专利名称：一种动态立体画装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光学显示技术领域，涉及一种能直接观看动态立体画的装置。
中国专利CN2054928U和CN2094781U公开了几种演示动态图象的装置，可以用来展示动态风景画面，市场上出现的动态风景壁画就是其中的一种。这种画由画面和紧贴其后的动感展示灯箱组成，随着动感展示灯箱窗口莫尔条纹的移动，静止画面显示出逼真的动态效果。动态风景画的画面多为瀑布、喷泉、波浪、彩旗等流动感强的场景。
从相隔一段短距离的观察点摄取的一对体视图象，通过适当的安排，使每个图象只被观众的一只眼睛看到，则可产生具有深度感的立体幻觉，绝大多数立体电影、立体电视、立体图片均是利用这种原理制成的。观看这类体视图象有两种途径一种需戴分光眼镜，如偏振滤光镜、颜色滤光镜、液晶开关眼镜、偏折棱镜；另一种依靠分光元件把体视图象分别送入左右眼睛，通过裸眼直接观察，分光元件有柱镜光栅板、蝇眼透镜板、狭缝挡板、大型曲面反光镜等，利用分光元件不仅能观看体视图象，还能观看从多个观察点摄取的全景图象。
中国专利CN87106723提供了一种立体影象显示装置，该装置由多个离散的并可独立控制的光源，和一个或多个光调整元件以及控制电路按照固定的关系配置而成，可显示活动立体图象。这种装置实际上是一种立体显示器，复杂程度很高。
本发明综合利用动态显示技术和立体显示技术，目的是提供一种容易制作，真实感强，且能直接观看的动态立体画装置。
动态立体画装置由以下部分组成分光元件(1)和透射型取样图片(2)匹配成立体图象，固定在动感展示灯箱(3)的展示窗口(21)上，展示窗口(21)光影的变化使立体图象具有动态感。
分光元件(1)可以是柱镜光栅板、狭缝挡板及其它容易制作的单方向选择元件，也可选用蝇眼透镜板等集成照相元件。为方便起见，下面仅以单方向选择元件进行叙述。
透射型取样图片(2)简称“取样图片”，是由体视图象或全景图象通过样条取样后重新组合而成的新图象，单方向取样图片由许多细带状象组成，新图象包含动态景区和静态景区，也可以全部由动态景区形成。取样图片可以采取如下几种方法制成感光剂直接涂在分光元件背面，把体视图象或全景图象通过投影仪对分光元件曝光，然后作显影定影处理；感光纸紧贴在分光元件背面，把体视图象或全景图象通过投影仪对分光元件曝光，然后取下感光纸作显影定影处理；从扫描仪、摄像机及一些视频源获取体视图象或全景图象，由计算机合成取样图片。在后两种方法中，分光元件(1)与取样图片(2)的匹配有一定困难。
动感展示灯箱(3)利用莫尔条纹的运动使画面产生连续动态感。灯箱内安装有运动的透明光栅带，光栅带内装有日光灯或其它光源，光栅带可做成环状或卷筒状，由低速电机通过主动轴驱动，使取样图片的动态景区模拟流动、转动、传动、喷射等多种动态效果。动感展示灯箱有三种组成方法第一种，静光栅、动光栅、驱动装置、光源按前后顺序配置而成；第二种，动光栅、驱动装置、光源前后顺序配置而成；第三种，由光源和控制电路组成，在电路驱动下，灯箱窗口选定区域的亮度按一定规则变化。在第二种方法中，没有使用静光栅，取样图片的动态景区在制作时必须附带有栅线结构。
制作动态立体画装置，首先涉及立体画面的设计，画面可采用色彩明快、动感强的场景，如瀑布、小溪流水、波纹、飞驰的汽车等。其次，立体画面做成透射型，观看者头部左右移动时画面产生闪烁感，这是十分不利的，用柱镜板曝光制作取样图片时可把柱镜前表面置于稍微离焦的位置，用其它方法制作取样图片时，取样样条之间不能保留明显的空白样条，闪烁现象即可得到较好的抑制；第三，由体视或全景图象组成的取样图片的动态景区不是完全重合的，有一定的横向视差错位，不同的景深，对应于不同的横向错位量，设计静光栅或制作动态景区栅线结构时，必须让各组动态景区图象对应点的亮度变化同步，按这种要求，静光栅或图片上光栅结构的栅线最好是水平结构，同时，由于取样图片本身还存在垂直栅线结构，动光栅栅线与水平方向的夹角不能过大，取样图片、静光栅、动光栅平面要求平行且靠近，取样图片动态景区的景深处于特殊设计位置时，静光栅的栅线不再要求在水平方向；最后，分光元件、取样图片、动感展示灯箱按
图1所示关系牢固配置在一起，组成动态立体画。
专利CN87106723提供的立体影象显示装置是以驱动作为像素的可控光源来形成画面的，可以提供活动的立体画面，但不易形成真彩色、高分辨率的图象，并且制作成本和复杂性都很高。本装置克服了各种动态画面不具有立体感、立体画不具动态感的不足，提供的动态立体画兼有立体图片和动态壁画真实生动的优点，再配以由扬声器发出的现场模拟声，营造出虚拟现实环境。大幅面的动态立体画挂在居室、宾馆或展厅内，既可模拟自然环境，又有增大空间的感觉，这对于改善现代家庭的居住环境有现实意义。
图1是动态立体画装置的水平剖面图。
图2是制作取样图片的示意图。
图3是立体画动态景区景深最佳设计的示意图。
图4是动感展示灯箱结构示意图。
图5是动感展示灯箱的A-A向剖面图。
图1说明了动态立体画装置的组成部分及位置关系。该剖面图所示的分光元件(1)、取样图片(2)和动感展示灯箱(3)均向纸平面内和外延伸，分光元件(1)由多个平行柱面透镜(7)排列而成，柱面透镜的焦点落在取样图片(2)所在平面上。单个柱面透镜(7)与取样图片(2)上一组样条对应，同组样条象的透射光经柱面透镜(7)折射后方向不同，分别进入观察者左右眼(13a、13b)中。
如果动态景区的边缘有较大的横向视差错位，如图3a所示，边缘区(11、12)在一单视图中是活动的，在另一单视图的对应部分是静止的，不能在观察者大脑中形成清晰的图象，制作取样图片时调整投影仪(10)的角度或底片(9)的位置，使动态景区边缘靠近，边缘区(11、12)的面积达到最小，如图3b所示，这样形成的动态立体画的整个视野比较清晰。
为进一步陈述本文的内容，下面参考附图以实例方式进行叙述。
用记录同一场景的视差全景底片(9)按图2所示方式曝光，制作取样图片，本实施例中，感光剂直接涂在柱镜板(1)背面，经显影、定影处理，制成透射型立体图片。柱镜板的节距P在0.1毫米到2毫米之间，具体视画面大小而定，立体图片的幅面越大，节距P越大。柱面透镜(7)的有效分光偏折角度不大，大幅面、近距离观察的立体图片可略带横向弧度。如图4所示，动感展示灯箱(3)由展示窗口(21)、箱体(8)、静光栅(4)、动光栅(5)、光源(6)、电机(15)、转轴(16)、支座(17)、齿轮(18)、齿轮(19)、支承轴(20)、发声单元(14)组成。静光栅(4)只在与立体图片的动态景区重叠的位置存在栅线，动光栅(5)平行靠近并覆盖静光栅(4)的栅线区，静、动光栅具有透明本底，栅线均在水平方向。动光栅(5)沿垂直方向错动时，立体图片的动态景区产生模拟动态效果。改变静光栅(4)或动光栅(5)栅线的线宽、线间距及栅线方向，可获得上行、下行、左行、右行、旋转、不规则运动等多种动态效果。由转轴(16)、支承轴(20)张紧支承闭环状的动光栅(5)，转轴(16)、支承轴(20)由固定在箱体(8)上的支座(17)支承，转轴(16)设置有齿轮(18)与固定在箱体(8)上的电机(15)输出轴的齿轮(19)啮合。本例中，光源(6)选用日光灯，灯管数目视画面大小而定，发声单元(14)由语音芯片和扬声器组成。按图1所述位置关系，由柱镜板(1)和取样图片(2)合成的立体图片固定在动感展示灯箱(3)的展示窗口(21)上，构成动态立体画，电机、光源、扬声器的电源由电源线插头接入照明电路，通电后，在动态立体画前方空间能看到动态、立体、有声图象。
权利要求
1.一种动态立体画装置，其特征在于，分光元件(1)和透射型取样图片(2)匹配成立体图象，固定在动感展示灯箱(3)的展示窗口(21)上，展示窗口(21)光影的变化使立体图象呈现动态感。
2.如权利要求1所述的装置，其特征还在于，动感展示灯箱(3)内装有发声单元(14)，发声单元(14)由扬声器和语音芯片或磁带机或其它声音载体组成。
3.如权利要求2所述的装置，其特征还在于，分光元件(1)是由柱面透镜平行排列而成的柱镜板或由黑色栅条排列组成的狭缝档板。
4.如权利要求2所述的装置，其特征还在于，动感展示灯箱(3)由展示窗口(21)、静光栅(4)、动光栅(5)、驱动机构、光源(6)、箱体(8)配置而成。
5.如权利要求2所述的装置，其特征还在于，透射型取样图片(2)感光在分光元件(1)背面，静光栅(4)的栅线直接印在透射型取样图片的动态景区上。
6.如权利要求4或5所述的装置，其特征还在于，静光栅(4)由水平栅线组成。
7.如权利要求2所述的装置，其特征还在于，分光元件(1)和透射型取样图片(2)带有横向弧度。
8.如权利要求3所述的装置，其特征还在于，透射型取样图片(2)的动景边缘区(11、12)的横向宽度小于柱镜板节距的五倍。
全文摘要
本发明涉及一种动态立体画装置,由分光元件(1)和透射型取样图片(2)匹配成立体图象,固定在动感展示灯箱(3)的展示窗口(21),动感展示灯箱(3)包括光栅、驱动机构、光源(6)、发声单元(14)等。这种动态立体画装置能提供有声的动态立体画面,挂在居室、宾馆或展厅内可虚拟绚丽多彩的自然环境。
文档编号G02B27/22GK1229934SQ98100939
公开日1999年9月29日 申请日期1998年3月23日 优先权日1998年3月23日
发明者邓兴峰 申请人:邓兴峰