專利名稱：高素質(zhì)立體照片及動畫及變畫的制造方法及其相關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高素質(zhì)立體照片及動畫及變畫的制造方法及其相關(guān)設(shè)備背景技術(shù)光柵類立體照片的影像是由多幅不同角度拍攝的平面照片構(gòu)成。圖1所示為一個典型的制造立體照片方法。用立體相機(jī)10拍攝物體12得到一組由a，b及c所組成的平面照片14。再將a，b及c的影像分割及壓縮后依次序放到光柵片F(xiàn)背面的感光材料D上便成為一幅立體照片。
一般利用光學(xué)原理的合成方法是依次序?qū)⑵矫嬲掌?jīng)由放大機(jī)的鏡頭投射在光柵上，放大的平面影像透過光柵上的微型半柱狀透鏡壓縮為條紋狀影像曝光在透鏡背后面的感光膜或感光材料上。圖2是平面照片b的一個部分經(jīng)由放大鏡G投射到光柵片F(xiàn)上的示意圖。圖中平面照片sb1的影像條紋，經(jīng)過放大鏡G及光柵片F(xiàn)上的半柱狀光學(xué)透鏡C被壓縮為一條垂直影像b1曝光在透鏡C背后的感光材料D上。
合成立體照片時，最重要是條紋狀影像的排列要十分準(zhǔn)確及整齊，每條紋狀影像之間如留有空隙或有重疊，者會影響到合成立體影像不均勻，有損立體照片的清晰度及造成失真。因此，控制條紋狀影像的準(zhǔn)確及整齊的排列對于合成立體影像的清晰是十分重要的。
圖3a是理想的條紋排列狀態(tài)。各條紋都準(zhǔn)確地一條接一條沒有留下空隙地排列而條紋間又沒有重疊。圖3b及3c都不理想。圖3b中各條紋間都留下空隙而圖3c中各條紋都重疊。
最理想的情況是每個透鏡背面的條紋影像的數(shù)目是與平面照片的數(shù)目相同，及每條條紋影像的寬度等于θ/N(θ是透鏡的角度，N是平面照片的數(shù)目)。圖4是3幅平面照片在最理想的每幅照片曝光一次的情況下，所形成的條紋影像圖。θ是光柵片F(xiàn)的透鏡角度。條紋a1，b1及c1與透鏡C的中心點H各別形成θ1、θ2及θ3的角度而θ1＝θ2＝θ3＝θ/3。
但由于光學(xué)原理上及放大倍數(shù)等的限制，在實用的情況下，每條條紋狀影像的寬度是比θ/N細(xì)，在這情況下，需要對每幅平面照片作多次重覆曝光來增加條紋狀影像來填滿透鏡的角度θ。圖5是3幅平面照片在每幅照片作2次重覆曝光下所形成的條紋影像圖。其中θ1＝θ2＝θ3＝θ/3而θ11＝θ12＝θ21＝θ22＝θ23＝θ1/2＝光束角度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種制造高素質(zhì)立體照片及動畫及變畫的方法及其相關(guān)設(shè)備，最重要是本發(fā)明利用計算的方法來確定1.每個透鏡內(nèi)條紋影像的數(shù)量2.每個平面照片的重復(fù)曝光次數(shù)(條紋影像數(shù)量)3.每次曝光改變透鏡的旋轉(zhuǎn)角度4.投射光束的角度5.起始時投映板的角度來保持條紋狀影像最準(zhǔn)確的排列來達(dá)到最高素質(zhì)的合成的立體或動畫或變畫影像。


下面是本發(fā)明的

圖1是一個典型的制造立體照片方法；圖2是平面照片的一個部分經(jīng)由放大鏡投射到光柵片上的示意圖；圖3a是理想的條紋排列狀態(tài)；圖3b是留有空隙的條紋排列狀態(tài)；圖3c是重疊的條紋排列狀態(tài)；圖4是3幅平面照片在最理想的每幅照片曝光一次的情況下，所形成的條紋影像圖；圖5是3幅平面照片在每幅照片作2次重覆曝光下所形成的條紋影像圖；
圖6a是一臺依據(jù)本發(fā)明而設(shè)計出來的立體照片放大機(jī)示意圖；圖6b及6c是表示圖6a所示的放大機(jī)在運(yùn)作時投映板的不同角度；圖7是光束角度及透鏡角度的示意圖；圖8a，8b及8c是表示制作一幅由3幅平面照片組合成的立體照片時光柵片的旋轉(zhuǎn)角度及光束投射角度。
具體實施例方式
本發(fā)明的詳細(xì)說明如下本發(fā)明是利用光學(xué)原理，將多幅不同角度拍攝的平面照片，依次序經(jīng)由放大機(jī)的鏡頭，投影在光柵片上并經(jīng)由光柵片上的微型半柱狀透鏡分割及壓縮為條紋狀影像曝光在透鏡后面的感光材料上成為一幅立體照片。
圖6a是一臺依據(jù)本發(fā)明而具體設(shè)計出來的立體照片放大機(jī)的示意圖。圖中62是光源，其所發(fā)出的光線經(jīng)過64的濾色片調(diào)節(jié)顏色后，照射在放在照片夾68上的平面照片b上，將b的影像，經(jīng)由變焦鏡頭G投射到投映板K上。鏡頭G的集距是f，鏡頭G與照片b的距離為V而G與投映板表面K1的距離為U。U，V及f的長度均可獨立調(diào)節(jié)，以配合運(yùn)作時需要的放大倍數(shù)及光束角度，而V，U及f間的關(guān)系由公式1/f＝1/U＝1/V所決定。光柵片F(xiàn)則放在投映板表面K1上。如圖2所示，光柵片F(xiàn)上的微型透鏡C會將投射到光柵片上b的影像分割及壓縮后記錄在光柵片背后的感光材料D上。
圖6a中66所標(biāo)示的為一光圈裝置，用以調(diào)整鏡頭G的有效直徑J。而圖6a中630所標(biāo)示的為一個裝設(shè)在投映板表面與鏡頭光軸M交接點上的樞軸，使投映板能夠以這樞軸為中心作順時針或逆時針方向旋轉(zhuǎn)。光柵片的厚度一般都在一毫米內(nèi)，所以在實用上，樞軸630等同光柵的曲面中心點H。
當(dāng)合成立體照片時，多幅不同角度拍攝的平面照片會被依次序放在照片夾68上而將照片的影像投射到投映板的光柵上。相對于每一幅不同的平面照片，投映板K會被旋轉(zhuǎn)到對應(yīng)的角度，使平面照片的影像能夠被記錄在光柵片F(xiàn)的感光材料D上的適當(dāng)位置。
圖6b是當(dāng)平面照片a被投射在光柵片F(xiàn)上時的一個具體實施例。這時投映板K以樞軸630為中心由水平狀態(tài)逆時針方向旋轉(zhuǎn)ω度，使到a的影像被投影到光柵片F(xiàn)上時被光柵片上的微型透鏡C分割及壓縮成條紋狀影像并記錄在各相對的微型透鏡左下面的感光材料D上的a1位置。參見圖8a。
圖6c是當(dāng)平面照片c被投射在光柵片F(xiàn)上時的一個具體實施例，投映板K由水平狀態(tài)順時針方向旋轉(zhuǎn)ω度。如圖8c所示，由微型透鏡C所壓縮而成的各條紋狀影像被記錄在C的右下面感光材料D的c1位置。
這里要說明的是，雖然在上述具體設(shè)計中，使用了光源、濾色片、照片夾及平面照片等的描述，不過本發(fā)明不單是限于使用平面照面，而是可以使用例如LCD屏幕、電視屏幕、電腦屏幕、影像投射器等設(shè)備來代替光源、濾色片、照片夾及平面照片等設(shè)備，將由LCD屏幕等設(shè)備所產(chǎn)生的影像，經(jīng)過鏡頭G而投射到投映板上。平面照片上的影像，可以是由傳統(tǒng)相機(jī)或數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼攝錄機(jī)拍攝而得來，也可以是由電腦設(shè)備制造出來。而LCD屏幕、電視屏幕上的影像，可以是由拍攝得到的平面影像轉(zhuǎn)化而來，也可以是由電腦設(shè)備制造出來。
另一點更說明的是本發(fā)明不僅可以將一系列由多個不同角度拍攝的影像記錄到光柵片上并因此而得到一幅立體照片，本發(fā)明也可以將一系列于不同時間拍攝到的影像，又或是將一系列有不同顏色、大小、形狀或內(nèi)容的影像記錄到光柵片上而得到一般稱為動畫或變畫的照片。由于制造立體照片或動畫或變畫的方法是完全一樣的，所以這里僅以制造立體照片的方法說明本發(fā)明，使說明得以更清楚及容易明白。實際上本發(fā)明包括制造立體照片及動畫及變畫的方法及制造上述各種照片的設(shè)備。
平面照片的影像，經(jīng)過透鏡G，聚焦在微型透鏡的曲面中心點H上。見圖7。光圈裝置66會限制射到H點上的光線角度。將連接光圈裝置邊緣與H點的直線11及12所產(chǎn)生的角度φ定義為光束角度。光束角度φ是決定于有效光圈直徑J及光圈至微型透鏡的曲面中心點H間的距離。有效光圈直徑J可用J＝f/FR求得。其中f是鏡頭焦距而FR是焦距比例(一般寫作f/#)。而光圈至H點的距離則用鏡頭G至投映板表面K1的距離U代替。求取光束角度φ的公式是，φ＝2*arctan(J/2U)圖7中虛線70是分開各光柵的假想線。由曲面中心點H向虛線70及感光材料D的交叉點伸延的兩條直線b11及b12所形成的夾角是透鏡角度θ。每一個光柵背后的感光材料都是一個獨特的立體畫素，用作記錄一組連續(xù)角度的立體影像資料。每一組資料所記錄的角度就是這個透鏡角度θ。
圖7中，透鏡G正在投射包含在由直線11及12所形成的夾角φ范圍內(nèi)所有的立體影像資料到感光材料D上并記錄在d1中。
在最理想的情況下，要將一組N幅的平面照片合成到光柵上時，需要在每一個微型透鏡下壓縮成N條條紋影像。這樣投射光束角度就需要是透鏡角度的N分之一，而投映板每次旋轉(zhuǎn)角度ω也同樣是透鏡角度的N分之一。
ω＝φ＝θ/N調(diào)節(jié)φ的方法，可以是單獨改變透鏡G的焦距，或光圈的焦距比例FR(f/#)又或是透鏡至投映板表面K1的距離U。當(dāng)然更可以同時改變這三項參數(shù)以得到適當(dāng)?shù)墓馐嵌圈斩帜芡瑫r符合放大照片時對以上各參數(shù)的要求。
在合成立體照片時，首先計算光束角度φ及旋轉(zhuǎn)角度ω，調(diào)節(jié)光束角度至φ，將第一幅平面照片放到照片夾上并投射到放在投映板的光柵片上。將投映板旋轉(zhuǎn)到一定的起始投射角度ωa，這時，條紋狀影像的位置便會移到一個光柵中的一邊并緊貼著分開各光柵間的假想線70。當(dāng)記錄了這幅平面照片的資料后，將第二幅照片放到照片夾上并將投映板旋轉(zhuǎn)ω度。這時條紋影像會被投射到緊貼第一幅的條紋影像旁而又不重疊第一幅的影像。對每一幅平面照片都作以上同樣投射及旋轉(zhuǎn)投映板的動作至完成最后一幅照片。這時，最后一幅照片的條紋影像會恰好地緊貼著這個光柵另一邊最邊緣的位置。
投映板起始投射角度ωa由以下公式提供，ωa＝ω*(N/2-0.5)在合成立體照片時，若投映板每次都作順時針方向旋轉(zhuǎn)ω度，則投映板的起始位置便是將投映板由水平方向逆時針旋轉(zhuǎn)ωa度。反之，若投映板在合成立體照片時作逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則起始位置便是由水平方向順時針旋轉(zhuǎn)ωa度。
圖8是一系列相對于合成由3幅平面照片a，b，c所組成的立體照片時的具體實施例。N＝3，光束角度φ＝θ/N＝θ/3。而每次旋轉(zhuǎn)角度ω＝φ＝θ/3。起始投射角度ωa＝ω*(N/2-0.5)＝ω。先將投映板由水平方向逆時針旋轉(zhuǎn)ωa度。再將a的影像投射到光柵片F(xiàn)上。調(diào)節(jié)光束角度至φ。參考圖8a。這時a的條紋影像a1會出現(xiàn)在光柵的左面，緊貼著分隔光柵線70。將投映板順時針方向旋轉(zhuǎn)ω度。再將b的影像投射到光柵片上。這時b的條紋影像b1會出現(xiàn)在a1的右鄰，緊貼著a1而不重疊。參考圖8b。再將投映板順時針方向旋轉(zhuǎn)ω度，及將c的影像投射到光柵片上。這時c的條紋影像c1會出現(xiàn)在b1的右鄰，緊貼b1而不重疊b1。因為c是最后一幅平面照片，所以c1又會緊貼這個光柵另一面的分隔線70。
鏡頭光軸M，將光柵片分開成左右兩半。上述的各組條紋影像會由光柵一邊的分隔線排列至光柵另一邊的分隔線的情況，嚴(yán)格來說，只會出現(xiàn)在光柵片中最中間的一個光柵下面，亦即最接近光軸M的一個光柵。在其余的各光柵中，由于投射角度的略為不同，各組條紋影像都不會完全地排列在各相關(guān)透鏡的正下方，而會略微偏向一方，并且會與其相鄰的兩組條紋影像產(chǎn)生空隙及重疊。但由于各組條紋影像是以與光軸M的距離的關(guān)系而逐漸偏離基所屬的微型透鏡，而各光柵的寬度是極幼細(xì)的，所以任何兩組相鄰條紋影像間因投射角度的略為不同而引起的相對偏離是極微少的。實際上來說，各組條紋影像仍然是互相緊貼而不重疊的。
由于光學(xué)原理上及放大機(jī)倍數(shù)等的限制，在實用的情況下，光束角度很多時都少于θ/n。這時便更增加每幅照片的曝光次數(shù)到2次或以上，使條紋影像能填滿透鏡角度θ。
設(shè)每幅平面照片重覆曝光次數(shù)為R，R≥1。
每個微型透鏡下的條紋影像數(shù)目是N*R。
總曝光次數(shù)是N*R。
光束角度φ＝θ/(N*R)。
旋轉(zhuǎn)角度ω＝φ＝θ/(N*R)。
起始投射角度ωa＝ω*((N/R)/2-0.5)。
在具體計算時，可將R由一開始，每次加一，使到所需光束角度φ＝θ/(N*R)逐漸減少，直至一個可以實現(xiàn)的光束角度。
合成由每幅平面照片作多次曝光的立體照片的方法如下投射第一幅平面照片到光柵片上，將投映板旋轉(zhuǎn)到起始角度ωa。曝光一次。平面照片不變，旋轉(zhuǎn)投映板ω度，再曝光。如是者對同一幅平面照片共曝光R次。之后，同樣地投射每一幅平面照片到光柵片上，對每幅照片重覆旋轉(zhuǎn)投映板及曝光的動作R次，直至完成所有平面照片。
權(quán)利要求
1.一種制造立體照片或動畫或變畫的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟根據(jù)光柵片的透鏡角度及平面照自的數(shù)目計算出投射光束角度；每幅平面照片的曝光次數(shù)；總共曝光次數(shù)；每次曝光時改變透鏡光軸與光柵片相對的旋轉(zhuǎn)角度；起始曝光時透鏡光軸與光柵片的相對角度；以達(dá)到記錄在光柵片內(nèi)的條紋影像能緊密地排列而又不互相重疊；依據(jù)上述計算的所得結(jié)果調(diào)節(jié)光束角度及每次曝光時透鏡光軸與光柵片的相對角度而將上述各平面照片的影像照計算所得的次數(shù)曝光并記錄到光柵片的適當(dāng)位置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造立體照片或動畫或變畫的方法而設(shè)計的照片制造設(shè)備，其特征在于，由以下數(shù)個部分組成由多于一個角度投射多于一幅并不完全相同的平面影像于光柵片上；一組能調(diào)節(jié)光束角度的設(shè)備，使光束角度能依據(jù)計算結(jié)果而調(diào)節(jié)到所需角度；一決能旋轉(zhuǎn)的投映板，使透鏡光軸與光柵片在每次曝光時能依據(jù)計算結(jié)果而旋轉(zhuǎn)到所需角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造立體照片或動畫或變畫的方法而設(shè)計的照片制造設(shè)備，其特征在于，由以下數(shù)個部分組成由多于一個角度，將由光源、濾色片、照片夾及平面照片所組成的設(shè)備所產(chǎn)生的多于一幅并不完全相同的平面影像，投射于光柵片上；一組能調(diào)節(jié)光束角度的設(shè)備，使光束角度能依據(jù)計算結(jié)果而調(diào)節(jié)到所需角度；一決能旋轉(zhuǎn)的投映板，使透鏡光軸與光柵片在每次曝光時能依據(jù)計算結(jié)果而旋轉(zhuǎn)到所需角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造立體照片或動畫或變畫的方法而設(shè)計的照片制造設(shè)備，其特征在于，由以下數(shù)個部分組成由多于一個角度，將由LCD屏幕、電視屏幕、電腦屏幕、影像投射器等設(shè)備所產(chǎn)生的多于一幅并不完全相同的平面影像，投射于光柵片上；一組能調(diào)節(jié)光束角度的設(shè)備，使光束角度能依據(jù)計算結(jié)果而調(diào)節(jié)到所需角度；一塊能旋轉(zhuǎn)的投映板，使透鏡光軸與光柵片在每次曝光時能依據(jù)計算結(jié)果而旋轉(zhuǎn)到所需角度。
全文摘要
本發(fā)明是一種制造高素質(zhì)立體照片的方法及設(shè)備，利用計算的方法，求得投射光束角度、每幅平面照片的曝光交數(shù)、總曝光次數(shù)、每次曝光時改變透鏡與光柵片的相對角度、起始曝光時透鏡與光柵片的相對角度，以達(dá)到記錄在光柵片的條紋影像能緊密地排列而又不互相重疊；一種能依據(jù)上述計算結(jié)果的要求而改變光束角度及能改變每次曝光時透鏡與光柵片間的相對角度的照片制造設(shè)備。使用本發(fā)明可以合成清晰及低失真的高素質(zhì)立體或變畫照片。
文檔編號G03B35/18GK1508622SQ0215741
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月14日
發(fā)明者勞國華, 朱彼得 申請人:美國科技有限公司