即拍即得立體照相機的製作方法

2023-05-31 01:53:01 1

專利名稱：即拍即得立體照相機的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及一種用於印製微柱鏡式立體照片的光學器具。特別涉及一種立體照相機，使用單一大口徑鏡頭攝取在不同據點，同一景物的影像。
一般的直接過程微柱鏡式立體攝影法，都採用機械掃描的方式矯正曝光時的投射角度，達成有正確景深的立體效果。但掃描方式須要一段曝光時間來使在不同角度所攝取的平面景像依時按序地投射在微柱鏡屏上，因此，採用掃描的攝影法不適宜含有移動景物和使用閃光燈的場合。
本發明不採用機械掃描，但利用頂形稜鏡的可以將與其頂部相遇的光線左右調移的性能，來達成有正確景深的立體效果。本發明利用一大口徑照相鏡頭，在其口徑上橫向排列的諸據點上攝取不同角度的平面景像，配合直角稜角和頂形稜鏡將光線反射和調位，以矯正曝光時對微柱鏡屏的投射角度。
微柱鏡式立體攝影術的基本過程，主要是使用鏡頭在橫向排列的許多據點攝取一系列平面影像，然後將此系列的平面景像投射，使之縮入微柱鏡屏上的半圓柱鏡，形成一個立體綜合影像。應知，上述微柱鏡屏是一種由透明材料製成的薄片。其正面有塑成密攏的半圓柱鏡排列，底面塗有感光膜，或附貼著照相紙或軟片。
如同平面攝影一樣，製作微柱鏡式立體照片有兩種不同的過程直接過程和間接過程。在間接過程中，第一步是將照相機鏡頭攝取的一系列平面景像錄存於諸如照相軟片等中間煤介上，在第二步中間媒介上的影像曬印在另一種媒介上，以製成最終的照片。直接過程則免卻錄存於中間媒介上的步驟。
採用間接過程以製作微柱鏡式立體照片，如第4，800，407號美國專利(LO)與第3，895，867號美國專利(LO等人)所公開的方法，是利用在照相機前橫向排列的多個鏡頭，在不同據點攝取同一景物但不同角度的平面景像。此一系列的平面景像分別錄存於照相軟片上，照相軟片經衝洗之後就可用來曬印。曬印時，此一系列的平面景像以不同的投射角度曝光在微柱鏡屏上，構成立體綜合影像。此綜合影像產左右視差，使觀者見到景深。
直接過程的微柱鏡式立體照片製作法，是將不同據點所攝取的平面景像，直接曬印在微柱鏡屏上，直接過程的一種方法採用一大口徑鏡頭，在橫過鏡頭口徑上的不同據點攝取不同角度的平面景像，直接曬印在置於鏡頭成像面上的微柱鏡屏上。如此，一系列的平面景像就在半圓柱鏡的焦面上形成壓縮的影像。若使成像不反向，可在鏡頭光徑內放置一平面鏡事先將物像翻轉，如圖一所示，這種簡單的攝影法有一重要缺陷。即其製成的立體綜合影像產生左右相反的視差，因而構成錯誤的景深，使靠過之物體反而覺得遠離。這類反向的景深亦稱為幻虛立體效果。其成因主要由於觀者的左眼在立體照片上看到照相機在右邊攝取的景像，反之亦然。
消除幻虛立體效果的傳統方法，是利用機械掃描的方式改變曬印的投射角度，令觀者的雙眼見到相襯的平面景像，掃描方式之一種，可見於第3，742，556號美國專利(Jones)。在此專利公開的方法中，攝影者將被照的景物和照相機分別置於一固定橢園之二焦點上。照相片的鏡頭要經過一平面鏡的反射來攝取景像。攝影時，平面鏡由掃描的機件帶動，沿橢園的曲度上移動。照相機也同時作適度的轉動。如此，一系列的平面景像就在掃描時，不斷地依時按序以適當的投影角度曬印在微柱鏡屏上。
一般直接過程的立體攝影法，都必定採用某一種掃描方式來矯正曬印的投射角度。因此，大部份的掃描方式都能達到構成正確視差與景深的目的。然而，使用機械掃描攝影法都附帶一個重要的弱點，此類方法必需有一段曝光時間以使在各據點所取的平面景像依時按序地錄存。因有此項需求，所以，掃描式攝影法就不適宜於有移動景物以及使用閃光燈的場合。
本發明的一個目的在於利用直接過程但不以掃描的方式製作微柱鏡式立體照片。依此法製成之立體影像，其呈現的景深是正確而非反向的。亦即無幻虛立體效果的缺點。尤其是，本發明的目的使直接過程立體攝影適合於廣泛場合，包括含有移動景物和使用閃光燈的場合。再者，本發明可促成即拍即得的立體攝影術。
本發明的另一目的，在於提供一個可以達成所有上述目的的立體照相機。
簡概而言，本發明利用了頂形稜鏡的特性，即其可將光線調移的性能。以圖一所示之大口徑鏡頭攝影法為例若想矯正左右視差的方向，可將一頂形稜鏡，亦即阿米西稜鏡加插入鏡頭的光徑，令使進入稜鏡頂部的光線由一邊調移到另一邊。為闡明本發明的直接過程攝影的概念起見，此處以圖三展示本發明之一種選取形體。在圖三中，一直角稜鏡與一頂形稜鏡配合應用，使能源自景物的光線在未經鏡頭偏折前，受到反射和調位。由於光線調位之故，所製成的立體綜合影像使得觀察者的雙眼看見相襯的平面景像。也由此，微柱鏡屏的每一半園柱鏡底下的壓縮影像產生正確的景深。為更進一步說明頂形稜鏡何以能夠消除幻虛立體效果，這裡再提供圖四至圖六。圖四採用線跡追蹤的方法展示頂形稜鏡調移光線的性能。圖五說明大口徑鏡頭與阿米西稜鏡配合使用的結果。圖六展示錄有影像的微柱鏡屏的橫截面。依圖六所示，則圖五方法製成的立體照片，其左右視差雖然正確，但成像是反向的，因此，須用一平面鏡或一直角稜鏡在適當的位置導入照相機的光徑，將反向的成像翻轉。若想在圖五所示方法加插一直角稜鏡，則可於頂形稜鏡之前放置，使直角稜鏡的斜面與頂形稜鏡的頂端平行。如此安排，其實就相當於圖三所示之選取形體。應知直角稜鏡和頂形稜鏡可在許多不同的位置，依不同的次序排放，以構成照相機各種不同的形體，圖七所示者是不同形體之一種。
圖三的直接過程還可有其他變化。其一是將多件頂形稜鏡和直角稜鏡放在鏡頭口徑橫向的諸據點上，分別將光線反射和調位，圖八所展示者是此變化的圖解圖。
圖一是一種直接過程立體照相機的圖解圖。所示的照相機採用一大口徑鏡頭以攝取不同據點的平面景像，又用一平面鏡將成像翻轉。
圖二是微柱鏡屏一橫截面的局部圖，用以說明何以圖一所示的法製成的照片會產生有錯誤的視差。
圖三是本發明的選取形體。
圖四是阿米西稜鏡的線跡追蹤的方法，闡明頂形稜鏡調移光線的性能。
圖五是直接過程立體照相機的圖解圖。所示照相機使用一大口徑鏡頭，於其口徑上橫向的不同據點攝取平面景像，又用一頂形稜鏡將不同角度的光線調位。
圖六是微柱鏡屏一橫截面的局部圖，用以說明圖五所示方法製成的照片雖有反向的影像，仍有正確的左右視差。
圖七是本發明另一種形體的圖解圖。
圖八是直接過程立體照相機的圖解圖。所示照相機使用一大口徑鏡頭攝取其口徑上橫向諸據點的平面影像，但配合多個稜鏡，分別於各據點將光線反射和移向。
圖九是圖八所示照相機的側視圖。
圖十是用圖八方法製成的立體照片一橫截面的局部圖，展示所成的影像既是正向，且有正確的左右視差。
現且參閱附圖，圖一中，參考數字1指示一象徵式的物體，其左右各有一小平面，分別以L和R標示。參考數字2指示一平面鏡，經過其反射，物體1形成虛像3，如是形成的虛像是反向的，參考數字4指示一大口徑的照相鏡頭，用以在微柱鏡屏6上形成物體1經平面鏡2反射後的影像。參考數字5L指示源自物體左小平面的光線，光線5L在微柱鏡屏6的一半圓柱鏡的焦面上形成物體左小平面一部份的影像。倒置的L字標示光線5L在微柱鏡屏6底面的成像位置。倒置的L字表示成像雖然倒立，但非反向。同樣，倒置的R字標示光線5R於微柱鏡屏底面形成物體右小平面的位置。若使成像方位正確，只須將微柱鏡屏6沿參考數字7所示之迴轉方向翻轉。翻轉後的微柱鏡屏(亦即立體照片)，由圖二示之。
在圖二中，參考數字1指示翻轉後的立體照片的橫截面。字母L和R依序標示物體左小平面和右小平面成像的位置。參考數字2R和2L依序指示源自物體右小平面和左小平面的光線，參考數字3R和3L則依序指示觀者的右眼和左眼。由圖可知，照片所見的景物視差，恰好左右相反，呈現幻虛立體效果。
圖三是本發明的選取形體的圖解圖。在圖三中，參考數字1指示一直角稜鏡，其斜面用來做反射面。參考數字2指示一頂形稜鏡，亦即阿米西稜鏡。此稜鏡用以將進入其頂部一邊的光線調移至另一邊，並立即將光線反射出稜鏡外。參考數字3指示用以成像的大口徑照相鏡頭，參考數字4指示用以製作立體照片之微柱鏡屏。
圖四呈示一阿米西(Amici)稜鏡的總體圖，又以線跡追蹤的方法說明稜鏡頂部調移光線的性能。圖四中，參考數字1指示一物體，其左右分別以L和R標示。參考數字2指示源自物體左邊的光線，光線2進入阿米西稜鏡的底部後，到達以3L標示的左頂，旋被反射到以3R標示的右頂，最後由稜鏡的另一面射出，頂形稜鏡的二次反射，等於將物體迴轉180度，如數字4所示。
圖五展示頂形稜鏡對於大口徑鏡頭照相機形成的立體影像的影響，在圖五中，參考數字1指示一件有左小平面與右小平面以L與R分別標誌的物體。參考數字2指示一阿米西稜鏡。數字3指示大口徑鏡頭。參考數字4指示微柱鏡屏的一斷面，用以展示光線通過半圓柱鏡的方向。5L與5R依序指示源自物體左小平面與右小平面的光線。當光線5L與5R達到阿米西稜鏡的頂部時，即會互調方位。射出稜鏡後的光結5L和5R，經過鏡頭偏折，分別在微柱鏡屏4的半圓柱鏡底下成像。微柱鏡屏4底面在字母L和R標誌之處，即為物體左右小平面成像的對應位置。如是安排的攝影，在微柱鏡屏上的物像雖然是直立，但仍左右相反，如圖六所示。
在圖六中，數字1指示照片的一斷面，其底面有反向的字母L與R為標誌，表示成像是反向的，2L和2R指示源自物體的左與右小平面的光線。3L與3R則依序指示觀者的左眼與右眼，由圖六可知，成像雖然倒向，但左眼見到是物體的左小平面，右眼見到右小平面。因此，製成的立體綜合影像沒有呈現幻虛立體效果。根據此項事實，須用一平面反射鏡將倒向的物像倒轉過來，若將一直角稜鏡用做平面反射鏡，放置於阿米西稜鏡之下，即得圖三所示之器具。
圖七展示本發明的另一種形體。在圖七中，參考數字1指示阿米西稜鏡，數字2指示大口徑鏡頭，數字3與4依序指示直角稜鏡與微柱鏡屏。原則上，圖七所呈示的安排與圖三所示者相當，只是二種稜鏡排放的次序和位置不同。
圖八展示另一直接過程立體照相機，是圖三所示之形體的另一種變化。在圖八中，參考數字1指示攝影的取景。景1中有標示以B、C與F的三件物件。如圖中的安排，物體F離照相機最近，物體B距離最遠。參考數字2指示用以反射和調移光線的稜鏡組件，此稜鏡組件的每一件都由一阿米西稜鏡和一直角稜鏡組成，如圖三所示者。參考數字3指示一系列的開孔，主要用來阻擋不需用的光線。參考數字4為大口徑鏡頭，參考數字5指示微柱鏡屏的橫截面。LB、LC與LF依序指示源自物體B、C與F又通過左邊之一稜鏡組件的光線。這些光線遇到阿米西稜鏡的頂部時，方向左右對調，因此，當光結LB、LC與LF入稜鏡組件，進入開孔時，其相對位置已經左右對換。經過鏡頭4的偏折後，光線LB、LC與LF在微柱鏡屏底面，於LB′、LC′和LF′標誌的位置，分別形成壓縮的影像。同樣，RB、RC與RF是源自物體B、C與F又通過右邊一稜鏡組件的光線，在RB′、RC′與RF′標誌的位置成像。應加以注意者，由於視差之故，右邊光線之間的角度小於左邊光線之間的角度。而且，當光線經過稜鏡組件2的反射和調位後，其光徑也被平行地向上移，如圖九所示。再者，由於鏡頭與稜鏡組件的配合使用，微柱鏡屏上的成像是倒立的，所以照片應該翻轉過來，翻轉後的照片由

圖10展示。
圖九中，參考數字1指示攝影的取景，2指示由直角稜鏡和阿米西稜鏡組成的組件。3是一系列的開孔。4是大口徑鏡頭。參考數字5指示微柱鏡屏，數字6、7與8為源自被攝景物的光線，由圖可知，所有光線的途徑都為稜鏡組件2向上平移。
在圖十中，參考數字1指示立體照片的一橫截面，上有標以LB′、RB′、LC′、RC′、LF′與RF′的影像位置。LB，RB，LC，RC，LF與RF則為源自對應影像的光線。同時，在照片1的附近，字母IB，IC和IF依序標出LB同RB、LC同RC以及LF同RF相交的地方，2L與2R則依序指示觀察者的左眼和右眼。由圖十可知，左眼所見的是由照相機左邊據點所攝取的平面景像，右眼亦見右邊的平面景像，再者，觀看立體影像時，觀者在交點IB、IC和IF的位置看到相應的物體B、C和F。因為右邊光線之間的角度較左邊者為窄，IC顯得比IF近，但比IB遠。立體照片之所以產生景深就因為源自不同物體的光線，在不同距離的地方相交。
應知圖三所示的直角稜鏡的作用是一反射面，因此，直角稜鏡可用一平面鏡代替。同理，用以調移光線方位的阿米西稜鏡也可以用一件由二平面鏡組成的90度角鏡，或其他頂形稜鏡來代替。再者，直角稜鏡與阿米西稜鏡不一定要置在鏡頭之前，如圖三、圖八所示。直角稜鏡和阿米西稜鏡可依不同次序，在不同的適宜位置排放。
又，本發明用一種選取形體來說明在橫向排列諸據點攝取平面景像的攝影法，這個方法可加以擴充，利用更多的直角稜鏡和阿米西稜鏡同時攝取垂直方向排列諸據點的平面景像。這種安排，所製成的立體綜合照片，不但產生左右方向的景深，同時也有上下方向的景深。當然，採取這種有二個方向(即二維)排列據點的方法時，所用的微柱鏡屏不再是只有橫向的半圓柱鏡排列。此方法所用的曬印材料，其正面含有橫直二方向排列之方形鏡，但此方形鏡沿橫直二軸線上的橫截面仍是半圓柱形。
總而言之，此專利申請雖用一種選取形體來闡明本發明的原理，但可加以變化和擴充，本領域的技術人員都應了解選取的形體可加以更改，所用零件可用相當物體來取代，但這些變動仍屬於本發明的領域。
因此，此項申請專利的意圖，乃包括所有屬於本發明領域內的不同形體。
權利要求
1.一種採用直接過程，用以製成微柱鏡式立體照片的光學器具，其特徵在於，含有一平反射面，一頂形稜鏡，以及一大口徑照相鏡頭，其中，反射面與頂形稜鏡反射和調移與鏡頭相遇的所有光線。
2.根據權利要求1的器具，其特徵在於，平反射面是一直角稜鏡。
3.根據權利要求1的器具，其特徵在於，頂形稜鏡是一阿米西稜鏡，
4.根據權利要求1的器具，其特徵在於，直角稜鏡與頂形稜鏡配合使用，以反射和調移與鏡頭相遇之光線。
5.根據權利要求1的器具，其特徵在於，平反射面是一平面鏡。
6.根據權利要求1的器具，其特徵在於，頂形稜鏡是一件由二平面鏡組成的90度角鏡。
7.根據權利要求1的器具，其特徵在於，平反射面包含至少一個直角稜鏡，同時頂形稜鏡包含至少一個阿米西稜鏡，這些平反射面和頂形稜鏡，分別用在鏡頭口徑上各據點，以反射和調移與鏡頭相遇的光線。
8.根據權利要求1的器具，其特徵在於，附加平反射面與頂形稜鏡，它們的配合使用，使由橫向排列諸據點攝取的平面景像，可與垂直方向排列諸據點攝取的平面景像配合。
全文摘要
一種採用直接過程，用來製成微柱鏡式立體照片的光學器具，包括一平反射面，一頂形稜鏡和一大口徑照相鏡頭，其配合使反射面和頂形稜鏡反射並調移與所述鏡頭相交的所有光線。其中平反射面可以是直角稜鏡、平面鏡。頂形稜鏡可以是阿米西稜鏡。
文檔編號G03B35/00GK1101432SQ9311869
公開日1995年4月12日 申請日期1993年10月7日 優先權日1993年10月7日
發明者勞國華 申請人:影像技術國際公司