Растровая стереофотография
Растровая стереофотография — фотография, в которой используется метод формирования стереофотоизображений, стереоизображений при помощи линзового растра.
История[править | править код]
В 1837 году Уитстон, Чарльз изобрёл первый оптический стереоскоп, изготовленный в Англии примерно в 1850 году, содержащий два окуляра (с базовым расстоянием меду ними 65 мм).) В 1883 году был создан первый зеркальный стереоскоп. Его создатель также Чарльз Уитстон (Через три года, в 1886 году Даггером впервые содана первая фотография).
В 1896 году впервые способ сепарации стереоизображений без очков открыл Бертье. При помощи оптической растровой решётки, выполненной на плоско-параллельном стекле, получена возможность рассматривать без очков одну стереопару в одной плоскости под определённым углом.
Более совершенная оптическая система линзовый растр (см.Рис.2) прототип оптического растра нашёл широкое применение в растровой стереофотографии. Создатель Линзового растра — профессор Парижского университета Габриель Ионас Липпман (1845-1921). Линзовый растр даёт возможность создавать и рассматривать стерефотоизображения, стереофотографии. Стереофотографии из разных материалов (стекло, пластмаса, металл на поверхности которого нанесен фотоэмульсирнный слой или флюорэсцентое покрытие оптических стекол мониторов телевидения) рассматриваются без очков под разными углами и несколкими наблюдателями одновременно. Они занимают ограмную нишу в изготовлении значков, рекламных стереофотографий на фотобумаге и др.[1]
Сущность метода[править | править код]
На Фиг.Б (см.Рис.2) линзовый растр ЛР в отличие от оптического растра (см. Фиг.1 Стереоскопия) вместо прозрачных и не прозрачных чередующихся полос находятся цельносозданные без разъёмов прозрачные цилиндрические линзы 3 из оптического органического стекла. Если в оптическом растре прозрачная полоска позволяет увидеть место с изображением на плоскости фотослоя 1, то непрозрачная полоска закрывает другое рядом расположенное изображение. В ЛР обе эти функции выполняет одна и та же вертикальноя цилиндрическая линза 3 шириной S . Она несет функции фокусировки точек изображения стереопары d c определённой кратностью с разделением их, обеспечивая принцип бинокулярного зрения чередующихся полосок изображений одной стереопары или нескольких стереопар. На схеме буквы П — это правый глаз, Л — левый.
На схеме Фиг.Б показан принцип разделения изображений стереопар бинокулярного зрения. Размер S цилиндрической линзы растра , рассчитанной из условия нормального разрешения зрительной системы (глаза). Когда глаз видит эти риски или точеи с расстояним между ними = 0,176 мм на дистанции 250мм (без очков).
Из основой формулы соотношений элементов линзового растра: где:
- d — размер сфокусированной точки изображения,
- n — кратность увеличения линзы ,
- S — размер ширины цилиндрической линзы
видно, что кратность увеличения цилиндрической линзы = 4,6,8,10 и более и её размер S определяют размер точки d и их количество n. Точки одной стереопары занимают в плоскости изображения 1 малое место (Например, при n = 10 на длине S укладывается 5 стереопар, т.к. одна стереопара в каждой зоне S имеет 2 точки d).
Также на Фиг.Г видим, что каждая точка изображения d плоскости 1 по высоте в пределах всей длины одного цилиндра образует линию шириной d (все точки слиты), а за счёт кратности увеличения цилиндрической линзы она рассматривается как полоса изображения, шириной S и так для каждой стереопары. При этом цилиндрическая линза производит увеличение только в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра линзового растра, откуда и происходит превращение всех полосок стереопар в цельное изображение. (Цилиндрические линзы прилегают друг к другу без промежумков. При наличии n (200-300) точек d в плоскости 1 получаем изображение размерами по ширине, равное nxd. Точки превращаются в полоски S только в перпендикулярном направлении оси зрения глаз к оси цилиндра).
Для получения стереоизображения на всей плоскости кодирования стереопар более качественным, контрастным, резким необходимо изображения стереопар при кодировании разделить на такое количество точек, когда расстояние между ними на плоскости изображения при рассмотрении с расстояния 250 мм были 0,17-0,18мм. Откуда при одноракурсовом кодировании (одна стереопара должна лечь в зоне одной линзы.) Нетрудно посчитать, сколько линз должно находится на фотоснимке 9х12см. Вся проблема в изготовлении самих линз. Линзы с размерами 0,18 мм, с радиусом 0,09мм трудоёмкая операция и получаются не точными, а повышенная дифракция делает изображения не чётктким с большим муаром. Поэтому линзовые растры изготавливают с большими размерами S, но более точными. Исходя из основного уравнения линзовые растры с размерами каждого оптического элемента большего 0,18мм как правило успешно применяют для многоракурсового применения (на базе S укладывается до 10 и более стереопар или стереоизображений в целом). В данном случае изображения могут быть записаны в любом виде (как статически так и в виде видео).[2]
Параметры растра[править | править код]
- t - толщина растра;
- r - радиус кривизны растра;
- a - период растра, как правило, равен 2r (верхняя часть растра в поперечном
разрезе представляет собой полусферу);
- n - коэффициент преломления материала, из которого сделан растр.
- Материалы для изготовления растров: поликарбонат или полисиликат, поливинилхлорид и другие синтетические полиматериалы.
- Коэффициенты преломления материалов: от 1.52 до 1.65.
Это основные характеристики для подобного типа растров.
Производные параметры от перечисленных выше:
- Фокус микролинзы: f=r/(n-1);
- Угол охвата: α = 2*arctg(a/2*(t-r)).[3]
Виды поставки линзовых растров
| Растр Lpi | Размер см | Угол град. | Толщина, мм |
|---|---|---|---|
| 62 | 51x71 | 44 | 0689 |
| 75 | 51x71 | 49 | 0,457 |
| 100 | 51x71 | 45 | 0,355 |
Где: Lpi — ко-во линий в дюйме (дюйм=25,4 мм).
Методы получения стереофотоизображений[править | править код]
В стереофотграфии линзовый растр применяется при кодировании стереопар изображений на светочувствительном материале и при стереофотопечати.