用于三维摄影的方法和设备的制作方法

专利名称：用于三维摄影的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于形成改进的三维摄影的方法和设备，更具体地说，涉及一种方法和设备，用于从多镜头照相机产生并由多镜头放大器映在透镜式屏面上的成像空间中至少一个物体的多个二维图像简接地产生三维图像。
摄影领域中的先导者们一直在致力于形成更逼真的照片。摄影所遇到的一个难题就是在二维介质上记录一个三维图象。1844年，在德国展示了一种三维的或称为立体摄影的技术。当通过一个特殊的装置观看时，用两个分立的图象产生三维的效果。后来，这种观看装置被一种具有不同颜色透镜的特殊玻璃所替代，以使用户可以看到黑白三维图片和电影。然后用具有偏振透镜的特殊的玻璃来观看彩色图片。
这一技术的下一个突破是形成了能产生三维观感的系统，这种系统无需上述的特殊玻璃。这种创新的系统采用了一个透镜状屏面，置于特殊的图象上，使每个眼睛看到的是分立的二维图象。大脑将这两个分立的图象合成，以产生三维的观感。对于熟悉这门技术的人都知道，术语“透镜式印晒系统”是指一个放大器，它包括一具有感光材料的透镜状屏面，感光材料要么粘接在焦平面上，要么与焦平面接触。在透镜状屏面下形成的图象被称为视差-全息图，或是本文所称的线性平面图象。
线性平面图象由多个线区域构成。在常规的透镜式印相系统中，线性平面图象是由透镜所产生的与放大器投影的一个分立二维图象相应的窄图象。一个区域是由一个透镜所产生的线性平面图象的一部分。这样，一个区域包含的线数目等于由放大器所投影的分立二维图象的数目。一般而言，放大器所投影的分立二维图象的数目，以及在线性平面图象每个区域中线的数目与放大器的投影光圈数目相同。在常规的放大器中，其每个透镜都有一个单投影光圈，每个投影光圈投影单个分立的二维图象。
今天，人们使用的产生合适的线性平面图象的方法有两种即直接方法和间接方法。在直接方法中，线性平面图象在一个特殊的照相机内部产生，该照相机配备有一个透镜屏面，并用一个具有单一光学透镜的放大器印相。所产生的线性平面图象再通过一个透镜状屏面来观看。直接方法的主要问题是需要长的曝光时间，并且在单次曝光中需要移动照相机。
相反，间接方法采用了由照相机从不同有利地点拍摄的分立二维图象，该照相机具有按一行或板条状布置的光学透镜。这一行图象再通过一个多镜头的放大器投影到一个透镜状屏面上，以产生一个线性平面图象。线性平面图象与透镜状屏面的对齐一般不是一个问题。到目前为止，间接方法的主要问题是如何将一排二维图象合并来以产生一个线性平面图象，如何避免区域之间和线与线之间的空隙，以及如何在避免频闪情况下来产生无畸变效果的三维图象。
本发明是对利用间接法产生三维透镜式摄影的现有方法和技术的改进。在本发明之前，间接法产生的三维图象面临几个问题。首先，要达到人们可接受的无畸变效果、(即三维方向上的比例正确)存在困难。第二，因为在前几个步骤中已经进行了合成，合成需要的时间是相当长的。第三，为构成线性平面图象，分立二维图象的合并需要大量的时间和劳动来达到所要求的高级别的精度。即使实现了合并，也难以避免线性平面图象中区域间的空隙或线性平面图象的线之间的空隙，或是两种情况的同时存在。第四，根据过去的技术实现的三维摄影，其能够感受最佳三维效果的观看视角是有限的。最后，现有的三维摄影还有频闪的问题，因而观看者同时感觉到两个分立的图象，或是在观看者头部移动时会感觉到一个透镜产生的图象切换到另一个透镜产生的图象。
大部分与三维图象有关的最近的专利技术都采用了一个透镜状屏面，这些技术的基点是在理论上认为，通过使线性平面图象中每个区域在透镜下的空间中占据精确的宽度，可以达到高质量。实践当中，这样需要每个透镜的光圈角要用放大器的投影光圈有效地填满。光圈角就是由产生于与焦平面垂直相交的透镜边缘的投影的光线通过透镜的光学中心所形成的角度。例如，在如图4所示的美国专利3,953,869中，四个分立的二维图象投影到透镜屏面上并在一个透镜下产生线性平面图象的四个分立的、无重叠的线。类似地，在如图9所示的美国专利3,895,867中显示了在线性平面图象上产生的六个分立的无重叠的线。为了实现所提出的这一理想状态，线性平面图象的每条线宽度不能超过w/n；其中w是每个透镜的宽度，面n是投影到透屏面上的分立图象的数目。实现这一目标的大多数方法要求用几次曝光来印晒线性平面图象，同时在每次曝光之间相对于放大器调节透镜的位置，以保证线叠合。
先前间接方法和设备的目的将分立的图象提供给观看者的双眼，以使观看者的左眼看见一个分立的图象，而观看者的右眼看见另一个分立的图象。如果有十(10)个分立的二维图象被放大器投影到透镜屏面上，则线性平面图象的十(10)条线被投影到线性平面图象每个区域的焦平面上，例如，观看者在同一位置上用左眼可以看到第3个图象，而用右眼可以看到第6个图象。在一个不同的位置上，观看者用左眼可以看到第4个图象，而用右眼可以看到第7个图象。此外，现有的间接方法避免了线性平面图象的线重叠。
另一方面，本发明的间接方法和设备的目的是，向观看者的每只眼睛提供至少两个，最好是更多的重叠分立图象。如果放大器将四十(40)个二维图象投影到透镜屏面上，则线性平面图象的四十(40)条线就投影到线性平面图象每个区域的焦平面上，例如，观看者在一个位置上用左眼可以看到第19、第20、第21和第22个图象，而用右眼可以看到重叠的第14、第25、第26和第27个图象。观看者在线性平面图象上看到的多个重叠的二维图象不会感觉是模糊的，因为对每只眼睛所看到相邻重叠图象间的视差比观看者的分辨能力要弱。而且，重叠的二维图象在线性平面图象上对齐，以便在线性平面图象上重现的目标空间的物体位置的观感位置在观看者的视角改变时并不相对于透镜屏面改变。
先前的只看到两个分立图象的方法仅可在有限的观看区域内产生鲜明的三维图象。当观看者移到一个位置上，看到线性平面图象的两个相邻线的边缘时，观看者将看到这样一幅图象，即其每只眼睛同时感觉到两个分立的图象。这种现象称为“视差效果”。换言之，观看者用左眼看到例如第3和第4个图象，而用右眼看到第6和第7个图象，这是因为相邻的二维图象之间视差很大。这两个图象有很大差异，因而产生了两个重合的分立图象的感觉。在现有的设备中，放大器的投影光圈放在距透镜屏面比上述的距离限制更近的地方，并且要求按照边对边的关系放置，或是要求相对于透镜屏面移动以模拟边对边关系。但是，现有设备使用的投影光圈的总数不足以在相邻的二维图象间产生一个足够小的视差以使分立的图象被感觉为一个实的物体。
在本发明的方法中，用每只眼睛同时观看例如四个图象时，就可消除频闪效果。较大数目的分立二维图象将最大的单视差分为极小的部分，使四个分立的二维图象被感觉为一个实的物体。本发明还提供了一种经验的方法，用于回答实施本发明公开的方法和设备时所需要解答的如下问题1)如何确定要使用的二维图象数目；和2)消除频闪效果所需要的二维图象的最少数目是多少？此外，先前的间接方法假设放大器的投影距离应当与三维摄影的观看距离一样。当从投影距离观看三维摄影时，观看者的左右眼的位置必须与两个投影光圈的位置精确地匹配。这一要求限制了可以使用的投影光圈的数目。当观看距离改变时，观看者的左右眼不再与两个投影光圈的位置匹配。因此，观看者从任何一个除投影距离以外的距离处将在三维摄影的某些区域感受到频闪效果。还有，当观看者离开透镜屏面时，感觉到的图象将加深，也就是说，感觉到的图象将不会在深度上保持无畸变的精度。类似地，随着观看者移向透镜屏面，感觉的图象将变得平坦。在本发明的方法中，就不需要将观看者的眼睛与投影光圈的位置匹配。观看者可以在与投影距离不同的距离处观看透镜式图片。这样，在三维摄影的所有区域都不会感受到频闪效果。
先前方法和设备还有一个缺点，即将投影光圈放置在距透镜屏面比距离限制更近处的不良结果，这里说明如下。简单地消除线性平面图象的线间空隙并不能使先前方法和设备在不移动透镜式印相系统的如下部件之一就可完成一步成像和一步印相，即1)胶片；2)透镜屏面；3)投影光圈；或4)感光材料。如果通过照相机的一次曝光产生二维图象，那么就需要放大器的多次曝光来印晒三维照片，或是在放大器的单次曝光过程中移动透镜式印相系统的至少一个部件。如果用放大器的一次曝光来印晒二维图象，而且不移动透镜式印相系统的上述任何一个部件，那么二维图象必须由照相机的多次曝光或通过在照相机的单次曝光中移动成像系统的至少一个部件来产生。在本发明中，用照相机产生二维图象并用放大器来印晒三维图象并不要求成像系统或透镜式印晒系统的多次曝光，或是要求移动成像系统或透镜式印晒系统的部件。
本发明提供了一种用多镜头照相机一步成像多个分立二维图象、和用多镜头放大器在一个透镜屏面上一步印出三维图象的方法和设备。透镜屏面是本领域技术人员公知的，它由多个彼此平行并置于与感光材料接触的焦平面上的线性透镜或透镜构成。感光材料一般是固定在焦平面上。
对于普通技术人员来说，要产生用于采用透镜技术的三维照片的线性平面图象，需要考虑四个主要问题1)确保在线性平面图象的区域间没有空隙；2)确保线性平面图象的线之间没有空隙；3)确保有足够的分立二维图象以产生一个无频闪效果的三维图象；和4)正确地将二维图象合并到透镜屏面的焦平面上。本发明的方法和设备就是要在一个实用的和可行系统中解决上述问题，通过重新确定透镜系统的构思模型以产生连续的在区域之间和线与线之间无空隙的线性平面图象，从而产生高品质的三维照片。
为了保证在线性平面图象的区域之间无空隙，以前人们接受的理论要求每个区域在透镜下占据精确宽度的空间。但是，人们发现要使上述四个问题都得到满意的解决，就必须允许线性平面图象的区域占据比在透镜下精确宽度大的空间。实际当中，区域宽度随着投影平面即投影光圈的平面到透镜屏面的距离而变化。从数学上说，区域的宽度用公式w((f/h)+1)来确定；其中w是透镜的宽度，f是透镜的焦距，而h是从投影光圈的平面到透镜屏面光心平面的距离。
但是，实际上已经发现所有需要确定的是角的弦长，如果用投影光圈有效地填满，就可以产生线性平面的图象而在区域之间没有空隙。这个角称为接收角(accepting angle)。接收角如图9和10中所示。对任何从透镜屏面光心平面到投影光圈平面的给定距离来说，接收角的弦长等于必须在平行于透镜屏面方向和垂直于透镜方向上在透镜屏面为最亮的第一个光点通过较暗区域到透镜屏面再次变为最亮的第二个光点所移动的距离。
为了找到实际的接收角，接收角的弦应位于摄影者要使用的透镜屏面区域中心的上方。该弦长也由式w((f/h)+1)来确定。通过用投影光圈填满接收角的弦长，在线性平面图象的区域间没有空隙存在，从而产生了高品质的三维图象。对任何给定的从透镜屏面的光心平面到投影光圈平面的距离来说，由接收角确定的弦也用等于光圈角的角度来确定，其顶点位于透镜屏面的焦平面上，如图6所示。
线性平面图象的线之间的空隙可以用数目多于(一般是一个线性平面图象的一个区域)填入焦平面的宽度内的一个透镜可分辨的线数目的投影光圈来消除，线性平面图象的一个区域的宽度是由投影光圈平面和透镜屏面的光心平面的距离来确定的。这样，线性平面图象相邻的线就重合了。
在众多的透镜屏面照片中可见的频闪效果也可通过采用足够数量的二维图象来减轻或是消除。为了消除任何物体、物体群或目标空间中物体的任何部分的频闪效果，由照相机产生的二维图象的数目应当大于确定图象边缘的线数目，该图象具有人眼可以在等于最大单视差与完成后的三维图象预选的最小观看距离的距离上可分辨的清晰度和对比度。最大视差是指在透镜屏面的焦平面上在由最外铡放大器镜头投影的目标空间中相同物体的两个图象之间的距离，这是摄影者想要避免频闪效果的那些物体之间两个图象的最大距离。
本发明通过使在记录介质上投影的二维图象标准化而解决了上述关于合并的问题。这一标准化是通过使用对照相机(产生二维图象以在透镜屏面上投影)和放大器(将二维图象投影到透镜屏面上并印出线性平面图象)统一的预定的标准结构来实现的。最初，照相机的镜头和放大器的镜头按此预定的标准结构调整。当随后移动照相机或是放大器的光学部件时，它们必须按照与预定的标准结构成比例的关系移动。通过使用这一预定的标准结构，二维图象被恰当地合并，从而产生了鲜明的线性平面图象。
本发明主要目的是提供一种可用比上述要求的时间更短的时间来产生高质量三维图象的方法和设备。
本发明的更为具体的一个目的是提供一种用多镜头相机在一次曝光中产生在目标空间中至少一个物体的多个二维图象，并用一个多镜头的放大器在一次曝光中印出三维图象的方法和设备。
本发明的另一个目的是提供一种用于产生三维图象的方法和设备，其中图象的合并所需要的劳动比先前技术要少。
本发明的另一个目的是提供一种用于产生三维图象的方法和设备，当在一个唯一的接收角所限制的任何合理距离内观看时，都可以有稳定、连贯的感觉，该接收角是由透镜屏面的光心平面与投影光圈平面的距离确定的。
本发明的再一个目的是提供一种用于产生无畸变效果的三维图象的方法和设备。
本发明的又一个目的是提供一种用于产生无频闪效果的三维图象的方法和设备。
本发明还有一个目的是提供一种用于产生在区域之间和线与线之间无空隙的线性平面图象的方法和设备。
本发明还有一个目的是提供一种用于测量透镜镜头系统的中心分辨率角的弦长的方法。
本发明还有一个目的是提供一种确定反光镜头系统分辨率特性的方法。
本发明还有一个目的是提供一种用于产生一个立体图象的对一个系统中多镜头相机和多镜头放大器布置的公共标准。
参考下面的详细说明和附图，本发明前述和其它目的将显而易见。


图1描绘了先前技术所公开的线性平面图象的构思模型。
图2所示是用投影光圈只填入光圈角的不足之处。
图3说明区域宽度是如何随投影光圈与透镜屏面光心平面距离而变化的。
图4描绘了两个接收角和一个光圈角。
图5是对光圈角的图解说明。
图6所示是两个接收角与各接收角弦之间的关系。
图7是照相机镜头的观看角、观看平面、观看点和观看方向的图解说明。
图8说明的是根据本发明用于径向移动放大器镜头的方法。
图9所示是用投影光圈填入接收角的好处。
图10所示是将一个点光源沿等于接收角弦长的线段投影产生线性平面图象区域，在透镜屏面的区域间没有空隙。
图11是透镜屏面的俯视图，用于说明根据本发明测量接收角和中心分辨率角弦长的方法。
图12说明了如先前技术所公开的的目标空间(图12b)中物体(图12a)的多个分立二维图象，以及按照本发明所述的方法和设备形成的图象(图12c)。
图13是中心分辨率角的图形描述。
图14说明的是理想的透镜状镜头的模型。
图15说明的是典型的透镜状镜头的模型，显示了在透镜式印晒系统中通过透镜的光路上的象差。
图16a-16c是一系列的亮度与线性平面图象单线宽度的关系图。
图17用图形方式说明将线性平面图象的线在实际存在时(图17a和17b)匹配情况与现有技术所描绘的情况(图17c和17d)进行的比较。
图18说明的是根据本发明的确定反光镜头系统分辨率特性的方法。
图19a说明的是一系列线性布置但中心偶然为非共线性的相邻投影光圈的副轴之间的距离。图19b所示是两排投影光圈；其中一个位于本文所揭示的距离限制面上。
图20用图形方式说明了一行以边对边关系置于距透镜屏面的光心平面比中心分辨率角允许的更近的投影光圈。
图21说明了一种在根据本发明的合成步骤中移动观察平面的方法。
在下面的说明中，参考印相或合成步骤来说明本发明的方法，但是本领域的技术人员将知道这些讨论也与成像步骤即在目标空间中产生至少一个物体的多个分立二维图象的步骤有关。附图与下面的说明都将“镜头”和“投影光圈”作为单个的元件，但本领域的技术人员将知道这些讨论也与复合透镜(compound lenses)有关。而且，本领域的技术人员也将认识到可以用一个照相机的单镜头来产生多个二维图象，或用一个放大器的单镜头来投影多个二维图象。但是，下面的说明假设每个分立二维图象是由一个照相机的单镜头来产生，并由一个具有单投影光圈的放大器的单镜头来投影的。这样，照相机中镜头的数量就等于放大器中镜头的数量。
“合成”指的是在用放大器进行照片印晒时所含的步骤。本发明使用产生三维照片的间接方法，其中目标空间中至少一个物体的多个分立二维图象被一个线性阵列的多镜头的照相机所拍摄。在合成过程中，在照相机胶片上产生的二维图象行通过一个多镜头放大器投影到一个涂有或接触感光材料的透镜屏面上。为了正确地获得正交的关系(即无畸变效果)，照相机的取景角(图7)应该等于放大器的印相角(图8)。换言之，照相机应当“盖住”与放大器相同的角。本发明的方法特别与采用根据本发明设计的设备来改进合成步骤有关。因此，本发明提供了一种以一步成像和一步合成处理产生高质量三维图象的方法和设备。
应当认识到，线性平面图象的线不可避免地不能在宽度上统一。而且，只有考虑通过透镜屏面投影的光的实际特性，才能实现高质量三维图象的合成。在下面的说明中，“透镜”指透镜屏面的一个光学透镜。重要的是应认识到每个透镜在效果上是将透镜的整个长度延伸到透镜屏面上的小珠或脊(ridge)。这样，所谓透镜方向是指由透镜的脊形成的线的方向。与透镜方向平行的线将与由透镜形成的脊线平行，并且与焦平面平行。类似地，与焦平面垂直的线也与每个透镜的方向垂直。这样，就确定一条线与焦平面平行并同时与透镜方向垂直，即在透镜形成的脊的直角方向上。在这一应用中，镜头例如透镜的“主光轴”是与通过镜头光学中心的焦平面垂直的轴。这样，每个透镜的主光轴就与透镜的方向垂直。
本发明的方法和设备的一个重要的发现是，线性平面图象的区域不必非得占据在一个透镜下的空间的精确宽度。每个透镜不是一个独立的单元，而是应当围绕数学模型建立的整个系统的一小部分。图1显示了线性平面图象的一个构思模型，其中每个区域的宽度限制为在一个透镜下的空间的精确的宽度。这种线性平面图象的每条线的宽度是w/n；其中w是每个透镜的宽度，而n则是在合成过程中所用的二维图象的数量。为了只填满在透镜下的空间的精确宽度，透镜的光圈角必须有效地用投影光圈填满。透镜的光圈角就是由与焦平面垂直相交的透镜的边缘投影通过透镜的光学中心产生的光线所形成的角。例如图4中的角70就是透镜12的光圈角。
为了实现线性平面图象区域与透镜下空间之间的匹配，透镜屏面的每个透镜的光圈角必须有投影光圈填入。这样，除非在合成过程中采取特殊的措施来用投影光圈填入每个透镜的光圈角，否则就会在线性平面图象区域间产生空隙。图2显示了三个投影光圈152、154、156置于平面150上以有效地填入中心透镜的光圈角。当多个图象通过投影光圈152、154和156投影时，在区域160到176之间形成了空隙178。因此，采用图2所示的透镜屏面，观看者将由于观看角度的变化而产生三维图象丢失的感觉。
区域的宽度实际上是从投影平面即投影光圈平面到透镜光心平面的距离的函数。图3显示了从位于距透镜屏面10不同距离的两个点74、72投影到透镜屏面上的点光源。所记录的线性平面图象的线在比一个透镜下空间的宽度更宽的范围内传播。在透镜10的焦平面16上记录的连续线的宽度等于每个分立距离，即82=84=86，和76=78=80。这些宽度与相应点74、72产生的区域的宽度分别相同。这样，区域的宽度就随着从透镜屏面的光学中心20的平面到投影光圈平面的距离而改变。
从数学上说，区域的宽度由公式w((f/h)+1)给出；其中w是每个透镜的宽度，f是每个透镜的焦距，而h是从投影光圈的平面与透镜屏面光心平面的距离。从几何上说，线性平面图象的区域宽度等于通过相邻透镜投影到透镜屏面上的点的线性平面图象两条线之间的宽度。因此，为了使合成在单步中进行而不会产生区域间的空隙，必须用投影光圈填入比光圈角弦长更宽的线段。
透镜式印晒系统的接收角是通过将一个透镜下的线性平面图象的区域集中在焦平面上然后将该区域的边缘通过透镜的光学中心投影面形成的。例如，图4显示了两个用于与透镜屏面有不同投影距离的接收角66、68，该透镜屏面产生分别具有不同宽度的区域58、60。如这里所使用的那样，“接收角的弦”指的是与焦平面平行而与透镜方向垂直的线段，位于形成接收角的投影平面中该接收角的两侧之间(例如图10中的线段88)。总之，这里所用的“角的弦”指的是连接角的两边并与角的对分线垂直的线段。如果等于接收角弦长的线段用投影光圈填入，线性平面图象的区域将在透镜屏面下将吻合在一起而没有空隙。
图5中所示的光圈角alpha(α)由理论平行的光束确定。但是平行光束从来未用于投影或拍照。实际上，只有辐射光才被采用。在图6中，两个点光源A和B将光线辐射到透镜屏面10上，它将该光束分别聚焦于点A1(1,2,3)和B1(1,2,3),A11和A12之间以及A12和A13之间的距离是线性平面图象的区域，并且彼此相等，但是要比每个透镜的宽度CD宽。B11和B12之间以及B12和B13之间的区域类似地彼此相等，并且比每个透镜的宽度CD宽；而且它要比A11和A12之间以及A12和A13之间的距离宽。区域的宽度取决于光源和透镜屏面之间的距离，而区域总是比根据本发明的方法和设备所限制的透镜宽度宽。
为方便起见，表示区域宽度的线段F1G1和E1H1直接显示在中央透镜下。为了将线段F1G1暴露在感光材料上，光源A必须照亮透镜屏面，同时保持与透镜屏面恒定的距离在位于角beta(β)两边的点F和G之间移动。线段长度E1H1要比线段长度F1G1大，因此光源B必须跨过一个更大角度去照亮透镜屏面，同时保持与透镜屏面恒定的距离在位于角gama(γ)两边的点E和H之间移动。类似地，与其余的透镜相应的线性平面图象的所有区域将被填充。这样，如果光源用光填入一个确定的角度，透镜屏面可以接收来自光源的光，而不会在聚焦平面上线性平面图象的区域间产生空隙。该确定的角度取决于光源投影的平面和透镜屏面的光中心平面之间的距离。
该确定的角度是光源投影的平面和透镜屏面的光中心平面之间给定距离的接收角。在图6中，示出了两个接收角β和γ。线段GF和HE分别是接收角β和γ在给定距离处的弦。具体地说，对于从透镜屏面的光心平面20到投影平面GAF、HBE的给定距离，由接收角β和γ定义的弦GF、HE也由一个等于光圈角且其顶点在透镜屏面的焦平面上的角theta(θ)来定义。
公知的透镜和透镜屏面在美国专利3,494,270的第3列，第8-27行以及第61-74行和图1、2、5中得到了详细的描述。图5(本发明)显示了一个常规的透镜屏面10，它由多个圆柱形镜头或在透明板的一个表面上的透镜12组成。该板有一个第二表面302，其与透镜屏面10的每一个透镜12的焦平面相吻合。就象对于所有的镜头一样，每个透镜有一个光学中心20。由于透镜是圆柱形的，所以其光学中心是一条与图5所示平面垂直的连续的线。
因而透镜的光学中心20是线性的，并与透镜12的圆柱状表面的轴平行。类似地，透镜12的焦点B11、B12和B13是线性的，并与透镜的圆柱状表面的轴平行。透镜屏面的一个目的是将以不同角度照到屏面上的光束分离，并向后投影线性图象。在圆柱状的透镜的光束分离是沿透镜的线性光学中心发生的。因此，为了解释透镜屏面的操作，只需要显示屏面的正面。但是，在前端平面中描述的所有参数的线性扩展都必须牢记在心。在正面的所有点实际上是与透镜的线性光学中心平行的线，而所有在正面的线实际上是与线性光学中心平行的平面。任何对与透镜相关的位置所作的参照，诸如平行、垂直等等，也是对透镜的线性光学中心的参照，以确定透镜延伸的共同方向及它们的特征。
以不同角度照到透镜屏面上的分离光束的结果示于图5，其中彼此平行且与焦平面垂直的光束b1照射到透镜屏面10上并会聚在点B11、B12和B13。而相互平行且与焦平面不垂直的光束b2则照射到透镜平面10上并会聚在点B21、B22和B23上。在点之间的相等距离B1B2描绘了所期望的在焦平面16上的光束b1和b2的分离。为了完成平面302所粘接的或所接触的感光材料的曝光，需要用在304方向上的平行光束照亮屏面，并且在不中断的情况下，将平行光束的方向改变(扭转)到方向306。在此情况下，聚焦的光束同时从A1投影到A2、从A2投影到A3和从A3投影到A4，而感光材料将完全曝光而没有空隙或重叠。如图5所示，距离A1A2、A2A3和A3A4等于透镜12的宽度w。平行光束扭转的角度α是透镜屏面10的光圈角。
当设置一个照相机或一个放大器以产生三维图象时，有5个基本的因素必须考虑才能实现高质量的三维图象。即1从照相机胶片到取景平面的距离，以及从放大器胶片到透镜屏面的距离。
2用投影光圈填入的线段的长度。
3要使用的投影光圈的数量。
4投影光圈的大小和间距。
5将照相机和放大器校准为标准结构，以实现透镜屏面上二维图象的合成。
1从照相机胶片到取景平面的距离，以及从放大器胶片到透镜屏面的距离。
因为三维图象的最佳观看距离是由在合成时透镜屏面与放大器之间的距离决定的，与放大器的镜头应当放置的透镜屏面的距离等于印相的透镜照片想要的观看距离。如果照相机的取景角等于放大器的印相角，并且照相机和放大器都被设置在相同的观看距离，照相机的预选的取景平面将与所完成照片中的透镜屏面的平面相匹配。例如，如果在图8中的镜头236是放大器的镜头，而且图7中的镜头136是照相机的镜头，则印相角232(图8)就等于取景角132(图7)，那么透镜屏面的焦平面16(图8)将与照相机的取景平面15(图7)相对应。
对于本领域的技术人员来说，可以理解对图7所示的这种多镜头照相机，照相机镜头的取景方向138、140、142(它们与图8中放大器的投影方向238、240、242相应)会聚在目标空间中称为取景点的单个点130(与图8中的点230相应)上。通过该点并与镜头的主光轴垂直的平面是取景平面15。不管照相机的镜头136的主光轴是否平行，取景方向138、140、142由将取景平面15上的取景点130与照相机镜头的中心线连接起来的线定义。一般而言，照相机的镜头和胶片的帧是关于照相机的中心线对称放置的，如图7所示。这样，取景点130位于照相机对称轴和取景平面15的交汇处。
如果照相机和放大器被设计成从照相机中胶片平面到取景平面的距离可以等于从放大器胶片平面到透镜屏面的距离，所完成的三维图象就可以是无畸变的。在这种情况下，摄影者就不需要将取景平面放在“关键”的物体(如美国专利3,953,869所述)，或者甚至可以置于其它物体上。结果，关键的物体将不会被感觉是在照片的透镜屏面上。例如，如果关键物体位于照相机取景平面之后的十(10)码处，那么关键物体将感觉是在照片的透镜屏面的平面后面10码远处。在立体图象中物体的模糊性(即清晰度)取决于要避免频闪效果所需要的分立二维图象的数量以及透镜屏面的分辨能力。但是，实现这一结果需要使用后面所说到的布置的标准。
在本发明中，照相机的取景平面是与完成后的照片的透镜屏面的平面相关的平面。如在这里所用到的那样，透镜屏面的平面基本上与透镜的光心平面以及透镜屏面的焦平面相同，这是因为透镜屏面的厚度相对于投影距离来说是小的。当由照相机产生二维图象时任何实际上位于目标空间中取景平面上的物体将被感觉为在所得到的照片的透镜屏面的平面上。类似地，任何与取景点有空间关系的物体将与所得到照片的透镜屏面的平面有相同的空间关系。
2用投影光圈填入的线段的长度。
对与透镜屏面的任何垂直距离，可以通过几何方法来确定用投影光圈填入的线段的长度，即通过将透镜下的集中的线性平面图象区域的边缘经过透镜的光学中心投影并测量该距离处的接收角的弦长来确定。实际当中，需要确定的只是如果用投影光圈填入则用线性平面图象的线填入该区域的角度的弦长。例如，图9所示是在平面180上沿透镜屏面10的接收角的弦线性排列的投影光圈182、188和186。通过这里所述的用投影光圈填满等于接收角弦长的线段的方法，线性平面图象区域将在透镜屏面下吻合在一起而没有空隙。
但是，与以前的专利技术中所公开的透镜式印晒系统不同的是，这里的线性平面图象区域将不会在透镜屏面下直接吻合在一起。相反，每个区域将相对于产生该区域的透镜向透镜屏面的外缘移动。随着与投影中心(即接收角的等分线)距离的增加，移动距离也增加。但是，正是这种移动距离的增加保证了观看者能正确地感受到线性平面图象的线匹配。而且，因为接收角是建立在整个透镜屏面上而不是仅建立在一个透镜上，通过简单地用投影光圈填满等于接收角弦长的线段的方法就可以对任何放大距离完成单步合成。
如图10所示，接收角弦长等于线段88，它位于从可以看到投影90的透镜正上方的点98与点100之间沿平行于透镜屏面10并垂直于透镜方向的路径上，从该点可以再次在焦平面16上看见相同的投影。为了确定该线段的长度，一个点光源发出的光从所要的放大(即观察)距离上被投影到透镜屏面上。如图11所示，光330的点光源被投影到透镜屏面10上，它确定了一个与漫反射光表面接触的焦平面。为达到此目的，可以用放大器的中央镜头，使光圈从头至尾停止。取景器位于投影光圈的平面上的点314处，当在与透镜方向平行的投影光圈326的轴附近观看时在此处透镜屏面最亮。然后取景器平行于透镜屏面方向沿与透镜方向垂直的线322移向光点316，以便透镜屏面显示较暗，并连续在同一方向沿线322移动，直到屏面在点324再次变为最亮。然后就可以测量第一最亮点314的中心与第二最亮点324的中心之间的距离了。
在图10中，第一最亮点314的中心是点98，而第二最亮点324的中心是100。在点314和324之间测量的距离就是接收角的弦长。通过用投影光圈填入线段88(图10)，线性平面图形的区域将在透镜下吻合而没有空隙，如图9中的区域190到206所示。如前所述，由接收角在所要的放大距离处所确定的弦也由等于光圈角且顶点位于透镜屏面的焦平面上的角确定。
3要使用的投影光圈的数量。
基于由照相机产生的分立二维图象的数量和放大器用于将分立二维图象投影到透镜屏面上去的投影光圈的数量，可以产生两个问题。首先，三维图象会有频闪效果(即，当观看者头部移动时，将同时感觉到两个分立的图象，或感觉到由一个透镜产生的一个图象变换为由另一个透镜产生的一个图象)。其次，如果没有使用足够数目的投影光圈，在线性平面图象的线之间会产生空隙。线性平面图象的线之间产生的空隙产生一种三维图象有缺陷的感觉，从而降低了质量。
总之，公知的放大系统使用了一个任意数目的投影光圈，其数目范围从二(2)到十(10)不等。使用任意数目的投影光圈一般会导致图象的不稳定，因为投影光圈的数目应当根据放大系统的能力以及人眼的分辨力来选择。如人们所知，所感觉到的物体的深度取决于物体的视差。因为物体的视差增加，物体的深度感觉也将增加。但是，如果投影到透镜屏面上的物体的视差太大，人脑将不能把线性平面图象转化为三维图象。
图12a显示了一个在目标空间中的物体的分立二维图象，上部由圆形构成，下部由直线构成。分立二维图象是从单一的有利点摄取的，以用于要被投影到透镜屏面上的一行分立图象中。图12b显示了当从三个不同的有利点摄取相同物体的分立的二维图象时预想结果。图12b中的物体的总视差如250所示。一般而言，人脑一次只感觉到总视差的一部分。通常，人脑将透镜屏面下的二维图象合并，以产生连贯的三维图象。当观看者的头部移动时，大脑寻找总视差的下一个部分从而可以感觉和合并那一部分。但是，在图12b所示的物体的情况下，每对分立图象之间的视差是如此之大，以至于当观看者从最左端的一对图象移到最右端的一对图象时，由于图象对之间的间隔大，从而感觉到合并图象的明显偏移。
图12c显示了当相同物体的分立二维图象从这里所说明的优选数目的投影光圈中产生时的预想结果。总视差由252表示，其与图12b中的总视差250相同。但是，在图12c中，分立二维图象的附加的数量产生一个效果，即相邻图象之间的视差被最小化了，从而允许人脑重复合并图象，以产生一个产生连贯的三维图象。因为人脑所感受到的是连续的图象，所以可以避免频闪效果。
为了避免频闪效果，由照相机产生的分立二维图象的数目应当比确定目标空间中物体的外缘的线数目更多，这种物体具有一定的清晰度和对比度，该清晰度和对比度与当人眼在与所完成图象有一个想要的最短观看距离处能够在等于最大单视差距离上分辨的清晰度和对比度相似。所谓“最大单视差”指的是在透镜屏面上在由放大器的最外侧镜头投影相同物体的两个图象之间的距离，这是在摄影者想要避免频闪效果的那些物体的两个图象之间的最大距离。
例如，如果摄影者拍一幅最小观看距离为50cm的照片，其具有三个要避免频闪效果的总视差分别为1.7cm、2.0em和2.5cm的物体；投影光圈的数目应当大于人眼在50cm外可在2.5cm(最大单视差)范围内分辨的线数目。在目标空间中的那些具有2.5cm或更小视差的物体的图象汇集在一起，当在最小观看距离外看时就没有频闪效果。为了保证整个照片避免频闪效果，摄影者必须将在其想要避免频闪效果的目标空间中的每个物体(包括背景和背景前物体)的总视差进行比较。
为了保证在线性平面图象的线之间没有空隙，由照相机产生的分立二维图象的数目和由放大器投影的二维图象的数目必须比在由线所填入的焦平面的宽度范围内视差方向上的透镜能够分辨的线数目大，一般是线性平面图象的一个区，其区域宽度由投影光圈平面和透镜屏面光心平面之间的距离确定。可被透镜分辨的线数目应当考虑到将被观看者感觉的透镜印晒系统的分辨能力，换言之，不仅仅要考虑记录能力，而且要考虑到透镜印晒系统的发送能力。
能够分辨(包括记录和发送)的透镜的线数可以通过将一个点光源从投影光圈平面投影到透镜屏面上(其定义了一个与扩散反射表面接触的焦平面)来确定。为此目的，可以放大器的中央镜头，而光圈始终关闭。类似地，一个取景器位于投影光圈平面上的第一个点314处(图11)，当从与透镜方向平等的透镜光圈326的轴320附近看时此处的透镜是最亮的。然后取景器与屏面平行地沿与透镜方向垂直的线322移动，以便透镜屏面显得较暗，一直移动到第二个点316，在该点处由透镜屏面反射的光的亮度被减弱为可接受的最低亮度水平。
可接受的最低亮度水平由摄影者根据包括三维图象的质量在内的诸多因素选择。优选地，可接受的最低亮度水平是在使用的记录介质在正常曝光下不能再记录一个可感觉到的图象的点以外的点。取景器然后从第二个点316沿相同的线322在第一个点314的方向上移动，以便透镜屏面再次变为较暗，一直移到第三个点318，其中由透镜屏面反射的光的亮度再次处于预选的水平。第二个点316的中心和第三个点318的中心之间的距离被再次测量。所测得的距离是中心分辨角的弦长。
中心分辨角由产生最窄分辨线的图象的光学投影确定。如图13所示，在中央透镜下的中心分辨线j比由后续的投影光圈所产生的分辨线g、h、i、k、l、m窄。接收角的弦长如上所述被中心分辨角的弦长所划分，如上所述，以确定在一个区域内被记录的最小线数目，从而线性平面图象的线能重叠。显然，随着关于透镜光学中心的倾斜增加，分辨角也增加。这样，只需要确定在透镜光学中心正上方的分辨角，即中心分辨角即可。
另一种确定一个透镜在一个区域内可分辨的线性平面图象线数的方法是将透镜屏面的负感光材料暴露于一个光源下，然后显影该负感光材料。然后取景器可以在良好照明的房间内执行相同的步骤，但不是先寻找最亮点，而是寻找最暗点。这一可选方法的优点是可以将感光材料的分辨率考虑进去。在两种方法的任何一种中，最亮(或最暗)的第一点314与预选可接受的最亮(或最暗)水平的第二点316之间距离可以被测量，测量结果倍乘就得到一个关于中心分辨角的弦长的近似测量值。该方法也可以通过将正感光材料曝光和显影并执行前述步骤的方法实现。
4投影光圈的大小和间距透镜屏面只能记录下穿过放大器透镜投影光圈的图象信息。因此就应该对投影光圈的宽度进行选择以与透镜式印晒系统的功能参数相匹配。如下面将要说明的那样，投影光圈的宽度是指它在放大器透镜列方向上的宽度。要生成高质量的线性平面图象，则线性平面图象各线之间的宽度必须要均匀。影响线宽的因素是1)投影光圈的宽度和透镜屏面与投影光圈平面之间的距离；2)投影图象的光强；3)透镜屏面中的像差。
从理论上讲，线宽主要由投影光圈的宽度和透镜屏面与投影光圈平面之间的距离来决定。但是，这种理论模型将因透镜式印晒系统的特性而产生失真。首先，各线的宽度都是投影图象光强的函数；投影图象越亮，线宽就越大。另外，由于透镜屏面中的像差而造成的失真也会限制透镜式印晒系统所能分辨的线宽。
图14描绘了通过一具有很好光学性的透镜的光的光路。从点光源14投射到透镜屏面10表面上的光将会聚在焦平面16的分立点18上。穿过透镜光心20的任何光线都不会产生净偏转。理想的透镜应该能使任何从光源14发出的光线都会聚于焦平面上的一个特定点，通过该点，穿过光心的光线与透镜屏面的焦平面相交。用于产生三维图象的已知方法和装置都假设透镜屏面中的透镜是理想的，因而可以产生精细的线性平面图象。但是，在实际情况中，透镜表面中的像差将使得(而且经常)使得穿过透镜的光线发生失真。
图15描绘了穿过具有像差的透镜屏面中一个典型透镜的光线的光路。从点光源14投射到透镜屏面10表面上的光将会在光心20下方的焦平面16上形成一个像。该像将因透镜表面中的像差而产生失真，因而它将延伸间距22的宽度。由于透镜和感光材料的分辨能力，使得观察者可以在通过透镜屏面观察图象时看到此附加失真。附加失真将使图象延伸较大的间距宽度24。这些附加的失真量与光线的入射角有关。另外，它们还与透镜屏面的焦距成正比。这样，对已知的放大器和透镜屏面来说，因透镜式印晒系统中的缺陷而造成的失真总量是可以被固定下来的。
因此，投射在透镜屏面焦平面上的图象的宽度有一个内在的低限。线性平面图象的最窄线(可由透镜从投影点开始分辨，与观察者看到的一样)被称为分辨线。如果投影光圈投射到焦平面上的像窄于透镜的分辨线，则透镜式印晒系统的像差将把此像的宽度扩展至分辨线的宽度。
造成失真的另一个原因与投射至透镜屏面的光的强度有关。图16a描绘了透镜屏面焦平面上的线性平面图象的单线强度。该图的高度和宽度都由投射到屏面上的光强来决定。线的总宽度由28表示，光的强度和有效性从中心向外呈指数衰减。因此，摄影者必须确定的是，沿图形中何处的梯度将使光强变得不足。一般来说，当观察者的眼睛观察投影到透镜屏面上的图象时，只能感受到光强最大的区域(由26表示)。图16b描绘了在较低光强情况下的线性平面图象的一个线。线的实际宽度(由32表示)和线的有效宽度(由30表示)都比图16a中描绘的线要窄。
因为一个线的有效宽度是由投影图象的强度来决定的，所以线的宽度将根据被记录下来的图象的强度而产生相应的变化。图17b描绘了暴露在不同光强下的线性平面图象的两个相邻线。图17a描绘的是与前面相同的两个线，就象它们将出现在一个三维图象中的那样，在此图象中，图象的亮度随其长度而变化。这些线的宽度不同，因而将在线性平面图象中产生空隙和重叠。为了保证使线性平面图象的各线宽都相同，则或者必须使图象的强度在其整个长度上保持恒定，或者必须使图象的投影在透镜式印晒系统的物理限制之内。
本发明的方法与受透镜式印晒系统的分辨所限的线性平面图象的各线宽度有关。如果线性平面图象的线宽被限制为透镜分辨线的宽度，则所产生的各线的宽度将与其相应的分辨线大体相同。
图16C描绘了一由点光源产生的具有预先选定密度和对比度的分辨线(例如，可通过缩小放大器中心透镜的光圈来预先选定密度和对比度)。透镜式印晒系统不能记录线宽小于此分辨线的线性平面图象。
只有中心分辨线需要被测量以确定透镜式印晒系统的投影光圈的最大尺寸。如前所述，由于透镜式屏面表面中的像差随着倾角的增加而增加，因此分辨线的宽度将从透镜的中心向外缘增加。所以，为了保证各投影光圈所产生的线性平面图象的线在宽度上与相应的分辨线相等，保证使投影光圈的副轴(即位于投影光圈平面内并与透镜方向相平行的轴)之间的距离与中心分辨角的弦长相等就足够了。
图13说明了找到中心分辨角δ的重要性。对具有焦平面16的透镜屏面10来说，各透镜都有一个光心20，而且位于焦平面16上并用g,h,i,j,k,l和m来表示的线段分别对应于由透镜响应点光源而分辨出的线性平面图象的各线。各线g,h,i,j,k,l和m的宽度代表了分辨能力，即具有光心20的透镜的分辨线宽。众所周知，最窄的线位于中心透镜主光轴正下方的焦平面上。因此，在图13内中心分辨线j的宽度最窄。
中心分辨角δ是位于透镜光心20正下方的分辨线的分辨角。如前所述，中心分辨角是由线段d的两端通过光心20的几何投影而产生的。通过将距透镜光心平面h的投影光圈308完全置于角δ内，而且使投影光圈的主光轴与透镜的主光轴相互一致，则产生于焦平面16的线的宽度将不会窄于线段j的宽度，因为它是中心分辨线。
如果位于投影光圈308平面内的线312与焦平面16相平行而且垂直与透镜的方向，则线312与角δ两侧的相交点A,B之间的距离为h。如果一个点光源的光从距离h处通过角δ照射到透镜屏面上并且同时有一观察者在观看屏面，则只有从正前端看才会使点314(图11)与主光轴310(图13)相重合。发光线j将被透镜屏面向后透射至观察者，因而观察者将会在点314处看到一个发亮的图象。当观察者的眼睛位于点A(图13)附近的点316(图11)处但位于分辨角δ之外时，观察者将会看到被透镜屏面反射的亮度有极大衰减的图象。如前所述，中心分辨角的弦长是根据这种视觉效果而定的。位于中心透镜之下的中心分辨线(图13中的j)的宽度等于Lf/h；其中h是投影光圈平面到透镜屏面光心平面之间的距离；L是中心分辨角在距离h处的弦长(图13中的线段AB)；而f则是透镜屏面的焦距。
如图18所示，中心分辨角可被用来测量后向反射透镜系统的分辨特性。一测试透镜412被放置在一散射屏416上方距离为透镜焦距f的地方。一双向反光镜400被放置成使其反射面位于透镜上方沿其主光轴的距离P处。一点光源402被放置在与散射屏416相平行的平面内，它与测试透镜412光心的垂直距离为P。传感器404的视觉方向与位于测试透镜412上方的点光源的发光方向一致，它可以沿平面418向两边移动，而平面418则与散射屏416平行且垂直于透镜的主光轴410。
通过将传感器放置在双向反光镜400反射面的上方距离q处，就可根据前面所述的方法来确定散射屏416上分辨线j的宽度。如果需要测量位于散射屏416中另一区域内的分辨线j1的宽度，则可如图18中的虚线所示，左右移动测试透镜412。角度408是从点光源402发出的光的入射角。因为分辨角是透镜分辨度和散射屏粗糙度的函数，所以通过使用相同测试透镜412的两个后向反射透镜系统的分辨特性与已知分辨能力进行比较，就可以确定一对表面的相对散射度。
被选择用于放大器的投影光圈，其宽度应该比中心分辨角的弦长小，该分辨角由投影光圈平面与透镜屏面的光心平面之间的距离而定。在此距离上且宽度处于中心分辨角之内的投影光圈都可以满足上述要求。在本发明所述的方法中，中心分辨角是由弦来定义的角度，而这个弦则是通过透镜光心从投影光圈平面所投影产生的一条线，该线位于具有与中心分辨线相同宽度的透镜屏面的焦平面上。一旦知道了中心分辨线(j)的宽度，就可以利用公式jh/f来获得任何处于投影光圈平面与透镜光心平面之间的距离(h)的弦长。
按线性排列的投影光圈很少能够形成，这样使得各投影光圈边缘只能形成边对边关系，如图19b中位于平面52内的透镜组40所示。所幸的是，由于透镜不能在焦平面上分辨出线宽小于中心分辨线的图象，因而各投影光圈的宽度都可小于中心分辨角的弦长，即，不必完全填满中心分辨角。任何透镜由宽度小于中心分辨角弦长的各投影光圈构成，而且各投影光圈副光轴的间距都相等的透镜组都可以使用。平面54上的透镜组50描绘了多个透镜，它们的副光轴之间的距离(由图19a中的48表示)相等。任何一组相同大小、相等间距的投影光圈所能占有的最靠近的平面是这样一个平面，在此平面上，各相邻投影光圈副光轴之间的距离与中心分辨角的弦长相等。
在大小相同、间距相等的投影光圈可被放置的平面上，各相邻投影光圈副光轴之间的距离与中心分辨角的弦长相等，这个平面以下称为“极限距离平面”。“极限距离”一词指的是透镜屏面的光心平面与极限距离平面之间的距离。中心分辨线j的宽度，透镜屏面的焦距f，相邻投影光圈副光轴之间的距离r(图19a中的48)以及透镜屏面光心平面与投影光圈平面之间的极限距离可用公式h/f=r/j关联起来。
可以证明存在有极限距离平面的证据如下如果有一个直线线段与透镜屏面的焦平面平行并且垂直于透镜的方向，则在该线段和透镜屏面之间有一个极限距离，从此距离或更远的距离开始，由透镜和感光材料分辨出的直线线段长度的中心投影都与中心分辨线的宽度相等。这个与透镜屏面平行且其上含有上述直线线段的平面被称为极限距离平面。在印出图象时应满足一个条件，即，投影光圈的平面应位于极限距离平面上或位于距离大于极限距离的平面上。
图20描绘了一个透镜组40，其中的投影光圈要宽于中心分辨角38，因此，其距离近于极限距离。此透镜组40是不合乎要求的，因为由各投影光圈在焦平面上产生的图象比中心分辨线宽。所以，最终的线性平面图象将含有类似于图17a中所示的线，而这些线的宽度是不一致的。另外，如果透镜组40的投影光圈被全部遮挡住，则在由点光源产生的线性平面图象的各线之间将形成空隙。
图8说明了一种利用本发明所述方法和装置来径向移动投影光圈的方法。投影光圈应基本上从中心透镜之下的焦平面16上的点230开始沿径向向外移动。径向移动的路径应参考顶点位于点230的半径而定。图8说明了一种优选方法，该方法能够在保持投影方向238,240和242不变的同时，使投影光圈在角度与顶点位于点230的光圈角相等的范围内，基本上沿径向向外移动。利用本发明所述的方法来移动投影光圈，将可以保证使投影光圈保持在接收角208,210,212之内，并且因此可以完全填满线性平面图象的区域而不在线性平面图象各线之间产生空隙。
熟练的技术人员应该认识到，尽管上述讨论是针对投影步骤的，但它也与摄影或成像步骤有关。拍照者在为照相机选择透镜组时应根据待拍摄的物体以及在合成过程中待使用的透镜屏面来选择。在确定透镜的排列时，拍照者应对照相机进行设定，以使得透镜的线性排列行能填满角度等于透镜屏面光圈角的空间，该光圈角的顶点位于观察平面上，而此观察面将被选择作为最终印晒图象时透镜屏面的焦平面。这样就可以保证使得在进行三维图象的印晒时，照相机的覆盖角与放大器的覆盖角一致。
5将照相机和放大器校准为标准的结构，以实现透镜屏面上的二维图象的合成。
照相机透镜和放大器透镜的位置和焦距长度以及记录在中间介质(如胶片)上的分立二维图象的位置和放大倍数都应该被仔细安排，以使图象最终在透镜屏面上被观察时可被感觉为是稳定和连贯的。拍照者在制作三维图象时所要面对的最严重的问题就是如何将二维图象快速且精确地合成于透镜屏面上。为了将如图21所示的分立的二维图象快速且精确地合成起来，照相机就必须拍摄出一个物体在目标空间中的各个图象，而这些图象被合成为一个点。例如，图21中符合与放大器被校准的标准结构的点120。
“标准结构”指的是照相机透镜，放大器透镜与记录在中间介质上的分立二维图象线性排列行之间的一个预定关系，它满足以下三个条件1)放大器的投影光圈被放置在与透镜屏面的距离等于或大于极限距离的地方；2)如图21所示，目标空间中待合成于平面121上的点120处的物体分立二维图象135,141,147的间距是基本相等的，而且最外围图象135和147与接收角弦的两端103,101之间的距离都分别是相邻图象135,141之间距离的一半；3)位于平面108上的投影透镜的光心112,114,116间距相等地位于径向线126,128,130上，而径向线126,128,130则分别与待合成于点120的物体在目标空间中的图象135,141,147连接。
上述条件允许照相机的透镜覆盖与透镜屏面的接收角相同的角度110，而且还允许投影透镜的光心被放置成与二维图象有正确的关系，这样就可以获得无畸变的效果。另外，目标空间中任何位于角110顶点的物体图象都会被合成为透镜屏面焦平面上的一个单一点，这样就可以使这些图象重合。上述角度110与透镜屏面的光圈角相等(即，照相机透镜在视觉方向上所会聚的平面)。其中最重要的一点就是待投影图象的间距是以待在透镜屏面上合成的观察平面上的物体的光学投影而不是几何投影为基础的。
任何可以在目标空间中产生出至少一个物体的多个二维图象的照相机(从而使得图象适合于满足上述条件的放大器)都与该放大器一样有一个标准结构。因此，只要透镜屏面的光圈角与构成照相机和放大器的透镜的光圈角相等，则任何形状的透镜都可以被使用。
分立二维图象中满足上述条件的一个特定行称为“标准图象列”。此标准图象列可被用于对照相机和放大器进行光学校准(可以与美国专利3,953,869中的几何校准对比)，以便于使它们成为相对于特定标准图象列的标准结构。因此，所有经这种特定标准图象列校准的照相机和放大器都是可互换的。在所有情况下，照相机透镜和放大器透镜的安装和校准都可根据一标准图象列来进行，而此标准图象列是通过将上述三维成像的要求考虑在内而被选择出来的。为了在透镜屏面上实现精确的分立二维图象的合成，并且为了避免在图片上出现由于手工错误和透镜中的像差而产生的比例失调，则照相机必须在胶片上记录下预先选定观察面上至少两个参考点；这样就可以生成待由放大器投影的一个标准图象列。然后，通过调整放大器透镜的位置和聚焦就可使各参考点的图象组形成在透镜屏面的焦平面上。利用相同的方法，也可对其它的照相机进行有关标准图象列的校准，其方法也是将标准行投影在处于预定观察面的屏面上并且调整照相机透镜的位置和聚焦以使各参考点的图象组形成于该照相机的预先选定观察面上。这样，照相机，放大器，记录于中间介质之上的分立二维图象的行，以及它们的标准结构就形成了一个独立的系统。
通过控制照相机透镜与生成的图象负片之间的关系，就可以控制变化多端的照相环境。例如，如果拍照者在拍照时，其照相机透镜组不能有效地充满接收角，则可调整放大器以改变合成面。如图21所示，线性移动平面104上的负片134,140,146就可以相对于透镜屏面的焦平面而调整照相机观察面的位置。如果负片被移向平面106内，则图象将可在位置118处被观察到。相反如果负片移向平面102外，则图象可在位置122处观察到。熟练人员应该立刻明白，还可进行与此类似的其它操作。
Ⅱ设备可以利用许多设备利用上述产生高质量三维图象的方法来生成需要的效果。但是，不管在哪一种情况下，照相机中透镜的数量都应与放大器中透镜的数量相同。
一种根据本发明所述的照相机，在其最简单的设计中，该照相机包括多个透镜，这些透镜的主光轴都互相平行，它们都根据标准结构被校准为一个标准的图象组，并被置于一线性平板中。各透镜的间距以及焦距都是固定的。它们与一快门和光圈机构相连接，各透镜都将单独在照相机底片的一部分区域中产生一个分立的二维图象。在这种结构中，照相机被设计成只能在距预先选定观察面一固定距离的地方使用以获得需要的效果。而预先选定观察面则是由拍照者选定的。该照相机可以被修改，其透镜平板是可互换的，它允许拍照者用另多个具有不同焦距的透镜来替换具有给定焦距的已有透镜。但是，各个可互换的透镜组平板必须经上述标准图象组的校准才可使用。照相机也可以包括一个具有可变焦距的透镜组板，以便于均衡地改变二维图象的比例。
与该照相机类似，放大器也可以有多种结构。首先，放大器可以包括一个具有多个主光轴相互平行的透镜的固定平板，从而可以利用底片与透镜屏面上的感光材料之间的固定距离而进行投影。第二，放大器的结构中也可包括一个具有多个主轴相互平行的透镜的可互换透镜组。与上述内容一样，胶片与透镜屏面上感光材料之间的距离必须保持恒定。
第三，放大器可包含这样一个装置，它允许放大器的各个透镜相对于透镜屏面焦平面上的预先选定点而沿径向移动，而且允许胶片在与投影光圈平行的平面内做朝向或背离透镜屏面的移动。这种放大器允许将观察面放置在透镜屏面的焦平面上。
第四，放大器还可包括一个装置，该装置允许当位于胶片上的三维图象组沿径向移动时，放大器的各透镜也相对于透镜屏面焦平面上的预先选定点而沿径向移动。为了适应这种移动，就有必要截断或弯曲胶片。该系统允许对比例进行修正，而且也允许使用具有可变间距透镜的不同照相机。
第五，放大器还可包括一个装置，该装置允许在与投影光圈平行的平面内做朝向或背离透镜屏面的移动。该放大器还可包括允许各透镜相对于透镜屏面焦平面上的预先选定点而沿径向移动的装置。透镜组也可被设计成可互换的，从而允许用其它具有不同焦距的径向可移动透镜组来替换已有的具有给定焦距的可移动透镜组。在各种情况下，与照相机一样，放大器都可含有具有可变焦距的透镜组，以便于均衡地改变二维图象的比例。
从上述内容可以立刻看出，本发明提供了一种方法和设备，它们能够拍摄下目标空间中至少一个物体并能使被拍照物体产生高级的三维图象。通过利用本发明所述的方法，拍照者就能制作出具有无畸变效果的超级图象，而且还不会出现频闪效应。因而比先前工作更加快速也更加经济。
应该明白的是，上述说明和优选实例仅对本发明及其原理起到了说明性的作用。各种熟练人员对本发明的方法和设备所做的修改和变换都不会脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1．一种采用透镜屏面的立体成像系统，其透镜屏面含有多个轴向透镜，这些透镜位于与一扩散反射面相接触的焦平面的上方并且定义出了一个平行于该焦平面的光心平面，此透镜屏面具有一个可用于任何从光心平面到投影平面之间预先选定距离的唯一的接收角，这个唯一的接收角在投影平面上定义出了该接收角一个唯一的弦，一种用来确定这个由唯一接收角定义的唯一的弦的长度的方法，所述方法包括以下步骤使光束从位于投影平面的点光源上照射到透镜屏面；从投影平面上沿着与透镜方向相平行的第一轴找出一个第一光点，使得被透镜屏面反射回来的第一光点的光最亮；从投影平面上沿着与透镜方向相垂直的第二轴找出一个第二光点，使得被透镜屏面反射回来的第二光点的光也最亮，通过沿着第二轴移走第一光点，使得被透镜屏面反射回来的光较暗；第一光点中心与第二光点中心之间的距离就是由唯一接收角在投影平面上所定义出的唯一的弦的长度。
2．一种采用透镜屏面的立体成像系统，其透镜屏面含有多个轴向透镜，这些透镜位于与负特性感光材料相接触的焦平面的上方并且定义出了一个平行于焦平面的光心平面，此透镜屏面具有一个可用于任何从光心平面到投影平面之间预先选定距离的唯一的接收角，这个唯一的接收角在投影平面上定义出了该接收角一个唯一的弦，一种用来确定这个由唯一接收角定义的唯一的弦的长度的方法，所述方法包括以下步骤使光束从位于投影平面的点光源上照射到透镜屏面，以使负特性感光材料曝光；对该负特性感光材料进行显影；从投影平面上沿着与透镜方向相平行的第一轴找出一个第一光点，使得被透镜屏面反射回来的第一光点的光最暗；从投影平面上沿着与透镜方向相垂直的第二轴找出一个第二光点，使得被透镜屏面反射回来的第二光点也最暗，通过沿着第二轴移走第一光点，使得被透镜屏面反射回来的光较亮；第一光点中心与第二光点中心之间的距离就是由唯一接收角在投影平面上所定义出的唯一的弦的长度。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于如果上述感光材料具有正特性，则被透镜屏面反射回来的第一和第二光点都将最亮。
4．一种采用透镜屏面的立体成像系统，其透镜屏面含有多个轴向透镜，这些透镜位于与一扩散反射面相接触的焦平面的上方并且定义出了一个平行于焦平面的光心平面，此透镜屏面具有一个可用于任何从光心平面到投影平面之间距离的恒定的中心分辨角，每个恒定的中心分辨角在投影平面上定义出了一个唯一的弦，一种用来确定这个由恒定的中心分辨角定义的唯一的弦的长度的方法，所述方法包括以下步骤使光束从位于投影平面的点光源上照射到透镜屏面；从投影平面上沿着与透镜方向相平行的第一轴找出一个第一光点，使得被透镜屏面反射回来的第一光点的光最亮；从投影平面上沿着与透镜方向相垂直的第二轴找出一个第二光点，使得被透镜屏面反射回来的第二光点也最亮，通过沿着第二轴移走第一光点，使得被透镜屏面反射回来的光较暗；第一光点中心与第二光点中心之间的距离将是由中心分辨角在投影平面上所定义出的唯一的弦的长度的一半。
5．如权利要求4所述的方法，其特征在于它还包括以下步骤从投影平面上找出一个第三光点，使得被透镜屏面沿着第二轴反射回来的第三光点处于预先选定的亮度，再通过将第二光点沿着第二轴移向第一光点，使得被透镜屏面反射回来的光较亮；第二光点中心与第三光点中心之间的距离就是由中心分辨角在投影平面上所定义出的唯一的弦长度。
6．一种采用透镜屏面的立体成像系统，其透镜屏面含有多个轴向透镜，这些透镜位于与负特性感光材料相接触的焦平面的上方并且定义出了一个平行于焦平面的光心平面，此透镜屏面具有一个可用于任何从光心平面到投影平面之间距离的恒定的中心分辨角，每个中心分辨角在投影平面上定义出了一个唯一的弦，一种用来确定这个由中心分辨角定义的唯一的弦的长度的方法，所述方法包括以下步骤使光束从位于投影平面的点光源上照射到透镜屏面，以使负特性感光材料曝光；对该负特性感光材料进行显影；从投影平面上沿着与透镜方向相平行的第一轴找出一个第一光点，使得被透镜屏面反射回来的第一光点的光最暗；从投影平面上沿着与透镜方向相垂直的第二轴找出一个第二光点，使得被透镜屏面反射回来的第二光点处于一预先选定的亮度，通过沿着第二轴移走第一光点，使得被透镜屏面反射回来的光较亮；第一光点中心与第二光点中心之间的距离将是由唯一接收角在投影平面上所定义出的唯一的弦的长度的一半。
7．如权利要求6所述的方法，其特征在于它还包括以下步骤从投影平面上沿着第二轴找出一个第三光点，使得被透镜屏面反射回来的第三光点再次处于预先选定的暗度，再通过将第二光点沿着第二轴移向第一光点，使得被透镜屏面反射回来的光较暗；第二光点中心与第三光点中心之间的距离就是由中心分辨角在投影平面上所定义出的唯一的弦的长度。
8．如权利要求6或7所述的方法，其特征在于如果上述感光材料具有正特性，则被透镜屏面反射回来的第一光点将最亮，而被透镜屏面反射回来的第二和第三光点将处于预先选定的亮度。
9．一种系统，其能够从目标空间中至少一个物体的多个分立二维图象中产生一立体图象，上述系统的特征在于包括用于产生多个二维图象的装置；用于印晒立体图象的装置，该装置包括一含有多个轴向透镜的透镜屏面，这些透镜位于与感光材料相接触的焦平面的上方并且定义出一个平行于焦平面的光心平面，上述透镜屏面对于任何从光心平面到投影平面之间的预先选定距离都具有一个唯一的接收角，而此唯一的接收角又在投影面上定义出一个唯一的弦；以及与上述透镜屏面有关并与之分隔开的投影装置，它用于将多个二维图象投影到上述透镜屏面上。
10．如权利要求9所述的系统，其特征在于上述用于产生图象的装置可以在中间介质上一步记录多个二维图象，并且上述用于印晒图象的装置可以在焦平面上一步生成一个线性平面图象，而无需移动与上述透镜屏面有关的多个上述投影装置，也无需移动与上述透镜屏面有关的中间介质。
11．如权利要求9所述的系统，其特征在于上述图象印晒装置中的上述投影装置可将多个二维图象投影到上述透镜屏面上，从而在含有多个互无空隙的区域的焦平面上生成一个线性平面图象，上述多个区域含有对应于多个二维图象的多个线，在相邻线之间没有空隙。
12．如权利要求11所述的系统，其特征在于待被投影进一预先选定宽度的多个二维图象，其中将要填入多个重叠线，这些重叠线的数目大于可以被多个透镜之一在焦平面的预先选定宽度内分辨出来的线性平面图象之中的线的数目。
13．如权利要求11所述的系统，其特征在于多个二维图象的数目大于定义图象边缘的线的数目，这些图象具有人眼在一定距离上所能分辨出的相同的鲜明度和对比度，这个距离与特定目标空间中物体的视差相等，而该特定目标空间的特点是，当从预先选定的距离上向它看去时，它将具有最大的单视差。
14．权利要求9所述的系统，其特征在于上述用于印晒图象的装置还含有与上述透镜屏面中多个上述轴向透镜相接触的感光材料。
15．权利要求9所述的系统，其特征在于上述用于印晒图象的装置是一个多镜头放大器，而且上述投影装置含有多个投影光圈，这些投影光圈间距相等地分布在由接收角在投影平面上定义的唯一的弦上。
16．权利要求15所述的系统，其特征在于上述多个透镜中的各透镜对于任何从光心平面到投影平面之间的距离都具有一个固定的中心分辨角，各中心分辨角都在投影平面的中心分辨角上定义出了一个唯一的弦；而且上述多个投影光圈的最小数目是通过用由投影面上由接收角所定义的唯一的弦的长度除以由投影面上中心分辨角所定义的唯一的弦的长度而得出的。
17．如权利要求16所述的系统，其特征在于上述多个投影光圈中的每个光圈都有一个垂直于焦平面的主光轴和一个位于投影面之中并平行于透镜方向的副轴；上述多个投影光圈中，各相邻投影光圈副轴之间的距离都不大于一个唯一的弦的长度，这个唯一的弦由投影平面上的中心分辨角来定义。
18．如权利要求17所述的系统，其特征在于最外侧投影光圈的副轴与由投影平面上的接收角所定义的唯一弦的各端之间的距离等于相邻投影光圈副轴之间距离的一半。
19．如权利要求15所述的系统，其特征在于上述多个透镜中的各透镜对于任何从光心平面到投影平面之间的距离都具有一个固定的中心分辨角，各中心分辨角都在投影平面的中心分辨角上定义出了一个唯一的弦；而且上述多个投影光圈的数目是通过将由投影面上的接收角所定义的唯一的弦的长度除以由投影面上中心分辨角所定义的唯一的弦的长度、并对相除的结果进行四舍五入处理而获得的；上述多个投影光圈中的每个光圈都有一个垂直于焦平面的主光轴和一个位于投影面之中并平行于透镜方向的副轴；在上述多个投影光圈中，各相邻投影光圈副轴之间的距离与一个唯一的弦的长度相等，这个唯一的弦由投影平面上的中心分辨角来定义；最外侧投影光圈的副轴与由投影平面上的接收角所定义的唯一弦的各端之间的距离等于相邻投影光圈副轴之间距离的一半。
20．如权利要求10所述的系统，其特征在于上述用于产生多个二维图象的装置是一个含有多个光学透镜的多镜头照相机，上述各光学透镜都有一主光轴，上述多个光学透镜的主光轴都相互平行，而且上述中间介质是一种感光材料。
21．一种系统，其能够从目标空间中至少一个物体的多个分立二维图象中产生一立体图象，该系统的特征在于包括一多镜头照相机，它能够产生多个二维图象并能在一个步骤中将多个二维图象记录在感光材料上，上述照相机含有多个光学透镜，上述各光学透镜都有一个主光轴，而且上述多个光学透镜的主光轴都相互平行；以及一多镜头放大器，它能够对立体图象进行印晒，该放大器包括一含有多个轴向透镜的透镜屏面，这些透镜位于与感光材料相接触的焦平面的上方并且定义出一个平行于焦平面的光心平面，上述透镜屏面对于任何从光心平面到投影平面之间的预先选定距离都具有一个唯一的接收角，而此唯一的接收角又在投影面上定义出一个唯一的弦；以及多个与上述透镜屏面有关并与之分隔开的投影光圈，它们用于将记录在感光材料上的多个二维图象投影到焦平面上从而在焦平面上一步生成线性平面图象，而无需移动与上述透镜屏面有关的多个上述投影光圈，也无需移动与上述透镜屏面有关的感光材料；上述线性平面图象含有多个区域，在各相邻区域之间没有空隙，上述多个区域含有对应于多个二维图象的多个线，在相邻线之间没有空隙。
22．一种印晒装置，能够从目标空间中至少一个物体的多个分立图象中印晒出一个立体图象，这种印晒装置的特征在于包括一含有多个轴向透镜的透镜屏面，这些透镜位于与感光材料相接触的焦平面的上方并且定义出一个平行于焦平面的光心平面，上述透镜屏面对于任何从光心平面到投影平面之间的预先选定距离都具有一个唯一的接收角，而此唯一的接收角又在投影面上定义出一个唯一的弦；以及在间距上与上述透镜屏面有关的投影装置，它用于将多个二维图象投影到上述透镜屏面上；上述投影装置可将多个二维图象投影到上述透镜屏面上从而在焦平面上产生一线性平面图象，该图象含有多个互无空隙的区域，上述多个区域中含有对应于多个二维图象的多个线，相邻线之间也不存在空隙。
23．如权利要求22所述的印晒装置，其特征在于上述用于印晒图象的装置是一个多镜头放大器，而且上述投影装置还含有多个投影光圈，这些投影光圈间距相等地分布在由接收角在投影平面上定义的唯一的弦上。
24．如权利要求23所述的印晒装置，其特征在于上述多个透镜中的各透镜对于任何从光心平面到投影平面之间的距离都具有一个固定的中心分辨角，各中心分辨角都在投影平面上定义出了一个中心分辨角唯一的弦；而且上述多个投影光圈的最小数目是通过用由投影面上的接收角所定义的唯一的弦的长度除以由投影面上中心分辨角所定义的唯一的弦的长度而得出的。
25．如权利要求24所述的图象印晒装置，其特征在于上述多个投影光圈中的每个光圈都有一个垂直于焦平面的主光轴和一个位于投影面之中并平行于透镜方向的副轴；上述多个投影光圈中，各相邻投影光圈副轴之间的距离都不大于一个唯一的弦的长度，这个唯一的弦由投影平面上的中心分辨角来定义。
26．如权利要求25所述的图象印晒装置，其特征在于最外侧投影光圈的副轴与由投影平面上由接收角所定义的唯一弦的各端之间的距离等于相邻投影光圈副轴之间距离的一半。
27．如权利要求23所述的图象印晒装置，其特征在于上述多个透镜中的各透镜对于任何从光心平面到投影平面之间的距离都具有一个固定的中心分辨角，各中心分辨角都在投影平面上定义出了一个中心分辨角唯一的弦；而且上述多个投影光圈的数目是通过将由投影面上的接收角所定义的唯一的弦的长度除以由投影面上中心分辨角所定义的唯一的弦的长度、并对相除的结果进行四舍五入处理而获得的；上述多个投影光圈中的每个光圈都有一个垂直于焦平面的主光轴和一个位于投影面之中并平行于透镜方向的副轴；上述各相邻投影光圈副轴之间的距离与一个唯一的弦的长度相等，这个唯一的弦由投影平面上的中心分辨角来定义；最外侧投影光圈的副轴与由投影平面上的接收角所定义的唯一弦的各端之间的距离等于相邻投影光圈副轴之间距离的一半。
28．一种用于产生立体图象的系统，其特征在于包括用于从目标空间中至少一个物体上产生多个分立二维图象的装置，以及用于在中间介质上记录线性排列标准图象列的装置，上述用于产生图象的装置含有多个线性排列的光学透镜，这些透镜的观察方向会聚在一个预先选定的观察面上；用于印晒立体图象的装置，该装置包括一透镜屏面，它定义出一个焦平面；及与上述透镜屏面有一定间距的投影装置，用于在上述透镜屏面的焦平面上合成二维图象，上述投影装置含有多个线性排列的光学透镜，这些透镜的观察方向会聚在透镜屏面焦平面的一个点上；上述图象印晒装置可以用标准图象列来校准，并且可以在一个步骤内就印晒出立体图象，而无需移动与上述透镜屏面有关的上述投影装置，也无需移动与上述透镜屏面有关的中间介质。
29．如权利要求28所述的系统，其特征在于上述用于产生图象的装置是一个多镜头照相机，而上述用于印晒图象的装置是一个多镜头放大器。
30．如权利要求28所述的系统，其特征在于上述中间介质是一种感光材料。
31．一种用于产生立体图象的系统，其特征在于包括用于从目标空间中至少一个物体上产生多个分立二维图象的装置，以及用于在中间介质上记录线性排列标准图象列的装置，上述用于产生图象的装置含有多个线性排列的光学透镜，这些透镜间距相等且具有相同的焦距；用于印晒立体图象的装置，该装置包括一透镜屏面，它定义出一个焦平面；及与上述透镜屏面有一定间距的投影装置，它可将二维图象合成于上述透镜屏面的焦平面上，上述投影装置含有多个线性排列的光学透镜，这些透镜间距相等且具有相同的焦距；光线在上述装置内用于产生图象的多个等间距光学透镜中的偏转距离和光线在上述装置内用于印晒图象的多个等间距光学透镜中的偏转距离成正比；光线在上述装置内用于产生图象的多个等焦距光学透镜中的偏转距离和光线在上述装置内用于印晒图象的多个等焦距光学透镜中的偏转距离成正比。
32．对能够从目标空间中至少一个物体上的多个分立二维图象中产生立体图象的系统进行校准的方法，上述校准方法的特征在于包括以下步骤利用一含有多个线性排列光学透镜的多镜头照相机并通过将多个线性排列的二维图象记录在中间介质上以产生一个标准图象列，其中，上述多个透镜所具有的观察方向会聚在一个预先选定的观察面上，而且上述标准图象列中至少有两套的两个参考点位于该照相机的观察面上；利用一含有透镜屏面并定义出一个焦平面的多镜头放大器将上述标准图象列投影在透镜屏面上，并且通过调整放大器的透镜，使得至少有两套参考点形成于透镜屏面的焦平面上。
33．一种校准方法，可以用第二光学透镜组对第一透镜组进行校准，其中第一透镜组和第二透镜组都由多个线性排列的光学透镜组成，第一透镜组的观察方向会聚在第一预先选定观察面上，而第二透镜组的观察面则会聚在第二预先选定观察面上，上述校准方法的特征在于包括以下步骤利用第一透镜组中的多个线性排列光学透镜通过将多个二维图象记录在中间介质上的线性列中而产生一个标准图象列，该标准图象列至少含有两套每套两个的参考点，该参考点形成于第一透镜组的多个光学透镜的观察面上；利用第二透镜组中的多个线性排列光学透镜将标准图象列投影到第二预选观察面上，并且通过调整第二透镜组中的多个光学透镜，使得至少有两套参考点的每一套重合在第二预先选定观察面上。
34．如权利要求33所述的方法，其特征在于第一透镜组中多个线性排列的光学透镜和第二透镜组中多个线性排列的光学透镜都是多镜头照相机的透镜。
35．一种立体图象，其特征在于包括具有固定光圈角的透镜屏面，该屏面含有多个轴向透镜，这些透镜定义了一个焦平面；与上述轴向透镜焦平面相接触的记录介质，在记录介质上记录有线性平面图象，该线性平面图象含有多个对应于上述多个透镜的区域，上述各区域中含有多个重叠线，这些线对应于由多镜头照相机在目标空间中对至少一个物体同时产生的多个分立二维图象。
36．如权利要求35所述的立体图象，其特征在于将要用上述多条重叠线填满的预定宽度内的上述重叠线，其数目大于可以被多个透镜之一在焦平面的预先选定宽度内分辨出来的线性平面图象之中的线的数目。
37．如权利要求35所述的立体图象，其特征在于多镜头照相机含有多个线性排列的光学透镜，这些透镜的观察方向可以会聚在预先选定的观察面上，而且上述多个线性排列光学透镜的会聚角与上述透镜屏面的光圈角相等，且该光圈角的顶点位于预先选定观察面上，从而使该立体图象具有无畸变的效果。
38．如权利要求35所述的立体图象，其特征在于多镜头照相机可以在一个步骤中将多个二维图象记录在中间介质上，并且多镜头放大器也可以在一个步骤中将线性平面图象生成在上述透镜屏面上而无需相对于上述透镜平面移动中间介质。
39．如权利要求35所述的立体图象，其特征在于记录于上述记录介质中的上述多区域线性平面图象，其相邻两区域之间没有空隙，而且记录于上述介质中的各区域内的多个线，其相邻线之间也没有空隙。
全文摘要
一种利用多镜头照相机和一个按照标准结构构成的多镜头放大器产生三维图象的改进的方法和设备。照相机和印晒机中所用的镜头数目选择为大于人眼和透镜印晒系统分辨能力的数目。线性平面图象的区域宽度由在透镜屏面(10)的焦平面上两个相邻图象的间距确定,该平面是距离极限处或之外通过放大器的相邻投影光圈投影的点所在的平面。放大器的投影光圈(182、186和188)被线性设置并在与该距离极限相应的唯一的接收角内等距离间隔,以构成一个在区域之间或线之间没有空隙的线性平面图象。因此,具有无畸变效果和没有频闪效果的三维图象就在一个单步成像和单步合成过程中产生。
文档编号G03B35/18GK1224512SQ96180317
公开日1999年7月28日 申请日期1996年6月3日 优先权日1996年6月3日
发明者叶夫根尼·涅米罗夫斯基 申请人:赫尔曼D·米姆斯