[发明专利]球面光栅全息立体图像摄取设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种立体图像摄取设备，特别涉及一种全息立体图像摄取设备。

背景技术

激光全息照相技术是利用光的干涉原理，以干涉条纹的形式记录物光波的全部信息，它是将同频同相的两束单色激光，一束直达感光板作为参考光，一束照射在被摄物上，经被摄物反射形成物光，物光与参考光在感光板上产生干涉条纹，感光板记录这些干涉条纹，从而实现对现场信息的三维立体记录。激光全息照相技术具有立体感真实，照片无限可分割等特性(激光全息照相技术所得到的照片的每一部分，不论大小，都能再现出原来的整个景象)。但激光全息照相技术对光源要求极高，为了满足参考光与物光的频率与相位要求，通常使用同源激光经分光镜分光得到所需的参考光与物光光源，同时要求被摄现场不能有其它光源，这使得利用激光全息照相技术记录活动场景信息还有很多的技术难点要解决。由于记录现场使用专用的单色激光源作为唯一的现场照明光源，使得记录图像没有自然场景的真实色彩。

发明内容

本发明的目的是设计一个操作简单，不会出现彩色失真的全息立体图像摄取设备。

为实现以上发明目的，设计一个球面光栅，球面光栅是由表面是微小球面凸起的弧形面并均匀紧密排列成正六边形或六边形或正方形或四边形的透明材料构成。构成球面光栅的透明材料可以是：玻璃，或聚氯乙烯，或聚乙烯，或聚丙烯，或聚对苯二甲酸乙二酯，或聚对苯二甲酸丁二酯，或聚苯乙烯，或聚碳酸脂，或聚甲基丙烯酸甲酯，或热塑性聚氨酯。球面光栅表面的微小球面凸起的对角线长度在0.001至2毫米之间，球面光栅表面的微小球面凸起高度是凸起对角线长度的百分之一至二分之一之间，球面光栅表面的相邻微小球面凸起的中心距在0.001至2毫米之间，球面光栅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学透镜焦距的1倍至2倍。球面光栅表面的微小球面凸起的弧形面是球面的一部分，每一个微小球面凸起等效为一个微形光学透镜(微透镜)，各微透镜有相等的焦距、相同的高度与相同的焦点平面。

将上述由微透镜阵列构成的球面光栅放置于图像摄取设备感光器件与成像镜头之间并覆盖在感光器件上制成一个球面光栅全息立体图像摄取设备，如图1所示。要求所加球面光栅的每一个微透镜镜心与感光器平面距离Δ、微透镜镜心与成像镜头等效物镜对应的孔径光阑平面间的距离v、微透镜焦距f、微透镜占用光栅平面内的最大圆直径δ、成像镜头等效物镜对应的孔径光阑直径D、满足f^-1＝Δ^-1+v^-1、同时Δ是f的1倍至2倍。球面光栅全息立体图像摄取设备工作时，对着现场拍摄图像，将球面光栅的每一球面微透镜下对应的感光器上的有效成像区域(有效成像区域是指被摄场景的物光通过成像镜头的孔径光阑和一个微透镜在感光器上的成像的微小区域，它实际上是孔径光阑工作面通过微透镜在感光器上形成的像所在区域)内的所有像素点作为一个全息立体像素单元，感光器件上覆盖有多少个微透镜，图像上就有多少个全息立体像素单元，全息立体像素单元内的各像素点按上下左右位置倒置重排，各全息立体像素单元在图像上的相对位置不变，形成全息立体图像。将像素点重排后所得的全息立体图像重现并在其上覆盖与图像等比例缩小或放大的球面光栅，使球面光栅的每一个微透镜都处在图像全息立体像素单元的正上方，在一定视场内通过球面光栅分像，让成像镜头左部光线形成的左侧图像进入人左眼，成像镜头右部光线形成的右侧图像进入人右眼，形成立体视觉，移动观看位置使其它视差对进入人左右眼，形成全息立体视觉。

由于微透镜阵列的每一微透镜焦距与安装位置满足f^-1＝Δ^-1+v^-1，所以微透镜阵列的每一个微透镜均能将镜头孔径光阑工作面成像于各自对应的全息立体像素单元上，全息立体像素单元的每一像素点都唯一对应孔径光阑上的一个点，而孔径光阑的不同点相对被摄场景均有不同视角，即是说，全息立体像素单元的每一像素点都记录了现场一个物点信息的一个独有视角，经镜头孔径光阑上一点的物光形成的像被记录在所有全息立体像素单元的同一相对位置上。所有全息立体像素单元的同一相对位置上的像点合成一幅视差图像，全息立体像素单元有多少个像点，就形成多少个视差图像。

由于微透镜阵列的每一微透镜及位置满足从而确保了相邻全息立体像素单元彼此相邻而不重叠，保证了全息立体像素单元上任一像素点记录的方位性息的唯一性。