全息图打印系统和全息立体图的制作方法

专利名称：全息图打印系统和全息立体图的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于打印基于图象信息的全息图打印机系统和一种从该全息图打印系统打印出的全息立体图。
为建立一个全息立体图，例如，从不同观察点对一个物体进行摄影以产生许多与原象一样的图象。这些图象连续地以条状或点状象素全息图的形式记录在单个全息记录介质上。
例如，

图1描述如何建立只在横向方向带有视差信息的全息立体图。首先，从不同观察点对物体100连续地横向摄影，产生包括带有横向视差信息的多个图象的视差图象序列101。组成视差图象序列101的每个图象102以条状象素全息图的形式连续地记录在全息记录介质103上使得图象横向延伸。这就提供了带有横向视差信息的全息立体图。
在该全息立体图中，关于多个图象102的信息是通过沿横向方向的不同观察点连续摄影并以条状象素全息图的形式连续横向记录获得的。当观察者用双眼观看该全息立体图时，左右眼各自接受略微不同的2维图象。这使得观察者感觉到视差，再现3维图象。
然而，已经公布了许多采用全息立体图显示3维图象的技术。也公布了用于建立全息立体图的打印机系统和类似的系统(A.Shirakur；N.Kihara；S.Baba“即时全息影像打印系统”，Proc，SPIE Vol.3293，p.246-253，实用全息术XII)。
由于这种全息立体图打印系统的应用，可以更好地只将摄影系统放在各种位置。在这种情况下，系统只将数据传输到用于打印输出的中心打印机。
摄影装置和打印机是可设在同一位置还是在不同位置，操作中的关键因素是摄影图象和打印输出立体图之间的精确对应。
例如，可以是对在遥远地方的摄影图象数据的服务并稍后邮寄相应的立体图。在这种情况下，不仅需要发送用户的图象数据，还要发送例如送交目的地的用户信息。还有，想要确定打印输出的全息图与用户之间的对应。
在许多情况下，透明胶片用作全息图打印机的记录材料，不可能在材料的背面放置附加信息。作为可选的，可能用光学装置或油墨将信息记录在缺少全息胶片图象的部分上。然而，需要在全息图打印系统上加上适当的功能，导致低效率的解决方案。
本发明考虑到了上述问题。因此本发明的目的是提供一种用于容易地管理打印输出的立体图的全息图打印系统，和由该全息图打印系统建立的全息立体图。
为解决上述问题，根据本发明用于打印基于图象信息的全息立体图的全息图打印系统包括用于提供要全息摄影的图象信息文件和存储有关图象信息文件的管理信息的管理信息文件的信息文件提供装置；用于通过将根据管理信息文件的管理信息覆盖到根据来自信息文件提供装置的图象信息文件的全息图的一部分上而生成合成图象文件的图象处理装置；和根据由图象处理装置生成的合成图象文件打印全息立体图的打印输出装置。
在该全息图打印系统中，用只在从用于全息立体图的景象的周边开始的指定范围内才能显示管理信息的方法，图象处理装置通过将根据管理信息文件的管理信息覆盖到图象信息文件上而生成合成图象文件。
前面提到全息图打印系统在全息图中视场角的周边记录信息。也就是，管理信息文件的内容在全息图景象的大部分部位不能被识别。图象处理方法用于合成图象信息文件的内容和管理信息文件的内容，从而全息图中管理信息文件的内容只有从最周边的地方观看时才能看到。
为解决前面提到的问题，根据本发明的全息立体图在基于图象信息的全息图打印系统中打印，特征是通过覆盖根据图象信息文件生成的全息图的一部分来显示有关存储在管理信息文件中的全息图淀向图象信息文件的管理信息。
该全息立体图还只在从景象周边开始的指定范围内显示前面提到的管理信息。
本发明合成图象信息文件和相关联的管理信息文件。这可以提供全息立体图，使只有从视场角的边缘观看才可看到管理信息的内容。因此，可容易地管理打印输出的全息立体图。
图1解释用于建立全息图的常规系统；图2是表示根据本发明的一个实施例的全息图打印系统的结构的方框图；图3表示管理信息文件的格式；图4描述在构成上述全息图打印系统的图象处理部分中的合成图象的方法；
图5表示用于在上述全息图打印系统中生成的全息立体图的视场角与管理信息的可视范围之间的关系；图6表示从图5中的方向(A)、(B)、(C)和(D)观看的全息立体图的可视状态；图7表示全息图打印机的结构；和图8是表示本发明的另一个实施例的全息图打印系统的结构的方框图。
下面将结合附图进一步详细地描述本发明的实施方式。本发明不限于下述实例。本领域技术人员知道在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作出多种变化和修正。
下面描述图2中全息图打印系统1。全息图打印系统1为全息图摄制原始图象并提供图象信息文件Fp。系统包括摄影子系统2、图象处理部分4和全息图打印机5。摄影子系统2是用于提供管理信息文件Fm的装置，其中管理信息文件Fm存储有关图象信息文件Fp的管理信息。图象处理部分通过对经传输系统3a的来自摄影子系统2的图象信息文件Fp和管理信息文件Fm中的管理信息进行图象处理而生成合成图象文件Fs。全息图打印机5经传输路径3b接收图象处理部分4生成的合成图象，打印出基于该合成图象文件Fs的全息立体图。
假定摄影子系统2可以通过使用在摄影轨迹上直线移动，也可以是在旋转或摄全景状态的摄影机对物体进行摄影。在该摄影子系统2中，如图2所示，摄影机2b指向物体M并沿指定方向固定。摄影机在摄影轨迹2a上平行移动，从不同位置摄取物体M的许多画面以生成原始图象。摄影子系统2相应于使用者的操作由摄影子系统控制部分2c控制。原始图象的图象信息文件装有在摄影子系统控制部分2c生成的管理信息文件Fm。管理信息文件Fm包括有关原始图象的许多管理信息。该信息主要包括标识号和类似的东西。如下面要详细描述的那样，该文件存储摄影的条件和当摄影子系统2摄制原始图象的信息，有关图象信息属性的信息，指定为摄影的索引，及有关图象信息的附加信息。
下面详细描述伴随图象信息文件Fp的由摄影子系统2中的摄影子系统控制部分2c生成的管理信息文件Fm。摄影子系统控制部分2c包括一个操作部分。该控制部分根据使用者如摄影方法的选择、图象大小和摄影布局的想要的选择控制摄影机2b的操作和类似的东西。控制部分也产生关于基于控制信息的原始图象的管理信息文件。下面参照图3和后面将要说明的表1描述包括在该管理信息文件内的管理信息。
管理信息包括图象数据标识ID(4字节)，摄影信息(42字节)，应用(APL)信息(33字节)，合成图象信息(2字节)，字符信息(130字节)和打印计数信息(2字节)。
表1
图象数据标识ID通常一个是用于识别摄影子系统2中的摄影机2b拍摄的图象数据的顺序号。
摄影信息涉及例如当摄影机2b拍摄物体M时有关摄影子系统2的条件和类似的东西，特别是，如表上文1所示，摄影信息包括摄影时间、摄影距离、摄影方法、摄影角度、摄影轨迹长度、摄影图象大小、摄影图象分辨率、摄影日期、摄影布局、摄影源和摄影快门速度。摄影时间占用2字节第1字节为2位数整数，第2字节为2位数小数。例如，0725h表示7.25秒的摄影时间。摄影距离由4字节整数(mm)表现。摄影方法从重新回到中心、旋转、摄全景和直轨迹状态中辨别，用于从摄影机2b的所有用法中摄影。摄影角度是2字节整数指示摄影机2b相对于物体M的角度。摄影轨迹长度是4字节整数。摄影图象大小用8字节4个高阶字节指示摄影区水平尺寸(mm)，4个低阶字节其指示垂直尺寸。摄影图象分辩率使用8字节4个高阶字节指示水平分辩率(象素)，4个低阶字节指示垂直分辩率(象素)。摄影日期使用8字节，包括1字节哑元，指示年、月、日、小时、分钟、秒。摄影布局使用1字节指示垂直或水平旋转角度。2字节摄影源使用高阶字节指示摄影机2b的制造商标识并用低阶字节指示摄影机2b的型号标识。摄影快门速度分配给2字节。
应用信息包括应用标识和应用文件名。使用者使用摄影子系统控制部分2c的操作部分指定在全息立体图上打印出的图象的类型。摄影子系统控制部分2c确定是否使用者指定3维打印、电影打印、画册打印或如形态的特殊效果打印。对应于图象处理的软件从软件存储部选取并读入执行随机存储器。1字节应用标识附加到所选的应用中。应用文件名用多达32个ASCII码字符表示。应用文件名指示存有打印所需的相应于由应用标识指定的应用的信息的文件的名字。在打印静止图象的情况下，例如，以应用文件名指定的文件指定要打印的静止图象的数量和各个静止图象的文件名。
合成图象信息是关于要用摄影子系统2摄制的原始图象与某一图象合成的信息，1字节指示要合成到原始图象数据的前景或背景的图象数。
字符信息包括前景字符码标识、背景字符码标识、前景字符信息和背景字符信息。1字节分配给前景字符码标识和背景字符码标识的每一个。2个低阶位指定例如ASCII、SJIS、Unicode或类似的字符码。6个高阶位指定64字型号。前景字符信息和背景字符信息每个使用64字节表示由字符码标识指定的字符信息，使用Nuu字符表示终结符。
打印计数信息使用2字节指示要在全息图打印机5上打印的全息立体图的数量。
传输路径3a将图象信息文件Fp和管理信息文件Fm由摄影子系统2传输到图象处理部分4。传输路径3b将图象处理部分4生成的合成图象文件Fs传输到全息图打印机5。
图象处理部分4合成图象信息文件Fp和管理信息文件Fm。然后该部将例如观察点转换和梯形失真修正的必要的图象处理应用到输出合成图象文件Fs。
通常，将称为片和块方法的图象处理应用到全息立体图用于修正3维图象的显示位置。片和块方法在“即时全息影像打印系统”(A.Shirakura；N.Kihara；S.BabaProc.SPIE Vol.3293，p.246-253，实用全息述XII)中描述。可以在片和块图象处理之前或之后合成图象信息文件Fp和管理信息文件Fm。下面描述在片和块图象处理之前的合成。结合图4描述图象处理部分4中实施的图象合成方法。假定通过在t1和t150之间从左(L)向右(R)移动摄影机C对物体M进行摄影，也就是，图4(a)所示的5秒钟。在此情况下，如图4(b)所示视差图象从物体M的右到左以画面fr1到fr150记录在图象信息文件Fp中。
如图4(c)所示，从管理信息文件Fm生成的管理信息合成到图象信息文件Fp的后半部分，即从fr126到fr150的25个画面，用于该被记录的物体。图4中的实例显示合成摄影时间为“1430”，顺序号为“01011”。图象信息文件Fp和管理信息文件Fm的合成可采用周知的方法，例如对于管理信息文件Fm中的管理信息采用蓝背景的色度键合成。合成结果以合成信息文件Fs的形式提供。
与原始图象一样片和块图象处理应用到合成了的合成图象文件Fs(图4(d))。处理过的文件经传输路径3b到达全息图打印机5。全息图打印机5如后面将要描述的那样将该处理过的合成图象文件Fs记录在全息记录介质上以生成全息立体图。
图4中的实例提供全息立体图，只有当在视场角度的右端从特定角度观看该全息主体图时才可观看从管理信息文件Fm生成的管理信息。
图5所示，当从全息立体图的水平方向观看时，假定视场角为方向(A)与(D)之间的90度。可以确定由管理信息文件Fm生成的管理信息的可视范围使得图象信息文件Fp的观看不被阻碍并且只有在需要时才可看到信息文件生成的图象。例如，该范围可确定在从视场角右端方向(D)开始的15度(θ)以内。该角度(15度)等效于25个画面，因为150个画面相应于5秒钟摄影的视场角的90度。当从视场角的右端的方向(D)开始的15度(θ)内的方向(C)观看时，管理信息是可见的。
图6表示从图5中的方向(A)、(B)、(C)和(D)观看的全息立体图的可见状态。方向(A)只显示物体M的左侧。方向(B)只显示物体M的前面。在角度θ内的方向(A)显示物体M和例如此时的摄影时间“1430”和顺序号“01011”的管理信息。相应于视场角90度的方向(D)也显示物体M和该管理信息。
参照图7详细描述全息图打印机5。图7(A)是用于全息图打印机5的整个光学系统的顶视图。图7(B)是该光学系统的一个部分的侧视图。
如图7(A)所示，全息图打印机5包括激光束源31、曝光快门32和半反射镜33。激光束源31以指定波长发射激光束。快门32布置在从激光束源31发出的激光束L1的光轴上。
在全息记录介质30不曝光时快门32关闭。全息记录介质30曝光时该快门打开。半反射镜33将通过曝光快门32的激光束L2分成参考光束和物光束。光L3在半反射镜33上反射成为参考光束。光L4透过半反射镜33成为物光束。
作为参考光束的光学系统，有柱面透镜34、准直透镜35和全反射镜36，按此顺序沿半反射镜33反射的光L3的光轴布置。准直透镜35将参考光束转变为平行光束。全反射镜36反射来自准直透镜35的平行光束。
在半反射镜33反射的光首先通过柱面透镜34变成发散光，然后通过准直透镜35变成平行光。然后平行光在全反射镜36上反射并进入全息记录介质30。
作为物光束的光学系统，有全反射镜38、空间滤光器39、准直透镜40、显示装置41和柱面透镜42，如图7(A)和7(B)所示按此顺序沿透过半反射镜33的光L4的光轴上布置。全反射镜38反射来自半反射镜33传输光。空间滤光器39包括凸透镜和针孔的结合。准直透镜40将物光束转变为平行光束。显示装置41显示要被记录的图象。柱面透镜42将物光束会聚到全息记录介质30上。
透过半反射镜33的光L4在全反射镜38上反射，然后通过空间滤光器39由点光源变成散射光。光L4通过准直透镜40变成平行光，然后进入显示装置41。显示装置41为传输型图象显示装置，即采用液晶屏显示基于来自摄影子系统的图象数据的图象。通过显示装置41后，根据在显示装置41上显示的图象来调制光，然后进入柱面透镜42。
柱面透镜42水平会聚通过显示装置41的光。该会聚光当作物光束进入全息记录介质30。也就是，来自显示装置41的投影光转变成条状物光束并进入全息记录介质30。
这里，参考光束进入全息记录介质30的一个主平面。物光束进入其另一个主平面。也就是，参考光束以指定的入射角进入全息记录介质30的一个主平面。物光束进入其另一个主平面从而光轴成为几乎垂直于全息记录介质30。这引起参考光束和物光束之间在全息记录介质30上的干涉。干涉生成作为折射率的变化记录在全息记录介质30上的干涉图。
立体图打印机5装备有可增量地进给全息记录介质30的记录介质进给机构43。全息记录介质30以指定状态安装在记录介质进给机构43上。记录介质进给机构43每次给一个象素全息图象增量地进给安装的全息记录介质，基于原始图象数据将一个图象记录为一个象素图象。该操作以象素图象的形式将基于原始图象数据的图象记录在全息记录介质30上，使得图象在水平方向上连续。
全息图打印机5使用显示装置41以显示基于图象数据的曝光图象。通过在指定时间打开曝光快门32来使全息记录介质30曝光。
此时，激光束L2从激光束源31照射并通过曝光快门32。该激光束在半反射镜33反射成为光L3并作为参考光束进入全息记录介质30。透过半反射镜33的激光束成为光L4。这是图象显示在显示装置41上的投影光。该投影光作为物光束进入全息记录介质30。这将显示在显示装置41上的曝光图象以条状象素图象的形式记录在全息记录介质30上。
当一个图象已记录在全息记录介质30上时，记录介质进给机构43按一个象素全息图进给全息记录介质30。
通过根据视差图象顺序连续地改变要在显示装置41上显示的曝光图象而重复上述操作。结果，基于原始图象数据的曝光图象以条状象素图象的形式连续记录在全息记录介质30上。
经传输路径3b，全息图打印机5接收在图象处理部分合成并用指定图象处理方法处理的合成图象文件Fs。用使基于管理信息文件Fm的管理信息与基于图象信息文件Fp的全息图的一部分相一致的方法，全息图打印机打印出全息立体图。
因此，可以提供打印的全息立体图与摄影的图象数据之间可靠的一致性，并且便于管理。
在上述实施方式中，只有从右端观看才可看见管理信息。也可优选只有从左端观看才可看见管理信息。这种情况下，可通过用图象信息文件合成图4中的从fr1至fr25的25个帧，提供管理信息。
上述实施方式描述以静止图象的形式提供管理信息文件的情况。也可以根据角度改变一些信息。在这种情况下，用图象信息文件每5个帧合成不同的管理信息。在图4中，例如，从帧126的5个帧记录摄影时间和顺序号。从帧130的5个帧记录用于摄影的摄影设备号和打印数。从帧135的5个帧记录摄影距离和方法。从帧140的5个帧记录摄影快门速度或类似的东西。
在上述实施例中，图象处理部分4在片和块图象处理前合成图象信息文件Fp和管理信息文件Fm。优选在片和块图象处理后独立合成图象信息文件Fp和管理信息文件Fm。
管理信息文件没必要在例如摄影子系统控制部分2c的计算机里生成。优选用记录在录象带的音迹上的文字或其它数据记录图象信息文件。优选使用录象带中的时间码作为附在图象上的管理信息文件。
现参照图8描述本发明的另一个实施例。根据这个实施例，全息图打印系统使用多个摄影子系统和外部数据接收部分来采集图象。系统使用多个经由网络的全息图打印机存储这些图象用于全息立体图打印。
全息图打印系统10包括n个摄影子系统11l到11n，m个外部数据接收部分15l到15m，x个全息图打印机18l到18x，全息图打印机控制部分19和图象处理部分20。它们都连到网络17。
在n个摄影子系统11l到11n中，假定，摄影子系统11l等同于图2中的摄影子系统2。也就是说，该配置可通过使用在摄影轨迹12l上移动的摄影机13l或使用旋转或摄全景的方法拍摄物体Ml。该摄影子系统11l根据使用者的操作由摄影子系统控制部分14l控制。原始图象带有摄影子系统控制部分14l生成的管理信息文件。
摄影子系统控制部分14l到14n中的每一个根据图3和表1生成管理信息文件。这里省略对它的描述。
外部数据接收部分15l经各种外部网络16或类以的东西，直接从数字照相机、数字摄影机、模拟视频装置和类似的装置捕获电影或多个静止图象。
外部数据接收部分15m经由各种外部网络16和类似的东西，从如FD、CD-ROM、DVD、半导体存储卡和类似物的各种可移动介质中捕获电影或多个静止图象。
在全息图打印机18l到18x中，假定，全息图打印机18l如图7所示有相同的结构。这里省略对它的描述。
全息图打印机控制部分19控制x个全息图打印机18l到18x的操作。图象处理部分20将指定的处理方法应用到来自摄影子系统和外部数据接收部分的各种数据。全息图打印机控制部分19和图象处理部分20包括几台计算机。
下面描述全息图打印系统10的操作。当有n个摄影子系统和m个外部数据接收部分时，假定一个摄影子系统捕获图象。该摄影子系统与几台计算机交换信号。当服务器计算机中的图象处理部分20准备接受图象时，摄影子系统将捕获的图象传递给服务器计算机的图象处理部分20。此时，摄影子系统的摄影子系统控制部分建立管理信息文件并将其与图象信息文件一起传送给服务器计算机。使用管理信息文件以将用于识别多个输入系统的摄影装置号和顺序号以及前面提到的信息添加到需要的信息中。
管理信息文件的内容可完全依靠摄影子系统或外部数据接收部分。该文件可包括由服务器计算机指定的标识号。
在接收图象时，服务器计算机的图象处理部分20象图2中的图象处理部分那样合成图象信息文件Fp和管理信息文件Fm。然后图象处理部分20通过执行称为如观察点变换和梯形失真修正的片和块方法的指定的图象处理方法输出合成图象文件Fs。
服务器计算机的全息图打印机控制部分19对x个全息图打印机搜索找到准备打印的全息图打印机，并将全成图象文件Fs传送给该打印机。显然，可通过改变服务器计算机设置，灵活地确定哪个打印机将用于传输图象。
由服务器计算机的全息图打印机控制部分19指定的全息图打印机打印基于传输的合成图象文件Fs的全息立体图。
特别地，将图象信息文件与管理信息文件合并对于包含多个摄影子系统、打印机和类似装置的系统是有效的。
如上所述，在本实施例的金息图打印系统10中，优选将管理信息设计成只从左端观看也可只从右端观看时才可看到。
前面提到的实施例描述以静止图象的形式提供管理信息文件的情形。也可根据角度改变一些信息。
在上述实例中，图象处理部分20在片和块图象处理之前合成图象信息文件Fp和管理信息文件Fm。也可优选地在片和块图象处理之后独立合成图象信息文件Fp和管理信息文件Fm。
管理信息文件没必要在例如摄影子系统控制部分的计算机中生成。可优选地使用记录在记录图象信息文件的录象带的音迹上的文字或其它数据。也可优选地将录象带中的时间码用作附在图象上的管理信息文件。
权利要求
1.一种用于打印基于图象信息的全息立体图的全息图打印系统，包括信息文件提供装置，用于提供要全息摄影的图象信息文件和存储有关图象信息文件的管理信息的管理信息文件；图象处理装置，用于将根据所述管理信息文件的管理信息覆盖到根据来自所述信息文件提供装置的所述图象信息文件的全息图上一部分上而生成合成图象文件；和打印输出装置，用于根据所述图象处理装置生成的合成图象文件打印全息立体图。
2.根据权利要求1所述的全息图打印系统，其中用只在从用于所述全息立体图的景象的周边开始的指定范围内才能显示所述管理信息的方法，所述图象处理装置通过将根据所述管理信息文件的管理信息覆盖到所述图象信息文件上而生成合成图象文件。
3.根据权利要求2所述的全息图打印系统，其中所述指定范围在从景象的周边开始的15度角以内。
4.根据权利要求1所述的全息图打印系统。其中所述管理信息文件包括当用于所述图象信息的原始图象被摄影时的任何摄影条件和信息、有关所述图象信息的属性的信息、摄影期间指定的索引、和用于所述图象信息的附加信息。
5.基于图象信息在全息图打印系统中打印的全息立体图，其中通过覆盖在根据所述图象信息文件生成的全息图的一部分上显示有关存储在管理信息文件中的全息图导向图象信息文件的管理信息。
6.根据权利要求5所述的全息立体图，其中所述管理信息只在用于所述全息立体图的景象的周边开始的指定范围内显示。
7.根据权利要求6所述的全息立体图，其中所述指定范围在从图象的周边开始的15度角以内。
全文摘要
单个摄影子系统2为立体图摄制原始图象并提供图象信息文件Fp。此外,该子系统提供用于存储有关图象信息文件Fp的管理信息的管理信息文件Fm。图象处理部分4通过将指定的图象处理应用到图象信息文件Fp和有关经由传输系统3a来自单个摄影子系统2的管理信息文件Fm的管理信息。立体图打印机5接收图象处理部分4生成的合成图象文件Fs并打印基于该合成图象文件Fs的全息立体图。
文档编号H04N5/89GK1333485SQ0112310
公开日2002年1月30日 申请日期2001年5月29日 优先权日2000年5月29日
发明者木原信宏, 丰田高博, 白仓明 申请人:索尼公司