PL179677B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania obrazu stereoskopowego - Google Patents

Abstract

1 Sposób wytwarzania obrazu stereoskopowego, w którym tworzy się liczne dwuwymiarowe obrazy przynajmniej jednego elementu w przestrzeni obiektywowej i odbija trójwymiarowy obraz na materiale światłoczułym za pomocą zespołu do drukowania obrazu stereoskopowego, w ktorego skład wchodzi soczewkowaty ekran i zespół projekcyjny umieszczony w pewnym odstępie i operacyjnie połączony z ekranem soczewkowatym, przy czym ekran soczewkowaty zawiera liczne podłużne elementy soczewkowate umieszczone ponad płaszczyzną ogniskową i wyznaczające płaszczyznę środków optycznych rownoległą do płaszczyzny ogniskowej oraz posiada ustalony kąt akceptacji, a zespół projekcyjny zawiera liczne liniowo rozstawione szczeliny na płaszczyzme szczelin projekcyjnych, rzutujące liczne dwuwymiarowe obrazy na ekran soczewkowaty, znamienny tym, że konstruuje się standardowy rząd obrazow (134, 140, 146) zawierający przynajmniej dwa punkty odniesienia (118, 122), tak ze w rzutowanym standardowym rzędzie obrazow (134, 140, 146), obrazy przynajmniej dwóch punktów odniesienia (118, 122) zbiegają się na ustalonej płaszczyzme (121) urządzenia do tworzenia obrazow, 1 kalibruje się urządzenie do drukowania przez rzutowanie standardowego rzędu obrazow na nośniku obrazu 1 regulację szczelin projekcyjnych (182, 188 1 186) zespołu projekcyjnego tak, ze przynajmniej dwa punkty odniesienia (118, 122) zbiegają się z płaszczyzną ogniskową (16) ekranu soczewkowatego (10) 2 Urządzenie do wytwarzania obrazu stereoskopowego, zawierające zespół do tworzenia licznych dwuwymiarowych obrazow przynajmniej jednego elementu w przestrzeni obiektywowej, oraz zespół do drukowania obrazu stereoskopowego na materiale światłoczułym, zaopatrzone w soczewkowaty ekran 1 zespół projekcyjny umieszczony w pewnym odstępie 1 operacyjnie połączony z ekranem soczewkowatym, przy czym ekran soczewkowaty zawiera liczne podłużne elementy soczewkowate, umieszczone ponad płaszczyzną ogniskową 1 wyznaczające płaszczyznę środkow optycznych rownoległą do płaszczyzny ogniskowej oraz posiada ustalony kąt akceptacji, a zespół projekcyjny zawiera liczne liniowo rozstawione szczeliny na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych, rzutujące liczne dwuwymiarowe obrazy na ekran soczewkowaty, znamienne tym, ze kąt akceptacji (66, 68) ekranu soczewkowatego (10) wyznacza cięciwę (88) kąta akceptacji (66, 68) na płaszczyzme (180) szczelin projekcyjnych dla dowolnej ustalonej odległości (h) od płaszczyzny środków optycznych (20) do płaszczyznyy

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania obrazu stereoskopowego. Wynalazek dotyczy ulepszonych trójwymiarowych obrazów, ściślej pośrednio wytwarzanych trójwymiarowych obrazów ze zbioru dwuwymiarowych obrazów przynajmniej jednego elementu w przestrzeni obiektywowej, tworzonych przez aparat wielosoczewkowy i rzutowanych przez wielosoczewkowy powiększalnik na ekran soczewkowaty. Niniejszy wynalazek dotyczy pośredniego sposobu wytwarzania trójwymiarowych fotografii soczewkowatych.

Pionierzy fotografii zawsze marzyli o tworzeniu zdjęć jak najlepiej imitujących rzeczywistość. Jedną z trudności stanowił zapis trójwymiarowych obiektów na dwuwymiarowym nośniku.

W 1884 w Niemczech zaprezentowano sposób wykonywania zdjęć trójwymiarowych, inaczej nazywanych stereoskopowymi. Dwa oddzielne obrazy użyte do uzyskania efektu trójwymiarowości były oglądane przez specjalne urządzenie. Urządzenie to zostało zastą4

179 677 pione, w późniejszych czasach, przez specjalne okulary o różnych kolorach szkieł, co pozwalało użytkownikowi na oglądanie trójwymiarowych czarno-białych obrazów i filmów. Później używano specjalnych okularów ze szkłami polaryzacyjnymi, do oglądania obrazów kolorowych.

Następny, znaczący krok w rozwoju stanowił system, który umożliwiał oglądanie obrazów bez specjalnych okularów. W tym rewolucyjnym systemie zastosowano ekran soczewkowaty nad specjalnym obrazem, dzięki czemu do każdego oka dociera oddzielny obraz dwuwymiarowy. Mózg łączy dwa oddzielne obrazy dwuwymiarowe wywołując wrażenie widzenia w trzech wymiarach. Dla specjalisty w dziedzinie określenie system druku soczewkowatego (lenticular print system) oznacza powiększalnik zawierający soczewkowaty ekran, do którego jest przytwierdzony materiał światłoczuły albo w płaszczyźnie ogniskowej, albo w kontakcie z nią. Obraz utworzony pod ekranem soczewkowatym jest znany jako paralaksa-panoramogram (parallax-panoramogram) lub, jak to określa się w niniejszym wynalazku, obraz wieloliniowy (lineiform image). Ekrany soczewko watę są dobrze znane w stanie techniki i składają się z licznych liniowych soczewek lub układu soczewkowatego, które są wzajemnie równoległe i umieszczone ponad płaszczyzną ogniskową w styczności z materiałem światłoczułym. Typowo, materiał światłoczuły jest przytwierdzony do płaszczyzny soczewkowej.

Obraz wieloliniowy jest utworzony z wielu stref linii. W tradycyjnym układzie druku soczewkowatego, linią obrazu wieloliniowego jest wąski obraz wytworzony na elemencie soczewkowatym, który odpowiada dwóm oddzielnym obrazom rzutowanym przez powiększalnik. Jako strefę określa się tę część układu wieloliniowego, która jest wytwarzana przez jeden element soczewkowaty. W związku z tym, strefa składa się z takiej ilości linii, ile jest dwuwymiarowych obrazów rzutowanych przez powiększalnik. Typowo, liczba oddzielnych dwuwymiarowych obrazów rzutowanych przez powiększalnik, a w związku z tym i liczba linii w każdej strefie obrazu wieloliniowego, jest taka sama jak liczba szczelin projekcyjnych w powiększalniku. W klasycznym powiększalniku występuje jedna szczelina projekcyjna dla każdej z soczewek powiększalnika, a pojedynczy i oddzielny obraz dwuwymiarowy jest rzutowany przez każdą ze szczelin projekcyjnych.

Obecnie stosowane są dwa sposoby wytwarzania obrazów wieloliniowych: bezpośredni i pośredni. W sposobie bezpośrednim, obraz wieloliniowy jest tworzony wewnątrz specjalnego aparatu wyposażonego w ekran soczewkowaty oraz jest utrwalany przy użyciu powiększalnika posiadającego jedną soczewkę optyczną. Obraz wieloliniowy, wytworzony tym sposobem, może być następnie oglądany przez ekran soczewkowaty. Główne problemy związane ze sposobem bezpośrednim stanowi wymagany długi czas naświetlania i konieczność przesunięcia aparatu w czasie naświetlania jednej klatki.

Sposób pośredni wykorzystuje liczne oddzielne, dwuwymiarowe obrazy pobrane z odpowiednich punktów przez aparat, który posiada odpowiednio wiele optycznych soczewek, rozmieszczonych w jednym rzędzie. Ten rząd obrazów jest następnie rzutowany przez powiększalnik wielosoczewkowy na ekran soczewkowaty w celu utworzenia obrazu wieloliniowego. Ustawienie w odpowiednim wzajemnym układzie obrazu wieloliniowego z ekranem soczewkowatym zazwyczaj nie stanowi problemu. Głównym obecnie występującym problemem związanym ze sposobem pośrednim jest odpowiednie łączenie rzędu obrazów dwuwymiarowych dla utworzenia obrazu wieloliniowego pozbawionego przerw między strefami i przerw między liniami oraz wytwarzanie obiektów trójwymiarowych, w których występuje efekt ortoskopowy, natomiast unika się efektu stroboskopowego.

- Wytwarzanie trójwymiarowych obrazów sposobem pośrednim napotyka na pewne problemy. Po pierwsze, trudne jest uzyskanie odpowiedniego efektu ortoskopowego, to znaczy uzyskanie odpowiednich proporcji we wszystkich trzech wymiarach. Po drugie, ponieważ składanie obrazu jest wykonywane w wielu krokach, zajmuje to wiele czasu. Po trzecie, zestawienie dwuwymiarowych obrazów dla uzyskania obrazu wieloliniowego wymaga długiego czasu w laboratorium, jeśli chce się osiągnąć duży stopień precyzji. Nawet jeśli uzyskuje się odpowiednie połączenie, odstępy pomiędzy strefami obrazu wieloliniowego lub odstępy między poszczególnymi liniami w strefach, albo obie te wady, są nie do uniknięcia.

179 677

Po czwarte, fotografie trójwymiarowe wykonane zgodnie z istniejącym stanem techniki mają ograniczony zakres widoczności, w którym efekt trójwymiarowy jest optymalnie dostrzegalny. W końcu, we wcześniejszych fotografiach trój wy miarowych występuje efekt stroboskopowy, przez co oglądający jednocześnie dostrzega dwa oddzielne obrazy lub przesuwając głowę dostrzega przełączanie pomiędzy obrazem wytworzonym przez jedną soczewkę i obrazem wytworzonym przez inną soczewkę.

Większość z najnowszych patentów dotyczących obrazów trójwymiarowych wykorzystujących układ soczewko waty była oparta na teoretycznym przypuszczeniu, że większa jakość może być uzyskana poprzez wymuszenie, by każda strefa obrazu wieloliniowego zajmowała dokładnie określoną szerokość w przestrzeni pod układem wielosoczewkowym. W praktyce wymaga to, by kąt szczelinowy każdego elementu soczewkowatego był odpowiednio wypełniany szczelinami projekcyjnymi powiększalnika.

Kąt szczelinowy jest kątem utworzonym przez wchodzące promienie będące przedłużeniem krawędzi układu soczewkowatego, które prostopadle przecinają płaszczyznę ogniskową przez środek optyczny elementu soczewkowatego. Na przykład w opisie patentowym nr US 3 953 869 pokazano cztery oddzielne dwuwymiarowe obrazy rzutowane na ekranie soczewko waty m i wytwarzające linie obrazu wieloliniowego pod elementem soczewko watym nie nachodzące na siebie. Podobnie, w opisie patentu nr US 3 895 867 przedstawiono sześć oddzielnych, nie nachodzących na siebie linii obrazu wieloliniowego wytworzonych pod układem soczewkowatym. Dla uzyskania tego idealnego stanu każda z linii obrazu wieloliniowego nie może być szersza niż w/n, gdzie w oznacza szerokość każdego układu soczewkowatego, a n jest liczbą oddzielnych obrazów rzutowanych na ekran soczewkowaty. Większość sposobów uzyskiwania tego celu wymaga wytwarzania obrazu wieloliniowego w pewnej ilości naświetlań, poprzez ustawianie pozycji ekranu soczewkowatego względem powiększalnika pomiędzy każdym naświetleniem, dla zapewnienia, że linie będą, przystawać do siebie.

Zadaniem znanych pośrednich sposobów i urządzeń było doprowadzanie do każdego oka oglądającego innego obrazu, tak że lewe oko oglądającego widzi inny obraz niz jego prawe oko. Jeśli występuje 10 oddzielnych dyskretnych obrazów rzutowanych na ekranie soczewkowatym przez powiększalnik, a w związku z tym istnieje 10 linii obrazu wieloliniowego występujących na płaszczyźnie ogniskowej w każdej strefie obrazu wieloliniowego, oglądający może widzieć, na przykład, trzeci obraz lewym okiem i szósty obraz prawym okiem w jednej pozycji. Z innej pozycji oglądający może widzieć, na przykład, czwarty obraz lewym okiem i siódmy obraz prawym okiem. Ponad to, wcześniejsze sposoby pośrednie pozwalały na unikanie nakładania się linii obrazu wieloliniowego.

Znane sposoby, dzięki którym widziało się jedynie dwa oddzielne obrazy, umożliwiają tworzenie ostrego trójwymiarowego obrazu tylko w jednym, ograniczonym obszarze postrzegania. Gdy głowa oglądającego przesunie się z pozycji, w której oglądający widzi krawędzie dwóch sąsiednich linii obrazu wieloliniowego, oglądający dostrzeże obraz, w którym oko dostrzega jednocześnie dwa oddzielne obrazy. To zjawisko jest znane jako efekt stroboskopowy. Innymi słowy, oglądający będzie widział, na przykład, trzeci i czwarty obraz lewym okiem, oraz szósty i siódmy obraz prawym okiem, z powodu dużej paralaksy pomiędzy sąsiednimi obrazami dwuwymiarowymi. Te dwa obrazy są, wystarczająco różne, tak ze ma się wrażenie oglądania dwóch nałożonych na siebie oddzielnych obrazów.

Ponadto, według znanych sposobów pośrednich zakłada się, że odległość projekcyjna powiększalnika powinna być taka sama, jak odległość z której jest oglądana fotografia trójwymiarowa. Gdy ogląda się trójwymiarową fotografię z odległości projekcyjnej, pozycje lewego i prawego oka muszą dokładnie odpowiadać pozycjom dwóch szczelin projekcyjnych. To wymaganie ogranicza liczbę szczelin projekcyjnych, które mogą być zastosowane. Gdy zmienia się odległość patrzenia, lewe i prawe oko oglądającego nie dopasowują się już do pozycji żadnej z dwóch szczelin projekcyjnych. Podobnie, z dowolnej odległości oprócz odległości projekcyjnej, oglądający będzie dostrzegał efekt stroboskopowy w pewnym obszarze fotografii trójwymiarowej. Podobnie, gdy użytkownik odsuwa się od ekranu soczewkowatego, postrzegany obraz będzie coraz głębszy, to znaczy postrzegany obraz nie będzie

179 677 zachowywał ortoskopowej dokładności w jednym z wymiarów. Podobnie, gdy oglądający przesuwa się w stronę ekranu soczewkowatego, postrzegany obraz będzie się spłaszczał.

Inną wadę znanych sposobów i urządzeń stanowiła konsekwencja umieszczania szczelin projekcyjnych blisko ekranu soczewkowatego. Proste wyeliminowanie przerw między liniami obrazu wieloliniowego nie pozwala w znanych rozwiązaniach na uzyskanie wykonywania zdjęcia w jednym kroku i wykonywania odbitki w jednym kroku, bez konieczności przesuwania przynajmniej jednego z komponentów układu druku wielosoczewkowego: filmu, ekranu soczewkowatego, szczelin projekcyjnych i materiału światłoczułego. Jeśli obrazy dwuwymiarowe są tworzone poprzez pojedyncze naświetlanie w aparacie, wówczas wymaga się albo wielu naświetlań w powiększalniku dla uzyskania trójwymiarowej fotografii, albo przynajmniej jeden z elementów układu druku soczewkowatego musi być przesuwany w czasie pojedynczego naświetlania powiększalnika. Jeśli dwuwymiarowe obrazy są drukowane przy pojedynczym naświetleniu powiększalnika i bez przesuwania przynajmniej jednego z powyższych elementów układu druku soczewkowatego, wówczas dwuwymiarowe obrazy muszą być utworzone w wielu naświetleniach aparatu lub poprzez przesuwanie przynajmniej jednego elementu układu odwzorowującego w czasie pojedynczego naświetlania aparatu.

W znanym urządzeniu szczeliny projekcyjne powiększalnika są umieszczone blisko ekranu soczewkowatego oraz muszą znajdować się we wzajemnym układzie krawędź w krawędź, albo muszą tak się poruszać, by symulować taki układ.

Sposób wytwarzania obrazu stereoskopowego, w którym tworzy się liczne dwuwymiarowe obrazy przynajmniej jednego elementu w przestrzeni obiektywowej i odbija trójwymiarowy obraz na materiale światłoczułym za pomocą zespołu do drukowania obrazu stereoskopowego, w którego skład wchodzi soczewkowaty ekran i zespół projekcyjny umieszczony w pewnym odstępie i operacyjnie połączony z ekranem soczewkowatym, przy czym ekran soczewkowaty zawiera liczne podłużne elementy soczewkowate umieszczone ponad płaszczyzną ogniskową i wyznaczające płaszczyznę środków optycznych równoległą do płaszczyzny ogniskowej oraz posiada ustalony kąt akceptacji, a zespół projekcyjny zawiera liczne liniowo rozstawione szczeliny na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych, rzutujące liczne dwuwymiarowe obrazy na ekran soczewkowaty, według wynalazku wyróżnia się tym, że konstruuje się standardowy rząd obrazów zawierający przynajmniej dwa punkty odniesienia, tak że w rzutowanym standardowym rzędzie obrazów, obrazy przynajmniej dwóch punktów odniesienia zbiegają się na ustalonej płaszczyźnie urządzenia do tworzenia obrazów. Urządzenie do drukowania kalibruje się przez rzutowanie standardowego rzędu obrazów na nośniku obrazu i regulację szczelin projekcyjnych zespołu projekcyjnego tak, że przynajmniej dwa punkty odniesienia zbiegają się z płaszczyzną ogniskową ekranu soczewkowatego.

Urządzenie do wytwarzania obrazu stereoskopowego, zawierające zespół do tworzenia licznych dwuwymiarowych obrazów przynajmniej jednego elementu w przestrzeni obiektywowej, oraz zespół do drukowania obrazu stereoskopowego na materiale światłoczułym, zaopatrzone w soczewkowaty ekran i zespół projekcyjny umieszczony w pewnym odstępie i operacyjnie połączony z ekranem soczewkowatym, przy czym ekran soczewkowaty zawiera liczne podłużne elementy soczewkowate, umieszczone ponad płaszczyzną ogniskową i wyznaczające płaszczyznę środków optycznych równoległą do płaszczyzny ogniskowej oraz posiada ustalony kąt akceptacji, a zespół projekcyjny zawiera liczne liniowo rozstawione szczeliny na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych, rzutujące liczne dwuwymiarowe obrazy na ekran soczewkowaty, według wynalazku wyróżnia się tym, że kąt akceptacji ekranu soczewkowatego wyznacza cięciwę kąta akceptacji na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych dla dowolnej ustalonej odległości od płaszczyzny środków optycznych do płaszczyzny szczelin projekcyjnych. Szczeliny projekcyjne są tak liczne i każda z nich znajduje się w takim położeniu, że rzutowane przez nie liczne dwuwymiarowe obrazy na ekran soczewkowaty tworzą obraz wieloliniowy na płaszczyźnie ogniskowej, składający się z wielu stref, bez przerw pomiędzy sąsiednimi strefami. Każda z wielu stref zawiera liczne linie odpowiadające licznym dwuwymiarowym obrazom, bez przerw między sąsiednimi

179 677 liniami. Każda z tych linii nie jest szersza niż najwęższa linia, która może być rozróżniana przez elementy soczewkowate ekranu soczewkowatego.

Zespół wytwarzający korzystnie zawiera ponadto zespół zapisujący do zapisu w jednym kroku zbioru dwuwymiarowych obrazów na nośniku pośrednim, przy czym szczeliny projekcyjne zespołu do drukowania tworzą w jednym kroku obraz wieloliniowy na płaszczyźnie ogniskowej, w stałej pozycji zespołu projekcyjnego względem wspomnianego ekranu soczewkowatego i w stałej pozycji nośnika pośredniego względem ekranu soczewkowatego.

Liczne dwuwymiarowe obrazy korzystnie są rzutowane w każdej ze wspomnianych licznych stref zawierających liczne linie, przy czym liczba dwuwymiarowych obrazów jest większa niż liczba linii obrazu wieloliniowego rozróżnialnych przez każdy z licznych elementów soczewkowatych na płaszczyźnie ogniskowej w każdej z licznych stref.

Liczba dwuwymiarowych obrazów korzystnie jest większa niz liczba linii wyznaczających krawędzie obrazu mających zasadniczo ostrość i kontrast rozróżnialne przez ludzkie oko na odległości równej odległości na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego pomiędzy dwoma obrazami tego samego elementu w przestrzeni obiektywowej, rzutowanymi przez skrajne z licznych szczelin projekcyjnych, która to odległość jest korzystnie większa od odległości pomiędzy dwoma obrazami tych elementów, które fotograf chce by były wolne od efektu stroboskopowego przy oglądaniu z ustalonej minimalnej odległości.

Liczne szczeliny projekcyjne korzystnie są równomiernie rozstawione wzdłuż długości cięciwy, wyznaczonej przez kąt akceptacji na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych.

Każdy ze wspomnianych elementów soczewkowatych ekranu soczewkowatego posiada ustalony środkowy kąt rozdzielczości, a każdy środkowy kąt rozdzielczości korzystnie wyznacza cięciwę środkowego kąta rozdzielczości na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych dla ustalonej odległości od płaszczyzny środków optycznych do płaszczyzny szczelin projekcyjnych. Minimalna liczba wspomnianych licznych szczelin projekcyjnych korzystnie jest wyznaczona poprzez podzielenie długości cięciwy wyznaczonej przez kąt akceptacji na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych przez długość cięciwy wyznaczanej przez środkowy kąt rozdzielczości na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych.

Każda z licznych szczelin projekcyjnych korzystnie jest nie szersza niż długość cięciwy środkowego kąta rozdzielczości na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych.

Każda z licznych szczelin projekcyjnych korzystnie posiada główną oś optyczną prostopadłą do płaszczyzny ogniskowej ekranu soczewkowatego i drugą oś na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych równoległą do kierunku elementów soczewkowatych, przy czym odległości pomiędzy drugimi osiami sąsiednich szczelin projekcyjnych spośród licznych szczelin projekcyjnych są nie większe niż długość cięciwy wyznaczonej przez środkowy kąt rozdzielczości na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych.

Odległości pomiędzy drugimi osiami skrajnych szczelin projekcyjnych spośród licznych szczelin projekcyjnych i odpowiednimi końcami cięciwy, wyznaczonej przez kąt akceptacji na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych, są korzystnie równe połowie odległości pomiędzy drugimi osiami sąsiednich szczelin projekcyjnych z grupy licznych szczelin projekcyjnych.

Sposób i urządzenie według wynalazku umożliwiają doprowadzanie do każdego oka oglądającego przynajmniej dwóch, a z korzyścią większej ilości, oddzielnych nakładających się obrazów. Jeśli występują 40 dwuwymiarowe obrazy rzutowane na ekran soczewko waty przez powiększalnik, a wówczas rzutowanych jest 40 linii obrazu wieloliniowego na płaszczyźnie ogniskowej w każdej strefie obrazu wieloliniowego, oglądający może widzieć nakładające się obrazy na przykład nr 19, 20, 21 i 22 okiem lewym oraz nakładające się obrazy na przykład nr 23, 24, 25 i 26 prawym okiem, z jednej pozycji. Z innej pozycji, oglądający może widzieć, na przykład nakładające się obrazy na przykład nr 20, 21, 22 i 23 okiem lewym oraz nakładające się obrazy na przykład nr 24, 25, 26 i 27 prawym okiem. Wielokrotne, nakładające się dwuwymiarowe obrazy nie są widziane jako rozmazane, ponieważ różnica paralaksy pomiędzy sąsiednimi nakładającymi się obrazami podawanymi na każde oko jest mniejsza niż zdolność rozdzielcza oka. Ponadto, nakładające się dwuwymiarowe

179 677 obrazy są rozmieszczone w obrazie wieloliniowym w taki sposób, że postrzegane położenie elementów w przestrzeni obiektywowej odtworzonych z obrazu wieloliniowego nie zmienia się względem ekranu soczewkowatego, gdy zmienia się perspektywa oglądającego.

Oddzielne obrazy nie są postrzegane jako jeden obiekt, bowiem całkowita liczba szczelin projekcyjnych używanych w niniejszym wynalazkujest niewystarczająca dla uzyskania odpowiednio małej paralaksy pomiędzy sąsiednimi dwuwymiarowymi obrazami.

Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, oglądanie jednocześnie na przykład czterech obrazów przez jedno oko eliminuje efekt stroboskopowy. Większa liczba oddzielnych obrazów dwuwymiarowych dzieli największą pojedynczą paralaksę na mniejsze części, tak że cztery oddzielne obrazy dwuwymiarowe są postrzegane jako jeden obiekt. Ponadto według wynalazku można empirycznie uzyskać odpowiedzi na pytania niezbędne dla jego stosowania - jak wyznaczyć liczbę dwuwymiarowych obrazów, które należy zastosować i jaka jest minimalna liczba dwuwymiarowych obrazów niezbędna do eliminacji efektu stroboskopowego.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku, dopasowanie pozycji oczu oglądającego do pozycji szczelin projekcyjnych nie jest wymagane. Oglądający może oglądać fotografię soczewkowatą z odległości innej niż odległość projekcyjna. Tak więc, element stroboskopowy jest eliminowany we wszystkich obszarach fotografii trójwymiarowej.

Zgodnie z wynalazkiem, utworzenie obrazów dwuwymiarowych za pomocą aparatu, oraz drukowanie trójwymiarowych obrazów w powiększalniku nie wymaga wielu naświetlań układu odwzorowującego lub układu druku soczewkowatego albo przesuwania elementów układu odwzorowującego lub układu druku soczewkowatego.

Niniejszy wynalazek dostarcza sposób i urządzenie do odwzorowywania w jednym kroku wielu oddzielnych dwuwymiarowych obrazów przy wykorzystaniu aparatu wielosoczewkowego, oraz sposób drukowania w jednym kroku trójwymiarowych obrazów na ekranie soczewkowatym przy wykorzystaniu wielosoczewkowego powiększalnika.

Istnieją cztery główne zagadnienia, z którym musi zetknąć się zwykła osoba usiłująca wykonać obraz wieloliniowy do użytku w trójwymiarowej fotografii, z zastosowaniem technologii soczewkowatej: zapewnienie, że nie występują żadne przerwy pomiędzy strefami obrazu wieloliniowego; zapewnienie, że nie występują żadne przerwy pomiędzy liniami obrazu wieloliniowego; zapewnienie, że istnieje wystarczająca ilość oddzielnych obrazów dwuwymiarowych do wytworzenia obrazu trójwymiarowego bez efektu stroboskopowego; prawidłowe zestawienie obrazów dwuwymiarowych na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego. Sposób i urządzenie według wynalazku rozwiązują każde z postawionych powyżej zagadnień w praktycznym i użytecznym systemie poprzez przedefiniowanie modelu koncepcyjnego układu soczewkowatego, tak by umożliwić wytwarzanie ciągłego obrazu wieloliniowego bez przerw pomiędzy strefami i bez przerw pomiędzy liniami, dzięki czemu uzyskuje się fotografię trójwymiarową o wysokiej jakości.

Dla zapewnienia, że pomiędzy strefami obrazu wieloliniowego nie występują żadne przerwy, poprzednio stosowana teoria wymagała, by każda strefa zajmowała dokładną szerokość w przestrzeni pod układem soczewkowatym. Jednakże stwierdzono, że dla spełnienia każdego ze wspomnianych powyżej zagadnień, strefy obrazu wieloliniowego muszą mieć możliwość zajmowania przestrzeni większej niż dokładna szerokość przestrzeni pod układem soczewkowatym. W rzeczywistości, szerokości stref różnią się odległością od płaszczyzny projekcyjnej, to znaczy płaszczyzny szczelin projekcyjnych. Używając określeń matematycznych, szerokość strefy jest określona równaniem w((f/h)+l), gdzie w jest szerokością układu soczewkowatego, f jest długością ogniskowej układu soczewkowatego, a h jest odległości płaszczyzny szczelin projekcyjnych od płaszczyzny optycznych środków ekranu soczewkowatego.

Jednakże w praktyce stwierdzono, że jedyne co trzeba wyznaczyć to długość cięciwy kąta, dzięki której po odpowiednim wypełnieniu szczelinami projekcyjnymi powstaje obraz wieloliniowy bez przerw pomiędzy strefami. Ten kąt jest nazywany kątem akceptacji. Dla dowolnej odległości od płaszczyzny optycznych środków ekranu soczewkowatego do płaszczyzny szczelin projekcyjnych, długość cięciwy kąta akceptacji jest równa odległości prze

179 677 sunięcia w kierunku równoległym do ekranu soczewkowatego i prostopadłym do kierunku układów soczewkowatych pomiędzy pierwszym punktem, z którego ekran soczewkowaty wydaje się być najjaśniejszy, poprzez obszar ciemniejszy, do drugiego punktu, z którego ekran soczewkowaty ponownie wydaje się być najjaśniejszy.

Dla znalezienia rzeczywistego kąta akceptacji, cięciwa kąta akceptacji jest ustawiana środkowo na obszarze ekranu soczewkowatego, który użytkownik planuje używać. Długość tej cięciwy jest określona wzorem w ((h/f) +1). Po wypełnieniu całej długości cięciwy kąta akceptacji szczelinami projekcyjnymi, nie będą występować żadne przerwy pomiędzy strefami obrazu wieloliniowego, dzięki czemu uzyska się obraz trójwymiarowy o wyższej jakości. Dla dowolnej danej odległości od płaszczyzny środków optycznych ekranu soczewkowatego do płaszczyzny szczelin projekcyjnych, cięciwa określona przez kąt akceptacji jest również wyznaczana przez kąt szczelinowy z wierzchołkiem umieszczonym na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego.

Przerwy pomiędzy liniami obrazu wieloliniowego mogą być wyeliminowane poprzez użycie liczby szczelin projekcyjnych większej niż liczba linii, co może być rozwiązane przy użyciu pojedynczego elementu soczewkowatego na szerokości płaszczyzny ogniskowej, która ma być wypełniona liniami, typowo w jednej strefie obrazu wieloliniowego, tak ze szerokość strefy jest wyznaczana przez odległość pomiędzy płaszczyzną szczelin projekcyjnych i płaszczyzną środków optycznych ekranu soczewkowatego. Tak więc sąsiednie linie obrazu wieloliniowego nachodzą na siebie.

Efekt stroboskopowy widoczny w wielu systemach fotografii soczewkowatych może być również zmniejszony, lub wyeliminowany, poprzez zastosowanie dwuwymiarowych obrazów. Dla wyeliminowania efektu stroboskopowego dla dowolnego elementu, elementów lub dowolnej część elementu w przestrzeni obiektywowej, liczba obrazów dwuwymiarowych wykonanych przez aparat powinna być większa niż liczba linii wyznaczających krawędzie obrazu mającego taką ostrość i kontrast, które oko ludzkie jest w stanie rozpoznać na odległości równej największej pojedynczej paralaksie przy ustalonej minimalnej odległości oglądania powstałego obrazu trójwymiarowego. Określenie największa pojedyncza paralaksa odnosi się do odległości na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego pomiędzy dwoma obrazami tego samego elementu w przestrzeni obiektywowej, których projekcja jest wykonywana przez dwie skrajne soczewki powiększalnika, która jest największą odległością pomiędzy dwoma obrazami tych elementów, które według fotografa powinny być wolne od efektu stroboskopowego.

Wynalazek rozwiązuje ostatnie z zagadnień, to znaczy odpowiednie zestawianie, poprzez standaryzację szeregu dwuwymiarowych obrazów podawanych na ośrodek zapisujący. Standaryzacja jest uzyskiwana poprzez zastosowanie założonego standardu ustawień, który jest wspólny tak dla aparatu (który tworzy dwuwymiarowe obrazy, które mają być rzutowane na ekran soczewkowaty), jak i dla powiększalnika (który podaje obrazy dwuwymiarowe na ekran soczewkowaty i drukuje obraz wieloliniowy). Na początku, soczewki aparatu i soczewki powiększalnika są poddawane kalibracji do tych założonych standardowych ustawień. Gdy następuje przesunięcie któregokolwiek z elementów optycznych w aparacie lub w powiększalniku, następnie musi być wykonany podobny analogiczny ruch w drugim z urządzeń. Dzięki użyciu standardu ustawień, dwuwymiarowe obrazy mogą być prawidłowo zestawione w wyniku czego powstał ostry obraz wieloliniowy.

Główną zaletą sposobu i urządzenia według wynalazku stanowi możliwość produkcji obrazów trójwymiarowych dużej jakości w czasie mniejszym, niz to się działo dotychczas.

Kolejną zaletą wynalazku jest możliwość tworzenia licznych zdjęć dwuwymiarowych przynajmniej jednego elementu w przestrzeni obiektywowej przy użyciu aparatu wielosoczewkowego w pojedynczym naświetlaniu, oraz drukowania trójwymiarowego obrazu przy użyciu wielosoczewkowego powiększalnika przy pojedynczym naświetlaniu.

Zestawienie obrazów według wynalazku wymaga mniejszego nakładu pracy w porównaniu z wcześniejszymi rozwiązaniami.

Uzyskany obraz trójwymiarowy jest postrzegany jako stabilny, spójny obraz przy oglądaniu z dowolnej rozsądnej odległości, w granicach określonego kąta akceptacji wy

179 677 znaczonego przez odległość pomiędzy płaszczyzną szczelin projekcyjnych i płaszczyzną optycznych środków ekranu soczewkowatego.

W obrazie trójwymiarowym występuje efekt ortoskopowy, a nie występuje efekt stroboskopowy.

Według wynalazku uzyskuje się obraz wieloliniowy bez przerw pomiędzy strefami i bez przerw pomiędzy liniami.

Wynalazek umożliwia wyznaczanie cech rozdzielczości układu soczewek odblaskowych i uzyskanie wspólnego standardu rozmieszczeń dla aparatu wielosoczewkowego i powiększalnika wielosoczewkowego w systemie do wytwarzania obrazu stereoskopowego.

Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania, został bliżej objaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia model koncepcyjny obrazu wieloliniowego zgodny ze stanem techniki, fig. 2 - niedogodności z wypełniania jedynie kąta szczelinowego szczelinami projekcyjnymi, fig. 3 - graficzny opis ukazujący, w jaki sposób szerokość strefy zmienia się wraz z odległością szczeliny projekcyjnej od płaszczyzny środków optycznych ekranu soczewkowatego, fig. 4 - graficzny opis dwóch kątów akceptacji i kąta szczelinowego, fig. 5 graficzny opis kąta szczelinowego, fig. 6 - zależność pomiędzy dwoma kątami akceptacji i cięciwami odpowiednich kątów akceptacji, fig. 7 - graficzne przedstawienie kąta patrzenia, płaszczyzny patrzenia, punktu patrzenia i kierunków patrzenia soczewek aparatu, fig. 8 sposób według wynalazku promieniowego przesuwania soczewek powiększalnika, fig. 9 korzyść z wypełniania kąta szczelinowego szczelinami projekcyjnymi, fig. 10 pokazuje, że rzutowanie punktu źródła światła wzdłuż odcinka prostego równego długości cięciwy kąta akceptacji wytwarza strefy obrazu wieloliniowego bez przerw pomiędzy strefami ekranu soczewkowatego, fig. 11 - widok od góry ekranu soczewkowatego i przedstawia sposób według wynalazku do pomiaru długości cięciwy kąta akceptacji i środkowego kąta rozdzielczości, fig. 12 - zestawianie licznych oddzielnych obrazów elementu (fig. 12a) w przestrzeni obiektywowej tak jak to wykonywano zgodnie ze stanem techniki (fig. 12b) i zgodnie z niniejszym wynalazkiem (fig. 12c), fig. 13 - graficzną prezentację środkowego kąta rozdzielczości, fig. 14 - model idealnej soczewki soczewkowatej, fig. 15 - model typowej soczewki soczewkowatej, pokazujący efekt aberracji w układzie druku soczewkowatego na torze światła przechodzącym przez układ soczewkowaty, fig. 16a do 16c - szeregi wykresów jasności zależnie od szerokości pojedynczej linii obrazu wieloliniowego, fig. 17 - graficzne przedstawienie porównujące dopasowanie linii obrazu wieloliniowego zgodne ze stanem faktycznym (fig. 17a i 17b), oraz zgodne ze stanem techniki (fig. 17c i 17d), fig. 18 - sposób według niniejszego wynalazku wyznaczania cech rozdzielczości odblaskowego układu soczewkowego, fig. 19a - odległości pomiędzy drugimi osiami szeregu sąsiadujących ze sobą szczelin projekcyjnych, które są umieszczone w układzie liniowym, lecz których środki nie znajdują się w układzie współliniowym, fig. 19b - dwa rzędy szczelin projekcyjnych, z których jeden jest umieszczony w opisanej tutaj płaszczyźnie ograniczenia odległości, fig. 20 - graficzną prezentację rzędu szczelin projekcyjnych w układzie krawędź w krawędź, umieszczonych bliżej płaszczyzny optycznych środków ekranu soczewkowatego niz pozwala na to środkowy kąt rozdzielczości, fig. 21 - sposób przesuwania płaszczyzny patrzenia w czasie etapu składania według niniejszego wynalazku.

W niniejszym opisie sposób według wynalazku jest opisany z nawiązaniem do etapów drukowania, lub składania, chociaż specjaliści z łatwością dostrzegą że opis może odnosić się również do etapów odwzorowywania, to znaczy etapów tworzenia licznych oddzielnych obrazów dwuwymiarowych przynajmniej jednego elementu w przestrzeni obiektywowej. Zarówno opis jak i rysunek odnoszą się do soczewek i szczelin projekcyjnych jako do jednego elementu, choć specjalista z pewnością dostrzeże, że te rozważania dotyczą również soczewki zespolonej. Ponadto specjalista dostrzeże, że możliwe jest tworzenie wielu dwuwymiarowych obrazów przy wykorzystaniu aparatu jednosoczewkowego lub rzutowanie wielu dwuwymiarowych obrazów przy wykorzystaniu powiększalnika jednosoczewkowego. Zakłada się tu, ze każdy oddzielny obraz dwuwymiarowy jest tworzony przez aparat jednosoczewkowy, a jego projekcja jest wykonywana przez powiększalnik z pojedynczą

179 677 szczeliną projekcyjną. Tak więc ilość soczewek w aparacie jest równa ilości soczewek w powiększalniku.

„Składanie” określa operację wykonywaną przy produkcji odbitki fotograficznej w powiększalniku. Wynalazek wykorzystuje sposób pośredni wytwarzania trójwymiarowych fotografii, zgodnie z którym liczne oddzielne dwuwymiarowe obrazy przynajmniej jednego obrazu w przestrzeni obiektywowej są fotografowane w liniowo rozplanowanej matrycy aparatu wielosoczewkowego. W czasie składania, rząd dwuwymiarowych obrazów utworzonych na filmie w aparacie jest rzutowany przez powiększalnik wielosoczewkowy na ekran soczewkowaty, który jest pokryty lub jest w styczności z materiałem światłoczułym. Dla uzyskania prawidłowych proporcji ortogonalnych (to znaczy efektu ortoskopowego), kąt patrzenia aparatu (fig. 7) powinien być równy kątowi drukowania powiększalnika (fig. 8).

Innymi słowy, aparat powinien pokrywać ten sam kąt co powiększalnik. Sposób według wynalazku ma przede wszystkim za zadanie ulepszenie i rozdrobnienie kroków składania przy użyciu urządzenia według niniejszego wynalazku. Tak więc wynalazek dostarcza sposób i urządzenie do wytwarzania obrazów trójwymiarowych wysokiej jakości w jednoetapowym odwzorowywaniu i w jednoetapowym procesie składania.

Należy podkreślić, ze linie w obrazie wieloliniowym nie muszą koniecznie być tej samej szerokości. Ponadto, składanie obrazu trójwymiarowego o ulepszonej jakości może być uzyskiwane jedynie poprzez wzięcie pod uwagę rzeczywistego zachowania światła poddawanego rzutowaniu przez ekran soczewkowaty.

W całym niniejszy opisie, termin element soczewkowaty (lenticula) oznacza pojedynczą, soczewkę optyczną ekranu soczewkowatego. Ważne jest, by mieć świadomość, że element soczewkowaty jest właściwie wypukłością lub grzbietem rozciągającym się na całej długości elementu soczewkowatego w ekranie soczewkowatym. Tak więc określenie kierunku elementu soczewkowatego odnosi się do kierunku linii uformowanej przez grzbiet elementu soczewkowatego. Linia równoległa do kierunku elementu soczewkowatego będzie równoległa do grzbietu utworzonego przez element soczewkowaty oraz równoległa do płaszczyzny ogniskowej. Podobnie, linia prostopadła do płaszczyzny ogniskowej jest również prostopadła do kierunku każdego elementu soczewkowatego. Możliwe jest wyznaczenie linii, która jest równoległa do płaszczyzny ogniskowej i jednocześnie prostopadła do kierunku elementów soczewkowatych, to znaczy linii, która jest ustawiona pod kątem prostym do grzbietów uformowanych przez elementy soczewkowate. Zgodnie z określeniami z niniejszego opisu, główna oś optyczna soczewki, na przykład elementu soczewkowatego, jest osią, prostopadłą do płaszczyzny ogniskowej, która przechodzi przez optyczny środek soczewki. Główna oś optyczna każdego elementu soczewkowatego jest prostopadła do kierunku elementu soczewkowatego. Istotnym odkryciem poczynionym w niniejszym wynalazku jest fakt, ze strefy obrazu wieloliniowego nie powinny być zmuszane do zajmowania dokładnie tej samej szerokości w przestrzeni pod elementem soczewko waty m. Każdy element soczewkowaty nie jest niezależną jednostką, lecz jest małą częścią całego systemu, która powinna być utworzona w ramach modelu matematycznego. Fig. 1 przedstawia model koncepcyjny obrazu wieloliniowego, w którym szerokość każdej strefy jest ograniczona do dokładnej szerokości przestrzeni pod elementem soczewkowatym. Szerokość każdej linii obrazu wieloliniowego wynosi w/n, gdzie w jest szerokością każdego elementu soczewkowatego, a n jest liczbą obrazów dwuwymiarowych stosowanych w czasie składania. W celu zapełnienia jedynie dokładnie określonej szerokości pod układem soczewkowatym, kąt szczelinowy elementu soczewkowatego musi być w rzeczywistości wypełniony szczelinami projekcyjnymi. Kąt szczelinowy elementu soczewkowatego jest takim kątem, który jest utworzony przez promienie pochodzące z miejsc, gdzie przedłużenie krawędzi elementu soczewkowatego napotyka na płaszczyznę soczewkową przechodząc przez środek optyczny elementu soczewkowatego. Na przykład kąt 70 na fig. 4 jest kątem szczelinowym elementów soczewkowatych 12. Jak widać, by uzyskać dopasowanie pomiędzy strefami obrazu wieloliniowego i przestrzeniami pod elementami.soczewkowatymi, kąt szczelinowy każdego elementu soczewkowatego ekranu soczewkowatego musi być wypełniony szczelinami projekcyjnymi.

179 677

Tak więc, jeśli nie zostaną dokonane dodatkowe pomiary w czasie składania w celu wypełnienia kąta szczelinowego każdego elementu szczelinowego szczelinami projekcyjnymi, powstaną przerwy pomiędzy strefami obrazu wieloliniowego. Fig. 2 przedstawia trzy szczeliny projekcyjne 152, 154, 156 umieszczone w płaszczyźnie 150, które wypełniają kąt szczelinowy środkowego elementu soczewkowatego. Gdy liczne obrazy są przepuszczane przez szczeliny projekcyjne 152, 154, 156, pomiędzy strefami od 160 do 176 tworzą się przerwy. Tak więc przy użyciu ekranu soczewkowatego z fig. 2 użytkownik dostrzeże brak trójwymiarowości obrazu przy zmianie kąta patrzenia.

Szerokość strefy jest w rzeczywistości funkcją odległości od płaszczyzny projekcji, to znaczy płaszczyzny szczelin projekcyjnych, do płaszczyzny środków optycznych ekranu soczewkowatego. Fig. 3 przedstawia punktowe źródło światła rzutowane na ekran soczewkowaty z dwóch punktów 74, 72 umieszczonych w różnych odległościach od ekranu soczewkowatego 10. Zapisane linie obrazu wieloliniowego są rozprzestrzenione na szerokości większej niż szerokość przestrzeni pod elementem soczewkowatym. Każda z szerokości pomiędzy kolejnymi liniami zapisanymi na płaszczyźnie ogniskowej 16 ekranu soczewkowatego 10 jest równa dla każdej z dyskretnych odległości, to znaczy 82=84=86 i 76=78=80. Te szerokości są takie same jak szerokości stref wytworzonych przez punkty, odpowiednio, 74 i 72. Jak więc widać, szerokość stref zmienia się wraz z odległością płaszczyzny szczelin projekcyjnych od płaszczyzny środków optycznych 20 ekranu soczewkowatego.

Matematycznie rzecz ujmując, szerokość strefy jest określona wzorem w((f/h)+l), gdzie w jest szerokością każdego elementu soczewkowatego, f jest długością ogniskowej każdego elementu soczewkowatego, a h jest odległością płaszczyzny szczelin projekcyjnych od płaszczyzny środków optycznych ekranu soczewkowatego. W takim układzie geometrycznym szerokość strefy obrazu wieloliniowego jest równa odległości pomiędzy dwiema kolejnymi liniami obrazu wieloliniowego pochodzącymi z punktu rzutowanego na ekran soczewkowaty przez sąsiednie elementy soczewkowate. Tak więc, w celu umożliwiania składania w pojedynczym kroku bez tworzenia przerw pomiędzy strefami, segment linii szerszy niż cięciwa kąta szczelinowego musi być wypełniony szczelinami projekcyjnymi.

Kąt akceptacji układu druku soczewkowatego jest kątem uformowanym poprzez wyśrodkowanie strefy obrazu wieloliniowego pod elementem soczewkowatym na płaszczyźnie ogniskowej, a następnie rzutowanie krawędzi strefy przez środek optyczny elementu soczewkowatego. Na przykład, fig. 4 przedstawia dwa kąty akceptacji 66 i 68 dla różnych odległości rzutowania od ekranu soczewkowatego, tak że powstają strefy mające różne szerokości, odpowiednio 58 i 60. W niniejszym opisie określenie cięciwa kąta akceptacji oznacza segment liniowy równoległy do płaszczyzny ogniskowej i prostopadły do kierunku elementów soczewkowatych pomiędzy ramionami kąta akceptacji w płaszczyźnie rzutowania, z której kąt akceptacji jest formowany (na przykład segment liniowy stanowiący cięciwę 88 z fig. 10). Mówiąc ogólnie, stosowany tutaj termin cięciwa kąta oznacza segment liniowy łączący boki kąta i prostopadły do długości dwusiecznej kąta. Jeśli segment liniowy równy długości cięciwy kąta akceptacji jest wypełniony szczelinami projekcyjnymi jak to opisano powyżej, strefy obrazu wieloliniowego będą ułożone pod ekranem soczewkowatym w taki sposób, że nie będą się nakładać.

Kąt szczelinowy (a) pokazany na fig. 5, jest wyznaczany przez teoretycznie równolegle wiązki. Jednakże wiązki równoległe nie są nigdy stosowane w rzutowaniu fotograficznym lub robieniu zdjęć. W praktyce wykorzystuje się jedynie wiązki promieniowe. Na fig. 6, dwa punktowe źródła światła A i B wysyłają światło na ekran soczewkowaty 10, który ogniskuje wiązki w punktach, odpowiednio Af’^2,3) i Bi^(I,2,3). Odległości pomiędzy A]¹ i Aj oraz Ai i A] są strefami obrazu wieloliniowego i są równe sobie, lecz są szersze niż CD każdego elementu soczewkowatego. Strefy pomiędzy Bi’ i Bj² oraz Bi² i Bi³ są również sobie równe i szersze niż CD każdego elementu soczewkowatego, oraz ponadto są szersze niż strefy pomiędzy Ai¹ i A]² oraz Ai² i Ai³. Szerokość strefy zależy od odległości pomiędzy źródłem światła i ekranem soczewkowatym, oraz strefy są zawsze szersze niż szerokość elementu soczewkowatego w odpowiednich granicach, zgodnie z niniejszym wynalazkiem.

179 677

Dla wygody, segmenty liniowe FjGi i Ε,Ηι, oznaczające szerokości stref, są pokazane bezpośrednio pod środkowym elementem soczewkowatym. W celu rzutowania segmentu liniowego F|Gi na materiał światłoczuły, źródło A musi oświetlać ekran soczewkowaty w czasie przesuwania się pomiędzy punktami F i G umieszczonymi na ramionach kąta β przy stałej odległości od ekranu soczewkowatego. Długość segmentu liniowego EjHi jest większa niż długość segmentu liniowego F]G|, przez co źródło światła B musi oświetlać ekran soczewkowaty na szerokości kąta, przesuwając się pomiędzy punktami E i H umieszczonymi na ramionach kąta γ. Analogicznie zostaną wypełnione wszystkie strefy obrazu wieloliniowego odpowiadające pozostałym elementom soczewkowatym. Tak więc, ekran soczewkowaty może otrzymywać światło ze źródła światła bez tworzenia przerw na płaszczyźnie ogniskowej pomiędzy strefami obrazu wieloliniowego, jeśli źródło wypełnia światłem określony kąt. Określony kąt zależy od odległości pomiędzy płaszczyzną projekcyjną źródła światła i płaszczyzną środków optycznych ekranu soczewkowatego.

Określony kąt jest kątem akceptacji dla danej odległości pomiędzy płaszczyzną projekcji źródła światła i płaszczyzną środków optycznych ekranu soczewkowatego. Na fig. 6, pokazane są dwa kąty akceptacji β i γ. Segmenty liniowe GF i HE są cięciwami kątów akceptacji, odpowiednio β i γ, przy danych odległościach. Długość każdej cięciwy zależy od kąta akceptacji i odległości cięciwy od ekranu soczewkowatego. W szczególności, dla danej odległości od płaszczyzny środków optycznych 20 ekranu soczewkowatego do płaszczyzny projekcyjnej GAF, HBE, cięciwy GF, HE wyznaczone przez kąty akceptacji β i γ są również ograniczone przez kąt Θ równy kątowi szczelinowemu, którego wierzchołek jest umieszczony na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego.

Znane rozwiązania elementów soczewkowatych i ekranów soczewkowatych są opisane bardziej szczegółowo w amerykańskim patencie nr 3 494 270, kolumna 3, wiersze 8-27 i 61-74, oraz na fig. 1, 2 i 5. Fig. 5 (niniejszego wynalazku) pokazuje klasyczny ekran soczewkowaty 10 złożony z licznych cylindrycznych soczewek lub elementów soczewkowatych ułożonych na powierzchni przezroczystej płyty. Płyta posiada drugą powierzchnię 302, która jest zarazem płaszczyzną ogniskową 16 każdego z elementów soczewkowatych 12 ekranu soczewkowatego 10. Tak jak w przypadku wszystkich soczewek, każdy element soczewkowaty posiada środek optyczny 20. Dzięki cylindrycznemu kształtowi elementu soczewkowatego, jego optyczny środek jest ciągłą linią prostopadłą do płaszczyzny fig. 5.

Optyczne środki 20 elementów soczewkowatych są więc liniowe i są równoległe do osi cylindrycznych powierzchni elementów soczewkowatych 12. Podobnie, ogniska Β]¹, B]² i B] elementów soczewkowatych 12 są liniowe i równoległe do osi cylindrycznych powierzchni elementów soczewkowatych. Zadaniem ekranu soczewkowatego jest oddzielanie wiązek światła, które uderzają ekran pod różnymi kątami, oraz rzutowanie obrazów liniowych w kierunku do tyłu. Rozdzielanie wiązek w cylindrycznych elementach soczewkowatych ma miejsce wzdłuż liniowych optycznych środków elementów soczewkowatych. Tak więc dla wyjaśnienia działania ekranu soczewkowatego musi być pokazany jedynie widok ekranu od przodu. Jednakże, trzeba mieć na uwadze liniowe przedłużenie wszystkich elementów pokazanych w płaszczyźnie czołowej. Wszystkie punkty na przednim widoku są w rzeczywistości liniami równoległymi, do liniowych środków optycznych elementów soczewkowatych, a wszystkie linie na widoku od przodu są w rzeczywistości płaszczyznami równoległymi do liniowych środków optycznych. Jakiekolwiek odniesienie w stosunku do elementów soczewkowatych, takie jak równoległy, prostopadły, itp., dotyczy również liniowych środków optycznych elementów soczewkowatych do wyznaczania wspólnego kierunku przedłużenia elementów soczewkowatych i ich cech.

Sytuacja, w której oddzielne wiązki uderzają w ekran soczewkowaty pod różnymi kątami jest pokazana na fig. 5, gdzie wiązki bi, wzajemnie równoległe i prostopadłe do płaszczyzny ogniskowej, uderzają w ekran soczewkowaty 10 i zbierają się w punktach B/, B|² i Bi³. Wzajemnie równoległe wiązki b2 uderzają w ekran soczewkowaty 10 pod kątem innym niz kąt prosty i zbierają się w punktach B2, B2² i B2³. Równe odległości B|B₂ pomiędzy tymi punktami określają spodziewane rozdzielenie wiązek b| i b₂ na płaszczyźnie ogniskowej 16. Dla pełnego naświetlenia materiału światłoczułego, przytwierdzonego lub

179 677 pozostającego w kontakcie z płaszczyzną 302, konieczne jest naświetlenie ekranu soczewkowatego wiązkami równoległymi w kierunku 304, oraz bez przerywania, zmiana kierunku równoległych wiązek do kierunku 306. W tym przypadku zogniskowane wiązki są jednocześnie rzutowane z A¹ do A², z A² do A³ i z A^rdo A⁴, a materiał światłoczuły zostanie w całości naświetlony bez przerw i zakładek. Jak pokazano na fig. 5, odległości A¹ A², A²A³ i A³A⁴ są równe szerokości elementów soczewkowatych 12. Kąt a, o który zmieniony jest kierunek równoległych wiązek, jest kątem szczelinowym 10.

Przy ustawianiu aparatu i powiększalnika do wytwarzania obrazu trójwymiarowego należy uwzględnić pięć głównych czynników, jeśli chce się osiągnąć wysoką jakość: odległość od filmu w aparacie do płaszczyzny patrzenia i odległość od filmu w powiększalniku od ekranu soczewkowatego, długość segmentu liniowego, który ma być wypełniony szczelinami projekcyjnymi, liczbę stosowanych szczelin projekcyjnych, rozmiar i rozstawienie szczelin projekcyjnych, kalibrację zarówno aparatu jak i powiększalnika do standardowych ustawień, tak by osiągnąć złożenie dwuwymiarowych obrazów na ekranie soczewkowatym.

Ponieważ optymalna odległość oglądania fotografii trójwymiarowej jest w znacznym stopniu uzależniona od odległości pomiędzy ekranem soczewkowatym i powiększalnikiem w czasie składania, odległość od ekranu soczewkowatego, w której powinny być umieszczone soczewki powiększalnika, jest równa pożądanej odległości oglądania wydrukowanej fotografii soczewkowatej. Jeśli kąt patrzenia aparatu jest równy kątowi drukowania powiększalnika, oraz aparat i powiększalnik mają ustawioną tę samą odległość patrzenia, wstępnie wybrana płaszczyzna aparatu będzie pasować do płaszczyzny ekranu soczewkowatego w gotowej fotografii. Na przykład, jeśli soczewki 236 na fig. 8 są soczewkami powiększalnika, a soczewki 136 z fig. 7 są soczewkami aparatu, oraz kąt drukowania 232 (fig. 8) jest równy kątowi patrzenia 132 (fig. 7), wówczas płaszczyzna ogniskowa 16 (fig. 8) ekranu soczewkowatego będzie odpowiadać płaszczyźnie patrzenia 15 (fig. 7) aparatu.

Dla specjalistów zrozumiałe jest, że w takim aparacie wielosoczewkowym jak pokazano na fig. 7, kierunki patrzenia 138, 140, 142 soczewek aparatu (które odpowiadają kierunkom rzutowania 238, 240, 242 powiększalnika z fig. 8) zbiegają się w jednym punkcie 130 w przestrzeni obiektywowej, nazywanym punktem patrzenia (który odpowiada punktowi 230 z fig. 8). Płaszczyzna przechodząca przez ten punkt i prostopadła do głównej osi optycznej soczewek jest płaszczyzną patrzenia 15. Niezależnie od tego, czy główne osie optyczne są równoległe, kierunki patrzenia 138, 140, 142 są wyznaczone przez linie łączące punkt patrzenia 130 na płaszczyźnie patrzenia 15 z optycznymi środkami soczewek aparatu. Typowo, soczewki aparatu i klatki filmu są rozmieszczone symetrycznie wokół osi środkowej aparatu, jak to pokazano na fig. 7. Punkt patrzenia 130 jest umieszczony na przecięciu osi symetrii aparatu i płaszczyzny patrzenia 15.

Jeśli aparat i powiększalnik są tak zaprojektowane, że odległość od płaszczyzny filmu w aparacie do płaszczyzny patrzenia może być równa odległości od płaszczyzny filmu w powiększalniku do płaszczyzny ekranu soczewkowego, wynikowy obraz trójwymiarowy może być ortoskopowy. W tym przypadku nie jest wymagane, by fotograf umieszczał płaszczyznę patrzenia w kluczowym elemencie (to określenie było użyte w amerykańskim patencie nr 3 953 869), lub nawet w dowolnym innym elemencie. W rezultacie, kluczowy element nie będzie widziany na ekranie soczewkowatym fotografii. Na przykład, jeśli element kluczowy znajduje się dziesięć jardów za płaszczyzną patrzenia aparatu, wówczas kluczowy element będzie widziany 10 jardów za płaszczyzną ekranu soczewkowatego w fotografii. Rozmazanie (ostrość) elementów w obrazie stereoskopowym zalezy od liczby oddzielnych dwuwymiarowych obrazów niezbędnej do uniknięcia efektu stroboskopowego i wykorzystania własności ekranu soczewkowatego. Osiągnięcie tego wymaga jednak użycia opisanych poniżej standardowych ustawień.

Według wynalazku, płaszczyzna patrzenia aparatu jest płaszczyzną, która ma być związana z płaszczyzną ekranu soczewkowatego wynikowej fotografii. Zgodnie z rozwiązaniem według wynalazku, płaszczyzna ekranu soczewkowatego jest zasadniczo tą samą płaszczyzną co płaszczyzna środków optycznych elementów soczewkowatych i płaszczyzna ogniskowa ekranu soczewkowatego, ponieważ grubość ekranu soczewkowatego jest mała w

179 677 porównaniu z odległością rzutowania. Dowolny obiekt, który jest fizycznie ulokowany w płaszczyźnie patrzenia w przestrzeni obiektywowej, gdzie wytworzone są przez aparat dwuwymiarowe obrazy, będzie postrzegany jakby był w płaszczyźnie ekranu soczewkowatego wynikowej fotografii. Podobnie, dowolny obiekt w relacji przestrzennej z płaszczyzną patrzenia pozostanie w tej samej relacji na wynikowej fotografii. Podobnie, dowolny obiekt w relacji przestrzennej z płaszczyzną patrzenia będzie w tej samej relacji przestrzennej z płaszczyzną ekranu soczewkowatego wynikowej fotografii.

Długość segmentu liniowego, który ma być wypełniony szczelinami projekcyjnymi, może być geometrycznie wyznaczona dla dowolnej prostopadłej odległości od ekranu soczewkowatego przez przedłużenie krawędzi strefy obrazu wieloliniowego, wyśrodkowanej pod środkiem optycznym elementu soczewkowatego, przez środek optyczny elementu soczewkowatego, oraz pomiar długości cięciwy kąta akceptacji w tej odległości. W praktyce, wszystko co musi być wiadome to długość cięciwy kąta, który jeśli jest wypełniony szczelinami projekcyjnymi, wypełnia strefę liniami obrazu wieloliniowego. Na przykład, fig. 9 przedstawia szczeliny projekcyjne 182, 188 i 186 liniowo ustawione na płaszczyźnie 180 wzdłuz cięciwy kąta akceptacji ekranu soczewkowatego 10. Poprzez wypełnienie segmentu liniowego równego długości cięciwy kąta akceptacji szczelinami projekcyjnymi, jak to zostało tutaj opisane, strefy obrazu wieloliniowego będą układane pod ekranem soczewkowatym bez przerw.

Inaczej niż w systemach druku soczewkowatego opisanych w znanych patentach, strefy obrazu wieloliniowego nie będą ułożone bezpośrednio pod elementami soczewko waty mi. Zamiast tego, każda strefa będzie przemieszczona w stronę zewnętrznej krawędzi ekranu soczewkowatego względem ekranu soczewkowatego, który wytworzył tę strefę. Wielkość przemieszczenia zwiększa się wraz ze wzrostem odległości od środka projekcji (to znaczy, dwusiecznej kąta akceptacji). Właśnie to zwiększające się przemieszczenie zapewnia, ze oglądający będzie dostrzegał poprawnie dopasowane linie na obrazie wieloliniowym. Ponadto, ponieważ kąt akceptacji zależy od całego ekranu soczewkowatego, a nie od tylko jednego elementu soczewkowatego, może być zrealizowane jednoetapowe składanie dla dowolnie zwiększającej się odległości po prostu poprzez wypełnienie segmentu liniowego równego długości cięciwy kąta akceptacji szczelinami projekcyjnymi.

Jak pokazano na fig. 10, cięciwa kąta akceptacji 88 jest segmentem liniowym pomiędzy punktem 98, bezpośrednio znad elementu soczewkowatego, gdzie może być widoczny rzut 90, i punktem 100 wzdłuz toru równoległego do ekranu soczewkowego i prostopadłego do kierunku elementów soczewkowatych, z którego również ten punkt rzutowania 90 na płaszczyźnie ogniskowej 16 może być widziany. W celu wyznaczenia długości tego segmentu liniowego, punktowe źródło światła jest rzutowane na ekran soczewko waty z żądanej odległości powiększenia (tzn. oglądania). Jak pokazano na fig. 11, źródło światła 330 jest rzutowane na ekran soczewkowaty 10 wyznaczający powierzchnię ogniskową w kontakcie z dyfuzyjną powierzchnią odbijającą. W tym celu może być wykorzystana środkowa soczewka powiększalnika ze szczeliną zablokowaną aż do samego dołu. Oglądający lokalizuje punkt 314 na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych, gdzie ekran soczewkowaty wydaje się być najjaśniejszy, gdy ogląda się go w pobliżu osi 320 szczeliny projekcyjnej 326, która jest równoległa do kierunku elementów soczewkowatych. Oglądający następnie przesuwa się równolegle do ekranu soczewkowatego wzdłuż linii 322, prostopadłej do kierunku elementów soczewkowatych, w stronę punktu 316, tak że ekran soczewkowaty wydaje się być ciemniejszym, oraz dalej wzdłuż linii 322 w tym samym kierunku, az ekran ponownie stanie się najjaśniejszy w punkcie 324. Mierzona jest odległość pomiędzy środkiem pierwszego najjaśniejszego punktu 314 i środkiem drugiego najjaśniejszego punktu 324.

Na fig. 10, środek pierwszego najjaśniejszego punktu 314 znajduje się w punkcie 98, a środek drugiego najjaśniejszego punktu 324 znajduje się w punkcie 100. Zmierzona odległość pomiędzy punktami 314 i 324 jest długością cięciwy kąta akceptacji. Poprzez wypełnienie segmentu liniowego stanowiącego cięciwę 88 (fig. 10) szczelinami projekcyjnymi, strefy obrazu wieloliniowego zostaną ułożone pod ekranem soczewkowatym bez przerw, jak to pokazują strefy od 190 do 206 z fig. 9. Jak to poprzednio wspomniano, cięciwa wyzna

179 677 czona przez kąt akceptacji przy żądanej odległości powiększenia jest również określona przez kąt równy kątowi szczelinowemu ekranu soczewkowatego, którego wierzchołek jest umieszczony na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego.

Mogą wystąpić dwa problemy w zależności od liczby oddzielnych dwuwymiarowych obrazów utworzonych przez aparat i liczby szczelin projekcyjnych stosowanych przez powiększalnik do rzutowania oddzielnych dwuwymiarowych obrazów na ekran soczewkowaty. Po pierwsze, obraz trójwymiarowy może być pogorszony przez efekt stroboskopowy (to znaczy, oglądający jednocześnie dostrzega dwa oddzielne obrazy, albo dostrzega przejście z obrazu wytworzonego przez jedną soczewkę do obrazu wytworzonego przez inną soczewkę, w czasie gdy porusza głową). Po drugie, mogą wystąpić przerwy między liniami w obrazie wieloliniowym jeśli zostanie zastosowana niewystarczająca liczba szczelin projekcyjnych. Przerwy pomiędzy liniami obrazu wieloliniowego powodują dostrzegalną utratę trójwymiarowości, przez co pogorszona jest jakość obrazu.

Mówiąc ogólnie, znane systemy powiększające stosowały z góry ustaloną liczbę szczelin projekcyjnych z zakresu od 2 do 10. Użycie z góry ustalonej liczby szczelin projekcyjnych z reguły powoduje uzyskiwanie niestabilnych obrazów, ponieważ liczba szczelin projekcyjnych powinna być wybrana zależnie od zdolności systemu powiększającego i zdolności rozdzielczych oka ludzkiego. Jak wiadomo, postrzegana głębokość elementu na obrazie zależy od paralaksy elementu. Gdy zwiększa się paralaksa elementu, postrzegana głębokość elementu zwiększa się. Jednakże, jeśli paralaksa elementu rzutowanego na ekran soczewkowaty jest zbyt duża, mózg nie będzie w stanie przetworzyć obrazu wieloliniowego na spójny obraz trójwymiarowy.

Figura 12a przedstawia dwuwymiarowy obraz elementu w przestrzeni obiektywowej, którego górna część składa się z okręgu, a dolna część składa się z prostej linii. Obraz dwuwymiarowy jest wykonany z jednego, korzystnego punktu, w przeznaczeniu do użycia w rzędzie oddzielnych obrazów dwuwymiarowych, które będą rzutowane na ekran soczewkowaty. Fig. 12b przedstawia sytuacje, w której oddzielne obrazu dwuwymiarowe tego samego elementu są pobierane z trzech rożnych punktów patrzenia. Całkowita paralaksa elementu z fig. 12b jest oznaczona jako 250. Mówiąc ogólnie, w jednym momencie ludzki mózg postrzega jedynie część całości paralaksy. Zazwyczaj, mózg składa oddzielne dwuwymiarowe obrazy pod ekranem soczewkowatym w celu wytworzenia spójnego obrazu trójwymiarowego. Gdy przesuwa się głowa oglądającego, mózg poszukuje następnej części całości paralaksy, którą może dostrzec i złożyć. Jednakże, w przypadku elementu pokazanego na fig. 12b, paralaksa pomiędzy każdą parą oddzielnych elementów jest tak duża, że oglądający dostrzega wyraźne przesunięcie w zestawionym obrazie w czasie przesuwania od najbardziej lewej pary obrazów do najbardziej prawej pary obrazów, z powodu dużej przestrzeni pomiędzy parami obrazów.

Figura 12c przedstawia sytuację, w której obrazy dwuwymiarowe tego samego elementu są utworzone przy korzystnej liczbie licznych szczelin projekcyjnych, jak to zostało opisane. Całkowita paralaksa, oznaczona przez 252, jest taka sama jak całkowita paralaksa 250 z fig. 12b. Jednakże na fig. 12c, dodatkowa liczba oddzielnych obrazów dwuwymiarowych wytwarza efekt, w którym paralaksa pomiędzy sąsiednimi obrazami jest minimalna, co pozwala mózgowi na powtarzalne składanie obrazów w celu uzyskania spójnego obrazu trójwymiarowego. Ponieważ mózgowi prezentowana jest ciągła seria obrazów, efekt stroboskopowy jest eliminowany.

W celu wyeliminowania efektu stroboskopowego, liczba oddzielnych dwuwymiarowych obrazów wytworzonych przez aparat powinna być większa niż liczba linii wyznaczających zewnętrzne krawędzie elementu w przestrzeni obiektywowej, mających podobną ostrość i kontrast, tak że oko ludzkie może dobrze funkcjonować przy odległości równej największej pojedynczej największej paralaksie z żądanej minimalnej odległości oglądania wynikowego obrazu. Określenie największa pojedyncza paralaksa oznacza odległość na ekranie soczewkowatym pomiędzy dwoma obrazami tego samego elementu rzutowanego na najbardziej zewnętrzne soczewki powiększalnika, która jest największą z odległości pomię

179 677 dzy dwoma obrazami tych elementów, która fotograf chce by była wolna od efektu stroboskopowego.

Na przykład, jeśli fotograf wykonuje zdjęcie, które ma być oglądane z odległości minimum 50 cm, przy czym trzy elementy mają być wolne od efektu stroboskopowego i mają całkowitą paralaksę równą odpowiednio, 1,7 cm, 2,0 cm i 2,5 cm; liczba szczelin projekcyjnych powinna być większa niż liczba linii, która człowiek może rozróżnić na 2,5 cm (największa pojedyncza paralaksa) z odległości 50 cm. Obrazy tych elementów w przestrzeni obiektywowej posiadające paralaksę 2,5 cm lub mniejszą będą postrzegane bez efektu stroboskopowego, gdy będą oglądane z minimalnej odległości oglądania lub większej. Dla zapewnienia, że cała fotografia będzie wolna od efektu stroboskopowego, fotograf powinien porównać całkowitą paralaksę każdego elementu w przestrzeni obiektywowej, który ma być wolny od efektu stroboskopowego, wliczając w to elementy pierwszego i tylnego planu.

W celu zapewnienia, że nie występują żadne przerwy pomiędzy liniami obrazu wieloliniowego, liczba oddzielnych obrazów dwuwymiarowych wytworzonych przez aparat i liczba oddzielnych obrazów dwuwymiarowych rzutowanych przez powiększalnik może być większa niż liczba linii, która może być rozróżnialna przez element soczewkowaty w kierunku paralaksy w szerokości płaszczyzny ogniskowej, która ma być wypełniona liniami, typowo jednej strefy obrazu wieloliniowego, gdzie szerokość strefy jest określona przez odległość pomiędzy płaszczyzną szczelin projekcyjnych i płaszczyzną środków optycznych ekranu soczewkowatego. Liczba linii, która może być rozróżniana przez element soczewkowaty powinna brać pod uwagę zdolności rozdzielcze systemu druku soczewkowatego, tak jak będą one postrzegane przez oglądającego, a innymi słowy nie chodzi tu jedynie o zdolność zapisu, lecz również o zdolność transmisyjną systemu druku soczewkowatego.

Liczba linii, którą element soczewkowaty jest w stanie rozróżnić (wliczając w to tak zapis jak i transmisję) może być wyznaczona poprzez rzutowanie punktowego źródła światła na ekran soczewkowaty (który wyznacza płaszczyznę ogniskową w styczności z dyfuzyjną powierzchnią odblaskową) z płaszczyzny szczelin projekcyjnych. W tym celu środkowa soczewka powiększalnika może mieć szczelinę zablokowaną na całej drodze. Podobnie, oglądający lokalizuje pierwszy punkt 314 (fig. 11) na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych, gdzie ekran soczewkowaty jest najjaśniejszy gdy patrzy się na niego z pobliża osi 320 szczeliny projekcyjnej 326, która jest równoległa do kierunku elementów soczewkowatych. Oglądający przesuwa się równolegle do ekranu wzdłuż linii 322 prostopadłej do kierunku elementów soczewkowatych, tak że ekran soczewkowaty wydaje się ciemniejszy, do drugiego punktu 316, gdzie jasność światła odbijanego przez ekran soczewkowaty jest zmniejszona do wstępnie ustalonego minimalnego, akceptowalnego poziomu jasności.

Minimalny akceptowalny poziom jasności jest wybierany przez fotografa na podstawie wielu czynników, wśród których jest jakość obrazu trójwymiarowego. Z korzyścią minimalny akceptowalny poziom jasności jest wielkością poniżej której nośnik zapisujący nie będzie w stanie zapisać dostrzegalnego obrazu przy normalnym naświetlaniu. Oglądający następnie przesuwa się z drugiego punktu 316 wzdłuz tej samej linii 322 w kierunku pierwszego punktu 314, tak że ekran soczewkowaty ponownie staje się ciemniejszy, do trzeciego punktu 318, gdzie jasność światła odbitego przez ekran soczewkowaty ma ponownie wartość na wybranym poziomie. Następnie mierzona jest odległość pomiędzy środkiem drugiego punktu 316i środkiem trzeciego punktu 318. Zmierzona odległość jest długością cięciwy środkowego kąta rozdzielczości.

Środkowy kąt rozdzielczości jest wyznaczony przez optyczny rzut obrazu, który zapewnia uzyskanie linii o największej rozdzielczości. Jak pokazano na fig. 13, rozdzielczość środkowej linii j pod środkowym elementem soczewkowatym jest mniejsza niż rozdzielczości linii g, h, i, k, 1 oraz m wytworzonych przez kolejne szczeliny projekcyjne. Długość cięciwy kąta akceptacji, jak to opisano powyżej, jest dzielona przez długość cięciwy środkowego kąta rozdzielczości, jak to zostało przedstawione powyżej, dla wyznaczenia minimalnej liczby linii, które mogą być zapisywane w jednej strefie, tak by linie w obrazie wieloliniowym zachodziły na siebie. Oczywiście, kąt rozdzielczości zwiększa się, gdy zwiększa

179 677 się obszar wokół optycznego środka elementu soczewkowatego. Tak więc konieczne jest jedynie wyznaczenie kąta rozdzielczości bezpośrednio ponad optycznym środkiem elementu soczewkowatego, to znaczy środkowego kąta rozdzielczości.

Alternatywny sposób wyznaczania liczby linii w obrazie wieloliniowym, które element soczewkowaty jest w stanie rozróżnić w jednej strefie, polega na naświetlaniu negatywowego materiału światłoczułego ekranu soczewkowatego źródłem światła, a następnie wywołaniu tego materiału światłoczułego. Oglądający następnie wykonuje te same kroki w dobrze oświetlonym pomieszczeniu, lecz zamiast poszukiwania najjaśniejszego punktu, szuka on najciemniejszego punktu. Zaletą tego alternatywnego sposobu jest to, że rozdzielczość materiału światłoczułego jest w tym przypadku brana pod uwagę. Zgodnie z każdym ze sposobów, odległość pomiędzy najjaśniejszymi (lub najciemniejszymi) pierwszym punktem 314 i drugim punktem 316 przy założonym minimalnym akceptowalnym poziomie jasności (ciemności), może być mierzona, a wynik jest podwajany w celu uzyskania przybliżonej miary długości cięciwy środkowego kąta rozdzielczości. Sposób może być również realizowany poprzez naświetlanie i wywoływanie materiału pozytywowego, oraz wykonywanie wcześniejszych kroków.

Ekran soczewkowaty zapisuje jedynie informacje o obrazie, która jest przepuszczana przez szczelinę projekcyjną soczewki powiększalnika. Tak więc, szerokość szczelin projekcyjnych powinna być dobrana w taki sposób, by pasowała do parametrów roboczych systemu druku soczewkowatego. Jak to omówiono poniżej, szerokość szczeliny projekcyjnej określa jej szerokość mierzoną w kierunku rzędu soczewek powiększalnika. W celu utworzenia obrazu trójwymiarowego o wysokiej jakości, linie obrazu wieloliniowego muszą mieć jednakową szerokość. Czynniki mające wpływ na szerokość linii to: 1) szerokość szczelin projekcyjnych i odległość pomiędzy ekranem soczewkowatym i płaszczyzną szczelin projekcyjnych; 2) intensywność rzutowanego obrazu; 3) aberracje w ekranie soczewkowatym.

Szerokość linii jest teoretycznie wyznaczana przez szerokość szczeliny projekcyjnej i odległość pomiędzy ekranem soczewkowatym i płaszczyzną szczelin projekcyjnych. Ten teoretyczny model jest jednakże zakłócony z powodu własności systemu druku soczewkowatego. Po pierwsze, szerokość każdej linii zależy od intensywności rzutowanego obrazu; im jaśniejszy jest rzutowany obraz, tym szersza linia. Ponadto, zniekształcenia powodowane przez aberracje w ekranie soczewkowatym ograniczają szerokość linii, która może być rozróżniana przez system druku soczewkowatego.

Figura 14 przedstawia tor światła przez optycznie idealny element soczewkowaty. Światło rzutowane ze źródła światła 14 na powierzchnię ekranu soczewkowatego 10 zbiega się w jednym punkcie 18 na płaszczyźnie ogniskowej 16. Środek optyczny 20 jest punktem, przechodząc przez który promień światła przechodzący przez element soczewkowaty nie doznąje żadnych odchyleń. Idealny element soczewkowaty jest skonstruowany w taki sposób, że dowolny promień światła wysłany ze źródła 14 zbiega się na płaszczyźnie ogniskowej w punkcie, gdzie promienie przechodzące przez optyczny środek przecinają się z płaszczyzną ogniskową, ekranu soczewkowatego. Znane sposoby i urządzenia do wytwarzania obrazów trójwymiarowych zakładają, że elementy soczewkowate ekranów soczewkowatych są idealne, przez co są zdolne do tworzenia idealnych obrazów wieloliniowych. W praktyce, aberracje w powierzchniach elementów soczewkowatych mogą, i zazwyczaj to robią, powodować zniekształcenia w torze światła przez element soczewkowaty.

Figura 15 pokazuje tor światła przez typowy element soczewkowaty ekranu soczewkowatego, w którym występują, aberracje. Światło ze źródła światła 14 rzutowane na powierzchnię ekranu soczewkowatego 10 wytwarza obraz na płaszczyźnie ogniskowej 16 pod środkiem optycznym 20. Wytworzony obraz jest zniekształcony z powodu aberracji na powierzchni elementu soczewkowatego, przez co jest rozprowadzany na pewnej szerokości przestrzeni 22. Dodatkowe zniekształcenie może być widoczne, gdy obraz jest oglądany przez ekran soczewkowaty, w związku ze zdolnością rozdzielczą elementu soczewkowatego i zdolnością rozdzielczą elementu światłoczułego. Dodatkowe zniekształcenie powoduje, ze obraz jest rozprowadzany na większej szerokości przestrzeni 24. Wielkość tych zsumowa179 677 nych zniekształceń zależy od kąta padania emitowanego światła. Ponadto, te zniekształcenia są proporcjonalne do długości ogniskowej ekranu soczewkowatego. Tak więc, całkowita wielkość zniekształcenia spowodowanego niedokładnościami systemu druku soczewkowatego jest ustalona dla znanego powiększalnika i ekranu soczewkowatego.

Nie istnieje więc żadne narzucone dolne ograniczenie szerokości, jaką może zajmować obraz rzutowany na płaszczyznę ogniskową ekranu soczewkowatego. Najwęższa linia obrazu wieloliniowego, która może być rozróżniana przez element soczewkowy z punktu rzutowania, tak jak patrzy na to oglądający, jest określana jako linia rozdzielczości. Jeśli szczelina projekcyjna rzutuje obraz na powierzchnię ogniskową który jest węższy niż linia rozdzielczości elementu soczewkowatego, aberracje systemu druku soczewkowatego spowodują poszerzenie szerokości obrazu do szerokości linii rozdzielczości.

Kolejne źródło zniekształceń jest związane z intensywnością światła rzutowanego na ekran soczewkowaty. Fig. 16a przedstawia graficzną prezentację intensywności pojedynczej linii obrazu wieloliniowego na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego. Wysokość i szerokość wykresu zależą od intensywności światła rzutowanego na ekran. Całkowita szerokość linii jest oznaczona jako 28. Intensywność, a więc i skuteczność światła zmniejsza się eksponencjalnie w kierunku na zewnątrz od środka. Tak więc, fotograf musi decydować, gdzie wzdłuz spadku krzywej na wykresie intensywność światła jest niewystarczająca. W ogólności, przy oglądaniu obrazu rzutowanego na ekran soczewkowaty oko oglądającego będzie dostrzegać jedynie najbardziej intensywny obszar 26. Fig. 16b przedstawia graficzne przedstawienie linii obrazu wieloliniowego wystawionej na mniejszą intensywność światła. Tak rzeczywista szerokość linii oznaczona przez 32 jak i całkowita szerokość linii 30 są węższe niż linia pokazana na fig. 16a.

Ponieważ całkowita szerokość linii zależy od intensywności rzutowanego obrazu, szerokość linii zmienia się na tej długości wraz z intensywnością zapisywanego obrazu. Fig. 17b przedstawia dwie sąsiednie linie obrazu wieloliniowego naświetlone przy różnych intensywnościach. Fig. 17a przedstawia te same dwie linie, tak jak wyglądałyby w obrazie trójwymiarowym, gdzie intensywność zmienia się na ich długości. Linie mają niejednakową szerokość i w związku z tym zachodzą na siebie, oraz zdarzają się między nimi przerwy w obrazie wieloliniowym. Dla zapewnienia, że linie obrazu wieloliniowego będą miały jednakową szerokość, albo intensywność obrazu musi być stała na całej długości obrazu, albo obrazy muszą być rzutowane w obrębie fizycznych ograniczeń systemu druku soczewkowatego.

Sposób według wynalazku wiąże szerokość linii obrazu wieloliniowego z ograniczeniami rozdzielczości systemu druku soczewkowatego. Jeśli linia obrazu wieloliniowego jest ograniczona do szerokości linii rozdzielczości elementu soczewkowatego, każda wytworzona linia będzie miała zasadniczo tę samą szerokość, takąjak odpowiednia linia rozdzielczości.

Figura 16c przedstawia graficzną prezentację linii rozdzielczości o wybranej gęstości i kontraście, wytworzonej przez punktowe źródło światła, na przykład poprzez zablokowanie środkowej soczewki powiększalnika na całej drodze w dół. System druku soczewkowatego nie jest w stanie zapisywać linii obrazu wieloliniowego mniejszej niż ta linia rozdzielczości.

Dla wyznaczenia maksymalnego rozmiaru szczelin projekcyjnych dla systemu druku soczewkowatego musi być zmierzona jedynie środkowa linia rozdzielczości. Zgodnie z niniejszym opisem, ponieważ aberracje w powierzchni ekranu soczewkowatego zwiększają się wraz ze wzrostem podziałki, linia rozdzielczości zwiększa swą szerokość od środka do zewnętrznych krawędzi elementu soczewkowatego. Tak więc, dla zapewnienia, ze każda szczelina projekcyjna wytwarza linię obrazu wieloliniowego, która ma szerokość równą jej odpowiedniej linii rozdzielczości, wystarczające jest zapewnienie, by odległości pomiędzy drugimi osiami szczelin projekcyjnych, to znaczy osiami leżącymi w płaszczyźnie szczelin projekcyjnych i równoległymi do kierunku elementów soczewkowatych, równały się długości cięciwy środkowego kąta rozdzielczości.

Figura 13 pokazuje znaczenie poznania środkowego kąta rozdzielczości δ. Dla ekranu soczewkowatego o płaszczyźnie ogniskowej 16, każdy element soczewkowaty posiada środek optyczny 20, a segmenty liniowe oznaczone jako g, h, i, j, k, 1 oraz m na płaszczyźnie

179 677 ogniskowej 16 odpowiadają liniom obrazu wieloliniowego rozróżnianym przez element soczewkowaty w odpowiedzi na działanie źródła światła. Szerokości segmentów liniowych g, h, i, j, k, 1 oraz m reprezentują zdolność rozdzielczą elementu soczewkowatego o środku optycznym 20. Jak wiadomo, najwęższa linia jest umieszczona na płaszczyźnie ogniskowej bezpośrednio pod główną osią optyczną środka elementu soczewkowatego. Tak więc, szerokość środkowej linii rozdzielczości j na fig. 13 jest najmniejsza.

Środkowy kąt rozdzielczości δ jest kątem rozdzielczości linii rozdzielczości umieszczonej dokładnie pod optycznym środkiem elementu soczewkowatego. Jak to zostało poprzednio opisane, środkowy kąt rozdzielczości jest utworzony poprzez geometryczne rzutowanie końców segmentu liniowego d przez środek optyczny 20. Dzięki umieszczeniu szczeliny projekcyjnej 308 w odległości h od płaszczyzny środków optycznych elementów soczewkowatych całkowicie wewnątrz kąta δ, przy czym główna oś optyczna szczeliny projekcyjnej jest wspólna z główną osią optyczną 310 elementu soczewkowatego, szerokość linii wytworzonej na płaszczyźnie ogniskowej 16 nie będzie nigdy mniejsza niż szerokość segmentu liniowego j, ponieważ jest to środkowa linia rozdzielczości.

Jeśli linia 312 w płaszczyźnie szczeliny projekcyjnej 308 jest równoległa do płaszczyzny ogniskowej 16 i prostopadła do kierunku elementów soczewkowatych, punkty A i B przecięcia linii 312 z ramionami kąta δ wyznaczą odległość h.

Jeśli punktowe źródło światła jest emitowane na ekran soczewkowaty 10 przez kąt δ z odległości h gdy oglądający obserwuje ekran, punkt 314 (fig. 11) będzie znajdował się na głównej osi optycznej 310 (fig. 13) jedynie w widoku od przodu. Oświetlana linia j będzie rzutowana z powrotem do oglądającego przez ekran soczewkowaty i oglądający będzie widział jasny obraz w punkcie 314. Gdy oko oglądającego jest umieszczone w punkcie 316 (fig. 11) w pobliżu punktu A (fig. 13), lecz poza kątem rozdzielczości δ, oglądający będzie jedynie widział znacznie zmniejszoną jasność odbitą przez ekran soczewkowaty.

Jak to wcześniej opisano, długość cięciwy środkowego kąta rozdzielczości jest optycznie wyznaczana na podstawie tego efektu. Szerokość linii rozdzielczości pod środkowym elementem soczewkowatym (j na fig. 13) jest równa LfTh, gdzie h jest odległością od płaszczyzny szczelin projekcyjnych do płaszczyzny środków optycznych ekranu soczewkowatego, L - długością cięciwy środkowego kąta rozdzielczości w odległości h (odcinek liniowy AB na fig. 13), a f jest długością ogniskowej ekranu soczewkowatego.

Jak to pokazano na fig. 18, środkowy kąt rozdzielczości może być zastosowany do pomiaru cech rozdzielczości systemu soczewek odblaskowych. Testowa soczewka 412 jest umieszczona w odległości f równej długości ogniskowej soczewki ponad ekranem rozpraszającym 416. Dwukierunkowe lustro 400 jest umieszczone ze swą powierzchnią odbijającą w odległości p ponad soczewką wzdłuż jej głównej osi optycznej. Punktowe źródło światło 402 jest umieszczone w płaszczyźnie równoległej do ekranu rozpraszającego 416 w odległości, liczonej w kierunku prostopadłym, p od środka optycznego 420 testowej soczewki 412. Czujnik 404, o kierunku patrzenia zbieżnym z kierunkiem emisji punktowego źródła światła 402 na testową soczewkę 412, może posuwać się na boki na płaszczyźnie 418, która jest równoległa do ekranu rozpraszającego 416 i prostopadła do głównej osi optycznej 410 soczewki.

Gdy czujnik jest umieszczony w odległości q ponad powierzchnią odbijającą dwukierunkowego lustra 400, szerokość linii rozdzielczości j na ekranie rozpraszającym 416 może być wyznaczona opisanym powyżej sposobem. Jeśli pożądany jest pomiar szerokości linii rozdzielczości j' w innym obszarze ekranu dyfuzyjnego 416, jak to zaznaczono liniami przerywanymi na fig. 18, soczewka 412 może być przesuwana do boków, tak jak to pokazano. Kąt 408 jest kątem padania światła emitowanego z punktowego źródła światła 402. Ponieważ kąt rozdzielczości zależy od rozdzielczości soczewki i chropowatości ekranu rozpraszającego, względne rozpraszanie pary powierzchni może być wyznaczane w podobny sposób poprzez porównanie własności rozdzielczości systemów soczewki odblaskowej przy użyciu tej samej soczewki testowej 412 przy znanej zdolności rozdzielczości.

Szczeliny projekcyjne wybrane dla powiększalnika powinny nie być szersze niż długość cięciwy środkowego kąta wyznaczonej przez odległość płaszczyzny szczelin projek

179 677 cyjnych od płaszczyzny środków optycznych ekranu soczewkowatego. Szczelina projekcyjna, mająca szerokość dopasowaną do zawierania się w środkowym kącie rozdzielczości przy tej odległości, zapewnia spełnienie powyższego warunku. Zgodnie ze sposobem według wynalazku, środkowy kąt rozdzielczości jest kątem wyznaczonym przez cięciwę, która przy rzutowaniu przez środek optyczny elementu soczewkowatego z płaszczyzny szczelin projekcyjnych wytwarza linię na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego, której szerokość jest równa szerokości środkowej linii rozdzielczości. Długość tej cięciwy może być wyliczona dla dowolnej odległości (h) pomiędzy płaszczyzną szczelin projekcyjnych i płaszczyzną środków optycznych elementu soczewkowatego, gdy znana jest szerokość środkowej linii rozdzielczości (j), poprzez zastosowanie równania jh/f.

Rzadki jest przypadek, gdy liniowo ułożony rząd szczelin projekcyjnych może być utworzony w taki sposób, że krawędzie szczelin projekcyjnych znajdują się względem siebie w układzie krawędź w krawędź, jak to wskazuje zestaw soczewek 40 na płaszczyźnie 52 na fig. 19b. Na szczęście, ponieważ element soczewkowaty nie może rozróżniać obrazu na płaszczyźnie ogniskowej, który jest mniejszy niż środkowa linia rozdzielczości, szerokość każdej szczeliny projekcyjnej może być mniejsza niż długość cięciwy środkowego kąta rozdzielczości, to znaczy mniejsza niż niezbędna dla zapełnienia środkowego kąta rozdzielczości. Może być zastosowany dowolny zestaw soczewkowy, gdzie szerokość każdej szczeliny projekcyjnej jest mniejsza niż długość cięciwy środkowego kąta rozdzielczości, oraz gdzie drugie osie szczelin projekcyjnych są równe. Zestaw soczewkowy 50 na płaszczyźnie 54 reprezentuje zestaw soczewkowy, w którym odległości pomiędzy drugimi osiami, oznaczonymi jako 48 na fig. 19a, są równe. Najbliższa płaszczyzna, w której może leżeć dowolny zestaw mających jednakowy rozmiar i równomiernie rozmieszczonych szczelin projekcyjnych, jest płaszczyzną, na której odległości pomiędzy drugimi osiami sąsiednich szczelin projekcyjnych są równe długości cięciwy środkowego kąta rozdzielczości.

Płaszczyzna, na której może leżeć zestaw mających jednakowy rozmiar i równomiernie rozmieszczonych szczelin projekcyjnych, taka że odległości pomiędzy drugimi osiami sąsiednich szczelin projekcyjnych są równe długości cięciwy środkowego kąta rozdzielczości, jest określana tutaj jako płaszczyzna ograniczenia odległości. Określenie ograniczenie odległości odnosi się do odległości pomiędzy płaszczyzną środków optycznych ekranu soczewkowatego i płaszczyzną ograniczenia odległości. Szerokość środkowej linii rozdzielczości j, długość ogniskowej ekranu soczewkowatego f, odległości pomiędzy drugimi osiami sąsiednich szczelin projekcyjnych r (48 na fig. 19a), oraz ograniczenie odległości h pomiędzy płaszczyzną środków optycznych ekranu soczewkowatego i płaszczyzną, szczelin projekcyjnych, są powiązane równaniem h/f=r/j.

Dowód istnienia płaszczyzny ograniczenia odległości jest następujący: jeśli istnieje odcinek prostej linii równoległy do płaszczyzny ogniskowej ekranu soczewkowatego i prostopadły do kierunku ekranu soczewkowatego, to pomiędzy tym odcinkiem i ekranem soczewkowatym istnieje ograniczenie odległości, z którego, lub z odległości większej, środkowe rzutowanie długości segmentu liniowego rozróżnianego przez ekran soczewkowaty i materiał światłoczuły, jest równe szerokości środkowej linii rozdzielczości. Płaszczyzna równoległa do ekranu soczewkowatego, na której umieszczony jest ten segment liniowy, jest nazywana płaszczyzną ograniczenia odległości. Przy drukowaniu zachodzi warunek, że płaszczyzna szczelin projekcyjnych znajduje się na płaszczyźnie ograniczenia odległości dla odległości pomiędzy drugimi osiami szczelin projekcyjnych, lub w odległości większej niż ograniczenie odległości.

Figura 20 przedstawia zestaw soczewkowy 40, w którym szczeliny projekcyjne są szersze niz środkowy kąt rozdzielczości 38, a w związku z tym są bliżej niż ograniczenie odległości. Zestaw soczewkowy 40 jest zestawem wadliwym, ponieważ obraz wytwarzany przez każdą szczelinę projekcyjną na płaszczyźnie ogniskowej jest szerszy niż środkowa linia rozdzielczości. Wówczas, powstały obraz wieloliniowy będzie zawierał linie podobne do pokazanych na fig. 17a, które nie mają jednakowej szerokości. Ponadto, jeśli szczeliny projekcyjne zestawu soczewkowego są zablokowane aż do samego dołu, będą się tworzyć przerwy pomiędzy liniami obrazu wieloliniowego utworzonego ze źródła światła.

179 677

Figura 8 przedstawia sposób promieniowego przesuwania szczelin projekcyjnych zgodnie z niniejszym wynalazkiem. Szczeliny projekcyjne powinny być przesuwane zasadniczo promieniowo na zewnątrz od punktu 230 na płaszczyźnie ogniskowej 16 pod środkowym elementem soczewkowatym. Tory promieniowego ruchu powinny być wyznaczane w zależności od promieni, przy czym ich wierzchołki powinny być umieszczone w punkcie 230. Fig. 8 przedstawia korzystny sposób przesuwania szczelin projekcyjnych zasadniczo promieniowo na zewnątrz w obrębie kąta równego kątowi szczelinowemu, którego wierzchołek znajduje się w punkcie 230, przy czym odległości rzutowania pozostają stałe 238, 240 i 242. Przesuwanie szczelin projekcyjnych zgodnie ze sposobem według wynalazku zapewnia, że szczeliny projekcyjne pozostaną w obrębie kątów akceptacji 208, 210, 212, przez co całkowicie wypełnią strefy obrazu wieloliniowego bez tworzenia przerw pomiędzy liniami obrazu wieloliniowego.

Specjalista z pewnością dostrzeże fakt, że chociaż powyższe rozważania dotyczyły etapu zestawiania, odnoszą się one również do etapów wykonywania zdjęcia i odwzorowywania. Fotograf wybiera zestaw soczewkowy jako soczewkę aparatu przy wzięciu pod uwagę fotografowanego obiektu, oraz ekran soczewkowaty, który będzie użyty podczas zestawiania. Gdy wyznacza się ustawienie soczewek, fotograf ustawia w taki sposób aparat, by liniowo ustawiony rząd soczewek wypełniał kąt równy kątowi szczelinowemu ekranu soczewkowatego, z wierzchołkiem umieszczonym na płaszczyźnie patrzenia, wybranej żeby była płaszczyzną ogniskową ekranu soczewkowatego w gotowej odbitce fotograficznej. W-ten sposób zapewnia się, że kąt zbieżności aparatu będzie dostosowany do kąta zbieżności powiększalnika, przy pomocy którego drukuje się obraz trójwymiarowy.

Pozycje i długości ogniskowych soczewek aparatu i powiększalnika, oraz pozycje i powiększenia oddzielnych obrazów dwuwymiarowych zapisanych na nośniku pośrednim, na przykład filmie, muszą być tak dobrane, by obrazy były postrzegane jako stabilne gdy patrzy się na gotowy ekran soczewkowaty. Najtrudniejszy problem na jaki napotykają fotografowie przy produkcji trójwymiarowych obrazów jest szybkie i precyzyjne zestawienie dwuwymiarowych obrazów na ekranie soczewkowatym. W celu osiągnięcia szybkiego i precyzyjnego zestawienia dwuwymiarowych obrazów pokazanych na fig. 21, aparat musi wytworzyć liczne obrazy elementu w przestrzeni obiektywowej, które mają być ze sobą zestawione na przykład w punkcie 120 zgodnie ze standardowymi ustawieniami, względem których kalibrowany jest powiększalnik.

Określenie standardowe ustawienia dotyczy-ustalonej relacji pomiędzy soczewkami aparatu, soczewkami powiększalnika i liniowo rozmieszczonym rzędem oddzielnych obrazów dwuwymiarowych zapisanych na nośniku pośrednim, która musi spełniać następujące trzy warunki: szczeliny projekcyjne powiększalnika muszą być umieszczone w odległości od ekranu soczewkowatego równej lub większej niż ograniczenie odległości, jak pokazano na fig. 21, oddzielne dwa obrazy dwuwymiarowe 135, 141, 147 elementu w przestrzeni obiektywowej, które mają być zestawiane w punkcie 120 na płaszczyźnie 121, muszą być zasadniczo równomiernie rozstawione, a odległości pomiędzy skrajnymi obrazami 135 i 145 i końcami, odpowiednio, 103, 101 cięciwy kąta akceptacji muszą być równe połowie odległości pomiędzy sąsiednimi obrazami 135, 141, środki optyczne 112, 114 i 116 soczewek projekcyjnych na płaszczyźnie 108 muszą być równomiernie promieniowo rozstawione na liniach 126, 128, 130 łączących obrazy 135, 141, 147 elementu przestrzeni obiektywowej, które mają być zestawione w punkcie 120.

Powyższe warunki pozwalają aparatowi na pokrycie kąta 110 równego kątowi akceptacji ekranu soczewkowatego, pozwalając jednocześnie na to, by środki optyczne soczewek projekcyjnych były umieszczone w prawidłowym ustawieniu względem obrazów dwuwymiarowych, dzięki czemu otrzymuje się efekt ortoskopowy. Ponadto, obrazy dowolnego elementu w przestrzeni obiektywowej przy wierzchołku kąta 110 równego kątowi szczelinowemu ekranu soczewkowatego (to znaczy, w miejscu gdzie kierunki patrzenia soczewek aparatu zbiegają się na płaszczyźnie patrzenia), będą zestawione w jednym punkcie na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego, tak że będą sobie odpowiadać. Podstawowe znaczenie ma fakt, że odstępy między obrazami, które mają być rzutowane, są oparte

179 677 na optycznym a nie na geometrycznym rzutowaniu elementu na płaszczyznę patrzenia, tak by wykonać zestawienie na ekranie soczewkowatym.

Dowolny aparat, który tworzy liczne dwuwymiarowe obrazy przynajmniej jednego elementu w przestrzeni obiektywowej, w taki sposób że obrazy są dopasowane do powiększalnika skonstruowanego zgodnie z opisywanymi warunkami, posiada wspólny standard ustawień z powiększalnikiem. Dzięki temu może być użyty dowolny kształt elementu soczewkowatego, jeśli tylko kąt szczelinowy ekranu soczewkowatego jest równy kątowi szczelinowemu, z jakim zostały wykonane aparat i powiększalnik.

Szczególny rząd oddzielnych dwuwymiarowych obrazów o konfiguracji odpowiedniej do spełnienia powyższych warunków jest określany jako standardowy rząd obrazów. Ten standardowy rząd obrazów może być zastosowany do optycznej kalibracji (w przeciwieństwie do geometrycznej kalibracji, jak to opisano w patencie amerykańskim nr 3 953 869) aparatów i powiększalników dla standardowego rzędu obrazów. Wówczas, wszystkie aparaty i wszystkie powiększalniki wykalibrowane zgodnie z tymi specyficznymi ustawieniami mogą być między sobą wymieniane. We wszystkich przypadkach, instalacja i kalibracja soczewek aparatu i soczewek powiększalnika są wykonywane zgodnie ze standardowym rzędem obrazów, który jest wybrany przy wzięciu pod uwagę wspomnianych wymagań dla odwzorowywania trójwymiarowego. W celu uzyskania dokładnego zestawienia oddzielnych dwuwymiarowych obrazów na ekranie soczewkowatym, oraz uniknięcia zmian skali na uzyskanej fotografii w wyniku tolerancji produkcyjnych i aberracji soczewek, przynajmniej dwa punkty odniesienia umieszczone w wybranej płaszczyźnie patrzenia muszą być zapisane przez aparat na filmie; w ten sposób tworzy się standardowy rząd obrazów, które mają być rzutowane przez powiększalnik. Następnie wykonywany jest zestaw obrazów każdego punktu odniesienia tak by zbiegał się na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego, dzięki dobraniu pozycji i ogniskowych soczewek powiększalnika. Ten sam sposób może być użyty do kalibracji dodatkowego aparatu względem standardowego rzędu obrazów poprzez rzutowanie standardowego rzędu na ekran umieszczony w wybranej płaszczyźnie patrzenia i dobranie pozycji i ogniskowych soczewek aparatu w taki sposób, że zestaw obrazów każdego punktu odniesienia zbiega się na wybranej płaszczyźnie patrzenia aparatu. Tak więc aparat, powiększalnik, rząd oddzielnych dwuwymiarowych obrazów zapisanych na nośniku pośrednim oraz standard ich ustawień tworzą niezależny system.

Poprzez odpowiednie dostrajanie wzajemnego układu pomiędzy soczewkami i negatywami utworzonych obrazów, możliwe jest obsługiwanie dużej gamy zjawisk fotograficznych. Na przykład, jeśli fotograf robi zdjęcie, w którym rząd soczewek aparatu nie wypełnił w sposób efektywny kąta akceptacji, powiększalnik może być tak ustawiony, by zmieniać płaszczyznę zestawiania. Jak pokazano na fig. 21, przesuwanie negatywów 134, 140 i 146 na płaszczyźnie 104 zapewnia liniową regulację położenia płaszczyzny patrzenia aparatu względem płaszczyzny ogniskowej ekranu soczewkowatego. Jeśli negatywy są przesuwane do środka do płaszczyzny 106, obraz będzie dostrzegany w pozycji 118. W przeciwnym przypadku, jeśli negatywy są przesuwane na zewnątrz do płaszczyzny 102, obraz będzie dostrzegany w pozycji 122. Specjaliści z łatwością dostrzegą że można wykonać wiele podobnych kombinacji.

Można wykorzystać liczne urządzenia by osiągnąć pożądane rezultaty przy zastosowaniu sposobu wytwarzania opisywanych tutaj trójwymiarowych obrazów wysokiej jakości. Jednakże w każdym przypadku, ilość soczewek w aparacie musi być taka sama jak ilość soczewek w powiększalniku.

Aparat fotograficzny według wynalazku, w swej najprostszej postaci, zawiera rząd soczewek posiadających równoległe osie optyczne, wy kalibrowanych względem standardowego rzędu obrazów, zgodnie ze standardowymi ustawieniami, oraz ułożonych w liniowej matrycy. Ogniskowe i odstępy między soczewkami są ustalone. Sprzężona z migawką i mechanizmem przesłony, każda soczewka będzie wytwarzać oddzielny dwuwymiarowy obraz na podzielonej na części błonie w aparacie. W takiej konfiguracji, aparat jest przeznaczony do używania przy ustalonej odległości od wybranej płaszczyzny patrzenia, wybranej przez fotografa dla uzyskania dobrego efektu. Aparat może być modyfikowany w taki sposób, ze

179 677 matryca soczewek może być wymieniana, co pozwala fotografowi na zastąpienie rzędu soczewek o danych długościach ogniskowej rzędem soczewek o innej długości ogniskowej. Każda wymienna matryca soczewek musi być wykalibrowana zgodnie ze standardowym rzędem obrazów, tak jak to zostało opisane. Aparat może również zawierać matrycę soczewek o zmiennych długościach ogniskowych, tak by proporcjonalnie zmieniać skale obrazów dwuwymiarowych.

Podobnie jak aparat, powiększalnik może być skonfigurowany na różne sposoby. Po pierwsze, powiększalnik może zawierać stacjonarną matrycę soczewek posiadających osie optyczne, które są równoległe, w celu składania przy zastosowaniu ustalonej odległości pomiędzy filmem i materiałem światłoczułym na ekranie soczewkowatym. Po drugie, powiększalnik może być tak skonstruowany, by zawierał wymienne rzędy soczewek, których osie optyczne są równoległe. Tak jak poprzednio, odległość pomiędzy filmem i materiałem światłoczułym na ekranie soczewkowatym musi pozostać stała.

Po trzecie, powiększalnik może być tak skonstruowany, by zawierał zespół do umożliwiania przesuwania każdej soczewki powiększalnika w zasadniczo promieniowym kierunku zależnie od wyboru punktu na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego, podczas gdy film przesuwa się zasadniczo w stronę do lub od ekranu soczewkowatego i w płaszczyźnie równoległej do szczelin projekcyjnych. Taki powiększalnik pozwala na umieszczanie płaszczyzny patrzenia na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego.

Po czwarte, powiększalnik może być tak skonstruowany, by zawierał zespół do umożliwiania przesuwania każdej soczewki powiększalnika w zasadniczo promieniowym kierunku zależnie od wyboru punktu na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego, podczas gdy rząd dwuwymiarowych obrazów na filmie przesuwa się zasadniczo promieniowo. W celu dostosowania się do tego ruchu, film musi być pocięty lub pozaginany. Taki układ pozwala na korekcje skali i na stosowanie różnych aparatów mających zmiennie rozstawiane soczewki.

Po piąte, powiększalnik może być tak skonstruowany, by zawierał zespół do umożliwiania przesuwania filmu w stronę do lub od ekranu soczewkowatego oraz w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny szczelin projekcyjnych. Powiększalnik zawiera ponadto zespół do umożliwiania przesuwania każdej soczewki powiększalnika w zasadniczo promieniowym kierunku zależnie od wyboru punktu na płaszczyźnie ogniskowej ekranu soczewkowatego. Rząd soczewek może również być tak skonstruowany, by był wymienny i pozwalał na promieniowy ruch soczewek o danej długości ogniskowej, które mogą być wymieniane na inny rząd promieniowo ruchomych soczewek mających iriną długość ogniskowej. W każdym przypadku, powiększalnik, podobnie jak aparat, może zawierać soczewki o zmiennych długościach ogniskowej, do proporcjonalnej zmiany skał obrazów dwuwymiarowych.

Powyższy opis i przedstawione szczególne sposoby realizacji wynalazku zostały zaprezentowane jedynie tytułem przykładu. Możliwe są różne modyfikacje i zmiany w sposobie i urządzeniu według wynalazku, nie wykraczające poza jego zakres.

179 677

179 677

Fig. 4

179 677

b; a; ε, f, c b* d g, h, a; b; A?

179 677

Fig.7

179 677

Fig.9

Fig.10

179 677

179 677

179 677

Fig. 13

179 677

179 677

179 677

179 677

179 677

Fig.21

179 677

Fig.l

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 6,00 zł.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania obrazu stereoskopowego, w którym tworzy się liczne dwuwymiarowe obrazy przynajmniej jednego elementu w przestrzeni obiektywowej i odbija trójwymiarowy obraz na materiale światłoczułym za pomocą zespołu do drukowania obrazu stereoskopowego, w którego skład wchodzi soczewkowaty ekran i zespół projekcyjny umieszczony w pewnym odstępie i operacyjnie połączony z ekranem soczewko waty m, przy czym ekran soczewkowaty zawiera liczne podłużne elementy soczewkowate umieszczone ponad płaszczyzną ogniskową i wyznaczające płaszczyznę środków optycznych równoległą do płaszczyzny ogniskowej oraz posiada ustalony kąt akceptacji, a zespół projekcyjny zawiera liczne liniowo rozstawione szczeliny na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych, rzutujące liczne dwuwymiarowe obrazy na ekran soczewkowaty, znamienny tym, że konstruuje się standardowy rząd obrazów (134,140,146) zawierający przynajmniej dwa punkty odniesienia (118, 122), tak że w rzutowanym standardowym rzędzie obrazów (134, 140, 146), obrazy przynajmniej dwóch punktów odniesienia (118,122) zbiegają się na ustalonej płaszczyźnie (121) urządzenia do tworzenia obrazów, i kalibruje się urządzenie do drukowania przez rzutowanie standardowego rzędu obrazów na nośniku obrazu i regulację szczelin projekcyjnych (182,188 i 186) zespołu projekcyjnego tak, że przynajmniej dwa punkty odniesienia (118,122) zbiegająsię z płaszczyzną ogniskową (16) ekranu soczewkowatego (10).
2. 2. Urządzenie do wytwarzania obrazu stereoskopowego, zawierające zespół do tworzenia licznych dwuwymiarowych obrazów przynajmniej jednego elementu w przestrzeni obiektywowej, oraz zespół do drukowania obrazu stereoskopowego na materiale światłoczułym, zaopatrzone w soczewkowaty ekran i zespół projekcyjny umieszczony w pewnym odstępie i operacyjnie połączony z ekranem soczewkowatym, przy czym ekran soczewkowaty zawiera liczne podłużne elementy soczewkowate, umieszczone ponad płaszczyzną ogniskową i wyznaczające płaszczyznę środków optycznych równoległą do płaszczyzny ogniskowej oraz posiada ustalony kąt akceptacji, a zespół projekcyjny zawiera liczne liniowo rozstawione szczeliny na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych, rzutujące liczne dwuwymiarowe obrazy na ekran soczewkowaty, znamienne tym, że kąt akceptacji (66, 68) ekranu soczewkowatego (10) wyznacza cięciwę (88) kąta akceptacji (66, 68) na płaszczyźnie (180) szczelin projekcyjnych dla dowolnej ustalonej odległości (h) od płaszczyzny środków optycznych (20) do płaszczyzny (180) szczelin projekcyjnych, a szczeliny projekcyjne (182, 186, 188) są tak liczne i każda z nich znajduje się w takim położeniu, że rzutowane przez nieliczne dwuwymiarowe obrazy (135, 141, 147) na ekran soczewkowaty (10) tworzą obraz wieloliniowy na płaszczyźnie ogniskowej (16), składający się z wielu stref (190-206), bez przerw pomiędzy sąsiednimi strefami, przy czym każda z wielu stref (190-206) zawiera liczne linie odpowiadające licznym dwuwymiarowym obrazom (135, 141, 147), bez przerw między sąsiednimi liniami, przy tym każda z tych linii nie jest szersza niż najwęższa linia, która może być rozróżniana przez elementy soczewkowate (12) ekranu soczewkowatego (10).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zespół wytwarzający zawiera ponadto zespół zapisujący do zapisu w jednym kroku zbioru dwuwymiarowych obrazów (135, 141, 147) na nośniku pośrednim, przy czym szczeliny projekcyjne (182, 188 i 186) zespołu do drukowania tworzą w jednym kroku obraz wieloliniowy na płaszczyźnie ogniskowej (16), w stałej pozycji zespołu projekcyjnego względem wspomnianego ekranu soczewkowatego (10) i w stałej pozycji nośnika pośredniego względem ekranu soczewkowatego (10).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że liczne dwuwymiarowe obrazy (135, 141, 147) są rzutowane w każdej ze wspomnianych licznych stref (190-206) zawierających liczne linie, przy czym liczba dwuwymiarowych obrazów (135, 141, 147) jest większa niz liczba linii obrazu wieloliniowego rozróżnialnych przez każdy z licznych elementów soczewkowatych (12) na płaszczyźnie ogniskowej (16) w każdej z licznych stref (190-206).

   179 677
5. 5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że liczba dwuwymiarowych obrazów (135, 141, 147) jest większa niż liczba linii wyznaczających krawędzie obrazu mających zasadniczo ostrość i kontrast rozróżnialne przez ludzkie oko na odległości równej odległości na płaszczyźnie ogniskowej (16) ekranu soczewkowatego (10) pomiędzy dwoma obrazami jego samego elementu w przestrzeni obiektywowej, rzutowanymi przez skrajne z licznych szczelin projekcyjnych (182, 186, 188), która to odległość jest większa od odległości pomiędzy dwoma obrazami tych elementów, które fotograf chce by były wolne od efektu stroboskopowego przy oglądaniu z ustalonej minimalnej odległości.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że liczne szczeliny projekcyjne (182, 186, 188) są równomiernie rozstawione wzdłuz długości cięciwy (88), wyznaczonej przez kąt akceptacji (66, 68) na płaszczyźnie (180) szczelin projekcyjnych.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że każdy ze wspomnianych elementów soczewkowatych (12) ekranu soczewkowatego (10) posiada ustalony środkowy kąt rozdzielczości (38), a każdy środkowy kąt rozdzielczości (38) wyznacza cięciwę (AB) środkowego kąta rozdzielczości (38) na płaszczyźnie (180) szczelin projekcyjnych dla ustalonej odległości (h) od płaszczyzny środków optycznych (20) do płaszczyzny (180) szczelin projekcyjnych, przy czym minimalna liczba wspomnianych licznych szczelin projekcyjnych (182, 186, 188) jest wyznaczona poprzez podzielenie długości cięciwy (88), wyznaczonej przez kąt akceptacji (66, 68) na płaszczyźnie (180) szczelin projekcyjnych, przez długość cięciwy (AB) wyznaczanej przez środkowy kąt rozdzielczości (38) na płaszczyźnie (180) szczelin projekcyjnych.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że każda z licznych szczelin projekcyjnych (182, 186, 188) jest nie szersza niż długość cięciwy (AB) środkowego kąta rozdzielczości (38) na płaszczyźnie (180) szczelin projekcyjnych.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że każda z licznych szczelin projekcyjnych (182, 186, 188) posiada główną oś optyczną (310) prostopadłą do płaszczyzny ogniskowej (16) ekranu soczewkowatego (10) i drugą oś (328) na płaszczyźnie (180) szczelin projekcyjnych równoległą do kierunku elementów soczewkowatych (12), przy czym odległości pomiędzy drugimi osiami (328) sąsiednich szczelin projekcyjnych spośród licznych szczelin projekcyjnych (182, 186, 188) są nie większe niż długość cięciwy (AB) wyznaczonej przez środkowy kąt rozdzielczości (38) na płaszczyźnie (180) szczelin projekcyjnych.
10. 10. Urządzenie według-zastrz. 9, znamienne tym, że odległości pomiędzy drugimi osiami (328) skrajnych szczelin projekcyjnych spośród licznych szczelin projekcyjnych (182,186,188) i odpowiednimi końcami cięciwy, wyznaczonej przez kąt akceptacji (66, 68) na płaszczyźnie szczelin projekcyjnych, są równe połowie odległości pomiędzy drugimi osiami (328) sąsiednich szczelin projekcyjnych z grupy licznych szczelin projekcyjnych (182,186,188).

    * * *