專利名稱：具有立體畫面的燈罩的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光學顯示技術領域，涉及一種具有立體畫面燈罩的結構和制作方法。
室內常用燈具主要有落地燈、臺燈、壁燈及吊燈，此外在一些電扇、冰箱等家用電器上也設有泛光燈，燈罩是這些燈具的構成部分之一，其功能在于防止眩光及裝飾美化。燈罩的制作材料有磨砂玻璃、陶瓷、大理石及各種有機材料等，為滿足裝飾美化的目的，燈罩的外形設計幾乎不受限制，因此其樣式非常多，有傘形、圓臺形、圓柱形、方柱形、方臺形、球冠形、荷花形等等，有些燈罩表面有美術圖案。
立體畫分為狹縫光柵立體畫和柱鏡板光柵立體畫。狹縫光柵立體畫由垂直狹縫板、透明平板和它后面的抽樣圖構成，抽樣圖是把多幅具有一定視差的圖象交替抽取樣條合成的圖象，抽樣條的寬度約等于狹縫板的縫寬，狹縫的作用在于遮擋或透射抽樣細條，使左眼視差圖象進入人的左眼，右眼視差圖象進入人的右眼，在大腦綜合形成立體圖象，狹縫光柵立體畫的制作方法在中國專利申請?zhí)?8119363.3“一種狹縫光柵立體畫的制作方法”中有詳細說明。柱鏡板光柵立體畫由柱鏡光柵板和抽樣圖構成，中國專利CN1099878A“采用主被照體對位方法的單級式三維擴印機”、CN1135048A“用于制備三維圖象的方法的粘合材料”、CN1057341A“預裝有攝影底片并與高速印刷系統(tǒng)配套的攝影機”及大越孝敬[日]所著的《三維成象技術》敘述了柱鏡板光柵立體畫的制作方法。立體畫按照明光線方向可分為反射式和背射式，背射式立體畫由照明燈箱和立體畫片構成，具有顏色艷麗，立體感強的特點，是極好的裝飾及泛光照明裝置，缺點在于價格較高、占據(jù)空間大、消耗電能多。
本發(fā)明的目的在于提供一種由立體畫面構成的燈罩，該燈罩除了具有普通燈罩防眩光和裝飾功能的特點外，在開燈的情況下還能提供具有特殊立體效果的畫面。
立體畫燈罩由罩體和背射式立體畫片構成。罩體的形狀和材料必須符合一定的要求狹縫光柵立體畫燈罩的罩體是透明的，或部分罩體是透明的，柱鏡板光柵立體畫燈罩的罩體可以是透明或半透明；燈罩外形的主體部分，即敷貼立體畫片的部分，必須能展開成平面。將按一定形狀裁剪好的柱鏡板光柵立體畫彎折成弧面，粘貼固定在罩體外，構成柱鏡板光柵立體畫燈罩，或彎折后直接制作成燈罩，柱鏡板光柵立體畫只適應制作一些結構形狀簡單的燈罩，實施方案簡單，下面不再重述；將按一定形狀裁剪好的背射式抽樣圖和狹縫光柵透明片分別敷貼在透明罩體的內、外表面，即可構成狹縫光柵立體畫燈罩，透明罩體起到隔離狹縫圖和抽樣圖的作用，狹縫光柵立體畫適合制作多種形狀、多種表現(xiàn)內容的燈罩，這是我們敘述的要點。
由本發(fā)明所提供的立體畫燈罩構成的燈具，兼顧普通燈具和背射式立體畫的優(yōu)點，節(jié)能省電、占據(jù)空間小，可滿足家居照明，燈具的外觀形狀符合人們的習慣，并能滿足人們更高的觀賞及室內裝飾需要。


圖1是燈罩罩體外形示意圖。
圖2是錐面型罩體展開示意圖，其中包括圓臺形展開面(1)、圓錐形展開面(2)。
圖3是柱面型罩體展開示意圖，展開面為矩形(3)。
圖4是圖1f所示罩體展開示意圖，包括四段錐弧面展開圖(5)和四段梯形平面(4)。
圖5a是扇形光柵示意圖，由扇形狹縫條(6)和扇形遮擋條(7)構成；圖5b是平行光柵示意圖，由平行狹縫條(8)和平行遮擋條(9)構成。
圖6a是平行光柵圖，包括平行狹縫(11)和對位標記(10)；圖6b是平行光柵抽樣圖，包括抽樣圖(12)和對位標記(10)。
圖7a是矩形圖片示意圖，其中包括象素行(13)、象素列(14)、矩形象素塊(15)；圖7b是扇形圖片示意圖，其中包括弧線象素行(16)、徑向象素列(17)、扇形象素塊(18)。
圖8是360°周景立體畫拍攝示意圖，包括彩色面陣CCD攝像機(19)、轉臺(20)、被攝體(21)。
圖9a是CCD攝像機拍攝的幀序列圖象Ai(22)，圖象條(23)從圖象Ai(22)的固定位置截?。粓D9b是線陣掃描圖象拼接示意圖，掃描圖象由序列圖象條(23)構成。
為了敘述方便，把普通燈罩按結構形狀分為二類錐面型、柱面型、異面型。罩體呈錐面狀，或是錐面的一部分，如圖1a、b、c所示，歸入錐面型燈罩，另外，如鐘形罩，由球冠和圓臺側面結合而成，其主體圓臺側面屬錐面的一部分，也歸人錐面型燈罩，錐面型燈罩的主體部分可展開成平面，如圖2所示；罩體呈圓柱狀、立柱狀，或其一部分，如圖1d、e所示，歸入柱面型燈罩，柱面型燈罩的主體部分可展開成平面，且為矩形，如圖3所示；罩體的主體部分不能展開成平面的燈罩，歸入異面型燈罩。另外，如圖1f所示的燈罩，其展開4由四段錐弧面(5)和四段梯形平面(4)構成，與錐面展開圖近似，可歸入錐面型。錐面型、柱面型及其組合型燈罩敷貼立體畫比較方便，異面型燈罩不能敷貼立體畫。
立體畫的表現(xiàn)內容可分為單景、全景、360°周景。以光源處為觀察點，單幅立體畫面水平視角范圍不超過180°稱為單景，單景畫面敷貼在人們經常面對的燈罩部分，適合在燈罩的正前方觀看，將多幅單景畫拼接起來，敷貼在燈罩的一周，也稱為單景畫；全景畫畫面較寬，敷貼在燈罩的一周，圍繞燈罩移動觀看時，除拼接線外，所有畫面都是連續(xù)的；360°周景立體畫也敷貼在燈罩的一周，圍繞燈罩移動時，眼睛看到的始終是同一物體的不同側面。單景、全景立體畫視差圖象的拍攝方法與一般立體畫拍攝方法相同，即用立體像機，或多個單鏡頭像機之間保持一定視差同時拍攝，或單鏡頭像機多次平移拍攝，或數(shù)碼像機多次平移拍攝；360°周景立體畫視差圖象的拍攝方法與一般立體畫拍攝方法不同，需要多個線陣掃描像機橫向排開，相鄰像機鏡頭軸線夾角為1～3°，像機的掃描陣元縱向排列，然后同時圍繞被攝體掃描一周，形成數(shù)幅被攝體周掃描的視差圖象。
狹縫光柵立體畫抽樣方式分為扇形光柵抽樣、平行光柵抽樣。如圖5a所示，扇形光柵的狹縫在圓周方向上呈周期性結構，節(jié)距和縫寬比例在不同半徑的圓周上有相同的數(shù)值；圖5b所示的平行光柵的狹縫在水平方向上呈周期性結構。平行光柵抽樣法制作抽樣圖有兩種途徑照相合成與數(shù)碼合成。照相合成即利用放大機和遮擋狹縫合成抽樣圖；平行光柵抽樣圖數(shù)碼合成方法攝取N幅象素點數(shù)為(N×n)×m的視差圖象，n是立體畫狹縫圖的柵線節(jié)數(shù)，保持高度不變單獨壓縮圖象的寬度，圖象幅面變?yōu)閚×m，將視差圖象編號為Ai，i＝0，1，2，…，N-1，Ai(j，k)是圖象Ai第j列第k行象素點的象素值，將象素值Ai(j，k)填充到抽樣圖B第N×j+i列第k行的位置，即B(N×j+i，k)＝Ai(j，k)，j＝0，1，2，…，n-1，k＝0，1，2，…，m-1。如果N幅象素點數(shù)為(N×n)×m的視差圖象不作橫向壓縮，抽樣圖第j列第k行的象素值B(j，k)＝AAMOD(j，N)(j，k)，j＝0，1，2，…，N×n-1，AMOD是取余數(shù)算符，對于彩色圖象，每一個象點值由多個字節(jié)組成。扇形光柵抽樣圖的數(shù)碼合成方法由平行光柵抽樣圖通過矩形圖片到扇形圖片的變換得到，設矩形抽樣圖B幅面為w象素×h象素，將扇形抽樣圖片S按圖7b沿徑向和周向劃分為w×h個扇形塊(18)，扇形塊(18)S(j，k)的面積至少容納一個象素點，將矩形抽樣圖的象素值B(j，k)填充到扇形圖片S對應塊S(j，k)中，j＝0，1，2，…，w-1，k＝0，1，2，…，h-1，再按照燈罩罩體展開尺寸設置扇形光柵抽樣圖幅面，矩形圖片到扇形圖片的變換過程需編制軟件完成。與燈箱式立體畫相比，燈罩式立體畫幅面小、觀看距離近，其狹縫的節(jié)距必須小，才能提高立體畫的精細度，狹縫光柵圖的節(jié)距應小于0.6毫米，抽樣圖的節(jié)距比之略大，其差別視燈罩面的弧度和厚度而定，弧度越大、厚度越大，差別也越大，狹縫圖和抽樣圖上設有對位標記(10)，見圖6a、b所示，目的是在對位敷貼時保持狹縫與抽樣條平行而不交叉。抽樣圖的細節(jié)和階調十分豐富，數(shù)碼合成的抽樣圖必須用高質量的硬拷貝設備輸出。
立體畫燈罩的技術解決方案可具體歸為以下幾類單景平行光柵方案、全景平行光柵方案、全景扇形光柵方案、360°周景平行光柵方案、360°周景扇形光柵方案。
單景平行光柵方案單景平行光柵立體畫可用所有錐面型、柱面型及其組合型燈罩，特別適合圖1c、e所示的燈罩，因其幅面較小，制作最簡單。勾畫出預敷貼燈罩立體畫的平面展開輪廓，將圖6a、b所示的狹縫圖、抽樣圖按展開輪廓裁剪好，在燈罩內、外壁噴上一層膠粘劑，抽樣圖畫面正對燈罩內壁敷貼，狹縫圖敷貼在燈罩的外壁，粘接過程中保持對位標記對準?？蓪⒍喾鶈尉捌叫泄鈻帕Ⅲw畫裁剪后拼接起來，例如把三幅表現(xiàn)同一主體正視、左后視和右后視畫面的立體畫拼接起來，粘貼在燈罩的一周；對于組合型燈罩可采取拼接的方式；圖4所示燈罩展開圖有四段梯形平面(4)，適合粘貼四幅單景平行光柵立體畫。
全景平行光柵方案全景平行光柵立體畫適合圖1d所示的圓柱面燈罩。按照單景平行光柵立體畫燈罩的制作過程即可完成，不同之處在于其幅面寬，敷貼在燈罩的一周。
全景扇形光柵方案全景扇形光柵立體畫適合圖1a、b、c所示的錐面型燈罩。將扇形光柵狹縫圖和扇形光柵抽樣圖的輪廓作適當裁剪后敷貼在燈罩的內外壁上。
360°周景平行光柵方案360°周景平行光柵立體畫適合圖1d所示的圓柱面燈罩。用多個線陣掃描像機同時圍繞被攝體拍攝視差圖象實現(xiàn)起來有一定困難，一個可行的方案如圖8所示。被攝體(21)置于轉臺(20)上，彩色面陣CCD攝像機(19)的位置和方向均固定，攝像機鏡頭使用小光圈，以保證被攝體景深范圍內的清晰度，轉臺(20)每旋轉θ角度，CCD采集一幀圖象輸入微機，轉臺旋轉一周，可獲得數(shù)百幅幀序列圖象Ai。序列圖象Ai的第j列象素重新組合成圖象Bj，Bj(i，k)＝Ai(j，k)，其中，i是序列圖象的幀號，j、k是序列圖象象素點坐標。圖象Bj可認為是線陣掃描像機圍繞被攝體(21)360°掃描獲得的圖象，掃描線的視角方位由j確定，圖象BJ、BJ+M、BJ+2×M、…、BJ+(N-1)×M之間存在視差，因此包含被攝體(21)的立體信息，掃描線列在數(shù)碼圖象Ai上的間距M確定圖象Bj之間的視差大小，轉臺單次旋轉角θ確定圖象Bj的精細度，由這N幅視差圖象可合成360°周景平行光柵抽樣圖。如果圖象Bj不是由單列掃描線組成，而是由圖9所示的序列圖象條(23)拼接而成，只要圖象條(23)的寬度遠小于圖象條之間的距離，也可認為Bj是線掃描圖象。
360°周景扇形光柵方案360°周景扇形光柵立體畫適合圖1a、b、c所示的錐面型燈罩，其抽樣圖可由360°周景平行光柵抽樣圖通過矩形圖片到扇形圖片的變換得到。
下面給出兩個實施例。
實施案例一用立體像機拍攝5幅視差圖象，掃描輸入計算機，利用Adobe公司的Photoshop軟件調整數(shù)字圖象的大小，為7500象素×4000象素，然后壓縮橫向象素點個數(shù)，圖象變?yōu)?500象素×4000象素，按平行光柵抽樣圖數(shù)碼合成方法組合圖象，抽樣圖的大小重新變?yōu)?500象素×4000象素；如圖1a所示燈罩罩體由兩毫米厚的有機玻璃或其它透明材料構成，罩體內表面展開成圖2所示的扇面(1)；根據(jù)全景扇形光柵方案，按照扇面(1)形狀作矩形圖片到扇形圖片的變換，將平行光柵抽樣圖片轉換成扇形光柵抽樣圖；按照燈罩外表面的展開形狀，利用圖象軟件設計扇形光柵狹縫圖，如圖5a所示，狹縫圖為黑白二值圖象，節(jié)距縫寬比5∶1，共1502個節(jié)距，因為燈罩外表面展開圖比內表面稍大，狹縫光柵的節(jié)距比抽樣圖節(jié)距小0.1～0.2％，所以扇形狹縫圖比扇形抽樣圖多出2～3個節(jié)距；按燈罩罩體內外表面展開圖的尺寸設置抽樣圖、狹縫圖的輸出幅面，抽樣圖在高質量彩色噴墨打印機上輸出，狹縫圖通過激光打印機打印在透明膠片上，對抽樣圖、狹縫圖作適當裁剪；在燈罩內、外壁噴上一層膠粘劑，敷貼抽樣圖在燈罩內壁上，然后按對位標記，把狹縫圖敷貼在燈罩的外壁，待膠粘劑固化后，用支架將燈罩安裝在燈具上。本實施例可以作一些更改視差圖象改用單像機平移拍攝、多像機拍攝及3D Studio軟件制作，燈罩罩體改為如圖1b、c、d、e、f所示形狀及其它變形體，狹縫圖、抽樣圖改為單景平行光柵方案、全景平行光柵方案、360°周景平行光柵方案或360°周景扇形光柵方案制作，狹縫圖、光柵圖改為其它設備輸出等等。
實施案例二圖1d、e所示燈罩，罩體由半透明磨砂玻璃構成，外表面展開成圖3所示的矩形(3)；將已經制作好的柱鏡板光柵立體畫按矩形(3)尺寸裁剪，用膠粘劑敷貼在罩體外表面。圖1f所示燈罩，罩體展開成圖4平面形狀，按照圖中梯形塊(4)尺寸裁剪出四幅柱鏡板光柵立體畫，用膠粘劑分別敷貼在罩體的四個側面。
本發(fā)明只選取了兩個實施案例來參照說明，對此行熟悉的人根據(jù)本說明書前面敘述的解決方案可以很容易寫出很多相關實施案例，仍不脫離本發(fā)明的意旨，因此本發(fā)明的意旨將包括與所附權利要求符合的所有實施例。
權利要求
1.一種用于落地燈、臺燈、壁燈等燈具上的燈罩，其罩體的部分或者全部能夠展開成平面，其特征在于，罩體上可展開成平面的部分由背射式立體畫構成。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征還在于，罩體或其部分由透明材料制成，罩體內表面粘貼抽樣圖，罩體外表面粘貼透明狹縫圖片，抽樣圖、透明罩體、狹縫圖三者構成狹縫光柵立體畫。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征還在于，罩體由圓臺形側面或圓錐面構成，三幅表現(xiàn)同一主體正視、左后視和右后視畫面的抽樣圖與相應的狹縫圖分別拼接起來，粘貼在燈罩的內、外表面。
4.如權利要求2或3所述的裝置，其特征還在于，狹縫圖由扇形光柵構成，抽樣圖由扇形樣條構成。
5.如權利要求2或4所述的裝置，其特征還在于，合成抽樣圖的視差圖象是圍繞被攝體對其線陣掃描360°獲得的，由這種視差圖象制作的立體畫燈罩可看到被攝體所有側面的立體圖象。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征還在于，將柱鏡板光柵立體畫按照罩體展開形狀裁剪后彎折制作成燈罩或固定在罩體上。
7.一種狹縫光柵立體畫燈罩的制作方法，其特征包括，a)將罩體部分或者全部設計成能夠展開為平面的結構形狀，并且這部分罩體是透明的，以及b)狹縫光柵立體畫的抽樣圖和狹縫圖對位粘貼在罩體透明部位的內外表面上。
8.如權利要求7所述的方法，其特征還在于，抽樣圖采用平行光柵數(shù)碼合成方法制作，即通過軟件按視差圖象的順序將其對應象素列排列組成抽樣條，所有抽樣條按其被抽取象素列的前后位置排列構成抽樣圖。
9.如權利要求7所述的方法，其特征還在于，扇形光柵抽樣圖由數(shù)碼合成方法制作，即a)合成平行光柵抽樣圖，b)采用矩形圖片到扇形圖片的變換方法，對平行光柵抽樣圖進行變換得到扇形光柵抽樣圖，c)扇形光柵抽樣圖和扇形光柵狹縫圖對位粘貼在錐面型燈罩的內外表面上，或者a)，采用矩形圖片到扇形圖片的變換方法，對視差圖象進行變換得到扇形視差圖象，b)合成扇形光柵抽樣圖，c)扇形光柵抽樣圖和扇形光柵狹縫圖對位粘貼在錐面型燈罩的內外表面上。
10.如權利要求8或9所述的方法，其特征還在于，合成抽樣圖的視差圖象是圍繞被攝體對其線陣掃描360°獲得的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種立體畫燈罩及這種燈罩的制作方法,立體畫燈罩由透明或半透明罩體和背射式立體畫構成。將裁剪好的背射式抽樣圖和狹縫光柵透明片分別敷貼在透明罩體的內、外表面,構成狹縫光柵立體畫燈罩,或將裁剪好的柱鏡板光柵立體畫彎折成弧面,敷貼固定在罩體外,構成柱鏡板光柵立體畫燈罩,該燈罩除了具有普通燈罩防眩光和裝飾功能外,在光源的照射下還能提供特殊的立體畫效果。
文檔編號F21V3/00GK1251892SQ9812060
公開日2000年5月3日 申請日期1998年10月15日 優(yōu)先權日1998年10月15日
發(fā)明者鄧興峰, 李燕勇 申請人:鄧興峰, 李燕勇