球面光柵全息立體圖像攝取設備制造技術

本發明專利技術提出一種真彩色全息立體圖像攝取設備，其特征在于：在攝像設備感光器件與成像鏡頭之間并覆蓋在感光器件上有微透鏡陣列構成的球面光柵，球面光柵的每一個微透鏡鏡心與感光器平面距離Δ、微透鏡鏡心與成像鏡頭等效物鏡對應的孔徑光闌平面間的距離ｖ、微透鏡焦距ｆ、微透鏡占用光柵平面內的最大圓直徑δ、成像鏡頭等效物鏡對應的孔徑光闌直徑Ｄ、滿足ｆ－１＝Δ－１＋ｖ－１、同時Δ是ｆ的１倍至２倍，設備拍攝工作時，將球面光柵的每一球面微透鏡下對應的有效成像區域內的各像素點按上下左右位置倒置重排，所得的圖像重現并在其上覆蓋與圖像等比例縮小或放大的球面光柵，在一定視場內通過球面光柵分像形成全息立體視覺。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種立體圖像攝取設備，特別涉及一種全息立體圖像攝取設備。
技術介紹
激光全息照相技術是利用光的干涉原理，以干涉條紋的形式記錄物光波的全部信 息，它是將同頻同相的兩束單色激光，一束直達感光板作為參考光，一束照射在被攝物上， 經被攝物反射形成物光，物光與參考光在感光板上產生干涉條紋，感光板記錄這些干涉條 紋，從而實現對現場信息的三維立體記錄。激光全息照相技術具有立體感真實，照片無限可 分割等特性(激光全息照相技術所得到的照片的每一部分，不論大小，都能再現出原來的 整個景象)。但激光全息照相技術對光源要求極高，為了滿足參考光與物光的頻率與相位要 求，通常使用同源激光經分光鏡分光得到所需的參考光與物光光源，同時要求被攝現場不 能有其它光源，這使得利用激光全息照相技術記錄活動場景信息還有很多的技術難點要解 決。由于記錄現場使用專用的單色激光源作為唯一的現場照明光源，使得記錄圖像沒有自 然場景的真實色彩。
技術實現思路
本專利技術的目的是設計一個操作簡單，不會出現彩色失真的全息立體圖像攝取設備。為實現以上專利技術目的，設計一個球面光柵，球面光柵是由表面是微小球面凸起的 弧形面并均勻緊密排列成正六邊形或六邊形或正方形或四邊形的透明材料構成。構成球面 光柵的透明材料可以是玻璃，或聚氯乙烯，或聚乙烯，或聚丙烯，或聚對苯二甲酸乙二酯， 或聚對苯二甲酸丁二酯，或聚苯乙烯，或聚碳酸脂，或聚甲基丙烯酸甲酯，或熱塑性聚氨酯。 球面光柵表面的微小球面凸起的對角線長度在0. 001至2毫米之間，球面光柵表面的微小 球面凸起高度是凸起對角線長度的百分之一至二分之一之間，球面光柵表面的相鄰微小球 面凸起的中心距在0. 001至2毫米之間，球面光柵除去表面的微小球面凸起高度后的厚度 是微小球面凸起形成的微形光學透鏡焦距的1倍至2倍。球面光柵表面的微小球面凸起的 弧形面是球面的一部分，每一個微小球面凸起等效為一個微形光學透鏡(微透鏡)，各微透 鏡有相等的焦距、相同的高度與相同的焦點平面。將上述由微透鏡陣列構成的球面光柵放置于圖像攝取設備感光器件與成像鏡頭 之間并覆蓋在感光器件上制成一個球面光柵全息立體圖像攝取設備，如圖1所示。要求所 加球面光柵的每一個微透鏡鏡心與感光器平面距離Δ、微透鏡鏡心與成像鏡頭等效物鏡對 應的孔徑光闌平面間的距離V、微透鏡焦距f、微透鏡占用光柵平面內的最大圓直徑δ、成像鏡頭等效物鏡對應的孔徑光闌直徑D、滿足Γ1=八-1 -1、^ = +，同時Δ是f的1倍至2倍。球面光柵全息立體圖像攝取設備工作時，對著現場拍攝圖像，將球面光柵的每一球面微 透鏡下對應的感光器上的有效成像區域(有效成像區域是指被攝場景的物光通過成像鏡頭的孔徑光闌和一個微透鏡在感光器上的成像的微小區域，它實際上是孔徑光闌工作面通 過微透鏡在感光器上形成的像所在區域)內的所有像素點作為一個全息立體像素單元，感 光器件上覆蓋有多少個微透鏡，圖像上就有多少個全息立體像素單元，全息立體像素單元 內的各像素點按上下左右位置倒置重排，各全息立體像素單元在圖像上的相對位置不變， 形成全息立體圖像。將像素點重排后所得的全息立體圖像重現并在其上覆蓋與圖像等比例 縮小或放大的球面光柵，使球面光柵的每一個微透鏡都處在圖像全息立體像素單元的正上 方，在一定視場內通過球面光柵分像，讓成像鏡頭左部光線形成的左側圖像進入人左眼，成 像鏡頭右部光線形成的右側圖像進入人右眼，形成立體視覺，移動觀看位置使其它視差對 進入人左右眼，形成全息立體視覺。由于微透鏡陣列的每一微透鏡焦距與安裝位置滿足Γ1 = Δ-1+,1，所以微透鏡陣列的每一個微透鏡均能將鏡頭孔徑光闌工作面成像于各自對應的全息立體像素單元上，全息立體像素單元的每一像素點都唯一對應孔徑光闌上的一個點，而孔徑光闌的不同點相對被攝場景均有不同視角，即是說，全息立體像素單元的每一像素點都記錄了現場一個物點信息的一個獨有視角，經鏡頭孔徑光闌上一點的物光形成的像被記錄在所有全息立體像素單元的同一相對位置上。所有全息立體像素單元的同一相對位置上的像點合成一幅視差圖像，全息立體像素單元有多少個像點，就形成多少個視差圖像。由于微透鏡陣列的每一微透鏡及位置滿足D/δ=V/△，從而確保了相鄰全息立體像素單元彼此相鄰而不重疊，保證了全息立體像素單元上任一像素點記錄的方位性息的唯一 性。由于每一全息立體像素單元內的各像素點按上下左右位置倒置重排，保證了全息 立體圖像在用球面或柱面光柵分像時立體深度與圖片方位的一致性。不會出現在保證了圖 片水平與垂直方位正確時就不能保證縱深方位的正確、保證了縱深方位的正確時就不能保 證圖片水平與垂直方位的正確的情況出現。本專利技術的球面光柵全息立體圖像攝取設備，具有以下特點1、本專利技術的球面光柵全息立體圖像攝取設備所攝取的立體圖像是真彩色全息立 體圖像，全息立體像素單元的任意一像素點，都記錄了來自鏡頭孔徑光闌工作面上對應唯 一位置的亮度與色度信息，全息立體像素單元的全部像素點，共同記錄了來自鏡頭整個孔 徑光闌工作面的亮度與色度信息，重現立體圖像時，左眼通過微透鏡觀看到全部全息立體 像素單元偏右的同一相對位置上的像點合成一幅視差圖像，右眼通過微透鏡觀看到全部全 息立體像素單元的偏左的同一相對位置上的像點合成的另一幅視差圖像，兩視差圖像經大 腦融合形成一個真彩色立體圖像，移動觀看位置，可看到另一立體視差圖像對，在立體視場 內，人眼總能看到不同方位的真彩立體視差圖像對從而形成真彩全息立體視覺。2、本專利技術的球面光柵全息立體圖像攝取設備所記錄的立體方位數是由感光器件 的分辨率決定，當整個圖片的球面光柵數確定時，立體圖像記錄的立體方位數與感光器件 的分辨率成正比，在一個全息立體像素單元上，每一像素點都唯一對應于鏡頭孔徑光闌工 作面的一個點，都唯一記錄了來自鏡頭的一個方位信息，全部全息立體像素單元的同一相 對位置上的像點合成一幅視差圖像，全息立體像素單元有多少個像點，就能合成多少個視 差圖像，全息立體圖像就記錄了多少個立體方位。3、本專利技術的球面光柵全息立體圖像攝取設備所攝取的立體圖像，其分辨率是由球 面光柵的微透鏡數量決定的。由于立體圖像是通過球面光柵分像觀看的，所以在一個確定 位置上，人單眼通過一個微透鏡只能看到其下對應全息立體像素單元的一個像素點，所有 全息立體像素單元的同一相對位置上的像素點合成一個視差圖像，因此，整個圖片上覆蓋 的球面光柵的微透鏡數量與實際觀看到的每一視差圖像像素數是一致的。4、本專利技術的球面光柵全息立體圖像攝取設備，記錄立體圖像的色彩是由感光器件 記錄色彩決定，當感光器是單色時只能實現單色全息立體圖像記錄，當感光器是彩色時能 實現彩色全息立體圖像記錄。5、本專利技術的球面光柵全息立體圖像攝取設備，其記錄的立體圖像的最大視差由鏡 頭孔徑光闌工作面的有效通光直徑決定，有效通光直徑越大，立體圖像的最大視差就越大。6、本專利技術的球面光柵全息立體圖像攝取設備，為了能正確的觀看立體信息，立體 圖像重現時要將全息立體像素單元的所有像素點位置在水平與垂直方向上進行逆向重排， 以保證全息立體圖像在用球面或柱面光柵分像時立體深度與圖片方位的一致性。7、用本專利技術的球面光柵全息立體圖像攝取設備攝像時，對現場光源沒有特殊要 求，這與激光全本文檔來自技高網...

【技術保護點】
球面光柵全息立體圖像攝取設備其特征在于：圖像攝取設備感光器件與成像鏡頭之間安裝有一個由微透鏡陣列構成的球面光柵，球面光柵覆蓋在感光器件上，球面光柵全息立體圖像攝取設備對著現場拍攝圖像時，將球面光柵的每一球面微透鏡下對應的感光器上的有效成像區域作為一個全息立體像素單元，全息立體像素單元內的各像素點按上下左右位置倒置重排，各全息立體像素單元在圖像上的相對位置不變，所得的全息立體圖像重現并在其上覆蓋與圖像等比例縮小或放大的球面光柵得到全息立體圖像。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張德忠，
申請(專利權)人：張德忠，
類型：發明
國別省市：51[中國|四川]