PANTALLA MEJORADA PARA REPRODUCCIÓN DE
IM GENES TRIDIMENSIONALES ESTÁTICAS O EN
MOVIMIENTO Y PROCEDIMIENTO PARA FABRICARLA
CAMPO DEL INVENTO
La presente invención se refiere a una pantalla mejorada para reproducción de imágenes tridimensionales es¬ táticas o en movimiento y a un procedimiento para fabricar¬ la. Con esta pantalla, tal como se explicará, se per¬ fecciona el funcionamiento del sistema óptico para reprodu¬ cir por proyección imágenes tridimensionales, que ha sido desarrollado por el mismo solicitante e inventor que el de la presente y se reivindica en registros de patente anterio- res.
ANTECEDENTES DEL INVENTO
En la patente española con el número de publica¬ ción 2000293 (correspondiente a la solicitud 8603612 pre¬ sentada el 29.12.1986) así como en la solicitud de patente española 8900722, presentada el 28.2.1989, se describe y reivindica un sistema o dispositivo óptico para la repro¬ ducción de imágenes tridimensionales, estáticas o en movi¬ miento. En este dispositivo o sistema se incluye una panta¬ lla a través de la cual (o reflejándose en ella) se proyec- tan las imágenes, consiguiéndose el efecto óptico de imáge¬ nes en relieve, estáticas o en movimiento.
Entre los sistemas capaces de reproducir imágenes en movimiento con profundidad se diferencian los este¬ reoscópicos y los tridimensionales. El término "estereoscó- pico" se utiliza para designar un sistema en el que para la reproducción se emplean dos imágenes captadas a una dis¬ tancia que es aproximadamente igual a la existente entre los ojos de un ser humano. El término "tridimensional" se utiliza cuando se emplea un mayor número de imágenes capta- das y reproducidas que en el sistema anterior, per itiéndo-
se la observación dentro de un amplio ángulo de visión, sin molestar a los observadores, anteponiéndoles fil¬ tros ópticos o cualquier otro artificio.
La mayoría de los dispositivos de reproducción tridimensional, hasta ahora realizados, emplean "una super ficie difusora" donde se generan, proyectan, transmiten, amplifican o, simplemente, imprimen las distintas imáge¬ nes.
La diferenciación entre las distintas imágenes reproducidas sobre la superficie difusora se consigue re¬ servando un lugar distinto para cada una de ellas, es de¬ cir mediante lo que se denomina "diferenciación escalar de imágenes".
Todos los sistemas que contienen una superficie difusora, consiguen, con procedimientos diversos, reservar a cada imagen una posición diferente sobre ésta. Esta pos¿ ción establece una franja vertical de muy poca anchura. La visión se realiza a través de una trama óptica de lentes cilindricas verticales cuyas líneas focales están conteni- das en un plano en el que se sitúa la superficie difusora.
El ángulo de visión ortoscópica coincide con el ángulo de abertura de las lentes cilindricas mencionadas.
Por esta razón, los sistemas que están basados en esta diferenciación escalar de imágenes con un elevado valor del ángulo de visión ortoscópica, dan lugar a dise¬ ños de lentes cilindricas verticales que resultan de cons¬ trucción muy costosa o incluso imposible.
Entre estos sistemas se pueden citar:
El descrito en la patente de los EE.UU. 1.883.290, de Ivés, donde se describen un sistema y su respectivo procedimiento de proyección frontal, un siste¬ ma y su respectivo procedimiento de proyección trasera, así como los diferentes sistemas y procedimientos orienta¬ dos a conseguir un elevado ángulo de visión ortoscópica. De una lectura de esta patente se deduce que el ángulo ele vado de visión ortoscópica conduce a lentes cilindricas de
muy difícil fabricación y a una pérdida de calidad cuando es alto el número de imágenes. Estas dificultades, unidas al brillo por reflexión especular de los proyectores en el caso de la proyección frontal, o al ajuste de preci¬ sión necesario cuando la proyección es trasera, dan lugar a una baja utilidad práctica de los productos resultantes.
La patente de los EE.UU. 4.078.854, de Yano, describe un dispositivo, que consta en esencia de dos ele_ mentos, un sistema óptico convergente y una pantalla com¬ puesta de dos tramas de lentes cilindricas. Se describen en dicha patente dos procedimientos de reproducción tridi_ mensional por proyección trasera a través de esta panta¬ lla. En el primero de ellos, correspondientes a las figu¬ ras 1 hasta 4 de la patente, se usa una pantalla de mate- rial traslucido situado entre dos tramas de lentes cilin¬ dricas verticales, apareciendo las imágenes divididas en finas tiras verticales. En el segundo procedimiento, una de las tramas es una trama de lentes cilindricas horizon¬ tales, pero ese sistema se considera como simple variante del sistema utilizado para el primer procedimiento, basári dose siempre en la diferenciación escalar de imágenes so¬ bre una superficie difusora de material traslúcido. En es ta patente, la abertura de las lentes cilindricas tiene un valor concreto y fijo, independiente de la distancia entre los objetivos proyectores, así como de la distancia de proyección, poniendo ésto de manifiesto que se está ba sando en la diferenciación escalar de imágenes, para un número muy pequeño de imágenes reproducidas. De hecho, es_ te sistema se designa en la patente como sistema de repro ducción estereoscópica con un número muy pequeño de imáge_ nes (véase página 1, líneas 10-13), diciéndose que como máximo las imágenes pueden ser cinco (véase la página 5, líneas 30-32) con un amplio margen de visión, pero con el grave inconveniente de que habrá observadores que verán la misma imagen con ambos ojos y se necesitará dar sensa¬ ción de profundidad por otros medios, ciertamente compli-
cados .
En resumen, todos estos sistemas basados en la diferenciación escalar de imágenes se conciben tratando de hacer llegar a cada ojo una imagen tomada en su totalidad por una única cámara. La visión tridimensional se intenta conseguir haciendo que cada ojo vea una imagen captada por una cámara distinta y por lo tanto situada en distinto lu¬ gar.
El presente solicitante e inventor se basa, al contrario que en estas citas de la técnica anterior, en una diferenciación angular de imágenes.
Para conseguir esta diferenciación angular se n cesita, además de suprimir la superficie difusora, conce¬ bir la reproducción de las imágenes de una manera distinta a la anteriormente realizada. En el presente caso, de cada imagen proyectada se verá solamente un rectángulo, que se¬ rá distinto para cada punto de observación. El conjunto de rectángulos, correspondiente a un punto de observación, formará una imagen única y distinta de la correspondiente a cualquier otro lugar de observación. Con ello el ángulo de visión ortoscópica puede hacerse tan amplio como se de¬ see, sin necesidad de cambiar las características ópticas del sistema de reproducción, simplemente aumentando el nú¬ mero de imágenes proyectadas; en efecto, ni el número de imágenes proyectadas ni el ángulo de visión ortoscópica condicionan el diseño de las tramas de lentes cilindricas. No se emplea ninguna superficie difusora sobre la que ha¬ yan de enfocarse las distintas imágenes. Existe ciertamen¬ te un plano ideal, donde se enfocan las imágenes, pero es- te plano no necesita materializarse en ninguna entidad fí¬ sica. Por razones pedagógicas, podrá considerarse dicho plano como una superficie imaginaria transparente.
Se empezará definiendo la característica funda¬ mental de esta superficie transparente: "Todo punto de la superficie transparente se cori vierte en centro emisor de fotones, que conservan la misma
dirección que el fotón incidente".
Como consecuencia de ello:
- Cualquier observador, cualquiera que sea su p£ sición, verá un solo punto de la imagen proyectada. Dicho punto será la intersección con la superficie transparente de la línea que unirá al centro óptico del proyector con el centro óptico del observador. A cada situación de obser_ vación corresponderá un punto de imagen distinto.
- Si dos o más imágenes se proyectan al mismo tiempo desde posiciones espaciales distintas sobre la su¬ perficie transparente, los fotones provinientes de las di tintas proyecciones conservarán su dirección después de atravesar ésta. Las diferentes imágenes se podrán distin¬ guir, puesto que los fotones de cada una emergirán con un ángulo diferente desde esta superficie transparente. Con ello se establece el concepto de "diferenciación angular de imágenes".
Los únicos sistemas de los que se tiene conoci¬ miento, que están basados en esta diferenciación angular de imágenes, son los considerados en las antes mencionadas patente y solicitud de patente del presente solicitante e inventor; en ellas, se describe un sistema de proyección de imágenes tridimensionales de paralaje horizontal, y otro sistema de proyección de imágenes tridimensionales de paralajes horizontal y vertical, es decir un sistema inte¬ gral.
Para establecer esta diferenciación, se dispone en primer lugar una trama óptica de lentes cilindricas ver ticales, delante de la superficie imaginaria antes mencio- nada, a una distancia que es igual a la distancia focal de estas lentes. La elección de esta distancia focal se hace de tal manera que la relación entre el tamaño transversal de una de las lentes cilindricas a su distancia focal sea al menos igual a la relación de la distancia existente en- tre dos objetivos de proyección contiguos, a la distancia de proyección, y nunca superior al doble de dicho valor.
A través de estas lentes cilindricas, con las características mencionadas, cualquier observador, cual¬ quiera que sea su posición, pasará a ver tantos segmentos de imágenes como proyectores haya. Estos segmentos se fun dirán en un único segmento rectilíneo. Este segmento de imagen rectilíneo resultante será distinto para cada pun¬ to de observación y estará contenido en la línea resultan te de la intersección del plano, que contenga los proyec¬ tores y el observador, con la superficie transparente de proyección ideal.
Frente a esta trama se dispone una segunda tra¬ ma óptica de lentes cilindricas horizontales, cuyas lí¬ neas focales se encuentran en el mismo plano focal de las lentes cilindricas verticales y coinciden, por lo tanto, con la pantalla transparente imaginaria. Esta segunda tra ma se encargará de convertir el segmento de imagen ante¬ rior en un rectángulo, cuya base tendrá el mismo tamaño que el segmento y cuya altura será la de la superficie transparente. A cada posición de observación corresponde- rá un rectángulo de imagen distinto, y el conjunto de es¬ tos rectángulos formará una imagen única y distinta en caí da punto de observación.
La distancia focal de estas lentes cilindricas horizontales ha de ser lo más pequeña que sea posible en relación con su anchura (la de los cilindros semicircula¬ res) para conseguir que su abertura permita la visión, desde cualquier punto, de un rectángulo tan alto como el propio sistema óptico.
Con ello se constituye la pantalla utilizada en las anteriores patente y solicitud del presente solicitar! te. Esta pantalla está formada, por lo tanto, en una de sus caras, por una superficie con una trama óptica constó^ tuida por lentes cilindricas horizontales con una sección que en la práctica resulta ser semicircular (es decir el ángulo del sector de círculo es de 1802), que tienen una dimensión transversal de anchura del orden de magnitud de
0,2 mm, y un radio de curvatura del orden de 0,1 mm; y la otra cara está constituida por lentes cilindricas vertica_ les con una dimensión transversal que en la práctica es del mismo orden de magnitud de 0,2 mm pero poseen un ra- dio de curvatura mucho mayor, de 1 a 2 mm, lo cual da lu¬ gar a que el ángulo del sector de círculo sea menor que 1802.
Utilizando esta pantalla se consiguen ciertameri te los sorprendentes efectos encontrados por primera vez por el solicitante e inventor; no obstante, la misma ado¬ lece de algunos inconvenientes. Por un lado, las lentes cilindricas verticales deben tener una abertura muy redu¬ cida, es decir un radio de curvatura grande con relación a su tamaño transversal. Esto da lugar a una altura muy pequeña desde la cuerda de base, haciendo muy costosa la fabricación de la correspondiente trama. Por otra parte, cada vez que se cambien de manera notable las condiciones de reproducción, es decir el tamaño de la imagen reprodu¬ cida y como consecuencia la distancia de observación o ári guio de visión, etc., habría que cambiar la abertura de las lentes cilindricas para obtener un perfecto aprovecha, miento. Sin embargo, puesto que las tramas de la referida pantalla tienen una abertura fija de lentes, un cambio en el valor de esta abertura obligaría a reemplazar la panta_ lia por otra correspondiente adaptada a este nuevo valor.
SUMARIO DEL INVENTO El solicitante e inventor se estableció por lo tanto la misión de aprovechar plenamente las ventajas de sus sistemas desarrollados, para idear una pantalla basa- da en la referida diferenciación angular de imágenes, que no tenga los inconvenientes de la primitiva, que a conti¬ nuación se llamará pantalla simple, y cuyo precio de cos¬ te sea lo más bajo posible.
En el curso de los estudios realizados, se ha encontrado que se consigue una pantalla perfeccionada re¬ emplazando la trama de lentes cilindricas verticales de pe
güeñas aberturas por otra de lentes cilindricas inclina¬ das de gran abertura, y/o cubriéndola con una sustancia transparente de distinto índice de refracción. La inclina ción de estos cilindros es variable, con lo que se consi- gue que la abertura horizontal del sistema pueda adaptar¬ se a todas las condiciones de reproducción.
Por otro lado, se ha desarrollado una técnica totalmente nueva para fabricar la pantalla a precio bara¬ to y de una manera tal que se pueda conseguir una fabrica ción en serie de la misma.
Esta pantalla perfeccionada, desarrollada bajo estas premisas, se caracteriza porque: las tramas de lentes cilindricas son ópticamen¬ te convergentes y/o divergentes (es decir se pueden pre- sentar en cualquier combinación de los tipos ópticamente convergentes y/o divergentes, que se estime oportuna); la trama de lentes cilindricas horizontales es¬ tá formada por cilindros con una sección semicircular mientras que la trama de lentes cilindricas inclinadas se forma por una agrupación de cilindros semicirculares cu¬ bierta por una sustancia transparente (líquida o sólida) con un índice de refracción n' tal que se obtenga en la combinación con las lentes cilindricas semicirculares la misma abertura óptica que la de la trama de lentes cilín- dricas verticales de la pantalla simple, estando cubierta la cara de trama de lentes cilindricas inclinadas con una lámina de material transparente (que puede ser de mate¬ rial plástico o incluso de vidrio), en caso de que la sus tancia de índice n' sea líquida; y/o estando formada por una trama de lentes cilindricas de sección semicircular que forma con los cilindros horizontales de la otra cara un ángulo θ{ menor que 90S, siendo calculado este ángulo c{ de manera tal que se consiga para el conjunto la misma abertura óptica que para la pantalla simple, y que, cuan- do se aplica esta última medida conjuntamente con el recu brimiento de material de índice n', el ángulo c^' es ma-
yor que el ángulo c , siendo calculados c ' y n' de mane¬ ra tal que se obtenga la misma abertura óptica que la de la pantalla simple.
Alternativamente, una de las tramas de lentes cilindricas pueden tener superficie especular, obteniénd se entonces reflexión de las imágenes, en lugar de trans¬ misión.
Estas pantallas mejoradas, con sus diversas al¬ ternativas, sirven para la reproducción de imágenes trid¿ mensionales con paralaje horizontal; en el caso de que la reproducción tenga que ser de tipo integral, es decir con paralajes vertical y horizontal, entonces la pantalla es¬ tá caracterizada porque: las tramas de lentes cilindricas son ópticamen- te convergentes y/o divergentes; las tramas de lentes cilindricas horizontales y verticales (ha de señalarse que en este caso el ángulo i es siempre de 902) están formadas por cilindros de sec¬ ción semicircular, yuxtapuestos en su sentido axial, so- bre una o ambas caras de la pantalla, estando cubierta la trama de lentes cilindricas verticales con una sustancia del índice de refracción que es necesario para que se ob¬ tengan la abertura óptica horizontal mencionada, pudiendo verificarse alternativamente que una de las tramas tenga superficie especular.
Para la fabricación de dicha pantalla mejorada se hubiera podido pensar en moldear materiales ópticos transparentes termoplásticos mediante moldes tallados con tramas de lentes cilindricas perfectamente pulidas. No obstante, teniendo en cuenta las reducidas dimensiones de los elementos componentes de la pantalla, puede compren¬ derse con facilidad que cualquier operación convencional de pulimentación resulta difícil y altera de manera ina¬ ceptable las características geométricas del molde con di^ cha trama cilindrica.
Por consiguiente, se ha desarrollado una técni-
ca totalmente original para la fabricación de la pantalla perfeccionada, consistiendo esta nueva técnica en a) pre¬ parar primeramente un molde constituido por hilos metáli¬ cos perfectamente pulidos o de fibras ópticas, apretada- mente yuxtapuestos; b) producir un contramolde de caucho de silicona o material elastómero similar; c) producir por galvanotecnia un molde definitivo, hecho de cobre, ni quel o material similar; c') ocasionalmente, para obtener tramas de lentes ópticamente convergentes, producir un contramolde del molde definitivo de la operación c), tam¬ bién hecho de cobre, níquel o metal similar; d) con el molde o contramolde definitivo, moldear por prensado las respectivas tramas de lentes cilindricas semicirculares sobre el material fundido destinado a formar la placa de pantalla de material transparente, solidificando poste¬ riormente; o moldear la pantalla aplicando el monómero del material termoplástico sobre el molde y aplicando pos_ teriormente presión en condiciones de polimerización del monómero; y e) en el caso de emplearse una sustancia de índice de refracción n' o n" sobre una o ambas tramas de cilindros semicirculares, colocar la sustancia en cues¬ tión y, en el caso de que ésta sea líquida, cubrir con una película el material transparente que constituye la trama, para encerrar así la sustancia de índice n1 o n". De este modo se podrán producir tramas ópticas cilindricas convergentes o divergentes de gran abertura, que son las que se necesitan para producir la pantalla perfeccionada.
Las ventajas obtenidas con el modo de proceder antes explicado con relación a los sistemas anteriores consisten en que:
A) El ángulo de visión total puede hacerse tan grande como se quiera dependiendo solamente del número de proyectores, de la distancia entre ellos y de la distan- cia de proyección.
B) El tamaño de las lentes cilindricas no está
limitado por el número de imágenes y puede hacerse de mao; nitud tan pequeña como se quiera, con lo que la calidad de la imagen obtenida vendrá condicionada solamente por las condiciones de fabricación de las lentes cilindricas. C) Cuando el observador se salga del campo de visión no se producirá pseudoscopia.
D) No es necesario crear ningún complejo artifi ció de división de las imágenes proyectadas en tiras ver¬ ticales ordenadas y entrelazadas, ni recurrir a la colabo ración de otros sistemas ópticos convergentes adicionales al plano lenticular, con lo que se establece una fabrica¬ ción muy fácil y sencilla;la proyección trasera no neces¿ ta ajuste de precisión, y es muy sencilla de implementar cualquiera que sea el tamaño de la imagen reproducida. E) Las imágenes percibidas por cada ojo del ob¬ servador son distintas, independientemente de su ubica¬ ción.
F) El sistema de lentes cilindricas compuestas de inclinación variable facilita su construcción y univer_ saliza su empleo a cualquier condición de reproducción.
Conviene advertir que este sistema sólo es váljL do para proyección y no puede utilizarse en reproduccio¬ nes fotográficas sobre papel. En cambio, sí es posible d¿ señar con este sistema visores de diapositivas tridimen- sionales.
La llamada proyección frontal se consigue muy fácilmente haciendo que una de las tramas de lentes tenga superficie especular como ya se ha dicho.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las figuras 1 a 5 están destinadas a explicar las ideas en las que se basa el nuevo sistema, mientras que las figuras 6 a 8 describen realizaciones particula¬ res del sistema perfeccionado de este invento. En particular, En la figura 1 se muestra en forma esquemática un observador O mirando un objeto P a través de una ven-
tana AB ;
En la figura 2 se muestran en esquema m observa dores O,, 02...0 mirando un objeto P a través de la ven¬ tana AB; En la figura 3 se muestran en esquema n cámaras
CCi. , CC Δ....CCn separadas entre sí por una distancia Kc y con sus ejes ópticos paralelos;
En la figura 4 se muestra en esquema la disposi ción de los proyectores PR, , PR-...PR y de la trama ópti ca de cilindros verticales (1) de distancia focal f y de tamaño transversal d; la distancia entre dos proyectores contiguos es K y la distancia de proyección es B;
En la figura 5 se muestra en perspectiva una pantalla simple con una trama óptica de lentes cilíndri- cas verticales (1) y una trama óptica de lentes cilindri¬ cas horizontales (2), siendo e el espesor del sistema, v el ángulo de visión, S el ángulo horizontal bajo el cual se ven dos proyectores, f la distancia focal de los cilindros verticales, B la distancia de proyección, K la distancia entre dos proyectores contiguos, y PR, , PR-...PR la situación de los centros ópticos de los proyectores;
En la figura 6 se muestra en perspectiva la parí talla perfeccionada de la presente invención, provista de una lámina con lentes cilindricas horizontales en una ca- ra y una parte trasera plana, y de otra lámina con lentes cilindricas inclinadas en un ángulo © con respecto a la horizontal, en una cara, y una parte trasera también pla¬ na; ambas partes traseras quedan enfrentadas entre sí;
En la figura 7 se muestra en sección transver- sal una lámina provista de las lentes cilindricas inclina das, la cual consta de una sustancia de índice de refrac¬ ción n, cubierta por otra sustancia de superficie plana, sólida o líquida, de índice de refracción n' diferente;
En la figura 8 se muestra en perspectiva la parí talla perfeccionada objeto de este invento, provista de una lámina con lentes cilindricas simples horizontales y
de otra lámina con lentes cilindricas inclinadas en un án¬ gulo o variable con respecto a la horizontal y cubierta de una sustancia de índice de refracción n'.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS En la figura 1, un observador O, mira un objeto
P a través de una ventana de anchura AB, practicada en una pared perpendicular a las líneas de visión hacia el infin¿ to; se muestra en planta a este observador O, con sus ojos derecho D, e izquierdo I, ; el haz de rayos luminosos que, partiendo del paisaje, pasan por I, (es decir haz homocén- trico en I.) es el que sirve para formar la imagen del ojo izquierdo; análogamente, el haz de rayos luminosos que pa¬ san por D1 (es decir el haz homocéntrico en D1 ) sirve para formar la imagen del ojo derecho. La percepción del relieve se logra al sintetizar el cerebro las imágenes del ojo izquierdo y del ojo dere¬ cho, formadas por estos dos haces de rayos luminosos, que pasan por los puntos I, y D, no coincidentes.
La recta AB, contenida en la traza del plano que contiene la ventana, se considera descompuesta en la serie de puntos infinitamente p ^róximos F 1, , F 2-...Fi....Fn-1, ,' Fn.
Es importante hacer observar que todo rayo perte neciente al haz homocéntrico en D. está contenido en el conj Junto de haces homocéntricos F1, ,' F2-...Fi....Fn-1,,' Fn,' siempre que la distancia entre F. y F. .. para cualquier va lor de i sea lo suficientemente pequeña.
En la figura 2, varios observadores O 1η '. 02-...0m miran el mismo objeto a través de la antedicha ventana AB y están situados en diversos puntos distintos; puesto que no es necesario considerar la paralaje vertical, se pueden representar todos los pares de ojos por su proyección en un plano horizontal común.
Resulta evidente, por razones topológicas obvias, que todo haz homocéntrico I. o D. está contenido en la se- rie de haces homocéntricos F.. , F ,
, F siempre q^ue la distancia entre cada Fi. y Fí.-l, sea lo suficiente e—n
te pequeña .
Dicho de otra manera:
"La imagen formada tomando como base los haces homocéntricos I. o D. correspondientes a los ojos izquier- do y derecho del observador 0. , y para cualquier observa¬ dor 0. , se puede sintetizar seleccionando y componiendo convenientemente trozos de las imágenes formadas tomando como base los haces homocéntricos F 1, ,' F2...Fi....Fn-1, ,' Fn,' siempre que la distancia entre cada F. y F. 1 sea lo sufi¬ cientemente pequeña".
La demostración sigue siendo válida cualquiera que sea la curva que contenga los haces homocéntricos F. , F2...F....F con tal que ésta sea continua y pase por los puntos AB. La separación mínima necesaria (también denomina da tamaño de los elementos reproductores) para no apreciar que la imagen está constituida por franjas, y la separa¬ ción necesaria (o distancia entre centros ópticos de los objetivos al efectuar la captación) para poder reproducir en forma aparentemente continua la variación de la parala¬ je, son muy diferentes.
La distancia máxima entre los centros ópticos de los objetivos de las cámaras viene impuesta, para cada pro fundidad de campo, por la condición de continuidad de ima- gen en la reproducción. Estas relaciones son comunes a to¬ dos los sistemas de reproducción tridimensional, entre los que se encuentra el sistema considerado por la presente in vención.
La distancia entre los centros ópticos contiguos de los proyectores, cuando se utiliza la diferenciación ari guiar de imágenes, viene determinada por la relación entre la abertura de proyección y la de observación.
La abertura de proyección es el cociente de la distancia entre los centros ópticos de dos proyectores cori tiguos y la distancia de proyección.
La abertura de observación es el cociente de la
distancia entre los ojos de un observador y la distancia de observación.
La distancia entre objetivos al efectuar la cap¬ tación puede ser mucho mayor que la distancia F.-F. ,, a la que se hace mención anteriormente.
Así, el procedimiento de captación consistirá en utilizar una serie de objetivos cuyos centros ópticos se encuentran sobre una línea horizontal, que están separados entre sí por una distancia K que es función de la profun- didad del campo de captación.
La figura 3 representa esquemáticamente este pr£ cedimiento de captación. Por simplicidad de dibujo se mues_ tra cada objetivo perteneciente a una única cámara y los ejes ópticos paralelos entre sí. En la realidad, varios de los objetivos, o todos ellos, pueden pertenecer a una úni¬ ca cámara, y los ejes ópticos pueden estar inclinados.
En esta figura CC. , CC_ , CC-....CC representan a las cámaras con los centros ópticos de sus objetivos se¬ parados por una distancia K y situados sobre una línea ho rizontal ZZ ' .
Para la proyección se utilizará el mismo número de objetivos de proyectores que objetivos de cámaras se utilizaron en el procedimiento de toma. Cada uno de ellos proyectará una imagen sobre una trama óptica transparente de lentes cilindricas.
La figura 4 representa esquemáticamente la disp£ sición de los proyectores PR, , PR-....PR separados entre sí por la distancia K y proyectando sobre la trama óptica de lentes cilindricas de reproducción. En esta figura se ha representado por simplici¬ dad, cada objetivo como perteneciente a un único proyector, y todos los ejes ópticos situados paralelamente entre sí.
En la realidad, varios de los objetivos, o todos ellos, pueden pertenecer a un único proyector y los ejes ópticos pueden estar inclinados.
Es importante tener en cuenta que el ángulo for-
mado por las diferentes películas de imágenes en la pro¬ yección ha de ser el mismo que el formado por las pelícu¬ las de las imágenes en la captación. En caso contrario, las superficies planas de igual paralaje en la captación serían reproducidas como superficies curvas, a menos que se introdujese una inclinación compensatoria en el proce¬ so de copiado de las películas.
La distancia B de los proyectores a la pantalla es impuesta por la distancia focal de los proyectores y el tamaño de la pantalla o trama óptica de lentes cilin¬ dricas.
La trama óptica (1) de lentes cilindricas está formada por cilindros con una anchura d, lo suficientemeri te pequeña como para no poderse percibir, señalando la ee periencia que para un ojo sano la anchura de los cilin¬ dros deberá ser inferior a la distancia de visión en me¬ tros dividida por 3.500, y deberá tener una distancia fo¬ cal f dada por: d f = B
2K.
que se deduce igualando la abertura de cada cilindro
G = d/f con aquella bajo la cual se ven tres proyectores,
2KR. En realidad, la abertura de cada cilindro puede es-
B tar comprendida entre este valor, constituyendo por lo tanto la visión abarcando tres proyectores, y la mitad del mismo, es decir constituyendo la visión abarcando dos proyectores. Con ello se consigue una transición imperce£ tibie de una franja de imagen a la siguiente, ya que la parte de imagen del proyector PR. se va mezclando suave¬ mente con la proyectada por sus proyectores vecinos PR. , y PR^.
Si los proyectores se separan entre sí, disminu yen la paralaje de reproducción, aunque aumenta el ángulo de visión tridimensional y a la inversa.
Para un número determinado de proyectores, a ca
da variación de distancia entre ellos, suponiendo que se conserva la misma distancia de proyección, corresponde una trama de lentes cilindricas diferente, dado que hay que es tablecer que la relación entre el tamaño transversal y la distancia focal de un cilindro sea igual a la relación de la distancia entre proyectores a la distancia de proyec¬ ción. Este inconveniente se resuelve con la nueva pantalla perfeccionada de la presente invención.
Para completar la visión, se dispone otra trama óptica de lentes cilindricas horizontales de abertura suf¿ cíente para que cualquier observador, independientemente de su altura, vea toda la componente vertical de la ima¬ gen. En general, siempre pueden elegirse lentes cilindri¬ cas semicirculares, que son de la máxima abertura, con un tamaño transversal que, como en el caso de la trama de leri tes cilindricas verticales, debe ser lo suficientemente pe_ queño como para no ser percibido.
El sistema óptico de reproducción está represen¬ tado en la figura 5; en ésta el ángulo de visión V es fun- ción del cociente de la distancia de separación entre el primer proyector y el último proyector, la distancia de proyección B y la abertura de las lentes cilindricas vert_i cales; el ángulo S de abertura de las lentes cilindricas verticales es función del cociente de la separación K R en- tre dos proyectores contiguos la distancia de proyección B.
En esta figura puede apreciarse también la vi¬ sión de la componente vertical a través de la trama óptica de lentes cilindricas horizontales. Dando expresión numérica a las condiciones obte¬ nidas, para tamaños de imágenes reproducidas del orden de 50 cm, se puede considerar una distancia de observación c_ moda situada entre 150 cm y 200 cm. Para estos valores, se obtienen radios de curvatura de las lentes cilindricas ve ticales del orden de unos milímetros, frente a los tamaños transversales del orden de 0,2 mm que se presentaban en la
pantalla simple. La altura desde la cuerda de base es me¬ nor que 0,005 mm. Un aumento en el tamaño de la imagen re producida se traduce en un aumento de la distancia de ob¬ servación, y en consecuencia en un valor todavía más pe- queño de la altura desde la cuerda de base.
En la pantalla simple, evidentemente, cambios apreciables en el tamaño de la imagen reproducida o en el ángulo de visión significarían cambios apreciables en las condiciones de reproducción, que obligarían a reemplazar la pantalla por otra de diferente abertura. Todos estos inconvenientes, como ya se ha señalado, se solucionan con el uso de la pantalla perfeccionada que continúa teniendo una trama óptica de lentes cilindricas horizontales de gran abertura, de sección semicircular. Esta trama de lentes cilindricas horizontales tiene impuesta solamente la condición de poseer una aber¬ tura suficiente para que se vea la imagen en toda su alttα ra desde cualquier lugar de observación previsto.
La trama de lentes cilindricas inclinadas tiene una componente de abertura vertical que hace variar el va lor de la abertura vertical de las lentes cilindricas ho¬ rizontales. Esta variación de la abertura vertical no al¬ tera el funcionamiento del sistema, puesto que, como ya se ha dicho, esta abertura vertical no está sujeta a nin- gún valor crítico. Esta trama de lentes cilindricas incl¿ nadas tiene una gran abertura Gmax, para obtener así una gran facilidad de fabricación. En la figura 7, estos ci¬ lindros se han representado como semicirculares. El ángu¬ lo 0( que estas lentes cilindricas forman con la horizon- tal se determina en función del valor G de la componente de abertura horizontal, que es la encargada de reproducir la paralaje horizontal. Se cumple la relación seno = G/
La componente de abertura vertical, cuyo valor es G .coso( se combina con la componente aportada por la abertura vertical de los cilindros horizontales sin
afectar en nada al funcionamiento óptico del sistema.
Es importante hacer observar que la variación de esta inclinación o( entre 02 y 902 establecerá la corres¬ pondiente variación de la abertura horizontal resultante entre 0 y Gmax. De esta condición se deduce q^ue el sistema óptico resultante, y que se representa en la figura 6, es apto para cualquier condición de reproducción, siempre que se presente una abertura horizontal comprendida entre es¬ tos valores de 0 y 1 Gmax Volviendo a la figura 6, en ella se muestra con flechas el sentido de la variación del ángulo Q¿ y el re¬ sultante en la variación del ángulo S entre dos proyecto¬ res P-R.¡_-| PR» . En la mayor parte de los casos, como ya se ha dicho, la componente horizontal G es muy pequeña y como consecuencia también es pequeño el ángulo c • Sin em¬ bargo, en estas condiciones, puede resultar observable el efecto "moiré", que se hace imperceptible al aumentar los valores del ángulo θ( .
Para conseguir que se haga mayor este ángulo al- fa sin que se pierda la ventaja de la cómoda fabricación de cilindros con una abertura G„ma„x suficiente, se ha de e—m plear una pantalla de tipo compuesto, es decir con materi
ja les de distintos índices de refracción. En esta pantalla, se consig'ue q^ue la abertura G'max sea apreciablemente me-
En la figura 7 se muestra una sección transver¬ sal de una de estas tramas de lentes cilindricas inclina¬ das de tipo compuesto. Los cilindros están hechos de un ma terial con un índice de refracción n cubierto con una capa de un material (sólido o líquido) de cara exterior plana e índice de refracción n'. La abertura de este sistema com¬ p ruesto será G'max = Gma„x„ (n-n')/n-l. El sistema óp ctico re- sultante se muestra en la figura 8 en una vista en perspe£ tiva. De nuevo, en esta figura se muestra el sentido para la variación del ángulo OÍ^ y el sentido resultante en la variación del ángulo S. La abertura de este sistema está da
da por:
A lo largo de la descripción que antecede, siem_ pre se ha hablado de, y se han representado, lentes cilíri dricas convergentes, pero el sistema es igualmente válido para el caso en que las lentes sean divergentes o se pre- senté una combinación de lentes divergentes con lentes convergentes, con la única limitación de que se conserven los valores de abertura y de las dimensiones transversa¬ les de los elementos ópticos componentes.