专利名称：具有立体画面的灯罩的制作方法
技术领域：
本发明属于光学显示技术领域，涉及一种具有立体画面灯罩的结构和制作方法。
室内常用灯具主要有落地灯、台灯、壁灯及吊灯，此外在一些电扇、冰箱等家用电器上也设有泛光灯，灯罩是这些灯具的构成部分之一，其功能在于防止眩光及装饰美化。灯罩的制作材料有磨砂玻璃、陶瓷、大理石及各种有机材料等，为满足装饰美化的目的，灯罩的外形设计几乎不受限制，因此其样式非常多，有伞形、圆台形、圆柱形、方柱形、方台形、球冠形、荷花形等等，有些灯罩表面有美术图案。
立体画分为狭缝光栅立体画和柱镜板光栅立体画。狭缝光栅立体画由垂直狭缝板、透明平板和它后面的抽样图构成，抽样图是把多幅具有一定视差的图象交替抽取样条合成的图象，抽样条的宽度约等于狭缝板的缝宽，狭缝的作用在于遮挡或透射抽样细条，使左眼视差图象进入人的左眼，右眼视差图象进入人的右眼，在大脑综合形成立体图象，狭缝光栅立体画的制作方法在中国专利申请号98119363.3“一种狭缝光栅立体画的制作方法”中有详细说明。柱镜板光栅立体画由柱镜光栅板和抽样图构成，中国专利CN1099878A“采用主被照体对位方法的单级式三维扩印机”、CN1135048A“用于制备三维图象的方法的粘合材料”、CN1057341A“预装有摄影底片并与高速印刷系统配套的摄影机”及大越孝敬[日]所著的《三维成象技术》叙述了柱镜板光栅立体画的制作方法。立体画按照明光线方向可分为反射式和背射式，背射式立体画由照明灯箱和立体画片构成，具有颜色艳丽，立体感强的特点，是极好的装饰及泛光照明装置，缺点在于价格较高、占据空间大、消耗电能多。
本发明的目的在于提供一种由立体画面构成的灯罩，该灯罩除了具有普通灯罩防眩光和装饰功能的特点外，在开灯的情况下还能提供具有特殊立体效果的画面。
立体画灯罩由罩体和背射式立体画片构成。罩体的形状和材料必须符合一定的要求狭缝光栅立体画灯罩的罩体是透明的，或部分罩体是透明的，柱镜板光栅立体画灯罩的罩体可以是透明或半透明；灯罩外形的主体部分，即敷贴立体画片的部分，必须能展开成平面。将按一定形状裁剪好的柱镜板光栅立体画弯折成弧面，粘贴固定在罩体外，构成柱镜板光栅立体画灯罩，或弯折后直接制作成灯罩，柱镜板光栅立体画只适应制作一些结构形状简单的灯罩，实施方案简单，下面不再重述；将按一定形状裁剪好的背射式抽样图和狭缝光栅透明片分别敷贴在透明罩体的内、外表面，即可构成狭缝光栅立体画灯罩，透明罩体起到隔离狭缝图和抽样图的作用，狭缝光栅立体画适合制作多种形状、多种表现内容的灯罩，这是我们叙述的要点。
由本发明所提供的立体画灯罩构成的灯具，兼顾普通灯具和背射式立体画的优点，节能省电、占据空间小，可满足家居照明，灯具的外观形状符合人们的习惯，并能满足人们更高的观赏及室内装饰需要。
图1是灯罩罩体外形示意图。
图2是锥面型罩体展开示意图，其中包括圆台形展开面(1)、圆锥形展开面(2)。
图3是柱面型罩体展开示意图，展开面为矩形(3)。
图4是图1f所示罩体展开示意图，包括四段锥弧面展开图(5)和四段梯形平面(4)。
图5a是扇形光栅示意图，由扇形狭缝条(6)和扇形遮挡条(7)构成；图5b是平行光栅示意图，由平行狭缝条(8)和平行遮挡条(9)构成。
图6a是平行光栅图，包括平行狭缝(11)和对位标记(10)；图6b是平行光栅抽样图，包括抽样图(12)和对位标记(10)。
图7a是矩形图片示意图，其中包括象素行(13)、象素列(14)、矩形象素块(15)；图7b是扇形图片示意图，其中包括弧线象素行(16)、径向象素列(17)、扇形象素块(18)。
图8是360°周景立体画拍摄示意图，包括彩色面阵CCD摄像机(19)、转台(20)、被摄体(21)。
图9a是CCD摄像机拍摄的帧序列图象Ai(22)，图象条(23)从图象Ai(22)的固定位置截取；图9b是线阵扫描图象拼接示意图，扫描图象由序列图象条(23)构成。
为了叙述方便，把普通灯罩按结构形状分为二类锥面型、柱面型、异面型。罩体呈锥面状，或是锥面的一部分，如图1a、b、c所示，归入锥面型灯罩，另外，如钟形罩，由球冠和圆台侧面结合而成，其主体圆台侧面属锥面的一部分，也归人锥面型灯罩，锥面型灯罩的主体部分可展开成平面，如图2所示；罩体呈圆柱状、立柱状，或其一部分，如图1d、e所示，归入柱面型灯罩，柱面型灯罩的主体部分可展开成平面，且为矩形，如图3所示；罩体的主体部分不能展开成平面的灯罩，归入异面型灯罩。另外，如图1f所示的灯罩，其展开4由四段锥弧面(5)和四段梯形平面(4)构成，与锥面展开图近似，可归入锥面型。锥面型、柱面型及其组合型灯罩敷贴立体画比较方便，异面型灯罩不能敷贴立体画。
立体画的表现内容可分为单景、全景、360°周景。以光源处为观察点，单幅立体画面水平视角范围不超过180°称为单景，单景画面敷贴在人们经常面对的灯罩部分，适合在灯罩的正前方观看，将多幅单景画拼接起来，敷贴在灯罩的一周，也称为单景画；全景画画面较宽，敷贴在灯罩的一周，围绕灯罩移动观看时，除拼接线外，所有画面都是连续的；360°周景立体画也敷贴在灯罩的一周，围绕灯罩移动时，眼睛看到的始终是同一物体的不同侧面。单景、全景立体画视差图象的拍摄方法与一般立体画拍摄方法相同，即用立体像机，或多个单镜头像机之间保持一定视差同时拍摄，或单镜头像机多次平移拍摄，或数码像机多次平移拍摄；360°周景立体画视差图象的拍摄方法与一般立体画拍摄方法不同，需要多个线阵扫描像机横向排开，相邻像机镜头轴线夹角为1～3°，像机的扫描阵元纵向排列，然后同时围绕被摄体扫描一周，形成数幅被摄体周扫描的视差图象。
狭缝光栅立体画抽样方式分为扇形光栅抽样、平行光栅抽样。如图5a所示，扇形光栅的狭缝在圆周方向上呈周期性结构，节距和缝宽比例在不同半径的圆周上有相同的数值；图5b所示的平行光栅的狭缝在水平方向上呈周期性结构。平行光栅抽样法制作抽样图有两种途径照相合成与数码合成。照相合成即利用放大机和遮挡狭缝合成抽样图；平行光栅抽样图数码合成方法摄取N幅象素点数为(N×n)×m的视差图象，n是立体画狭缝图的栅线节数，保持高度不变单独压缩图象的宽度，图象幅面变为n×m，将视差图象编号为Ai，i＝0，1，2，…，N-1，Ai(j，k)是图象Ai第j列第k行象素点的象素值，将象素值Ai(j，k)填充到抽样图B第N×j+i列第k行的位置，即B(N×j+i，k)＝Ai(j，k)，j＝0，1，2，…，n-1，k＝0，1，2，…，m-1。如果N幅象素点数为(N×n)×m的视差图象不作横向压缩，抽样图第j列第k行的象素值B(j，k)＝AAMOD(j，N)(j，k)，j＝0，1，2，…，N×n-1，AMOD是取余数算符，对于彩色图象，每一个象点值由多个字节组成。扇形光栅抽样图的数码合成方法由平行光栅抽样图通过矩形图片到扇形图片的变换得到，设矩形抽样图B幅面为w象素×h象素，将扇形抽样图片S按图7b沿径向和周向划分为w×h个扇形块(18)，扇形块(18)S(j，k)的面积至少容纳一个象素点，将矩形抽样图的象素值B(j，k)填充到扇形图片S对应块S(j，k)中，j＝0，1，2，…，w-1，k＝0，1，2，…，h-1，再按照灯罩罩体展开尺寸设置扇形光栅抽样图幅面，矩形图片到扇形图片的变换过程需编制软件完成。与灯箱式立体画相比，灯罩式立体画幅面小、观看距离近，其狭缝的节距必须小，才能提高立体画的精细度，狭缝光栅图的节距应小于0.6毫米，抽样图的节距比之略大，其差别视灯罩面的弧度和厚度而定，弧度越大、厚度越大，差别也越大，狭缝图和抽样图上设有对位标记(10)，见图6a、b所示，目的是在对位敷贴时保持狭缝与抽样条平行而不交叉。抽样图的细节和阶调十分丰富，数码合成的抽样图必须用高质量的硬拷贝设备输出。
立体画灯罩的技术解决方案可具体归为以下几类单景平行光栅方案、全景平行光栅方案、全景扇形光栅方案、360°周景平行光栅方案、360°周景扇形光栅方案。
单景平行光栅方案单景平行光栅立体画可用所有锥面型、柱面型及其组合型灯罩，特别适合图1c、e所示的灯罩，因其幅面较小，制作最简单。勾画出预敷贴灯罩立体画的平面展开轮廓，将图6a、b所示的狭缝图、抽样图按展开轮廓裁剪好，在灯罩内、外壁喷上一层胶粘剂，抽样图画面正对灯罩内壁敷贴，狭缝图敷贴在灯罩的外壁，粘接过程中保持对位标记对准。可将多幅单景平行光栅立体画裁剪后拼接起来，例如把三幅表现同一主体正视、左后视和右后视画面的立体画拼接起来，粘贴在灯罩的一周；对于组合型灯罩可采取拼接的方式；图4所示灯罩展开图有四段梯形平面(4)，适合粘贴四幅单景平行光栅立体画。
全景平行光栅方案全景平行光栅立体画适合图1d所示的圆柱面灯罩。按照单景平行光栅立体画灯罩的制作过程即可完成，不同之处在于其幅面宽，敷贴在灯罩的一周。
全景扇形光栅方案全景扇形光栅立体画适合图1a、b、c所示的锥面型灯罩。将扇形光栅狭缝图和扇形光栅抽样图的轮廓作适当裁剪后敷贴在灯罩的内外壁上。
360°周景平行光栅方案360°周景平行光栅立体画适合图1d所示的圆柱面灯罩。用多个线阵扫描像机同时围绕被摄体拍摄视差图象实现起来有一定困难，一个可行的方案如图8所示。被摄体(21)置于转台(20)上，彩色面阵CCD摄像机(19)的位置和方向均固定，摄像机镜头使用小光圈，以保证被摄体景深范围内的清晰度，转台(20)每旋转θ角度，CCD采集一帧图象输入微机，转台旋转一周，可获得数百幅帧序列图象Ai。序列图象Ai的第j列象素重新组合成图象Bj，Bj(i，k)＝Ai(j，k)，其中，i是序列图象的帧号，j、k是序列图象象素点坐标。图象Bj可认为是线阵扫描像机围绕被摄体(21)360°扫描获得的图象，扫描线的视角方位由j确定，图象BJ、BJ+M、BJ+2×M、…、BJ+(N-1)×M之间存在视差，因此包含被摄体(21)的立体信息，扫描线列在数码图象Ai上的间距M确定图象Bj之间的视差大小，转台单次旋转角θ确定图象Bj的精细度，由这N幅视差图象可合成360°周景平行光栅抽样图。如果图象Bj不是由单列扫描线组成，而是由图9所示的序列图象条(23)拼接而成，只要图象条(23)的宽度远小于图象条之间的距离，也可认为Bj是线扫描图象。
360°周景扇形光栅方案360°周景扇形光栅立体画适合图1a、b、c所示的锥面型灯罩，其抽样图可由360°周景平行光栅抽样图通过矩形图片到扇形图片的变换得到。
下面给出两个实施例。
实施案例一用立体像机拍摄5幅视差图象，扫描输入计算机，利用Adobe公司的Photoshop软件调整数字图象的大小，为7500象素×4000象素，然后压缩横向象素点个数，图象变为1500象素×4000象素，按平行光栅抽样图数码合成方法组合图象，抽样图的大小重新变为7500象素×4000象素；如图1a所示灯罩罩体由两毫米厚的有机玻璃或其它透明材料构成，罩体内表面展开成图2所示的扇面(1)；根据全景扇形光栅方案，按照扇面(1)形状作矩形图片到扇形图片的变换，将平行光栅抽样图片转换成扇形光栅抽样图；按照灯罩外表面的展开形状，利用图象软件设计扇形光栅狭缝图，如图5a所示，狭缝图为黑白二值图象，节距缝宽比5∶1，共1502个节距，因为灯罩外表面展开图比内表面稍大，狭缝光栅的节距比抽样图节距小0.1～0.2％，所以扇形狭缝图比扇形抽样图多出2～3个节距；按灯罩罩体内外表面展开图的尺寸设置抽样图、狭缝图的输出幅面，抽样图在高质量彩色喷墨打印机上输出，狭缝图通过激光打印机打印在透明胶片上，对抽样图、狭缝图作适当裁剪；在灯罩内、外壁喷上一层胶粘剂，敷贴抽样图在灯罩内壁上，然后按对位标记，把狭缝图敷贴在灯罩的外壁，待胶粘剂固化后，用支架将灯罩安装在灯具上。本实施例可以作一些更改视差图象改用单像机平移拍摄、多像机拍摄及3D Studio软件制作，灯罩罩体改为如图1b、c、d、e、f所示形状及其它变形体，狭缝图、抽样图改为单景平行光栅方案、全景平行光栅方案、360°周景平行光栅方案或360°周景扇形光栅方案制作，狭缝图、光栅图改为其它设备输出等等。
实施案例二图1d、e所示灯罩，罩体由半透明磨砂玻璃构成，外表面展开成图3所示的矩形(3)；将已经制作好的柱镜板光栅立体画按矩形(3)尺寸裁剪，用胶粘剂敷贴在罩体外表面。图1f所示灯罩，罩体展开成图4平面形状，按照图中梯形块(4)尺寸裁剪出四幅柱镜板光栅立体画，用胶粘剂分别敷贴在罩体的四个侧面。
本发明只选取了两个实施案例来参照说明，对此行熟悉的人根据本说明书前面叙述的解决方案可以很容易写出很多相关实施案例，仍不脱离本发明的意旨，因此本发明的意旨将包括与所附权利要求符合的所有实施例。
权利要求
1.一种用于落地灯、台灯、壁灯等灯具上的灯罩，其罩体的部分或者全部能够展开成平面，其特征在于，罩体上可展开成平面的部分由背射式立体画构成。
2.如权利要求1所述的装置，其特征还在于，罩体或其部分由透明材料制成，罩体内表面粘贴抽样图，罩体外表面粘贴透明狭缝图片，抽样图、透明罩体、狭缝图三者构成狭缝光栅立体画。
3.如权利要求2所述的装置，其特征还在于，罩体由圆台形侧面或圆锥面构成，三幅表现同一主体正视、左后视和右后视画面的抽样图与相应的狭缝图分别拼接起来，粘贴在灯罩的内、外表面。
4.如权利要求2或3所述的装置，其特征还在于，狭缝图由扇形光栅构成，抽样图由扇形样条构成。
5.如权利要求2或4所述的装置，其特征还在于，合成抽样图的视差图象是围绕被摄体对其线阵扫描360°获得的，由这种视差图象制作的立体画灯罩可看到被摄体所有侧面的立体图象。
6.如权利要求1所述的装置，其特征还在于，将柱镜板光栅立体画按照罩体展开形状裁剪后弯折制作成灯罩或固定在罩体上。
7.一种狭缝光栅立体画灯罩的制作方法，其特征包括，a)将罩体部分或者全部设计成能够展开为平面的结构形状，并且这部分罩体是透明的，以及b)狭缝光栅立体画的抽样图和狭缝图对位粘贴在罩体透明部位的内外表面上。
8.如权利要求7所述的方法，其特征还在于，抽样图采用平行光栅数码合成方法制作，即通过软件按视差图象的顺序将其对应象素列排列组成抽样条，所有抽样条按其被抽取象素列的前后位置排列构成抽样图。
9.如权利要求7所述的方法，其特征还在于，扇形光栅抽样图由数码合成方法制作，即a)合成平行光栅抽样图，b)采用矩形图片到扇形图片的变换方法，对平行光栅抽样图进行变换得到扇形光栅抽样图，c)扇形光栅抽样图和扇形光栅狭缝图对位粘贴在锥面型灯罩的内外表面上，或者a)，采用矩形图片到扇形图片的变换方法，对视差图象进行变换得到扇形视差图象，b)合成扇形光栅抽样图，c)扇形光栅抽样图和扇形光栅狭缝图对位粘贴在锥面型灯罩的内外表面上。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征还在于，合成抽样图的视差图象是围绕被摄体对其线阵扫描360°获得的。
全文摘要
本发明提供了一种立体画灯罩及这种灯罩的制作方法,立体画灯罩由透明或半透明罩体和背射式立体画构成。将裁剪好的背射式抽样图和狭缝光栅透明片分别敷贴在透明罩体的内、外表面,构成狭缝光栅立体画灯罩,或将裁剪好的柱镜板光栅立体画弯折成弧面,敷贴固定在罩体外,构成柱镜板光栅立体画灯罩,该灯罩除了具有普通灯罩防眩光和装饰功能外,在光源的照射下还能提供特殊的立体画效果。
文档编号F21V3/00GK1251892SQ9812060
公开日2000年5月3日 申请日期1998年10月15日 优先权日1998年10月15日
发明者邓兴峰, 李燕勇 申请人:邓兴峰, 李燕勇