專利名稱：一種柱鏡光柵動畫的制作方法
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的柱鏡光柵動畫的制作方法。
中國專利CN2348459Y和CN2094781U公開了幾種演示動態(tài)圖象的裝置，它們都是利用莫爾條紋來產(chǎn)生動態(tài)圖象的。這種利用莫爾條紋來產(chǎn)生的動態(tài)圖象有一些局限。首先，動畫的效果單調(diào)，動畫運動的方式有限，應(yīng)用的范圍較窄，動畫的畫面多為噴泉、波浪、瀑布、彩旗等流動感強的場景；其次，由于是利用燈光的照射來產(chǎn)生動態(tài)效果，因此這種動態(tài)畫基本是應(yīng)用于室內(nèi)?，F(xiàn)在市場上也有利用柱鏡光柵制作的動畫，如“變異文具尺”、“變異卡片”等。其制作過程是先根據(jù)柱鏡光柵的“壓縮”原理和“隔離”原理，通過計算機或沖印技術(shù)制作含有各動畫幀信息的抽樣圖，然后把柱鏡光柵用粘合等方法固定在抽樣圖上，使柱鏡光柵和抽樣圖結(jié)合成為一整體。柱鏡光柵和抽樣圖的整體與觀看者眼睛之間必須產(chǎn)生一定角度的變化，一般為40度至50度，才能看見動畫的一個運動變化周期。因此現(xiàn)在市場上只是利用這種方法制作一些較小的可移動的動畫產(chǎn)品，如“變異文具尺”、“變異卡片”、“變異鑰匙扣”等，而對于較大的，位置相對固定的畫體，如室內(nèi)外平面廣告，燈箱廣告招牌，裝飾畫等，因為動畫效果不明顯而極少應(yīng)用。
本發(fā)明的目的就是要讓那些位置固定的或者較大的畫體也能夠利用柱鏡光柵產(chǎn)生明顯的，持續(xù)的動畫效果。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的1．利用照相機或計算機等方法獲取含有動畫幀信息的一系列圖片。
2．根據(jù)柱鏡光柵的“壓縮”原理和“隔離”原理，利用計算機或沖印技術(shù)，把這一系列圖片按次序制作成一張包含有各動畫幀信息的抽樣圖。抽樣圖是由各動畫幀的抽樣條組成的。根據(jù)具體實施例的要求和所使用的柱鏡光柵調(diào)整抽樣條的大小。
3．將與抽樣圖相匹配的柱鏡光柵放置于抽樣圖上，柱鏡光柵上小圓柱透鏡的軸心方向與抽樣圖中抽樣條的走向平行。柱鏡光柵與抽樣圖對準之后，應(yīng)當(dāng)可以透過柱鏡光柵看見其中一幅動畫幀的全部抽樣條，即看見一幅完整的動畫幀圖象。
4．不必用粘合或其它方法將抽樣圖與柱鏡光柵固定為一整體。
5．通過驅(qū)動裝置或其它方法使抽樣圖與柱鏡光柵之間形成緩慢的相對移動，讓由抽樣條組成的各動畫幀先后通過柱鏡光柵反射到觀看者的眼睛，各動畫幀在一定的時間內(nèi)先后被人看見，就形成了動畫的效果。
上述的步驟中，后面兩步就是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處，也是本發(fā)明的核心所在。
能夠產(chǎn)生完整動畫效果的相對移動必須同時是a．相對移動時，抽樣圖所在的面和柱鏡光柵所在的面面與面之間相對的位置關(guān)系不能改變；b．相對移動時柱鏡軸心的方向和抽樣條的走向必須一直保持平行；c．兩者移動的方向不能完全跟柱鏡光柵的軸向相同，如果相同，出射光線就不會改變，則看不見動畫效果。
抽樣圖和柱鏡光柵之間的相對移動可以是抽樣圖固定，只是柱鏡光柵移動；或者柱鏡光柵固定，只是抽樣圖移動；還可以是抽樣圖和柱鏡光柵以不同的速度移動，速度差同樣可以產(chǎn)生相對移動。還有一種特殊的情形，就是抽樣圖和柱鏡光柵之間相對移動的同時，兩者又以相同的速度和方向一起移動，例如在車上，只要抽樣圖和柱鏡光柵所在的面與面之間相對的位置關(guān)系不改變就不會影響動畫效果。
動畫的效果可以是圖象的局部做各種方式的運動變化，也可以是整幅圖象都變化。
抽樣圖與柱鏡光柵的形狀是由具體的實施例決定的，可以是平面，也可以是曲面，還可以是平面與曲面相結(jié)合。
柱鏡光柵是由許多結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能完全相同的小圓柱透鏡組成，每兩條小圓柱透鏡軸心之間的距離即柵距都是一樣的，如果以抽樣圖為參照物，當(dāng)每條小圓柱透鏡移動到它旁邊那條柱鏡移動前的位置時，動畫就完成了一個運動變化周期。現(xiàn)在市場上常用的柱鏡光柵的柵距由0.3mm至2mm不等，這就表明，抽樣圖與柱鏡光柵之間相對移動很細小的距離，動畫就可以完成一個運動變化周期。完成一個運動變化周期的時間是由具體實施例要求的動畫效果決定的，一般為1秒至5秒之間。
如果是近距離觀看的動畫，則適宜選擇柵距較小的柱鏡光柵；相反，如果是遠距離觀看，就選用較大柵距的柱鏡光柵。
現(xiàn)有利用柱鏡光柵形成動畫的技術(shù)對那些位置相對固定的或者較大的畫體應(yīng)用很少，本發(fā)明提出的技術(shù)方案正好彌補了現(xiàn)有技術(shù)這方面的不足，將有助于柱鏡光柵動畫技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。與由燈光照射的莫爾條紋動態(tài)畫相比，本發(fā)明也有自己的優(yōu)勢。首先是動畫的運動方式的增多，本發(fā)明的動畫可以是圖象的局部作各種運動變化，也可以是整幅圖象都變化；其次是使用的時間、地點不受限制，白天、夜晚、戶內(nèi)、戶外均可使用，只是在自然光線不足時才需要燈光照射。
位置相對固定的畫體主要包括室內(nèi)外平面廣告、燈箱廣告招牌、裝飾畫、固定的展示牌、工藝美術(shù)畫等。因此本發(fā)明主要應(yīng)用于廣告領(lǐng)域，也可用于裝飾畫、工藝美術(shù)畫等領(lǐng)域。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行說明。


圖1是抽樣圖制作合成的示意圖。
圖2是小圓柱透鏡的光線出射示意圖。
圖3-1、3-2、3-3、3-4是本發(fā)明形成動畫的橫切面示意圖。
圖1中A、B、C是動畫的原始幀圖象，按所用柱鏡光柵的規(guī)格把幀圖象分割成條狀，即抽樣條A1、A2、A3、A4…,B1、B2、B3、B4…,C1、C2、C3、C4…。然后把這些抽樣條重新排列成A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4…，就形成了抽樣圖T。同一抽樣圖中，幀圖象的數(shù)量是由動畫的效果和小圓柱透鏡的大小決定，為方便起見，圖1中只用3幅幀圖象作例子，圖3也是如此。
圖2中O是圓柱透鏡(Y)的軸心。圓柱透鏡(Y)使平面上不同點的像的出射光線的方向在一個特定的范圍以內(nèi)，而且出射的光線都必須經(jīng)過圓柱透鏡的軸心(O)。a點的像只能沿aOa＇出射，偏離aO方向的反射光線因為柱面的折射而無法出射到柱鏡外面被人眼看見。同樣，b點的像只能沿bOb＇出射，c點的像只能沿cOc＇出射，d點的像只能沿dOd＇出射。
圖3中，圖3-1、3-2、3-3、3-4都是垂直于柱鏡軸心的的橫切面示意圖。O是柱鏡的軸心，為方便起見，每條柱鏡的軸心都用圓點作出標示。圖中觀看者的眼睛與柱鏡光柵(G)的軸心平行，所以只用一只眼睛(E)表示。為方便說明，在圖3中抽樣圖(T)和眼睛(E)的位置視之為固定的。圖3-1是柱鏡光柵(G)與抽樣圖(T)初始時的狀態(tài)，幀圖象A的各抽樣條A1、A2、A3、A4經(jīng)過各自對應(yīng)的柱鏡軸心，出射到觀看者的眼睛(E)。此時，其它幀圖象抽樣條的反射光線一部分因為柱面的折射而無法出射到柱鏡外面，能夠出射的光線經(jīng)過軸心后也反射不到眼睛(E)，因此眼睛(E)只能看見幀圖像A。圖3-2、3-3、3-4是柱鏡光柵(G)在其所在的平面以垂直于柱鏡軸心的方向移動時的情形。圖3-2中柱鏡光柵(G)的移動使幀圖象B的抽樣條B1、B2、B3、B4的出射光線經(jīng)過各自所對應(yīng)的軸心出射到眼睛(E)，此時，眼睛(E)只能看見幀圖象B。同樣，圖3-3中眼睛(E)只能看見幀圖象C。圖3-4是柱鏡光柵(G)的移動距離等于柵距時的情形，即每條小圓柱透鏡都移動到它旁邊那條小圓柱透鏡移動前的位置。這時幀圖象A的各抽樣條A1、A2、A3、A4都各自經(jīng)過另外一條柱鏡的軸心，出射到觀看者的眼睛(E)。眼睛(E)又重新看見幀圖象A，表示這個動畫已經(jīng)完成了一個運動變化周期，如果柱鏡光柵(G)以合適的速度繼續(xù)移動下去，那么眼睛(E)就能重復(fù)地看見這個動畫。如果柱鏡光柵(G)在動畫運動變化若干周期之后朝相反的方向往回移動，則眼睛(E)看見的是動畫的反向運動，跟電影電視節(jié)目“回放”的原理一樣。
實施案例1準備一張長150mm、與柱鏡軸心平行的邊為100mm、厚0.5mm的長方形柱鏡光柵片。利用現(xiàn)有技術(shù)制作好一張含有幾幅動畫幀信息的100mm×100mm正方形抽樣圖，抽樣圖必須與準備好的光柵片相匹配。抽樣圖面朝上貼在一塊140mm×100mm長方形玻璃的中央，抽樣條與玻璃長邊的邊線平行，抽樣圖兩邊各留有20mm×100mm的玻璃，取兩片20mm×100mm×0.6mm的塑料片，將這兩片厚0.6mm(比光柵片稍厚)的塑料片各貼在抽樣圖旁邊同樣大小的空玻璃上。將柱鏡光柵覆蓋在抽樣圖上，夾在兩片塑料片中間，柱鏡軸心與玻璃的長邊線平行并與抽樣條平行。再取一塊140mm×100mm長方形玻璃與首先那塊玻璃對齊覆蓋在柱鏡光柵和塑料片上起固定作用。完成后用手緩慢上下抽動柱鏡光柵，就可以看見動畫效果，此時抽樣圖和玻璃都是是固定的。
實施案例1是一個簡單的例子，可作實驗或驗證用。實施案例1中，如果把玻璃和抽樣圖固定在墻上，改由電機減速傳動裝置和電路控制使柱鏡光柵緩慢上下移動，也可實現(xiàn)動畫效果。室內(nèi)外平面廣告，燈箱招牌廣告等可以按此思路設(shè)計柱鏡光柵動畫。當(dāng)然，如果實際需要，也可以將柱鏡光柵固定，改由抽樣圖移動，或者兩者都移動。
利用本發(fā)明的技術(shù)方案能夠設(shè)計出許多形狀各異的柱鏡光柵動畫，因此本發(fā)明的意旨將包括所有與所附權(quán)利要求符合的實施例。
權(quán)利要求
1．一種柱鏡光柵動畫的制作方法，先利用計算機或沖印技術(shù)制作含有幾幅動畫幀信息的抽樣圖，其特征是不將抽樣圖(T)與柱鏡光柵(G)用粘合或其它方法固定為一整體，通過驅(qū)動裝置或其它方法使含有各動畫幀信息的抽樣圖(T)與柱鏡光柵(G)之間發(fā)生相對移動，讓抽樣圖中的各動畫幀先后通過柱鏡光柵(G)反射到觀看者的眼睛(E)而產(chǎn)生動畫效果。
2．如權(quán)利要求1所述的柱鏡光柵動畫的制作方法，其特征還在于動畫可以是圖象的局部做各種形式的運動變化，也可以是整幅圖象都變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柱鏡光柵動畫的制作方法,屬于光學(xué)顯示技術(shù)領(lǐng)域。抽樣圖(T)與柱鏡光柵(G)之間不固定為一整體,通過驅(qū)動裝置使抽樣圖(T)與柱鏡光柵(G)之間形成相對的移動,讓各動畫幀圖象先后通過柱鏡光柵(G)反射到眼睛(E),從而形成動變畫效果。本發(fā)明將有助于柱鏡光柵動畫技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。
文檔編號G09F19/12GK1312534SQ01114628
公開日2001年9月12日 申請日期2001年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月16日
發(fā)明者劉少賢 申請人:劉少賢