CN1470902A

CN1470902A - 一种平移覆盖立体成像法和立体成像器及双镜头拍摄机

Info

Publication number: CN1470902A
Application number: CNA021361614A
Authority: CN
Inventors: 毕靖芳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-01-28

Abstract

本发明公开了一种平移覆盖立体成像法，其特征在于：将一张储存有平面信息的图片，另一张储存有立体信息的图片在同一水平位置分开放置，然后在两眼前放置一套立体成像器，该立体成像器可使两眼中的一眼看见的两张图片向一个方向平移，两眼中另一眼看见的两张图片向另一个方向平移，使在两个方向平移的图片完全覆盖，即可看见立体景物像。本平移覆盖立体成像法使用的范围更广，效果亦令人满意，不仅可制成立体电影，而且能制成VCD、电视、教学多媒体、教科书插图、照片等等；且设备简单，这样不仅价格更低廉，而且使用方法也更方便。

Description

一种平移覆盖立体成像法和立体成像器及双镜头拍摄机

技术领域：

本发明涉及立体成像的技术领域，具体地说是一种平移覆盖立体成像法和立体成像设备。

背景技术：

大家知道，偏振片原理制做和观看的立体图片是这样的：首先让来自不同角度的自然光通过同一立体景物，分别记录下二个立体景物像，这二个立体景物像图片(其中一张储存的是平面信息，另一张储存的是立体信息)，称为A图片、B图片；然后通过A图片、B图片的自然光分别进入相差90°的二个偏振片，观众亦使用两片角度与上述相同的偏振片眼镜，这样A图片、B图片分开且进入左右眼，最后依靠我们两眼立体成像本领看见了立体景物像。偏振片立体成像法的缺点有二：一是立体景物像灰暗，这是因为通过A图片、B图片的自然光分别进入相差90°的二个偏振片时，可在360°内振动的自然光仅有相差90°二个方向的偏振光分别进入左右眼，活动立体图片因其亮度变化快且大，故能制成立体电影观看，而静止立体图片因为立体景物像灰暗，几乎不能看清；二是需要三套装置，即照射A图片、B图片的强光源，A图片、B图片前放置的相差90°的二个偏振片和观众亦需使用两片角度与上述相同的偏振片眼镜。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种平移覆盖立体成像法，它不需要偏振片，且立体成像器的结构较为简单

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种平移覆盖立体成像法，其特征在于：将一张储存有平面信息的图片，另一张储存有立体信息的图片在同一水平位置分开放置，然后在两眼前放置一套立体成像器，该立体成像器可使两眼中的一眼看见的两张图片向一个方向平移，两眼中另一眼看见的两张图片向另一个方向平移，使在两个方向平移的图片完全覆盖，即可看见立体景物像。

一种立体成像器，它主要包括带有弯角的框架，其特征在于：在框架中装有单块斜面镜片或左右两块对称的斜面镜片，镜片使用折射率为1.4-1.7的透明材料，斜面镜片的斜角为1-46度。

一种双镜头拍摄机，它主要包括一壳体和装的照相机或摄像机，其特征在于：在壳体中装有两个镜头，在壳体中的镜头后均装有一台照相机或摄像机。

本平移覆盖立体成像法使用的范围更广，效果亦令人满意，不仅可制成立体电影，而且能制成VCD、电视、教学多媒体、教科书插图、照片等等；且设备简单，这样不仅价格更低廉，而且使用方法也更方便。

附图说明：

图1为本发明一实施例的立体成像示意图

图2为本发明的立体成像器一实施例示意图

图3为图2中的镜片示意图

图4为立体成像器设计中有关斜角与成像关系的示意图

图5为本发明的双镜头拍摄机的结构示意图

图6为利用双镜头拍摄图片的示意图

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。

图片按能否呈现立体景物像分为：只有一张储存平面信息的平面图片(如电视、电影、图画、照片等)和一张储存平面信息、另一张储存立体信息的立体图片(除了我们两眼看见的立体景物外，为人共知的就是偏振片原理制做的立体电影)；图片也可按静动分为：活动图片(如VCD、DVD、电视、电影等)和静止图片(如图画、照片等)。

不同于偏振片立体成像法的一种平移覆盖立体成像法，是利用两眼立体成像本领从图片中看见立体景物像的新方法，它区别于现有技术在于：将一张储存有平面信息的图片，另一张储存有立体信息的图片在同一水平位置分开放置，然后在两眼前放置一套立体成像器，该立体成像器可使两眼中的一眼看见的两张图片向一个方向平移，两眼中另一眼看见的两张图片向另一个方向平移，使在两个方向平移的图片完全覆盖，即可看见立体景物像。实施中所述的图片可以采用摄像机、照相机、电脑软件处理后的图片，该图片是由若干个光点组成，光点因光线的亮暗、色彩的变化而形成的黑白、彩色的图片。

本发明的一种平移覆盖立体成像法不需要偏振片，在附图中看到的是分开放置在同一水平的A图片、B图片(见图1)，A图片、B图片宽度都为a，间隔b。在两眼前设计有一套立体成像器，这套立体成像器使右眼看见的A图片、B图片向左平移(a+b)/2至A_右、B_右，左眼看见的A图片、B图片向右平移(a+b)/2至A_左、B左，当B_左、A_右完全覆盖时，依靠我们两眼立体成像本领看见了立体景物像。相比偏振片立体成像法，该平移覆盖立体成像法优点主要有二：一是立体景物像明亮，不仅可清晰地观看活动立体图片，也可清晰地观看静止立体图片；二是仅需要一套立体成像器，这套立体成像器使右眼看见的A图片、B图片向左平移至A_右、B_右，左眼看见的A图片、B图片向右平移至A_左、B_左，当B_左、A_右完全覆盖时，依靠我们两眼立体成像本领看见了立体景物像。

由此可见，本发明平移覆盖立体成像法，使用范围将更广，不仅可制成立体电影，而且能制成VCD、电视、教学多媒体、教科书插图、照片等等；设备将更简单，这样不仅价格更低廉，而且使用方法也更方便。下面再分二部分来讨论发明中所使用的设备。

第一部分：关于立体成像器的设计(见图2、图3、图4)

一种立体成像器，它主要包括带有弯角的框架1，其特征在于：在框架中装有单块斜面镜片或左右两块对称的斜面镜片2，镜片使用折射率为1.4-1.7的透明材料，斜面镜片的斜角为1-46度，实施中在装有单块斜面镜片或左右两块对称的斜面镜片的框架处设有1-2片挡片3，挡片的作用是使眼睛仅看到中间的平移覆盖图片；所述的镜片使用具有1.4-1.7的透明材料如玻璃、树脂等，镜片厚c、高h、宽d；该立体成像器是把单块或两块镜片磨制成斜面镜，斜角都为β，S是两眼离开A图片、B图片的距离，来自A图片、B图片的自然光进入右镜片(以左右两块对称的斜面镜片中右镜片为例)，入射角α，折射角为γ，且α＝β，折射光线进入右眼，将使A图片、B图片向左平移至A_右、B_右，平移距为(a+b)/2。1.4＜n(折光率)＜1.7 在该取值范围内可任意选择；2cm≤h≤200cm 在该取值范围内可任意选择；2cm≤h≤10cm可设计为框架式，10cm≤h≤200cm可设计为橱窗式等；2cm≤d≤10cm 在该取值范围内可任意选择；S≥25cm 在该取值范围内可任意选择；0°＜β＜β_全反射角，β_全反射角由n决定，β由n、S、(a+b)/2决定；c 由β、d决定。下面导出β_全反角、β、c计算式：β_全反射角：sinγ/sinβ＝n当γ＝90°则β_全反射角＝sin^-1(l/n) β_全反射角取值范围36°→46°β：sinγ/sinβ＝n式1tg(γ-β)＝[(a+b)/2]/S式2由式1、式2可得β。 β取值范围0°-46°，考虑实际操作可取1°-46°C：tgβ＝C/d则C＝d×tgβ C取值范围0-10cm左镜片与右镜片参数的选择相同。这套立体成像器除设计有左、右对称两块镜片外，还可设计有左、右不对称两块镜片或设计成单块镜片，还可以固定在眼镜架上或在考虑上述参数的基础上将两块镜片连结在某一固定物上，形成橱窗式的大型立体成像器；总之只要使右眼看见的A图片、B图片向左平移至A_右、B_右，左眼看见的A图片、B图片向右平移至A_左、B_左，当B_左、A_右完全覆盖时，依靠我们两眼立体成像本领看见了立体景物像就可以了。

第二部分：设计特殊要求的双镜头拍摄机，目的是得到强立体感的A、B图片(见图5)(见图6)。

一种双镜头拍摄机，它主要包括一壳体4和装在壳体内的照相机或摄像机5，其特征在于：在壳体中装有两个镜头6，在壳体中的镜头后均装有一台照相机或摄像机，实施中两个镜头之间的间距为25-150厘米，两个镜头之间的夹角为156-180度。

大家知道，广为使用的照像机或摄像机，都是单镜头，只能拍摄一张储存有平面信息的图片。要拍摄一张储存有平面信息、另一张储存有立体信息即A、B图片，必须使用两个单镜头照像机或摄像机组成的双镜头拍摄机。与真实立体景物相比，A、B图片缩小了许多，如何看到强立体感的立体景物像？这里，双镜头拍摄机的双镜头的间距S_拍、夹角δ有特殊要求，下面通过推导给出S_拍、δ的取值范围。

假设真实立体景物离双眼最远距为S_远和最近距S_近(最近的真实立体景物为W)，则S_远-S_近/S_远＝Q为真实立体景物的景深比。

假设用双镜头拍摄机拍摄，得到两张照片，上面分别记录从两个不同角度来的自然光通过同一立体景物形成的A图片、B图片，图片宽a。放大A图片、B图片得到与真实立体景物一样大小的A_真实图片、B_真实图片，图片宽a_真实，a_真实一般取200-1000cm。W在A_真实图片、B_真实图片上投影为W′、W″，W′、W″距离之差设为e_真实。

缩小A_真实图片、B_真实图片得A图片、B图片，则e_真实亦缩小得e_P，缩小倍数P＝e_P/e_真实＝a/a_真实，S是两眼离开A图片、B图片的距离；S≥25cm，在取值范围可任意选择。Q一般取0.4-0.8，根据拍摄的真实立体景物进行估算。P一般取0.02-1，一般地说，当S＝25cm时，a＝10-20cm较合适，则P可取0.02；当S＞25cm时，P＝0.02×(S/25cm)。e_P根据眼睛立体成像本领，一般说来，当S＝25cm时，e_P取2cm～3cm，A图片、B图片立体感最强。如当S＝25cm时，e_P取2cm，则当S＞25cm，e_P＝2cm×(S/25cm)；S_拍由P、Q、e_P决定下面导出S_拍计算式和S_拍的取值范围：S_拍：e_真实/S_拍＝Q/(1-Q)e_真实＝e_P/P则S_拍＝(e_P/P)×[(1-Q)/Q]式3S_拍的取值范围：由式3S_拍＝(e_P/P)×[(1-Q)/Q]＝(2cm/0.02)×[1.5-0.25]S_拍的取值范围150cm-25cmδ的取值范围：

由于双镜头间隔一定距离，这样离双眼最远距为S_远的真实立体景物在A_真实图片、B_真实图片上的立体景物像不相同，可以把δ从180°转一角度，使离双眼最远距为S_远的真实立体景物在A_真实图片、B_真实图片上的立体景物像相同，这样能增强图片立体感。a_真实一般取200-1000cmS_远一般取300-40000cm当a_真实＝200cm，S_远＝300cm时，S_拍＝150cm时，可得双镜头的双镜头的最小夹角δ_最小(180°-δ_最小)/2＝tg^-1{[(S_拍+a_真实)/2]/S_远}-tg^-1[(a_真实/2)/S_远]＝12°δ_最小＝156° δ的取值范围156°-180°

用双镜头拍摄机(其双镜头的间距S_拍取值范围25cm-150cm，夹角δ取值范围156°-180°)，同时拍摄一立体景物，得到A图片、B图片。分开放置在同一水平的A图片、B图片(见图1)，与两眼睛的连线相平行，A图片、B图片宽度为a，间隔b，在两眼前设计有一套立体成像器，这套立体成像器使右眼看见的A图片、B图片向左平移(a+b)/2至A_右、B_右，左眼看见的A图片、B图片向右平移(a+b)/2至A_左、B_左，当B_左、A_右完全覆盖时，依靠两眼立体成像本领观众将看见美妙的立体景物像。

下面给出二个实施例

实施例1：取左、右对称两块斜面镜片固定在眼镜架上，眼镜离开A图片、B图片距离S取25cm，镜片使用玻璃折射率n＝1.5，h＝d＝4cm；A图片、B图片宽度为a＝12cm，间隔b＝0cm；则由式1式2得镜片斜角β＝23度，镜片厚度C＝1.7cm。

实施例2：取左、右对称两块斜面镜片固定在橱窗上，橱窗离开A图片、B图片距离S取100cm，镜片使用玻璃折射率n＝1.5，h＝100cm，d＝6cm；A图片、B图片宽度为a＝60cm，间隔b＝10cm；则由式1式2得镜片斜角β＝30度，镜片厚度C＝3.5cm。

Claims

1、一种平移覆盖立体成像法，其特征在于：将一张储存有平面信息的图片，另一张储存有立体信息的图片在同一水平位置分开放置，然后在两眼前放置一套立体成像器，该立体成像器可使两眼中的一眼看见的两张图片向一个方向平移，两眼中另一眼看见的两张图片向另一个方向平移，使在两个方向平移的图片完全覆盖，即可看见立体景物像。

2、按权利要求1所述的一种平移覆盖立体成像法，其特征在于：所述的图片可以采用摄像机、照相机、电脑软件处理后的图片，该图片是由若干个光点组成，光点因光线的亮暗、色彩的变化而形成的黑白、彩色的图片。

3、一种立体成像器，它主要包括带有弯角的框架，其特征在于：在框架中装有单块斜面镜片或左右两块对称的斜面镜片，镜片使用折射率为1.4-1.7的透明材料，斜面镜片的斜角为1-46度。

4、按权利要求3所述的一种立体成像器，其特征在于：在装有单块斜面镜片或左右两块对称的斜面镜片的框架处设有1-2片挡片。

5、一种双镜头拍摄机，它主要包括一壳体和装的照相机或摄像机，其特征在于：在壳体中装有两个镜头，在壳体中的镜头后均装有一台照相机或摄像机。

6、按权利要求5所述的一种双镜头拍摄机，其特征在于：两个镜头之间的间距为25-150厘米，两个镜头之间的夹角为156-180度。