专利名称：角度分割画片制作机中的投射映像矫正方法及其装置的制作方法
技术领域：
角度分割(Angle multiplexed)画片泛指一般附有光栅(Lenticular)或视差障屏等分景屏，能根据观看角度而显示不同的平面图像，用以显示立体或动画或变画的画片。本发明涉及角度分割画片的一种光学式制造方法及其相关装置，特别是涉及上述制作方法及装置的映像投射部分。
背景技术：
利用光学方法来制造角度分割画片的基本过程，是将多个平面图像在不同的投射角度利用透镜投射在附有分景屏的晒印材料上，使光线在分景屏450下的光敏乳膜层400上形成长条状的合成图像410(见图1a及1b)。而不同的投射角度，一般是利用投射镜头以及晒印材料的相对移位而达成的。晒印材料移位的距离，一般来说，是受到投射镜头的视野角度以及画片制作机本身的大小所限制。这个移位距离的限制又会进一步决定了分割画片上的分景屏的全景视角470(见图2)。据中国专利第98116960.0号[劳]中所公开，另一种得到不同的投射角度的方法，是将晒印材料以一条通过微透镜并与微透镜纵轴平行而又垂直于投射镜头光轴的线为轴线作不同角度的倾斜。这种方法完全不需要依靠投射镜头以及晒印材料的相对移位来达成不同的投射角度，使得画片制作机能够在视角较广的晒印材料上制作分割画片，也不要求投射镜头有广阔的视场。但这种倾斜晒印材料的方法，由于晒印材料与镜头光轴并非正交，投射在晒印材料上的图像会散焦、变形、并且光度不均，所以只可以应用在需要较小的倾斜角度的情形。要利用倾斜晒印材料的方法来制造各种倾斜角度的角度分割画片，就要解决上述散焦，变形及光度不均等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法及装置来矫正利用倾斜晒印材料的方法来制造角度分割画片时因晒印材料与镜头光轴并非正交而产生的映像散焦、变形及光度不均问题，使这种晒印方法能用来制造各种倾斜角度的角度分割画片。
本发明提供一种方法，通过包含依据晒印材料的倾斜角度、镜头焦距及映像放大倍数，计算出一个可使每一点从物像平面投射到晒印材料上的映像都聚焦的物像平面倾斜角度；依据晒印材料及物像平面的倾斜角度、镜头焦距及映像放大倍数，计算出对将要投射到晒印材料上的图像所需施行的预先变形，用以全部抵销因镜头光轴与晒印材料及物像平面并非正交所产生的映像变形问题；依据晒印材料及物像平面的倾斜角度、镜头焦距及映像放大倍数，计算出在物像平面上每一条与微透镜纵轴平行的线的放大倍数，并依据此结果再计算出对物像平面上每一条纵向映像所需施行的光度补偿；使得利用倾斜晒印材料的方法来制造角度分割画片时，可以依据计算结果，控制物像平面作出对应的倾斜，及对物像平面上的图像作出适当的影像处理，从而得到一幅并没有散焦、变形及光度不均问题的高质素角度分割画片。
本发明提供一种装置，包含一个图像显示装置，可将多个平面图像，依据本发明的计算结果而作出例如预先变形、光度补偿等影像处理后，按需要逐一显示出来；一种装置，使图像显示装置能以一条通过图像显示装置的物像平面并与图像显示装置纵轴平行而又垂直于镜头光轴的线为轴线，按照本发明的计算结果而作出适当的倾斜，使每一点从物像平面投射到晒印材料上的映像都聚焦；一种装置，使晒印材料能以一条通过晒印材料并与晒印材料纵轴平行的线为轴线作不同角度的倾斜，来达成不同的投射角度；一个镜头装置，适当地聚焦在图像显示装置及晒印材料的光敏乳膜层上；使得利用倾斜晒印材料的方法来制造角度分割画片时，可以实现本发明所公开的方法来得到一幅并没有散焦，变形及光度不均问题的高质素角度分割画片。
下面是本发明的
图1a及1b显示不同的投射角度在光栅片的光敏乳膜层上所形成的图像；图2是分割画片上的光栅的全景视角；图3是一台依据本发明而设计出来的角度分割画片制作机示意图；图4是原图像空间与预先变形图像空间的关系图。
具体实施例方式
由于制造光栅画片及视差障屏画片的方法及装置是一样的，所以这里仅以说明制造光栅类画片的方法及装置来说明本发明。其实本说明对视差障屏画片的制造完全适用。
图3是一台依据本发明而具体设计出来的利用倾斜晒印材料的方法来制造光栅类画片的制作机示意图。图中F是一个图像显示装置，显示在其物像平面A上的图像，经由镜头G投射到投映板B表面的映像平面N。晒印材料C就放在N上。D是一条通过晒印材料并与晒印材料纵轴平行而又垂直于投射镜头光轴的轴线。映像平面N能以D为中心作不同角度的倾斜。E是一条通过物像平面A，垂直于镜头光轴并与D平行的轴线，A能以E为中心作不同角度的倾斜。镜头G的焦距是f，镜头平面P与物像平面轴线E的距离是u而P与映像平面轴线D的距离是v。u、v及f间的关系由公式1/v+1/u＝1/f所决定。
本制作机运作时，图像显示装置F就会将多个平面图像逐一显示出来，投映板B会旋转到符合当时F所显示的平面图像的倾斜角度，而镜头G就将显示在F的图像投射到晒印材料C进行曝光。
要保持物像平面上每一点都聚焦在倾斜的映像平面上，就要维持物像平面、映像平面及镜头平面相交于一条直线。所以当映像平面N与镜头平面P的夹角是θ时，要保持映像平面上的映像准确聚焦，物像平面A与镜头平面P的夹角φ就应当符合以下的公式tanφ＝(u/v)*tanθ (1)当每次向倾斜θ度的晒印材料曝光时，依据本发明设计的画片制作机就会利用公式(1)所计算出的φ，将物像平面作φ度的倾斜，使物像平面上的映像正确聚焦在晒印材料上，角度φ可以是由人手计算出结果然后输入制作机中，也可以是由制作机自行计算出来。
图像显示装置F及投映板B的倾斜角度可以利用如电子计算机的由电子及软件所组成的装置所控制的步进马达来准确控制。
由于镜头光轴与晒印材料及物像平面并非正交，所以虽然将物像平面作出相应的倾斜后能够修正了聚焦问题，但在晒印材料上所显示的映像仍然是有梯形变形的。要解决这个问题，本发明使用了对图像显示装置中的图像作预先变形的方法，使得经预先变形的图像在经过镜头的变形后再投映到晒印材料时，恰好地回复到其本来面目。
预先变形的具体实施方法是根据坐标函数X(k，1)及Y(k，1)，将预先变形图像空间250中任何一点(k，1)与原图像空间200中的(x，y)点对应起来(见图4)。再将预先变形图像空间中所有象素，逐点逐点地填写上通过坐标函数X()及Y()在原图像中找到对应的(x，y)点的数值。坐标函数X(k，1)及Y(k，1)用以下公式表示X(k，1)＝f*k*cosφ/(u+ksinφ-f)*M*cosθ (2)Y(k，1)＝1*f/(u+ksinφ-f)*M (3)其中M是映像放大倍数。
又由于图像显示装置上每一条与微透镜纵轴平行的线的放大倍数都不同，而投射到晒印材料上的光度是与放大倍数的平方成反比。针对此问题，本发明使用了对图像显示装置中的图像作光度补偿的方法，平矫正光度不均的问题。具体实施方法是将预先变形图像空间中每一个象素的亮度都乘上一个亮度因数I(k，1)。图像中(k，1)点的亮度因数I(k，1)用以下公式表示1(k，1)＝(f/(u+ksinφ-f)*M)2(4)当然上述的预先变形及光度补偿等影像处理，可以在每次图像显示装置F要显示一幅图像时才进行。但另一可行的方法是预先将经过处理的图像记录起来，当需要显示该图像时，直接从记录中提取图像送到显示装置，以节省在制作画片时才作影像处理所浪费的时间。预先记录经处理图像的方法，在要重覆制造同一画片时更为有利。
图像显示装置泛指一般如电子计算机的显示屏幕、LCD显示屏、电视机、投影机等可以对其画面上任可一个像素作出指令，而使其显示出适当亮度及色彩的显示装置。图像显示装置包括了其附加的电子及软件装置部分。这些附加部分能执行指令其画面显示出适当图像、作出影像处理及记录经影像处理所处理过的图像的功能。如果图像显示装置并不需要对所输入图像作出影像处理，而只是直接将一组经过预先处理的图像显示出来，则图像显示装置也可以是指一组由记录了经过预先处理的图像的摄影胶卷及灯箱所组成的显示装置。这个装置能按需要显示出记录于胶卷上多个平面图像中任何一幅图像。在要大量重覆制造同一画片时，以上情况是可能发生的。
如果降低对所生产画片的质量要求，接受虽然映像并未正确聚焦在晒印材料上，但映像仍然处于镜头景深范围中的画片，当然也可以只进行预先变形及光度补偿等影像处理，而略去矫正映像散焦的部分，这时本发明的装置可省去使图像显示装置倾斜的部分。
另一种省略方法是只矫正映像的散焦而略去对映像变形及光度不均的问题。这时本发明的图像显示装置可以由记录了多个平面图像的摄影胶卷及灯箱所组成。这个装置能按需要显示出记录于胶卷上的任何一幅图像。虽然所生产出来的画片会变形及光度不均，但在制作动画或变画时，这些映像变形及光度不均的情况有时也是可以接受的。
上文是根据优选的形式举例说明本发明的具体实施方式
。凡本领域的技术人员都应该知道，本发明的方法与装置可以有许多修改、加添和减除的方案，但仍然不脱离本发明的宗旨与范围。
权利要求
1.一种利用倾斜晒印材料来改变投射角度的制造立体照片或动画或变画的方法，其特征在于，利用包括以下步骤甲、计算出相对于晒印材料的物像平面倾斜角度，使每一点从物像平面投射到晒印材料上的映像都聚焦；乙、计算出能全部抵销因镜头光轴与晒印材料及物像平面并非正交所产生的映像变形而对物像平面上图像所需施行的预先变形；丙、计算出能全部抵销因映像放大倍率的不同而引起的光度不匀而对物像平面上图像所需施行的光度补偿；丁、依据计算结果来维持物像平面及晒印材料间相对的倾斜角度；戊、依据计算结果，对图像显示装置中的图像作预先变形；己、依据计算结果，对图像显示装置中的图像作光度补偿；来解决因倾斜晒印材料而产生的映像散焦、变形及光度不均问题。
2.根据权利要求1所述的利用倾斜晒印材料改变投射角度的制造立体照片或动画或变画的方法而设计的照片制造设备，其特征在于，包含甲、一个图像显示装置，可将多个平面图像，按需要逐一显示出来；乙、一种装置，使晒印材料能以一条通过晒印材料并与晒印材料纵轴平行的线为轴线作不同角度的倾斜，来达成不同的投射角度；丙、一个镜头装置，适当地聚焦在图像显示装置及晒印材料的光敏乳膜层上。
3.根据权利要求2所述的利用倾斜晒印材料来改变投射角度的制造立体照片或动画或变画的方法而设计的照片制造设备，其特征在于，其图像显示装置，利用显示出经过预先变形的平面图像来矫正因晒印材料与镜头光轴并非正交而引起的映像变形。
4.根据权利要求2所述的倾斜晒印材料来改变投射角度的制造立体照片或动画或变画的方法而设计的照片制造设备，其特征在于，其图像显示装置，利用显示出经过光度补偿的平面图像来矫正因晒印材料与镜头光轴并非正交而引起的映像光度不均。
5.根据权利要求2所述的利用倾斜晒印材料来改变投射角度的制造立体照片或动画或变画的方法而设计的照片制造设备，其特征在于，有一种装置，使图像显示装置以一条通过图像显示装置的物像平面并与图像显示装置纵轴平行而又垂直于镜头光轴的线为轴线，按照本发明的计算结果而作出适当的倾斜，使每一点从物像平面投射到晒印材料上的映像都聚焦。
6.根据权利要求2所述的利用倾斜晒印材料来改变投射角度的制造立体照片或动画或变画的方法而设计的照片制造设备，其特征在于，其图像显示装置，利用显示出经过依据本发明的计算结果而作出预先变形，光度补偿等影像处理的平面图像来矫正因晒印材料与镜头光轴并非正交而引起的映像变形及映像光度不均；还有一种装置，使图像装置以一条通过图像显示装置的物像平面并与图像显示装置纵轴平行而又垂直于镜头光轴的线为轴线，按照本发明的计算结果而作出适当的倾斜，使每一点从物像平面投射到晒印材料上的映像都聚焦。
7.根据权利要求2所述的利用倾斜晒印材料来改变投射角度的制造立体照片或动画或变画的方法而设计的照片制造设备，其特征在于，其图像显示装置是在要显示一幅图像时才对该图像作出预先变形、光度补偿等影像处理。
8.根据权利要求2所述的利用倾斜晒印材料来改变投射角度的制造立体照片或动画或变画的方法而设计的照片制造设备，其特征在于，其图像显示装置可以在对一幅或多幅图像作出影像处理后，将其结果记录起来，在需要再次显示所述经处理过的图像时，能直接从记录中取出结果并将其显示，而不需对原图像再一次作影像处理。
9.根据权利要求2所述的利用倾斜晒印材料来改变投射角度的制造立体照片或动画或变画的方法而设计的照片制造设备，其特征在于，其图像显示装置可以利用摄影胶卷及灯箱组成，并能按需要显示出记录于胶卷多个平面图像中任何一幅图像。
全文摘要
本发明提供一种方法来矫正利用倾斜晒印材料的方法来制造角度分割画片时因晒印材料与镜头光轴并非正交而产生的映像散焦、变形及光度不均问题。本发明公开了利用将物像平面作出适当的相对倾斜的方法来矫正因晒印材料倾斜而引起的散焦问题并公开了计算物像平面所需要作出的相对倾斜角度的公式。本发明又公开了要矫正因倾斜晒印材料而引至映像变形和光度不均所需要作出的图像预先变形的方法及光度补偿的方法。本发明提供一种能实现上述方法的装置，其中使用了可倾斜的图像显示装置及能显示出经过预先变形、光度补偿等影像处理的图像显示装置。使这种晒印方法能用来制造各种倾斜角度的角度分割画片。
文档编号G03B35/14GK1553279SQ0314065
公开日2004年12月8日 申请日期2003年5月31日 优先权日2003年5月31日
发明者劳国华, 朱彼得 申请人:美国科技有限公司