)圖象只被觀眾的一只眼睛看到，則可產(chǎn)生具有深度感的立體幻覺，絕大多數(shù)立體電影、立體電視、立體圖片均是利用這種原理制成的。觀看這類體視圖象有兩種途徑一種需戴分光眼鏡，如偏振濾光鏡、顏色濾光鏡、液晶開關(guān)眼鏡、偏折棱鏡；另一種依靠分光元件把體視圖象分別送入左右眼睛，通過裸眼直接觀察，分光元件有柱鏡光柵板、蠅眼透鏡板、狹縫擋板、大型曲面反光鏡等，利用分光元件不僅能觀看體視圖象，還能觀看從多個(gè)觀察點(diǎn)攝取的全景圖象。
中國(guó)專利CN87106723提供了一種立體影象顯示裝置，該裝置由多個(gè)離散的并可獨(dú)立控制的光源，和一個(gè)或多個(gè)光調(diào)整元件以及控制電路按照固定的關(guān)系配置而成，可顯示活動(dòng)立體圖象。這種裝置實(shí)際上是一種立體顯示器，復(fù)雜程度很高。
本發(fā)明綜合利用動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)和立體顯示技術(shù)，目的是提供一種容易制作，真實(shí)感強(qiáng)，且能直接觀看的動(dòng)態(tài)立體畫裝置。
動(dòng)態(tài)立體畫裝置由以下部分組成分光元件(1)和透射型取樣圖片(2)匹配成立體圖象，固定在動(dòng)感展示燈箱(3)的展示窗口(21)上，展示窗口(21)光影的變化使立體圖象具有動(dòng)態(tài)感。
分光元件(1)可以是柱鏡光柵板、狹縫擋板及其它容易制作的單方向選擇元件，也可選用蠅眼透鏡板等集成照相元件。為方便起見，下面僅以單方向選擇元件進(jìn)行敘述。
透射型取樣圖片(2)簡(jiǎn)稱“取樣圖片”，是由體視圖象或全景圖象通過樣條取樣后重新組合而成的新圖象，單方向取樣圖片由許多細(xì)帶狀象組成，新圖象包含動(dòng)態(tài)景區(qū)和靜態(tài)景區(qū)，也可以全部由動(dòng)態(tài)景區(qū)形成。取樣圖片可以采取如下幾種方法制成感光劑直接涂在分光元件背面，把體視圖象或全景圖象通過投影儀對(duì)分光元件曝光，然后作顯影定影處理；感光紙緊貼在分光元件背面，把體視圖象或全景圖象通過投影儀對(duì)分光元件曝光，然后取下感光紙作顯影定影處理；從掃描儀、攝像機(jī)及一些視頻源獲取體視圖象或全景圖象，由計(jì)算機(jī)合成取樣圖片。在后兩種方法中，分光元件(1)與取樣圖片(2)的匹配有一定困難。
動(dòng)感展示燈箱(3)利用莫爾條紋的運(yùn)動(dòng)使畫面產(chǎn)生連續(xù)動(dòng)態(tài)感。燈箱內(nèi)安裝有運(yùn)動(dòng)的透明光柵帶，光柵帶內(nèi)裝有日光燈或其它光源，光柵帶可做成環(huán)狀或卷筒狀，由低速電機(jī)通過主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，使取樣圖片的動(dòng)態(tài)景區(qū)模擬流動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、傳動(dòng)、噴射等多種動(dòng)態(tài)效果。動(dòng)感展示燈箱有三種組成方法第一種，靜光柵、動(dòng)光柵、驅(qū)動(dòng)裝置、光源按前后順序配置而成；第二種，動(dòng)光柵、驅(qū)動(dòng)裝置、光源前后順序配置而成；第三種，由光源和控制電路組成，在電路驅(qū)動(dòng)下，燈箱窗口選定區(qū)域的亮度按一定規(guī)則變化。在第二種方法中，沒有使用靜光柵，取樣圖片的動(dòng)態(tài)景區(qū)在制作時(shí)必須附帶有柵線結(jié)構(gòu)。
制作動(dòng)態(tài)立體畫裝置，首先涉及立體畫面的設(shè)計(jì)，畫面可采用色彩明快、動(dòng)感強(qiáng)的場(chǎng)景，如瀑布、小溪流水、波紋、飛馳的汽車等。其次，立體畫面做成透射型，觀看者頭部左右移動(dòng)時(shí)畫面產(chǎn)生閃爍感，這是十分不利的，用柱鏡板曝光制作取樣圖片時(shí)可把柱鏡前表面置于稍微離焦的位置，用其它方法制作取樣圖片時(shí)，取樣樣條之間不能保留明顯的空白樣條，閃爍現(xiàn)象即可得到較好的抑制；第三，由體視或全景圖象組成的取樣圖片的動(dòng)態(tài)景區(qū)不是完全重合的，有一定的橫向視差錯(cuò)位，不同的景深，對(duì)應(yīng)于不同的橫向錯(cuò)位量，設(shè)計(jì)靜光柵或制作動(dòng)態(tài)景區(qū)柵線結(jié)構(gòu)時(shí)，必須讓各組動(dòng)態(tài)景區(qū)圖象對(duì)應(yīng)點(diǎn)的亮度變化同步，按這種要求，靜光柵或圖片上光柵結(jié)構(gòu)的柵線最好是水平結(jié)構(gòu)，同時(shí)，由于取樣圖片本身還存在垂直柵線結(jié)構(gòu)，動(dòng)光柵柵線與水平方向的夾角不能過大，取樣圖片、靜光柵、動(dòng)光柵平面要求平行且靠近，取樣圖片動(dòng)態(tài)景區(qū)的景深處于特殊設(shè)計(jì)位置時(shí)，靜光柵的柵線不再要求在水平方向；最后，分光元件、取樣圖片、動(dòng)感展示燈箱按

圖1所示關(guān)系牢固配置在一起，組成動(dòng)態(tài)立體畫。
專利CN87106723提供的立體影象顯示裝置是以驅(qū)動(dòng)作為像素的可控光源來形成畫面的，可以提供活動(dòng)的立體畫面，但不易形成真彩色、高分辨率的圖象，并且制作成本和復(fù)雜性都很高。本裝置克服了各種動(dòng)態(tài)畫面不具有立體感、立體畫不具動(dòng)態(tài)感的不足，提供的動(dòng)態(tài)立體畫兼有立體圖片和動(dòng)態(tài)壁畫真實(shí)生動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，再配以由揚(yáng)聲器發(fā)出的現(xiàn)場(chǎng)模擬聲，營(yíng)造出虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。大幅面的動(dòng)態(tài)立體畫掛在居室、賓館或展廳內(nèi)，既可模擬自然環(huán)境，又有增大空間的感覺，這對(duì)于改善現(xiàn)代家庭的居住環(huán)境有現(xiàn)實(shí)意義。
圖1是動(dòng)態(tài)立體畫裝置的水平剖面圖。
圖2是制作取樣圖片的示意圖。
圖3是立體畫動(dòng)態(tài)景區(qū)景深最佳設(shè)計(jì)的示意圖。
圖4是動(dòng)感展示燈箱結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是動(dòng)感展示燈箱的A-A向剖面圖。
圖1說明了動(dòng)態(tài)立體畫裝置的組成部分及位置關(guān)系。該剖面圖所示的分光元件(1)、取樣圖片(2)和動(dòng)感展示燈箱(3)均向紙平面內(nèi)和外延伸，分光元件(1)由多個(gè)平行柱面透鏡(7)排列而成，柱面透鏡的焦點(diǎn)落在取樣圖片(2)所在平面上。單個(gè)柱面透鏡(7)與取樣圖片(2)上一組樣條對(duì)應(yīng)，同組樣條象的透射光經(jīng)柱面透鏡(7)折射后方向不同，分別進(jìn)入觀察者左右眼(13a、13b)中。
如果動(dòng)態(tài)景區(qū)的邊緣有較大的橫向視差錯(cuò)位，如圖3a所示，邊緣區(qū)(11、12)在一單視圖中是活動(dòng)的，在另一單視圖的對(duì)應(yīng)部分是靜止的，不能在觀察者大腦中形成清晰的圖象，制作取樣圖片時(shí)調(diào)整投影儀(10)的角度或底片(9)的位置，使動(dòng)態(tài)景區(qū)邊緣靠近，邊緣區(qū)(11、12)的面積達(dá)到最小，如圖3b所示，這樣形成的動(dòng)態(tài)立體畫的整個(gè)視野比較清晰。
為進(jìn)一步陳述本文的內(nèi)容，下面參考附圖以實(shí)例方式進(jìn)行敘述。
用記錄同一場(chǎng)景的視差全景底片(9)按圖2所示方式曝光，制作取樣圖片，本實(shí)施例中，感光劑直接涂在柱鏡板(1)背面，經(jīng)顯影、定影處理，制成透射型立體圖片。柱鏡板的節(jié)距P在0.1毫米到2毫米之間，具體視畫面大小而定，立體圖片的幅面越大，節(jié)距P越大。柱面透鏡(7)的有效分光偏折角度不大，大幅面、近距離觀察的立體圖片可略帶橫向弧度。如圖4所示，動(dòng)感展示燈箱(3)由展示窗口(21)、箱體(8)、靜光柵(4)、動(dòng)光柵(5)、光源(6)、電機(jī)(15)、轉(zhuǎn)軸(16)、支座(17)、齒輪(18)、齒輪(19)、支承軸(20)、發(fā)聲單元(14)組成。靜光柵(4)只在與立體圖片的動(dòng)態(tài)景區(qū)重疊的位置存在柵線，動(dòng)光柵(5)平行靠近并覆蓋靜光柵(4)的柵線區(qū)，靜、動(dòng)光柵具有透明本底，柵線均在水平方向。動(dòng)光柵(5)沿垂直方向錯(cuò)動(dòng)時(shí)，立體圖片的動(dòng)態(tài)景區(qū)產(chǎn)生模擬動(dòng)態(tài)效果。改變靜光柵(4)或動(dòng)光柵(5)柵線的線寬、線間距及柵線方向，可獲得上行、下行、左行、右行、旋轉(zhuǎn)、不規(guī)則運(yùn)動(dòng)等多種動(dòng)態(tài)效果。由轉(zhuǎn)軸(16)、支承軸(20)張緊支承閉環(huán)狀的動(dòng)光柵(5)，轉(zhuǎn)軸(16)、支承軸(20)由固定在箱體(8)上的支座(17)支承，轉(zhuǎn)軸(16)設(shè)置有齒輪(18)與固定在箱體(8)上的電機(jī)(15)輸出軸的齒輪(19)嚙合。本例中，光源(6)選用日光燈，燈管數(shù)目視畫面大小而定，發(fā)聲單元(14)由語音芯片和揚(yáng)聲器組成。按圖1所述位置關(guān)系，由柱鏡板(1)和取樣圖片(2)合成的立體圖片固定在動(dòng)感展示燈箱(3)的展示窗口(21)上，構(gòu)成動(dòng)態(tài)立體畫，電機(jī)、光源、揚(yáng)聲器的電源由電源線插頭接入照明電路，通電后，在動(dòng)態(tài)立體畫前方空間能看到動(dòng)態(tài)、立體、有聲圖象。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)立體畫裝置，其特征在于，分光元件(1)和透射型取樣圖片(2)匹配成立體圖象，固定在動(dòng)感展示燈箱(3)的展示窗口(21)上，展示窗口(21)光影的變化使立體圖象呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)感。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征還在于，動(dòng)感展示燈箱(3)內(nèi)裝有發(fā)聲單元(14)，發(fā)聲單元(14)由揚(yáng)聲器和語音芯片或磁帶機(jī)或其它聲音載體組成。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征還在于，分光元件(1)是由柱面透鏡平行排列而成的柱鏡板或由黑色柵條排列組成的狹縫檔板。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征還在于，動(dòng)感展示燈箱(3)由展示窗口(21)、靜光柵(4)、動(dòng)光柵(5)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、光源(6)、箱體(8)配置而成。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征還在于，透射型取樣圖片(2)感光在分光元件(1)背面，靜光柵(4)的柵線直接印在透射型取樣圖片的動(dòng)態(tài)景區(qū)上。
6.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征還在于，靜光柵(4)由水平柵線組成。
7.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征還在于，分光元件(1)和透射型取樣圖片(2)帶有橫向弧度。
8.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征還在于，透射型取樣圖片(2)的動(dòng)景邊緣區(qū)(11、12)的橫向?qū)挾刃∮谥R板節(jié)距的五倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)立體畫裝置,由分光元件(1)和透射型取樣圖片(2)匹配成立體圖象,固定在動(dòng)感展示燈箱(3)的展示窗口(21),動(dòng)感展示燈箱(3)包括光柵、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、光源(6)、發(fā)聲單元(14)等。這種動(dòng)態(tài)立體畫裝置能提供有聲的動(dòng)態(tài)立體畫面,掛在居室、賓館或展廳內(nèi)可虛擬絢麗多彩的自然環(huán)境。
文檔編號(hào)G02B27/22GK1229934SQ98100939
公開日1999年9月29日 申請(qǐng)日期1998年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月23日
發(fā)明者鄧興峰 申請(qǐng)人:鄧興峰