專利名稱：自動立體成象裝置及包括該裝置的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有n個視點(或單元象)的自動立體成象裝置，該裝置包括一個含有柱面透鏡單元的透鏡陣列，這些透鏡單元被稱為柱面“微透鏡”，它們沿第一方向彼此平行。
已知這種裝置已經(jīng)用于構(gòu)成立體照相機，尤其是本申請人以下專利所述的立體照片拍攝裝置美國專利US.5,099,320，和法國專利FR.2,705,007以及2,704,951。
這些照片拍攝裝置具有一個有大量彼此并置的柱面微透鏡的透鏡陣列，而且實際上，視頻圖象是以象素列的形式按相互重疊的方式獲得的，第一單元圖象由第一象素列的象素與重疊模數(shù)為n的其它列的象素共同構(gòu)成，第二單元圖象由第二列的象素與重疊模數(shù)為n的象素列的象素組成，等等，每個微透鏡的寬度與n列象素對應(yīng)。
術(shù)語“行”和“列”分別表示站立或坐直的觀看者所看到的象素水平線和垂直線，例如，與之無關(guān)的顯示用的陰極射線管(CRT)的水平與垂直掃描方向。對于垂直掃描的CRT屏幕而言，這樣的“掃描線”在現(xiàn)行教科書的釋義中被認為是“列”。
這些照片拍攝裝置的質(zhì)量取決于透鏡陣列的構(gòu)成質(zhì)量，該陣列有N/n個微透鏡，N代表所選制式中視頻圖象線上象素的數(shù)量。
如上述法國專利所述的那樣，圖象傳遞裝置可以采用比包含電荷耦合器件(CCD)的傳感器的尺寸大十倍左右的透鏡陣列，從而便于實用化的應(yīng)用。
所以，這種透鏡陣列具有大量柱面微透鏡，其微透鏡的數(shù)量取決于所選的視頻制式(SECAM,PAL,NTSC,HDTV，等等)和視點的數(shù)量。不幸的是，所需的定位精度正比于微透鏡的數(shù)量。
此外，需要微型相機的視頻應(yīng)用，如內(nèi)窺鏡，透鏡陣列的尺寸要很小，因而實現(xiàn)起來非常復(fù)雜，或者沒有可能做到。
所以，本發(fā)明的目的是提供一種自動立體成象裝置，而且更為具體地講，是提供一種制作簡單便于調(diào)節(jié)、本身特別易于小型化、并特別用于內(nèi)窺鏡的照片拍攝裝置。
于是，本發(fā)明提供一種用于形成具有n個視點(或單元圖象)的自動立體圖象的裝置，所述裝置包括具有并置柱面微透鏡的透鏡陣列，其微透鏡的縱軸平行于與該裝置的光軸垂直的第一方向，該裝置的特征在于它包括一至少包含一個其縱軸垂直于第一方向和所述光軸的柱面透鏡的柱面光學(xué)組件；透鏡陣列包含n個柱面微透鏡；透鏡陣列和柱面光學(xué)組件具有聚焦距離為Δ的公共焦平面；柱面光學(xué)組件的焦距長度絕對值基本等于透鏡陣列焦距長度絕對值的n倍。對于焦點在無窮遠(Δ=∞)的情況，公共焦平面是透鏡陣列和柱面光學(xué)組件共同的焦平面。
在本發(fā)明中，透鏡陣列僅有n個間距為p的柱面微透鏡，例如n=4，不同于現(xiàn)有技術(shù)照片拍攝裝置中大量微透鏡的情況，即N/n，例如144個柱面微透鏡，N=576,n=4。
此外，在本發(fā)明的裝置中，立體圖象觀察基線可以等于兩倍的柱面微透鏡間距p，即對于n=4而言，等于陣列寬度L的一半。在本發(fā)明的自動立體系統(tǒng)中，例如具有大量位于3至6范圍中的視點，兩個相鄰視點間的視差(或單元立體象基線)在優(yōu)化的觀看條件下可以等于觀看者兩眼之間的視差E(E=65mm)之半。更普遍地說，它可以等于所選立體圖象基線B的一半。
在標準觀看距離(理論上可看到單色的距離)上，觀看者可看到(對于n=4)本發(fā)明中由第一和第三視點I1和I3獲得的立體圖象對，或者由第二和第四視點I2和I4獲得的立體圖象對。按此方法選擇參數(shù)，使得立體圖象對不是由兩個相鄰視點形成，而由兩者之間夾有一中間視點的兩個視點形成〔或者實際上可有m個(m≥1)中間視點，在此情況下兩相鄰視點間的單元立體圖象基線等于拍攝透鏡陣列間距p，且p等于B/(m+1)〕，從而能使觀看者無需用特殊眼鏡就有一個允許觀看者相對于屏幕平行和垂直移動的觀看范圍，其特征是在當(dāng)前用途意義上的均勻立體圖象。
其結(jié)果是，參考上述實例，在理論單色距離處的觀看者可以靠近和遠離屏幕，或者可以橫向移動，而不損失立體圖象的效果。
一旦圖象穩(wěn)定在屏幕上，如果觀眾從標準觀看距離(或理論上可看到單色的距離)移近顯示屏幕，那么立體圖象基線實際上顯得在長大；而如果觀眾遠離顯示屏幕，則基線將縮小，并且整個景象保持不變，因為立體圖象基線的這種變化精確地補償了景深變化，該景深變化與聚散力即所實施的肌肉力量的調(diào)節(jié)有關(guān)，該力使兩個視網(wǎng)膜圖象關(guān)聯(lián)起來以獲得鮮明視覺所需的立體融合，聚散力的調(diào)節(jié)必然伴隨垂直于屏幕方向的位移。
當(dāng)“單色”被調(diào)節(jié)到能使觀看者看到視點[I1和I3]或[I2和I4]，并且觀看者充分地靠近顯示屏?xí)r，觀看者將看到視點I1和I4并不能再自由地平行于屏幕移動，實際上從近處看時就會發(fā)生這種情況。當(dāng)觀看者遠離屏幕時，感知的視點將是[I1和I2]或[I2和I3]或[I3和I4]，而且觀看者可以大范圍地移動，所以留有觀看者在一定空間內(nèi)自由移動的余地。
當(dāng)m選擇為大于1時，情況與之相同，但更為舒適。
對于微型照相機和對于內(nèi)窺鏡而言，拍攝照片的立體圖象基線B比觀看者的瞳距小得多，因為需要很大的放大率。對n=4來說，微透鏡間距p仍然保持等于所需拍攝照片立體圖象基線B的一半。
實際上，對立體圖象基線B選擇為大于觀看者瞳距E的長焦距物鏡而言確實如此。
在本發(fā)明中，全立體圖象基線BT，即相隔最遠的視點間的立體圖象基線，等于(n-1)p。
在根據(jù)上述法國專利的現(xiàn)有技術(shù)中，全立體圖象基線等于拍攝物鏡的光瞳直徑。
換句話說，其它部分相同，本發(fā)明的柱面微透鏡間距和大小比現(xiàn)有技術(shù)照片拍攝裝置中的柱面微透鏡間距和尺寸要大N/n2倍。當(dāng)n=4，它們比上述實例大36倍(N=576,n=4)。
在第一實施例中，柱面光學(xué)組件是會聚的，透鏡陣列也是會聚的。
在第二實施例中，柱面光學(xué)組件是會聚的，而透鏡陣列是發(fā)散的。
在第三實施例中，柱面光學(xué)組件是發(fā)散的，而透鏡陣列是會聚的。
最后在第四實施例中，柱面光學(xué)組件是發(fā)散的，透鏡陣列也是發(fā)散的。
為了校正標定值等于n但隨聚焦距離稍有變化的系統(tǒng)的變形比(或放大率)，所述的柱面光學(xué)組件焦距長度與透鏡陣列焦距長度之比的絕對值等于n*，這里n*等于nk，其中k是放大率校正系數(shù)，使得對于給定距離處的目標，圖象的每個視點都有一個絕對值等于n的變形比。
尤其是在優(yōu)選實施例中，k隨聚焦距離的變化而改變，并選擇成使得變形比在聚焦距離上等于n。
尤其是，柱面光學(xué)組件具有可變的焦距。最后這種情況，可以包括兩個柱面透鏡(通常是一個會聚透鏡和一個發(fā)散透鏡)，其構(gòu)成會聚的還是發(fā)散的雙合透鏡取決于柱面透鏡組件是會聚還是發(fā)散的，同時用改變該兩柱面透鏡間隔的方式來修改柱面透鏡組件焦距，并通過改變該雙合透鏡焦距來修改校正系數(shù)k的值，且保持柱面光學(xué)組件和透鏡陣列的焦平面重合。
該裝置的優(yōu)點是包括具有位于透鏡陣列與柱面光學(xué)組件公共焦平面內(nèi)的焦點的會聚場鏡。優(yōu)選地，所述場鏡用于將平行于所述光軸并通過透鏡陣列的微透鏡中心C的光線會聚在公共點O，該公共點O適宜位于傳遞光學(xué)系統(tǒng)入瞳處，換句話說，它用于將通過透鏡陣列微透鏡光學(xué)中心C的光線會聚到傳遞光學(xué)系統(tǒng)的入瞳中。
尤其是，該場鏡用于避免漸暈現(xiàn)象，特別是靠近拍攝時。
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的裝置包括從透鏡陣列的每個微透鏡向下游方向，至少一個相對于與光軸正交的平面傾斜的平表面，其傾角是使得平行于光軸并通過微透鏡光學(xué)中心的光線會聚在公共的給定聚焦點O上。由此完成場鏡的功能而不影響裝置的光線特性。
本發(fā)明的裝置可以構(gòu)成照片拍攝裝置的一個部件，該拍攝裝置可以是具有能使所述圖象對中并聚焦的光學(xué)傳遞系統(tǒng)的視頻攝影機或電影攝影機。
本發(fā)明的裝置適宜耦合到在空間傳遞自動立體圖象的裝置上，這些傳遞裝置包括用于聚焦在諸如CCD尤其是三色CCD或膠片表面等視頻傳感器上的裝置。
本發(fā)明的裝置可以構(gòu)成視頻內(nèi)窺鏡或可視電話的拍攝裝置。在內(nèi)窺鏡的情況下，圖象形成裝置和視頻圖象傳遞裝置都包括在內(nèi)窺鏡的端頭內(nèi)。其立體圖象基線通常比觀看者的瞳距小?！皀-圖象”模式的視頻信號靠纜線(尤其是光纖纜線)中繼傳輸，具有上述法國專利中所述的優(yōu)點，由此可以觀看到和/或記錄下這些圖象。
在可視電話的情況下，圖象形成裝置和視頻傳遞裝置構(gòu)成單個拍攝相機，它靠纜線或無線電按n-圖象模式中繼傳輸視頻圖象，以使這些圖象被記錄下來和/或顯示出來，例如顯示在與顯示陣列匹配的監(jiān)視器屏幕上。
特別適合的視頻圖象傳遞裝置是視頻攝像機，如聚焦在所述圖象上的攝錄機。這種情況下的本發(fā)明圖象形成裝置構(gòu)成了用于視頻攝像機的可借助于適配環(huán)與之裝配的光學(xué)附件。
在應(yīng)用于電影的情況下，本發(fā)明的裝置適宜耦合到在空間傳遞所述自動立體圖象的裝置上，該傳遞裝置包含聚焦到膠片上的機構(gòu)。該傳遞裝置適宜為聚焦在所述圖象上的電影攝影機。
該裝置的特征在于它包括場鏡，或與透鏡陣列的每個透鏡相關(guān)的光學(xué)平表面；還在于所述給定的會聚點位于傳遞光學(xué)系統(tǒng)的入瞳處。
同理，光路是可逆的，本發(fā)明的裝置還可以在使用視頻技術(shù)或者電影技術(shù)時，用作重組來自投影和背投式投影裝置中圖象的元件。
所以，本發(fā)明還提供一種用于直接地或背投式地投影圖象的裝置，該投影裝置包括上述限定的圖象形成裝置，所述的公共聚焦平面構(gòu)成了物方焦平面；一投影器，對物方焦平面上構(gòu)成的包含n個變形規(guī)格的平面單元圖象的圖象進行投影，以及與至少一個投影陣列(如透鏡陣列或視差陣列)相配合的屏幕，所述的投影陣列位于與圖象形成裝置的透鏡陣列相距為距離D處，其等于標準視距。圖象形成裝置的柱面透鏡和透鏡陣列按這樣的方式定位使位于物方焦平面上的圖象被圖象形成裝置投影到距離D處。投影陣列各單元的視場角是這樣的使每個單元沿水平方向構(gòu)成圖象形成裝置的透鏡陣列，而且所述的透鏡陣列具有兩個不相鄰的微透鏡，它們的光軸相互分開以觀看者瞳距大小的距離。
所述的屏幕可以是具有散射和反射單元直接投影屏幕，投影陣列位于其前方，該陣列也構(gòu)成觀看陣列。
所述的屏幕可以是包含投影陣列和顯示陣列而散射單元夾在其中的背投式屏幕。
最后，本發(fā)明提供一種立體視頻系統(tǒng)，它包括如上限定的拍攝裝置和如上限定的投影裝置。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，將通過閱讀以參考附圖的非限定性實例方式給出的下述說明書而更為清楚，其中


圖1至4分別表示本發(fā)明的第一，第二，第三，和第四實施例；圖5,6,7和8表示分別與圖1,2,3，和4對應(yīng)的在包含光軸的水平面和垂直面中光學(xué)參數(shù)；圖9至12表示分別對應(yīng)于圖1至4并包括傳遞系統(tǒng)的裝置；圖13至16表示附加了棱鏡補償平面區(qū)的本發(fā)明優(yōu)選實施例；圖17表示本發(fā)明在內(nèi)窺鏡中的應(yīng)用；圖18表示本發(fā)明在視頻監(jiān)視中的應(yīng)用；圖19和20分別表示本發(fā)明的投影裝置和背投式投影裝置；圖21是表示如何確定投影陣列或背投式投影陣列的柱面透鏡視場角的簡圖；圖22表示觀看CRT的“單色”條件。
在圖1中，本發(fā)明的裝置適合用作拍攝裝置，而逆光路適合用作投影裝置，它依次包括柱面會聚透鏡LC1，它具有位于水平光軸x’x上的光學(xué)中心S1且其縱軸y’y是水平的并垂直于x’x；和會聚透鏡陣列RL1，它具有n個(這里n=4)彼此以間隔p相接觸的凸柱面微透鏡10，每個微透鏡都有一個平行于垂直軸z’z的縱軸，而該垂直軸穿過光軸x’x上光學(xué)中心S2。
若聚焦到無窮遠，柱面會聚透鏡LC1和會聚透鏡陣列RL1具有相同的焦平面P，該平面在焦點F處與軸線x’x相交。
此外，柱面透鏡LC1和透鏡陣列RL1的焦距長度S1F和S2F之比基本等于n，即在上述實例中S1F等于4倍的S2F。
在這種條件下，如下文所述，在焦平面P上獲得的圖象具有基本等于n的各個單元圖象I1,I2,I3,和I4的垂直分量與水平分量變形之比。所以，按此方法得到的圖象I包括變形規(guī)格的四個并置且相接觸的平面圖象I1…I4，它們與上述法國專利的“n-圖象”模式對應(yīng)。全立體基線BT等于(n-1)p。
用圖象傳遞裝置可以在空間中傳遞圖象I，該傳遞裝置與位于圖象形成裝置上游的入口端物鏡相對應(yīng)。
盡管如此，省略入口端物鏡并且使圖象形成裝置與下述傳遞光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)是更為可取的。
直接得到CCD傳感器上或膠片上n-圖象模式的圖象。根據(jù)那些專利的教導(dǎo)，圖象也可以按圖象點或“象素”的行列交叉，以便得到具有n個交叉視點(或單元圖象)的自動立體圖象，該圖象隨后可顯示在屏幕(如電視屏幕，)上，該屏幕上具有位于其前面的柱面陣列，如透鏡陣列。
與之相似，根據(jù)上述法國專利的教導(dǎo)，背式投影可以從變形規(guī)格的平面圖象I1,I2,I3,和I4直接得到。
如圖2所示的本發(fā)明第二實施例提供了具有垂直于軸x’x的水平軸的柱面會聚透鏡LC2，和具有n個相鄰的垂直軸凹柱面微透鏡20的發(fā)散透鏡陣列RL2。透鏡LC2和陣列RL2具有位于柱面透鏡LC2與透鏡陣列RL2之間的公共焦平面P’。平面p’在焦點F’處截開光軸x’x，而且變形規(guī)格的單元平面圖象I1’,I2’,I3’，和I4’是其水平分量為虛象而垂直分量為實象的圖象。
為了獲得基本等于n的單元圖象水平分量與垂直分量間的變形比，柱面透鏡LC2焦距與透鏡陣列RL2的單元微透鏡焦距之比，如前述情況那樣被選為基本等于-n，即S1F’=-nS2F’=-4S2F’(在所述的實例中)。
第三實施例依次提供具有n個垂直軸的會聚單元微透鏡20的會聚透鏡陣列RL3；和發(fā)散柱面透鏡LC3，該柱面透鏡與陣列RL3相交叉，即柱面透鏡LC3的軸是水平的并垂直于軸x’x。由透鏡陣列RL3與柱面透鏡LC3的公共焦平面構(gòu)成的平面P”上的圖象I”，具有四個平面變形圖象I”1,I”2,I”3，和I”4，這些圖象是其垂直分量為虛象而水平分量為實象的圖象，當(dāng)從柱面透鏡LC3向下游看時它們具有基本等于-n的變形比。如前文所述，條件是柱面透鏡LC3焦距與透鏡陣列RL3的焦距之比應(yīng)該基本等于-n，即S2F”=-InS1F”=-4S1F”(在所述的實例中)。
最后，第四實施例依次提供包含n個垂直軸的發(fā)散微透鏡20的發(fā)散透鏡陣列RL4；和發(fā)散柱面透鏡LC4，該柱面透鏡與陣列RL4相交叉。圖象I是位于透鏡陣列RL4的微透鏡與發(fā)散透鏡LC4公共焦平面P上的虛象，且包括四個平面變形圖象I1,I2,I3，和I4。平面P位于透鏡陣列RL4的上游，并在點F處橫截光軸x’x。如上所述，補償變形比的條件是焦距之比基本應(yīng)等于n，即S2F=nS1F=4S1F(在所述的實例中)。由于前端尺寸可以很好地安排且不會引起倒象，故可以按最緊湊的方式實現(xiàn)，因此第四實施例是一個優(yōu)選的實施例。
在所有四個實施例中，S1代表位于光軸x’x上的會聚柱面透鏡LC1的幾何中心，S2代表位于光軸x’x上的會聚透鏡陣列RL1的光學(xué)中心。
在每個實施例中，可以用單個柱面透鏡(LC1...LC4)也可以用會聚雙合透鏡(LC1,LC’1)，會聚雙合透鏡(LC2,LC’2)，發(fā)散雙合透鏡(LC3，LC’3)，或發(fā)散雙合透鏡(LC4,LC’4)。
圖5對應(yīng)于第一實施例(圖1)并用于表示其單元參數(shù)，在垂直平面(圖5的上線)中，雙合透鏡LC1-LC’1起會聚柱面透鏡的作用，而且透鏡陣列RL1可認為是具有平行外表面的平板；而在水平平面(圖5的下線)中，透鏡LC1可被認為是具有平行外表面的平板，且透鏡陣列RL1在光學(xué)上起具有n個微透鏡的會聚陣列的作用。
當(dāng)用作拍攝裝置時，會聚柱面透鏡LC1(或雙合透鏡)具有物方焦點F1和像方焦點F，而會聚透鏡陣列RL1具有物方焦點F1(被定義為其物方焦平面與光軸x’x的交點)和與柱面透鏡LC1像方焦點相重合的像方焦點F。
設(shè)點A0處有一個目標，其垂直分量為V，而其水平分量為H。該裝置(LC1,RL1)在點A1形成垂直分量V的像，而在點A2形成水平分量H的像。
即A0A1=L S1F=-f1S2F=-f2S1A1=p’1S1A0=p1S2A1=P’2S2A0=P2垂直平面中的放大率g1的值是γ1=S1A1S1A0=p′1p1]]>而且1S1A1=1S1A0+1SF]]>即1p′1=1p1+1f1]]>A0A1=-P1+P’1=L-P1P’1=Lf1由此得出(1)r1=p′1p1=L-(L2-4Lf1)-L-(L2-4Lf1)=-1-(1-4f1/L)1+(1-4f1/L)]]>
類似的計算表明水平平面中的放大率γ2，其值如下(2)γ2=1-(1-4f2/L)1+(1-4f2/L)]]>假設(shè)A0A2=L。
變形系數(shù)C的值為(3)C=γ1/γ2對應(yīng)無窮遠的目標，有下式(4)C=f1/f2換句話說，當(dāng)L→∞時，C→f1/f2。
如果比值f1/f2被選擇為等于n，則對于無窮遠處的目標來說，變形系數(shù)C實際上等于n(如在該實例中所示n=4)。
隨著目標的靠近，其它仍然相等，而變形系數(shù)C趨于增大，但其變化較慢。
在優(yōu)選實施例中，針對待觀察目標的觀看距離補償變形。因此，變形系數(shù)C一直很接近理想值，即在整個聚焦范圍中C=n。
通過計算比值n*=f1/f2實現(xiàn)這種補償，該比值應(yīng)提供圖5中目標A0的觀看距離A0S1處的變形比C=n。
實例1下述值選擇為γ1=-0.1和p1=-3m p’1=0.3m由此f1=0.272mγ2=-0.1/n=-0.1/4=-0.025=p’2/p2-p2+p’2=3.3m-p2+γ2P2=3.3m由此p2=-3.31+0.025=-3.22m]]>p2=-3.22m,P’2=0.08m,10.08=-13.22+1f′2,f′2=0.0785m]]>由此f′1f′2=0.2720.0785=3.465=n*=4k]]>當(dāng)針對距柱面透鏡LC1有3米遠的目標精確地補償變形比C時，對無窮遠目標而言，該比值C利用上述公式(4)而等于3.465，即ΔC/C=13.3％且k=0.866。
對位于2m處的目標，C=4.55，即ΔC/C=13.8％。
對在3m處(C=4)精確補償?shù)淖冃蜗禂?shù)來說，系數(shù)ΔC/C在±13％附近的范圍內(nèi)。從2m到無窮遠，完全可進行高質(zhì)量的拍攝。這種變形是遞增的，且難以被觀看者察覺到。如下文所述，它可以作為聚焦距離的函數(shù)加以補償。
應(yīng)該看到，當(dāng)進行投影或背式投影時，可以包括一投影系數(shù)k，所以它是拍攝和/或投影(或背式投影)時必須考慮到的所用系數(shù)k的乘積。
給出γ1和γ2及變形比C值的公式在第二，第三，和第四實施例(見圖6，7和8)中是相同的。對于會聚柱面透鏡而言，其焦距是正的，而對于發(fā)散透鏡是負的。
在圖6中，F(xiàn)1表示會聚透鏡LC2的物方焦點，F(xiàn)’表示會聚透鏡LC2的像方焦點和發(fā)散透鏡陣列RL2的物方焦點，而F2表示透鏡陣列RL2的物方焦點。變形比C的值是負的。
在圖7中，F(xiàn)2表示會聚透鏡陣列RL3的物方焦點，F(xiàn)’表示會聚透鏡陣列RL3的像方焦點和發(fā)散柱面透鏡LC3的像方焦點，而F1表示柱面透鏡LC3的物方焦點。變形比C的值是負的。
最后，在圖8中，F(xiàn)’表示發(fā)散透鏡陣列RL4的像方焦點和發(fā)散柱面透鏡LC4的像方焦點，F(xiàn)2表示發(fā)散透鏡陣列RL3的物方焦點，而F1表示發(fā)散柱面透鏡LC4的物方焦點。變形比C的值是正的。
在下列編號的實例中表示聚焦在4m處(L=4)，其中用上述公式(1)至(3)計算f2的值。
實例2會聚柱面透鏡和會聚透鏡陣列(圖1和5)，其f1=0.1m。
為了在聚焦于4m處時獲得變形系數(shù)C=4，計算表明會聚透鏡陣列的透鏡必須有f2=0.2598m的焦距，即n*=｜f1/f2｜=3.85，即k=n*/N=0.96。
實例3會聚柱面透鏡和發(fā)散透鏡陣列(圖2和6)，其f1=0.1m。為了在聚焦于4m處時獲得變形系數(shù)C=-4，計算表明發(fā)散透鏡陣列的微透鏡必須有f2=0.0267m的焦距，由此n*=｜f1/f2｜=3.75，即k=0.94。
實例4發(fā)散柱面透鏡和發(fā)散透鏡陣列(圖3和7)，其f1=-1m。為了在聚焦于4m處時獲得變形系數(shù)C=4，計算表明發(fā)散透鏡陣列的微透鏡必須有f2=-0.024m的焦距，由此n*=｜f1/f2｜=4.15，即k=1.04。
實例5發(fā)散柱面透鏡和會聚透鏡陣列(圖4和8)，其f1=-0.1m。為了在聚焦于4m處時獲得變形系數(shù)C=-4，計算表明會聚透鏡陣列的微透鏡必須有f2=0.0235m的焦距，即n*=｜f1/f2｜=4.25，由此k=1.06。
實例2至5可以由下表概括
聚焦于4m處實際上，在圖1,2,5，和6的實施例中，k被選擇成處于0.8至1的范圍內(nèi)，或0.85至1的范圍內(nèi)，且優(yōu)選地是在0.9至1之間。在圖3,4,7，和8的實施例中，k被選擇成處于1至1.2的范圍內(nèi)，或1至1.15的范圍內(nèi)，且優(yōu)選地是在1至1.1之間。
圖象形成裝置31還可以有一場鏡，它被設(shè)計用來減少或避免漸暈現(xiàn)象，和輔助聚焦。
分別對應(yīng)于圖1至4四個實施例的這些裝置，表示在圖9至12中。
采用場鏡的目的是使平行于光軸且穿過透鏡陣列(RL1…RL4)的微透鏡10或20中心C的光線能夠會聚在傳遞光學(xué)系統(tǒng)上的o點，該點位于傳遞光學(xué)系統(tǒng)的入瞳PUP處。
在本發(fā)明中，用球面場鏡來修正該系統(tǒng)的參數(shù)而不改變變形比。
可以提供柱面場鏡，它的軸平行于透鏡陣列微透鏡的軸(見圖15)。但是，這會影響變形比。有利的解決方案是當(dāng)有柱面微透鏡陣列時，通過用許多光學(xué)表面構(gòu)成平面1,2,3,4(或棱鏡)來逼近柱面場鏡的曲率，對會聚透鏡陣列的情況如圖13(表面1,2,3,4)和14(表面1’,2’,3’,4’)所示，對發(fā)散透鏡陣列的情況如圖16(例如表面1,2,3’,4’)所示。
按照逼近會聚光學(xué)表面5輪廓線的方式選擇平表面相對于連接著微透鏡10或20中心C且垂直于光軸x’x的平面PL的傾角α1和α2(此處α2＜α1)，而該光學(xué)表面5的曲率要選擇得，使通過微透鏡10和20中心C和通過光軸x’x上給定距離處點的光線會聚到傳遞光學(xué)系統(tǒng)入瞳P中的點O。
在每一種情況下，在用作拍攝裝置的場合，當(dāng)具有傳遞光學(xué)系統(tǒng)30時，場鏡LCH的像方焦點位于該傳遞光學(xué)系統(tǒng)30的光瞳處。
將會看到，構(gòu)成透鏡陣列的n個微透鏡中的每一個都有一視場角θ，該角等于已選定的圖象視場角。要滿足的光學(xué)條件比根據(jù)上述法國專利的現(xiàn)有技術(shù)簡單得多。本發(fā)明的裝置可以避免使用入口端的物鏡和由其導(dǎo)致的視差問題。
通過對柱面光學(xué)組件施加作用，而實現(xiàn)目標的聚焦。當(dāng)該組件的焦距可調(diào)時，如當(dāng)它包含雙合透鏡時，調(diào)節(jié)該雙合透鏡的焦距，并確保雙合透鏡與透鏡陣列的所述像方焦平面保持重合。
對于雙合透鏡而言，通過將構(gòu)成雙合透鏡的兩個柱面透鏡(一個會聚透鏡，一個發(fā)散透鏡)彼此分開或彼此靠近來調(diào)節(jié)焦距。該位移可以由步進電機驅(qū)動。當(dāng)需要時，可以通過使雙合透鏡與透鏡陣列分開或靠近而保持雙合透鏡和透鏡陣列的焦平面重合，而且這個位移可以由步進電機驅(qū)動。
在各個實施例中，所得的視場深度是很高的。
此外，對于微透鏡彼此鄰接的透鏡陣列，在該陣列焦平面中直接獲得的圖象I1...I4本身也彼此鄰接，以便傳遞物鏡對其實現(xiàn)空間傳遞。也就是有下列事實可以省略采用球面透鏡的入口端光學(xué)系統(tǒng)，在現(xiàn)有技術(shù)中，這是物鏡入瞳與微透鏡視場重合的條件，并且是傳遞光學(xué)系統(tǒng)(見申請人的上述專利)必須滿足的具體條件。
裝置31可以與光軸為x’x的傳遞光學(xué)系統(tǒng)相聯(lián)(見圖9至12)。傳遞光學(xué)系統(tǒng)的作用是可以在視頻攝像機的CCD傳感器35上或膠片36上形成實象，尤其是在視頻情況下可以有小于1的放大率，以使得圖象I,I’,I”，或I在CCD傳感器35上重疊，與申請人的上述法國專利的情況一樣。
傳遞光學(xué)系統(tǒng)30最好是無畸變的，并且成實象，將n個變形規(guī)格的單元圖象所構(gòu)成的圖象I,I’,I”，或I傳遞到CCD傳感器35上，例如視頻攝像機的三色CCD傳感器，以便在視頻攝像機的CCD傳感器35上(或在膠片36的平面上)獲得清晰的圖象。
通常，傳遞光學(xué)系統(tǒng)30包括用于阻斷柱面光學(xué)系統(tǒng)和透鏡陣列提供的大孔徑圖象的光闌DP。包括柱面光學(xué)組件和透鏡陣列的裝置31，可以構(gòu)造在一起，并借助于適配圈37安裝在傳遞光學(xué)系統(tǒng)30中，所述的傳遞光學(xué)系統(tǒng)可以與視頻攝像機(如camcorder)或與使用膠片的電影攝影機組成為一體。
在視頻情況下，傳遞光學(xué)系統(tǒng)的放大率這樣選擇使經(jīng)傳遞光學(xué)系統(tǒng)投影到CCD傳感器上的每個圖象，其寬度等于CCD傳感器上的N/n個象素。考慮到圖象的放大率，這種配合精度在一個象素寬度的量級，盡管在上述法國專利中給出了圖象交錯的方法，其所要得到的精度大約可為百分之一個象素，因而需要特殊的方法對拍攝裝置調(diào)整。此外，就本發(fā)明的拍攝裝置而言，如果圖象橫向偏移一個象素寬度，這是滑動或振動可能引起的，那么有實際意義的缺陷僅限于兩個相鄰單元圖象所共有的象素列的信息損失，在觀看時表現(xiàn)為圖象邊緣處的可忽略不計的信息損失。
當(dāng)用膠片拍攝時，傳遞光學(xué)系統(tǒng)放大率的限制僅僅是代表圖象I(或I’，或I”，或I)的實象具有與膠片規(guī)格相對應(yīng)的規(guī)格。如前所述，由透鏡陣列所致的空間相干性保證滑動或振動所致的任何偏移只影響視場的邊緣。如果在此之前不曾有任何僅用一個拍攝光學(xué)系統(tǒng)在膠片上拍攝立體照片的裝置做到這一點，那么這是個突出的優(yōu)點。
由于立體圖象基線是由透鏡陣列RL的n個柱面微透鏡的間距確定，所以在大多數(shù)視頻應(yīng)用中必須有放大率小于1的光學(xué)傳遞系統(tǒng)存在，除非用大尺寸的CCD傳感器，或拍攝小場面。
對宏觀照相機，或內(nèi)窺鏡，或者是在膠片上拍攝而言，在使用傳遞光學(xué)的系統(tǒng)所有這些場合中，所述公共焦平面的實象可以成象在其像方焦平面上，CCD傳感器或膠片位于傳遞光學(xué)系統(tǒng)的象平面上，該系統(tǒng)可以有與傳感器尺寸相匹配的任意放大率，而且放大率可以等于也可以小于或大于1，例如可以接近1或者精確地等于1。
傳遞光學(xué)系統(tǒng)有一個焦距，使得通過傳遞光學(xué)系統(tǒng)獲得的視場盡可能精確地符號透鏡陣列的結(jié)構(gòu)。
在這種條件下，如果圖象在空間傳遞，則傳遞光學(xué)系統(tǒng)從每個微透鏡10或20僅接收與每個單元圖象對應(yīng)的那些光線。
圖17表示內(nèi)窺鏡的情況。內(nèi)窺鏡的前端40包括圖象形成裝置31和包含著CCD傳感器35的傳遞光學(xué)系統(tǒng)30。圖象以n-圖象模式在纜線41上傳輸(或通過視頻發(fā)射機)，且由裝置42接收，該裝置對任何圖象進行記錄和/或顯示所必須的處理，如在與透鏡陣列配合的電視接收機43上。
圖18表示可視電話的情況，其攝像機50包括裝置31和帶有傳感器35的傳遞光學(xué)系統(tǒng)30。圖象以n-圖象模式經(jīng)纜線51(或通過無線電)傳輸?shù)脚c陣列配合的TV監(jiān)視器52，而且還可以包括用于顯示和/或視頻記錄目的的圖象處理器。
下文將描述聚焦圖象傳遞裝置的兩種方法1)按照第一種方法，傳遞物鏡是小倍率變焦鏡頭；a)柱面透鏡(或柱面雙合透鏡)被初始定位，以使得其像方焦平面與傳遞光學(xué)系統(tǒng)對目標A0進行聚焦(水平聚焦)的聚焦平面重合；b)移動透鏡陣列，使得從傳遞光學(xué)系統(tǒng)看去，其對同一目標A0的象平面(實或虛)與上述柱面透鏡聚焦平面重合(垂直聚焦)。
c)在適合的場合，傳遞光學(xué)系統(tǒng)是可變焦的，以致于透鏡陣列的象與傳感器的寬度相對應(yīng)；以及d)當(dāng)柱面光學(xué)組件包括一雙合透鏡時，通過改變其兩個柱面透鏡間的距離調(diào)節(jié)該雙合透鏡(通常是會聚柱面透鏡和發(fā)散柱面透鏡)，以便應(yīng)用上述所給公式校正變形比。
當(dāng)變焦時，重復(fù)步驟1a)至1d)。
2)按照第二種方法(優(yōu)選的方法)，傳遞物鏡不包括變焦功能。通過實施步驟1a)和1b)將拍攝裝置調(diào)節(jié)到給定聚焦距離，例如初始值，或平均聚焦距離(如3m)。設(shè)置傳遞光學(xué)系統(tǒng)，使得透鏡陣列的圖象與傳感器的寬度相對應(yīng)。
聚焦的改變有如下優(yōu)點對物鏡和傳遞光學(xué)系統(tǒng)，用聚焦的很小改變(圖象A’2代替A2)保持物鏡的視場角θ0一級近似(見圖5)。
當(dāng)改變焦點時，透鏡陣列保持不變。
于是，改變焦點包含移動柱面光學(xué)組件，以使位于所需聚焦距離Δ處目標A0圖象的水平分量和垂直分量重合，該圖象是通過柱面光學(xué)組件和透鏡陣列形成的。
柱面光學(xué)組件和透鏡陣列于是具有稍稍偏離透鏡陣列焦平面的公共聚焦平面。
此后，傳遞光學(xué)系統(tǒng)被聚焦在該公共聚焦平面上，使得目標A0的圖象清晰。
該方法可以通過計算實現(xiàn)，且可以實現(xiàn)自動化。
人工方法包括調(diào)節(jié)傳遞物鏡系統(tǒng)的聚焦，以通過透鏡陣列看到圖象的垂直分量，所述圖象對應(yīng)于所需聚焦距離Δ處的目標。然后通過移動柱面光學(xué)組件調(diào)節(jié)水平分量的聚焦。
當(dāng)柱面光學(xué)組件包括雙合透鏡時，構(gòu)成雙合透鏡的兩柱面透鏡之間間隔初始改變，以便在如上所述移動柱面光學(xué)組件的同時實施上述兩個方法之一或另一個之后，在所需聚焦距離獲得與校正的變形比相對應(yīng)的所需焦距f1。
這兩個方法(自動和人工)也可以用于符合光路可逆原理的用途中，投影裝置或背投式投影裝置與一陣列配合，并位于距離D處。例如，在這種情況下，投影器，如CCD視頻投影器或電影放映機投影一n-圖象模式的圖象，以使公共聚焦平面上的圖象清晰，將該平面選擇在與距離D相對應(yīng)的聚焦距離Δ處。
于是，在屏幕ED上得到n個正常規(guī)格的圖象(未變形圖象)。由對應(yīng)于投影距離D的因數(shù)k，可較好地校正圖象形成裝置的透鏡陣列焦距和柱面透鏡焦距之比。
由于光路的可逆性，本發(fā)明的裝置適合于用作投影或背式投影裝置，因為它可以投影n個單元圖象，并且用該裝置的n個柱面微透鏡將這些圖象轉(zhuǎn)換成正常規(guī)格(沒有變形)圖象。按這種工作形式，上述作為物方焦點和像方焦點的這些焦點在此分別變成像方焦點和物方焦點。
投影裝置(圖19)適宜放置在距屏幕ED距離D處，該距離基本等于標準觀看距離(理論“單色距離”)，且尤其適宜放置在觀眾的上方。
它可以根據(jù)形成在其物方焦平面F,F’,F”,F附近的圖象I,I’,I”，或I，在距離D處投影視頻或電影圖象。在第一實施例(圖1和5)中，可以直接在平面F附近產(chǎn)生視頻圖象I，或者通過在平面F,F’,F”，或F附近放置膠片產(chǎn)生圖象。
投影器32，例如液晶投影器，通過其光學(xué)系統(tǒng)將本發(fā)明拍攝裝置所獲取圖象投影在裝置31上，甚至投影那些用其它方法，尤其是本發(fā)明人上述專利的方法所獲得的n-圖象模式圖象，或者投影已合成為n-圖象模式的圖象。
本發(fā)明四個實施例之一的裝置31(圖5至12)，借助具有縱軸微透鏡的透鏡陣列RL(如用作觀看圖象的N/n個微透鏡)并經(jīng)過距離D，將一些圖象以n個未變形規(guī)格單元圖象的形式投影在通常為磨砂玻璃的屏幕ED上，其中D表示透鏡陣列RL1(或RL2或RL3或RL4)與屏幕投影透鏡陣列RL之間的距離。
選擇散射屏幕ED的尺寸和距離D，以使得待投影的n個正常規(guī)格(即無變形規(guī)格)視點與屏幕的輪廓吻合。
位于距投影裝置距離D處的透鏡陣列之每個微透鏡都具有視場角θ’(見圖21)，該視場角使它構(gòu)成寬度為L的透鏡陣列RL1(或RL2或RL3或RL4)，由此，tan1/2θ’=1/2L/D。
當(dāng)有四個視點時，投影透鏡陣列RL1(或RL2或RL3或RL4)的全立體基線等于觀看者入瞳距離E(E=65mm)的1.5倍。
于是，眼睛置于距屏幕ED距離D處(被定為等于D的理論單色距離或標準視距)的觀看者，可看到符合立體基線的立體圖象對1&3和2&4，該立體基線等于拍攝照片時所用的立體基線B。如上文所述，由于均勻一致的立體圖象特性，和在相鄰兩個圖象之間立體圖象基線等于瞳距E的一半，或通常等于理想立體基線B的一半，所以有一個位于Dmin至Dmax范圍的立體觀看空間Dmin＜D＜Dmax，而且是相當(dāng)寬的觀察角范圍，實際上在60°或更高的量級。
事實上，可以這樣選擇n＞4，或者通過在相鄰視點之間轉(zhuǎn)換等于0.5E的立體圖象基線，或者通過在當(dāng)前視點與相鄰視點之間交錯進一或多個附加視點，而上述相鄰視點之間有一小于0.5E的單元基線，該單元基線是E的約數(shù)，即E/(M+1)，其中m是整數(shù)。在此條件下，確定單色距離，以使觀看者或者看到視點1和2+m，或者看到視點2和3+m，等等。
圖20表示構(gòu)成優(yōu)選實施例的背投式投影器。如上所述，可以采用上述法國專利的背投式投影器單獨地投影圖象I,I’,I”，或I的n個單元圖象。
但是，本發(fā)明的裝置可以用本發(fā)明具有單光軸且具體為單物鏡的裝置代替上述法國專利2,705,007采用的n個單元投影器。投影RC1和顯示RC2各自的網(wǎng)絡(luò)間距有利于保持在專利FR-2,705,007中的給定值，其中RC1可以是透鏡陣列或視差陣列，而RC2同樣可以如此。尤其是，透鏡陣列RC1和RC2的間距在視頻時可以小于屏幕ED上投影象素尺寸的一半，該屏幕通常是磨砂玻璃屏幕。必須滿足的光學(xué)條件是投影陣列RC1的每個單元，即采用透鏡陣列時的微透鏡，與透鏡陣列RL1(或RL2，或RL3，或RL4)精確重合。視場角θ’的條件按照與投影裝置相同的方式表示。
即，背投式投影裝置與屏幕ED之間的距離為D，而觀眾位置的標準距離，即標準單色距離為D’。
對于間距為Pr1的陣列RC1和間距為Pr2的陣列RC2，有如下條件首先，投影陣列RC1必須被設(shè)計成，使得其每個透鏡具有與圖19陣列RL同樣條件相對應(yīng)的視場角θ’，即陣列RL的每個透鏡可看見距離D處的投影裝置的透鏡陣列。
此外，對于所需的單色距離D’必須滿足下式pr1pr2=DD′(fr2+D′)(fr1+D)]]>其中fr1和fr2代表投影陣列RC1和顯示陣列RC2的柱面透鏡焦距。
將會知道，在圖19和圖20兩種情況下，一個或兩個陣列可以是視差阻擋型的。
對視頻圖象而言，陣列RL,RC1，和RC2的間距適宜小于或等于屏幕E上象點或象素尺寸的一半。陣列RL,RC1，和RC2的間距可以選擇得盡可能小到給定構(gòu)成屏幕E的磨砂玻璃的顆粒。如果陣列間距太小，則顆粒尺寸將增加清晰度的損失，所以，所述的間距可以在屏幕E上一象素的0.1倍至0.5倍的范圍內(nèi)。
投影或背投式投影必須考慮的問題，或觀看屏幕時要考慮的問題是自動立體成象。
如果當(dāng)拍攝照片時立體圖象對(I1,I3)的視點I1對應(yīng)于左眼，而視點I3對應(yīng)于右眼，而且如果立體圖象對(I2,I4)的視點I2對應(yīng)于左眼，而視點I4對應(yīng)于右眼，則必須確保觀看者確實是如此，才可以說看到的是正態(tài)立體圖象。
如果觀看者的左眼看視點I3，而右眼看視點I1，則立體感覺是相反的，致使投影看上去較差，反之亦然；所看到的是偽立體圖象。
在第一和第二實施例中，透鏡陣列RL1和RL2是會聚的。
當(dāng)通過裝置看時，所得的各個視點I1至I4和I”1至I”4分別是倒轉(zhuǎn)的且左右顛倒的，和上下正常而左右顛倒。這表示在圖1和3的各圓圈內(nèi)，其中表示為圖左側(cè)上的字母P的形式。
在第二和第四實施例中，透鏡陣列RL2和RL4是發(fā)散的。
當(dāng)通過裝置看時，所得的視點I’1至I’4和I1至I4分別是倒轉(zhuǎn)的而左右不顛倒的，和上下正常而左右不顛倒。這表示在圖2和4的各圓圈內(nèi)，其中表示為圖左側(cè)上的字母P的形式。
在拍攝與投影之間，必須作交換補償，以使圖象上下正常且次序正確。該條件可以通過制造一個本發(fā)明拍攝裝置與本發(fā)明投影裝置相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)而得到滿足，而無論是用視頻還是膠片。由于上述四個實施例對應(yīng)于所有四種可能的情況，所以可一直滿足這個條件。
應(yīng)知道對于膠片而言，膠片相對投影裝置很小的橫向位移，在視覺上將增加整個圖象的位移，而不影響立體視覺。
圖22表示在電視屏幕上觀看的“單色”條件。該圖象包括交錯的象素列。間距為Pr的陣列RV的每個微雙合透鏡應(yīng)于屏幕上的n個象素列。微透鏡中心C位于距屏幕(如43或53)上象素平面距離ΔD處。象素間距為Pp,P=nPp。在“單色”距離D處，按傳統(tǒng)方法采用下式P/Pr=(D+ΔD)/D均勻自動立體圖象的條件(觀看兩個被m個中間視點隔開的視點)是ΔD=(M+1)PpD/E
權(quán)利要求
1．一種用于形成具有n個視點的自動立體圖象的裝置，所述裝置包括具有并置柱面微透鏡的透鏡陣列，其微透鏡的縱軸平行于與該裝置光軸垂直的第一方向，該裝置的特征在于它包括一至少由一個其縱軸垂直于第一方向和所述光軸的柱面透鏡(LC1…LC4)構(gòu)成的柱面光學(xué)組件；透鏡陣列(RL1…RL4)包括n個柱面微透鏡；透鏡陣列和柱面光學(xué)組件有一聚焦距離為Δ的共同焦平面；柱面光學(xué)組件焦距與透鏡陣列焦距之比的絕對值基本上等于n。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于柱面光學(xué)組件(LC1)是會聚的，且透鏡陣列(RL1)也是會聚的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于柱面光學(xué)組件(LC2)是會聚的，且透鏡陣列(RL2)是發(fā)散的。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于柱面光學(xué)組件(LC3)是發(fā)散的，且透鏡陣列(RL3)是會聚的。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于柱面光學(xué)組件(LC4)是發(fā)散的，且透鏡陣列(RL4)是發(fā)散的。
6．根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求的裝置，其特征在于所述柱面光學(xué)組件焦距與透鏡陣列焦距之比的絕對值等于n*，其中n*等于nk，而k是位于給定距離處的目標(A0)的放大率校正系數(shù)，圖象的每個視點具有其絕對值等于n的變形比。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于柱面光學(xué)組件具有可變的焦距，且該裝置包括修正其焦距的機構(gòu)，并用于修正校正系數(shù)k的值。
8．根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求的裝置，其特征在于該光學(xué)系統(tǒng)包括兩個構(gòu)成雙合透鏡的柱面透鏡。
9．根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求的裝置，其特征在于它包括會聚場鏡(L)，該場鏡使平行于所述光軸(x’x)并通過透鏡陣列(RL1...RL4)的微透鏡中心(C)的光線會聚在給定的公共會聚點(O)。
10．根據(jù)前述任一權(quán)利要求的裝置，其特征在于所述透鏡陣列(RL1…RL4)的每個微透鏡(10、20)的下游至少配置一個平的表面(1,2,3,4,3’,4’)，其相對垂直于光軸(X’,X)的平面PL傾斜(α1,α2)角，以使平行于光軸(X’,X)且通過微透鏡(10,20)光學(xué)中心(C)的光線會聚在給定的公共會聚點(O)。
11．一種拍攝裝置，其特征在于它包括前述任意一個權(quán)利要求的圖象形成裝置(31)，和圖象獲取裝置(30)，該獲取裝置具有使所述圖象對中和聚焦所述圖象的傳遞光學(xué)系統(tǒng)。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于圖象獲取裝置是用于在空間傳遞所述自動立體圖象I,I’,I”,I的視頻裝置(30)，它包括在諸如電荷耦合器件(CCD)等視頻傳感器(35)上聚焦的裝置，以便構(gòu)成視頻拍攝裝置。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于圖象形成裝置和視頻傳遞裝置組合成內(nèi)窺鏡，其立體圖象基線B比觀看者瞳距E要小。
14．根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于圖象形成裝置(31)和視頻傳遞裝置(30)組合成可視電話(50,51,52)。
15．根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于視頻圖象傳遞裝置是聚焦所述圖象的視頻攝像機，如攝錄機，所述圖象形成裝置(31)構(gòu)成了視頻攝像機的光學(xué)附件。
16．根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于圖象獲取裝置(30)包括在膠片(36)上聚焦的裝置。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其特征在于該聚焦裝置是拍攝電影的攝像機。
18．根據(jù)權(quán)利要求11至17任意一個的裝置，其特征在于圖象形成裝置(31)包括一個所述場鏡(L)或一個與透鏡陣列(RL1…RL4)的每個微透鏡(10,20)相關(guān)聯(lián)的所述平表面(1,2,3,4,3’,4’)，且所述給定會聚點(O)位于傳遞光學(xué)系統(tǒng)的入瞳(P)處。
19．一種圖象投影裝置，其特征在于它包括權(quán)利要求1至9中任意一個的圖象形成裝置，所述公共聚焦平面構(gòu)成了物方焦平面，用于投影該物方焦平面上的包含n個變形規(guī)格單元圖象之圖象的投影器，和與至少一個投影陣列，諸如透鏡陣列或視差陣列相配的屏幕，所述的投影陣列位于距圖象形成裝置(31)的透鏡陣列(RL1…RL4)距離D處，該距離等于標準視距；其中的圖象形成裝置(31)的柱面透鏡(LC1…LC4)和透鏡陣列(RL1…RL4)按這樣的方式放置使物方焦平面上的圖象被圖象形成裝置投影到距離D處；其中投影陣列(RL,RC1)之單元的視場角(θ’)是這樣的使每個單元沿水平方向構(gòu)成圖象形成裝置的透鏡陣列；其中所述的透鏡陣列(RL1…RL4)具有兩個不相鄰的微透鏡，該兩微透鏡的軸相互隔開以觀看者的瞳距(E)。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其特征在于所述屏幕是直接投影屏幕，它具有散射和反射單元(ED)，和位于其前面的投影陣列(RL)，該陣列也構(gòu)成觀看陣列。
21．根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其特征在于所述屏幕是背投式屏幕，它具有位于所述投影陣列(RC1)和觀看陣列(RC2)之間的散射單元(ED)。
22．根據(jù)權(quán)利要求19至21中任意一個的圖象投影裝置，其特征在于投影器是視頻投影器，且其中投影陣列和/或顯示陣列具有小于或等于屏幕上象點或象素尺寸一半的間距。
23．一種自動立體圖象視頻系統(tǒng)，其特征在于它包括權(quán)利要求10至18中任意一個的拍攝裝置，和權(quán)利要求19至22中任意一個的圖象投影裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于形成具有n個視點的自動立體圖象的裝置,該裝置包括一含有柱面透鏡(10)的透鏡網(wǎng)絡(luò)(RL
文檔編號G03B35/24GK1219246SQ9719446
公開日1999年6月9日 申請日期1997年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月9日
發(fā)明者皮埃爾·埃里奧 申請人:皮埃爾·埃里奧