全息摄影系统及全息显示系统和立体摄影系统的制作方法

本实用新型涉及一种图像拍摄和播放系统。特别是涉及一种全息摄影系统及全息显示系统和立体摄影系统。

背景技术：

把真实的3D场景用3D的方法拍摄下来，然后再用3D的方法播放出来展示给大家，这就是拍摄3D电影和播放3D电影的技术。

目前应用最广泛的现有技术，如图1所示，是将两架摄像机，即左摄像机301和右摄像机302的距离调至63毫米(人眼的距离)平行放置并且各自同时向内偏置一个小角度α和α'，把两架摄像机镜头中心线的交点‘O’放在被拍摄的物体表面上。拍摄之前将左摄像机301镜头上装上X方向的偏振光镜片或装上红色镜片，右摄像机302镜头上装上Y方向的偏振光镜片或装上绿色镜片，然后同时开机进行拍摄。放映的时候将这两个画面同时放映在屏幕上，此时如果用裸眼观影，非常模糊而且还是重影的影像，所以人们在观影的时候必须佩戴特殊的眼镜。如果是偏振光拍摄的影像就带上偏振光眼镜，左眼戴上X方向的偏振光镜片，所以只能看到左摄像机301拍摄到的画面，而看不到看到右摄像机302拍摄到的画面；右眼戴上Y方向的偏振光镜片，所以只能看到右摄像机302拍摄到的画面，而看不到看到左摄像机301拍摄到的画面。如果是红绿光拍摄的影像就带上红绿眼镜，左眼戴上绿色镜片，所以只能看到左摄像机301拍摄到的红色画面，而看不到看到右摄像机302拍摄到的绿色画面；右眼戴上红色镜片，所以只能看到右摄像机302拍摄到的绿色画面，而看不到看到左摄像机301拍摄到的红色画面。观影者面对屏幕，用这样的方式看到的画面就真的好像是两只眼睛同时看到的立体画面，这就是我们所观看的3D电影。

现有技术观看3D影像的时候必须要佩戴3D眼镜，因为观众所看到的是两个位置不同的影像幻觉，所以观看久了出现头晕、恶心的感觉。

另外还有不足之处：现有技术的拍摄和显示只能存在于单一视角，无法做到同时观看同一个运动着的物体侧面和背面等其它视角的景象，所以也就不可能完全满足所有观众的口味。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够用裸眼就可以看到清晰而且具有立体感动态画面的全息摄影系统及全息显示系统和立体摄影系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种全息摄影系统，包括有用于拍摄被摄物体的m个摄像装置，其中m为大于等于3的整数，所述的m个摄像装置等间隔的分布在同一圆周上，每相邻的两个摄像装置到圆心的夹角为360/m，所述m个摄像装置的结构相同，均包括有包括L型机架，所述L型机架的垂直部分的顶端等间隔的依次设置有：用于向被拍摄物发出的激光束而产生漫反射光斑并进行拍摄的中间拍摄机构、用于分别通过中间拍摄机构所发出的激光束在被拍摄物上产生的漫反射斑点找到被拍摄物并进行拍摄的左侧拍摄机构和右侧拍摄机构，所述左侧拍摄机构和右侧拍摄机构发出的激光束在被拍摄物上产生的漫反射斑点与中间拍摄机构所发出的激光束在被拍摄物上产生的漫反射斑点重合；所述的L型机架的水平部分的上方设置有托板，所述托板的上端面上对应所述左侧拍摄机构和右侧拍摄机构分别设置有用于驱动左侧拍摄机构和右侧拍摄机构左右摆动的左侧驱动机构和右侧驱动机构，所述的L型机架的水平部分上垂直设置有导向柱和垂直驱动伺服电机，所述垂直驱动伺服电机的驱动轴连接有驱动丝杠，所述驱动丝杠通过螺纹贯穿的连接所述托板，所述导向柱贯穿所述托板，所述托板通过在所述驱动丝杠的驱动下沿所述导向柱上下移动而驱动所述左侧驱动机构和右侧驱动机构上下移动，从而带动左侧拍摄机构或右侧拍摄机构上下摆动。

所述的中间拍摄机构包括有固定在所述L型机架的垂直部分顶端的用于设置中间摄像机的中间支架，上端对应所述的中间摄像机并且与所述的支架通过第一万向铰链铰接的固定杆，所述固定杆的下端连接手动旋转杆，所述手动旋转杆前端设置有中间激光笔，所述摄像机与所述中间激光笔位于同一垂直线上。

所述的左侧拍摄机构和右侧拍摄机构结构完全相同均包括有：通过支架设置在所述L型机架的垂直部分顶端上方的第二万向铰链，水平铰接在所述第二万向铰链上的导向轴，所述导向轴的一端通过固定板分别设置有侧部摄像机和侧部激光笔，所述侧部摄像机和侧部激光笔位于同一垂直线上，且所述侧部摄像机位于所述侧部激光笔的上方，所述导向轴的另一端连接用于驱动所述导向轴带动所述侧部固定板、侧部摄像机和侧部激光笔左右和上下摆动的左侧驱动机构或右侧驱动机构。

所述的左侧驱动机构或右侧驱动机构结构相同，均包括有：固定在所述托板上的螺母，固定在所述螺母上端的用于贯穿的插入左侧拍摄机构或右侧拍摄机构中的导向轴的轴套，以及固定在所述托板上的水平驱动伺服电机，所述水平驱动伺服电机的旋转轴连接水平驱动丝杠，所述水平驱动丝杠与所述螺母螺纹连接，在水平驱动丝杠的驱动下所述螺母带动轴套左右移动，从而带动左侧拍摄机构或右侧拍摄机构中的导向轴左右摆动。

一种全息摄影系统的全息显示系统，包括有底座和通过轴承能够旋转的设置在所述底座中心的旋转轴，所述旋转轴上固定支撑有圆形托盘，所述圆形托盘上端面沿圆形托盘的圆周首尾衔接的依次设置有大小相同的m个显示器，所述m个显示器构成一个正m面体结构，每一个显示器对应物体全息摄影系统中的一个摄像装置，用于放映所对应的摄像装置摄取的图像，所述圆形托盘上对应每一个显示器都设置有一个用于开闭所对应的显示器的弹性开关，所述的底座上形成有用于触动所述弹性开关开启显示器中的角度开关的开启结构。

形成在底座上的所述的开启结构是：在所述底座的上端面对应观看者处形成有向下凹进的凹槽，所述凹槽的两侧与底座上端面之间形成有过渡斜面。

所述的弹性开关包括有：弹簧，连接在所述弹簧上端的用于触动显示器中的角度开关开或关的触发杆，连接在所述弹簧下端的用于驱动触发杆动作的驱动杆，所述驱动杆的底端设置有能够随着所述圆形托盘的旋转在所述底座的上端面以及形成在底座上端面的凹槽和过渡斜面上滑动的滑动触点。

一种全息摄影系统的立体摄影系统，是由由上至下设置的n层物体全息摄影系统构成的半圆体摄影结构，其中，第一层物体全息摄影系统设置一个摄像装置，其余每层物体全息摄影系统中设置有m个摄像装置，且m＝3×(n-1)，所述的m个摄像装置等间隔的分布在同一圆周上，每相邻的两个摄像装置到所在圆的圆心的夹角为360/m，所述m个摄像装置的结构相同，所述的被摄物体位于所述半圆形摄影结构内。

本实用新型的全息摄影系统及全息显示系统和立体摄影系统，观众就可以任意选择在任何一个瞬时的任何一个角度观看同一个运动物体。而且播放出来的画面用裸眼就能看到3D效果，尤其能够感受到物体各个角度的深度信息。因此运用这种全方位、全视角的技术的成像立体感强，形象更逼真，这种方法可以真实地拍摄一个正在运动着物体的每任何一个瞬时、任何一个视角、上下左右前后所有瞬间与全方位各个视角、立体信息的影像，观影者就能获得如同现实中观看真实物体一样的真实体验，身临其境。

附图说明

图1是现有技术观看3D影像的拍摄示意图；

图2是本实用新型一种物体全息摄影系统的整体布置示意图；

图3是本实用新型中摄像装置的整体结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图3的A-A剖视图；

图6是图3的B-B剖视图；

图7是本实用新型每一个摄像装置的拍摄示意图；

图8是本实用新型全息显示系统布置的俯视图；

图9是图8的仰视图；

图10是图9的C-C方向视图；

图11是本实用新型的立体摄影系统的整体结构示意图。

图中

A：摄像装置 B：显示器

1：L型机架 1a：垂直部分

1b：水平部分 2：左侧拍摄机构

3：中间拍摄机构 31：中间摄像机

32：支架 33：第一万向铰链

34：固定杆 35：手动旋转杆

36：中间激光笔 4：右侧拍摄机构

5：导向柱 6：托板

61：螺孔 7：驱动丝杠

8：垂直驱动伺服电机 9：左侧驱动机构

10：右侧驱动机构 101：支架

102：第二万向铰链 103：导向轴

104：侧部摄像机 105：固定板

106：侧部激光笔 201：螺母

202：轴套 203：水平驱动伺服电机

204：水平驱动丝杠 300：机架

301：左侧摄像机 302：右侧摄像机

20：底座 21：旋转轴

22：弹性开关 221：触发杆

222：弹簧 223：驱动杆

224：滑动触点 23：托盘

24：开启结构 241：凹槽

242：过渡斜面

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的全息摄影系统及全息显示系统和立体摄影系统做出详细说明。

把真实的立体场景从各个视角用3D的方法同时拍摄下来，然后再用3D的方法同时播放各个视角的画面，观众可以选择切换任何一个视角画面观看物体，就能够充分了解物体每个角度的体貌和信息。

本实用新型的全息摄影系统及其全息显示系统，围绕同一个运动着的物体布置m个摄像机，同时从各个角度用m个摄像机进行跟踪拍摄；播放的时候观众希望从哪个角度观看就通过旋转开关，把画面切换到相应的摄像机那里。因此，观众就可以任意选择在任何一个瞬时的任何一个角度观看同一个运动物体。而且播放出来的画面用裸眼就能看到3D效果，尤其能够感受到物体各个角度的深度信息。因此运用这种全方位、全视角的技术的成像立体感强，形象更逼真，这种方法可以真实地拍摄一个正在运动着物体的每任何一个瞬时、任何一个视角、上下左右前后所有瞬间与全方位各个视角、带有立体信息的影像，观影者就能获得如同现实中观看真实物体一样的真实体验，身临其境。

如图2所示，本实用新型的全息摄影系统，包括有用于拍摄被摄物体P的m个摄像装置A，其中m为大于等于3的整数，所述的m个摄像装置A等间隔的分布在以S为圆心的同一圆周上，每相邻的两个摄像装置A到圆心的夹角为360/m，所述m个摄像装置A的结构相同，如图3、图4所示，本实用新型的摄像装置A，均包括有包括L型机架1，所述L型机架1的垂直部分1a的顶端等间隔的依次设置有：用于向被拍摄物发出的激光束而产生漫反射光斑并进行拍摄的中间拍摄机构3、用于分别找到被拍摄物表面上通过中间拍摄机构3所发出的激光束在被拍摄物上产生的漫反射斑点找到被拍摄物，并且让自身发出的激光束在被拍摄物上产生的漫反射斑点与之重合之后进行拍摄的左侧拍摄机构2和右侧拍摄机构4；所述的L型机架1的水平部分1b的上方设置有托板6，所述托板6的上端面上对应所述左侧拍摄机构2和右侧拍摄机构4分别设置有用于驱动左侧拍摄机构2和右侧拍摄机构4左右摆动的左侧驱动机构9和右侧驱动机构10所述的L型机架1的水平部分1b上垂直设置有导向柱5和垂直驱动伺服电机8，所述垂直驱动伺服电机8的驱动轴连接有驱动丝杠7，所述驱动丝杠7通过螺孔61贯穿的连接所述托板6，所述导向柱5贯穿所述托板6，所述托板6通过在所述驱动丝杠7的驱动下沿所述导向柱5上下移动而驱动所述左侧驱动机构9和右侧驱动机构10上下移动，所述左侧驱动机构9和右侧驱动机构10上下移动从而带动左侧拍摄机构2或右侧拍摄机构4中的导向轴103上下摆动。

如图3、图4、图6所示，所述的中间拍摄机构3包括有固定在所述L型机架1的垂直部分1a顶端的用于设置中间摄像机31的中间支架32，上端对应所述的中间摄像机31并且与所述的支架32通过第一万向铰链33铰接的固定杆34，所述固定杆34的下端连接手动旋转杆35，所述手动旋转杆35前端设置有中间激光笔36，所述摄像机31与所述中间激光笔36位于同一垂直线上。

如图3、图5所示，所述的左侧拍摄机构2和右侧拍摄机构4结构完全相同均包括有：通过支架101设置在所述L型机架1的垂直部分1a顶端上方的第二万向铰链102，水平铰接在所述第二万向铰链102上的导向轴103，所述导向轴103的一端通过固定板105分别设置有侧部摄像机104和侧部激光笔106，所述侧部摄像机104和侧部激光笔106安装在同一块固定板105上而且位于同一垂直线上，且所述侧部摄像机104位于所述侧部激光笔106的上方，所述导向轴103的另一端连接用于驱动所述导向轴103带动所述侧部固定板105、侧部摄像机104和侧部激光笔106左右和上下摆动的左侧驱动机构9或右侧驱动机构10。

如图3、图5所示，所述的左侧驱动机构9或右侧驱动机构10结构相同，均包括有：固定在所述托板6上的螺母201，固定在所述螺母201上端的用于贯穿的插入左侧拍摄机构2或右侧拍摄机构4中的导向轴103的轴套202，以及固定在所述托板6上的水平驱动伺服电机203，所述水平驱动伺服电机203的旋转轴连接水平驱动丝杠204，所述水平驱动丝杠204与所述螺母201螺纹连接，在水平驱动丝杠204的驱动下所述螺母201带动轴套202左右移动，从而带动左侧拍摄机构2或右侧拍摄机构4中的导向轴103左右移动摆动。

如图8、图9所示，本实用新型的一种基于全息摄影系统的全息显示系统，包括有底座20和通过轴承能够旋转的设置在所述底座20中心的旋转轴21，所述旋转轴21上固定支撑有圆形托盘23，所述圆形托盘23上端面沿圆形托盘23的圆周首尾衔接的依次设置有大小相同的m个显示器B，所述m个显示器B构成一个正m面体结构，每一个显示器B对应物体全息摄影系统中的一个摄像装置A，用于放映所对应的摄像装置A摄取的图像，所述圆形托盘23上对应每一个显示器B都设置有一个用于开闭所对应的显示器B中的角度开关的弹性开关22，所述的底座20上形成有用于触动所述弹性开关22开启显示器B的开启结构24。

如图9、图10所示，形成在底座20上的所述的开启结构24是：在所述底座20的上端面对应观看者处形成有向下凹进的凹槽241，所述凹槽241的两侧与底座20上端面之间形成有过渡斜面242。

如图9所示，所述的弹性开关22包括有：弹簧222，连接在所述弹簧222上端的用于触动显示器B中的角度开关开或关的触发杆221，连接在所述弹簧222下端的用于驱动触发杆221动作的驱动杆223，所述驱动杆223的底端设置有能够随着所述圆形托盘23的旋转在所述底座20的上端面以及形成在底座20上端面的凹槽231和过渡斜面232上滑动的滑动触点224。

本实用新型的一种基于全息摄影系统的全息显示系统，观看者在对应底座20的开启结构24处观看(如图10)，在位于开启结构的(360°/m)范围内的显示器仅仅播放它所对应的摄像装置所拍摄的画面，开启结构的(360°/m)范围外的显示器全部关闭。这是因为当该显示器转到开启结构的位置处时，该显示器的弹性开关22滑动到开启结构的凹槽241内，其余显示器均处于关闭的状态，只有该显示器进行播放。观看者想看到哪个摄像装置所拍摄的画面，只需通过旋转托盘23，将装有这个摄像装置所拍摄的显示器转到开启结构24的位置处，这个显示器的开关就被打开，开始进行播放。随着托盘23旋转角度和位置范围不断变化，开启对应角度的显示器，其画面也跟着变化，我们不难看出：在任何一个瞬时总是仅仅播放位于观众位置范围内的那一个显示器所对应的摄像装置所拍摄的唯一画面，其它显示器所对应的摄像装置所拍摄的画面在播放的时候一律处于关闭状态。

从图2中可以看出，无论是用激光笔照射被拍摄物体表面后形成的漫反射光斑，还是把被拍摄物体表面佩戴一个发光饰品P作为搜索目标都允许。然后把m个(m≥3)摄像装置(图3)的L型机架1粗略地固定并且均匀地布置在被拍摄物体P周围，因为每一个摄像装置都具备自动跟踪目标的能力，现有技术的摄像机就无法做到这点，所以相对于被拍摄物体的角度没有严格的要求，因此，在整个拍摄期间里被拍摄物体以及它表面上的P可以在所布置的m个摄像装置A所包围的范围内任意活动都不会影响拍摄效果，于是就更具有可操作性。无论有多少个摄像装置参与拍摄，必然具备下列特征是：

1、无论有多少个摄像装置参与拍摄必须做到同时跟踪同一个物体P进行拍摄(如图4)，因为每一台摄像装置都具备自动捕捉并且跟踪拍摄者所指定的拍摄目标的能力，所以做到同时拍摄同一个物体这一点并不困难；

2、因为电信号的传输速度是30万公里/秒，所以无论摄像装置的个数多么多，或者它们之间的间隔有多么大，只要把它们的操作信号的通讯通道并联起来，虽然连接它们的导线各自长度不同，也总是能够做到也必须做到同时同步拍摄，同理，也能做到同时同步播放；

3、用一台计算机记录下所有参与拍摄的摄像装置所拍摄的每一个瞬时画面，以及画面与时间一一对应的规律。从图3、图4中还可以看出每一个摄像装置的机架L型机架1保持静止的情况下拍摄每一个瞬时画面都能自动地把被拍摄物体P放在相对应的‘e平面’之内，因此，在任何一个瞬时所有的‘e平面’ei都相交于P，在播放的时候这个‘e平面’就是显示屏幕。这就是本实用新型的全息拍摄技术和播放技术。拍摄的时候就好像有一圈观众同时都盯着同一个物体定睛观看一样；而播放的时候观众希望从哪个视角观影就能从容地选择。

每个‘平面’在播放的时候都是显示各自的清晰画面的屏幕，因此如果把这些‘平面’按照环绕被拍摄物体P周围360°均匀布置m个摄像装置(如图2)就必然有m个‘平面’，在播放的时候也就必然有m个显示器(图8中B)。如果我们把这m个显示器B(如图8)依次首尾相连形成了一个多面柱体，这个多面柱体的每一个侧表面都代表相应的‘平面’，在播放的时候就是显示器，这个屏幕可以是电视显示屏、电脑显示屏，也可以是手机和平板电脑的显示屏，在播放的时候观众如果处在该显示器所显示的角度的范围内，我们就仅仅播放当初拍摄时该范围内的摄像装置所拍摄的画面，同时关闭其它所有位置摄像装置所拍摄的任何画面；当该观众旋转托盘，该显示器离开底座20上的开启结构24立即关闭，另外一个显示器又位于底座20上的开启结构24处，则这个显示器就播放其所对应的摄像装置所拍摄的画面。

切换画面过程是依靠图9所示的弹性开关22触动显示器上的角度开关来完成的，底座20始终处于静止状态，观众用手动的方式拨动托盘23围绕圆心S转动来选择感兴趣的那一个画面，图9中弹性开关22的驱动杆223在高位的时候所对应显示器的电路是断开状态；弹性开关22的驱动杆223在底座20的凹槽241内的时候所对应显示器的电路是接通状态；由此可见，只有面对观众这一角度范围内的这个显示器播放画面，其它的显示器都处于关闭状态。当再次拨动托盘23转动时，只有面对观众的这个显示处于底座20的凹槽241范围内时，该显示器进行播放，其它的显示器全部关闭。无论托盘23正转还是反转，转动得快还是慢，总是有唯一的一个显示器处于底座20的凹槽241范围内，此时只有在此范围内的这个显示器开机播放画面，其它所有的显示器都处于关机状态。播放的画面恰恰是拍摄的时候与之相对应的摄像装置所拍摄的画面。

在上述的本实用新型的全息摄影系统的基础上，还可以设计为如图11所示的立体摄影系统。如图11所示，本实用新型的基于所述的全息摄影系统的立体摄影系统，是由由上至下设置的n层物体全息摄影系统构成的半圆体摄影结构，其中，第一层物体全息摄影系统f1设置一个摄像装置A，其余每层物体全息摄影系统f2、…、fi、…、fn中设置有m个摄像装置A，且m＝3×(n-1)，所述的m个摄像装置A等间隔的分布在同一圆周上，每相邻的两个摄像装置A到所在圆的圆心的夹角为360/m，所述m个摄像装置A的结构相同，所述的被摄物体P位于所述半圆形摄影结构内。