WO2006095040A2 - Cámara de captación de imágenes en 3 dimensiones dispositivo de visionado en 3d no-estereoscopico que no requiere el uso de gafas - Google Patents

Cámara de captación de imágenes en 3 dimensiones dispositivo de visionado en 3d no-estereoscopico que no requiere el uso de gafas Download PDF

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    • G02B30/24—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type involving temporal multiplexing, e.g. using sequentially activated left and right shutters
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
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    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
    • H04N13/211—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor using temporal multiplexing

Definitions

  • the invention is framed in the audiovisual sector, including television and video recordings, and its principles can also be applied to the cinematographic and photographic sector through adaptations.
  • the fundamental principles are based on optics and optoelectronics for acquisition and reproduction.
  • a) systems that require the use of glasses can be called stereoscopic. They consist of the superposition of two slightly different images, obtained for example by means of two photographic, video or film cameras, slightly offset from each other, laterally, and projected with the same relative displacement. The use of the glasses by the observer causes each of the two superimposed images to reach the left and right eye selectively, whereby the three-dimensional effect is obtained.
  • holographic systems in which the image varies from one point to another in the space of the observer in the same way as if moving in the space in which the object is located.
  • These systems are usually monochromatic holographs obtained by laser technology.
  • the first known apparatus is a toy composed of a pair of glasses equipped with a lens, and a disc in which pairs of slides obtained by stereoscopic photography systems are mounted in a diametrically opposite position.
  • JP2004077778 Autostereoscopic It is a display or screen. It does not indicate information display ways of obtaining the image to be represented
  • US2003039031 Observer-adaptive It is a display or screen. It does not indicate autostereoscopic ways of obtaining the image to display represent
  • JP2000162545 MULTI-VIEWPOINT It is a stereoscopic system for THREE several observers (an image for
  • the advantage of the proposed invention with respect to the previous ones, is that it solves the taking and reproduction from multiple points of view, making use of the characteristics of simple, non-multifaceted lenses.
  • the way to integrate the different images is by sequential multiplexing, in time, by using high speed shutters.
  • the three-dimensional perception is achieved for an entire arc of about 50 ° around the central vertical axis of the screen. c) Explanation. Detailed description
  • the invention presented consists of a system for the capture, and reproduction of images in three dimensions, so that it can be seen without wearing glasses.
  • the lens moves away and approaches the projection plane until a distance is found in which the image is sharp for objects that are at a certain distance from the lens. lens.
  • the objects whose image does shift when the hole is moved from right to left are the objects that are not focused and therefore blurred. See Fig 1, the non-focused figure of the man in front of the house.
  • the screen itself be created in the space closest to the observer, and also further, at 10, 20 m or several kilometers.
  • the non-focused environment both the one located behind the focused object and the one that is closest to the focused object, must be modified as the position of the observer's eye moves, so that information reaches each eye slightly different and that depends on the position of the observer.
  • a stereo signal is transmitted.
  • the amount of information per unit of screen surface is the fourth part of the dense for the three color signals that for the black and white signal in the color television.
  • the proposed system adds the fact that the focused image is practically the same for all the views transmitted by the camera, the image being different from one point of view to another for non-focused objects (which are not The distance "of focus”).
  • the different images that are obtained in a lateral displacement of the observer differ in the relative position of the most distant and the least distant objects, in relation to the focused object. If we consider that the object in focus, in the focused plane is fixed, that is, in the plane parallel to that of the photosensitive surface of the camera that is seen with maximum sharpness, the corresponding image does not suffer displacements when moving from left to right , the objects that are at a greater distance seem to move from left to right, and the nearest ones, it seems to move from right to left
  • the proposed system is a system in which the image varies from one point to another as the eye of the observer moves laterally, so that the image that reaches each eye is different, in the same way as if it were present It does not require glasses and there are no intermediate areas where the image is confusing. It is a system in which the player creates the continuations of the light paths that reach the camera, so that the operation of both together allows the capture and reproduction of images in three dimensions, that is, the player can give a three-dimensional image that comes from signals elaborated by the camera.
  • reproductive systems for example stereoscopic for a single observer or for multiple observers, with or without glasses, whose images can be obtained from those produced by the camera proposed in this invention, by means of a certain processing that selects two locations in the slit, or pairs of locations in the slit. It is also possible to logically generate signals by computer without using the camera, but they would not be "reality" images.
  • the most characteristic elements of the invention are the slit lens, the shutter series and the high-speed photo sensor.
  • the slit allows a linear range of possible positions of the observer's eye. All the images of the focused object are coincident in a single image, so although the selection of positions is discrete and not continuous, that is not perceived in the image of the focused object. On the contrary, non-focused objects are located in different positions depending on the point of the slit from which they are observed. These objects have diffuse contours due to the fact that they are not focused, so that discrete positions do not have a perceptible effect. As for the series of shutters, it allows the selection of discrete positions of the slit by means of the selective opening of the shutters.
  • the shutters must be opto-electronic, to allow fast, flexible and reliable control. There are shutters on the market based on magneto-optical phenomena and electro-optical phenomena, which can be adapted to the required function.
  • the high-speed photosensitive element must be able to obtain the image for the opto-electronic shutter opening time.
  • the camera comprises a slit and a lens.
  • the lens can be reduced to a cut of a lens between two planes parallel to each other and parallel to the axis of the lens.
  • the lens must have a great focal length so as not to produce aberrations in the image produced by the ends of the lens.
  • the focal distance with respect to the height is even greater.
  • a shutter is placed in front of the lens, which opens a gap in an opaque, hollow screen that allows the passage of light and that moves from one end to another of the slit over and over again. In each of these positions it would give rise to a slightly different image from the previous one when the light that passes through the hole in the screen of the device in which the image is focused is projected.
  • the image that is processed is the image focused on the detection plane, which corresponds to a specific distance from the camera to the focused object.
  • the focus distance information must be transmitted to a positioning control of the image in the reproductive unit, as well as the angular aperture or zoom. It is necessary that the camera be provided with a high-speed imaging device, of the order of 1000 to 100,000 images per second, depending on the amplitude of the slot and the desired precision of the three-dimensional effect.
  • the reproduction system contains an image-generating screen (a "television monitor” for example) a group of lenses, an adjustment system for focusing, as well as a servo control to control the focus position and angular aperture, and a linear set of shutters.
  • the flat image reproduced on a video screen of cathode rays; This image must be reproduced in principle as many times as the repetition of shots made by the camera from 1000 to 100,000 images per second, the images being generally similar from one shot to another, but the number of images per second may be greater if interpolations are performed, or less losing information.
  • the image is collected and inverted with a lens that forms a real image of the screen.
  • This real image is collected by a second lens, and forms a virtual image that depending on the relative distance between the lenses and the screen is located in the infinite or in any plane at any distance from the observer.
  • the image is not modified by varying the height of the observer and it is modified by varying the position further to the left or to the right of the observer. If the observer moves forward or backward, he will perceive that he is approaching the image, which will seem real to him.
  • the focal plane corresponds to the set of point whose real image formed is at infinity. If we are observing a distant landscape, for example a mountain range from afar, the moon, or the sky at night, the image must be produced on the focal plane, so that the reproduction is seen in the distance, in the infinite. Actually, from one point to another of the slit of the camera there are no appreciable variations of the image focused in this case. In the focal plane, what are found are equal angular fragments, each with its own image. If we use the focal plane for the location of the series of shutters, it would give us the impression that there are vertical lines in the distance. Therefore, shutters should not be used in the focal plane of the outer lens when distant objects are focused. If the player or the camera are equipped with shutters in the focal plane, they must be displaced from the focal plane when objects are focused at a distance greater than a given one.
  • the shutters of the outer lens would also be close to the focus distance of the observer's eye, and undesirable vertical lines could be visible since they would be a consequence of the use of the assembly of camera player devices. It may be advisable to use the series of shutters in the focal plane since they would be out of focus and not easily distinguished by the observer.
  • the interpretation of the operation of the series of shutters in the focal plane can be understood in such a way that it is not a position of the slit which is selected in the chamber, but that they select main angular directions, something like a sweep of what rotary antenna radars do in airports and ships.
  • the processing of the image requires methods of compression of the information, so that a flow of information corresponding to as many times the information of a single channel as the number of shutters that are used is not required.
  • the image of an object that is not close to the focus plane is an image without sharp contours, and its relative position in the image varies when the images of two separate shutters are compared.
  • the difference in relative positions is greater the greater the distance of the object from the focus plane, and the greater the greater the distance between the two positions of the open shutter hole, being approximately proportional to both. If the object is farther than the focus plane the relative displacement is in one direction, and if it is closer it is in the opposite direction. (Blur Offset)
  • Fig. 1 we can see schematically, a house in front of which there is a person.
  • the camera with the row of shutters, the lens and the image detection plate.
  • the object focused is the house, and that the person is closer to the camera than the house.
  • the image of the person in front of the house gives rise to two different images for two different shutters, that is to say for two different points of view.
  • Fig. 2 the image of the person in front of the house gives rise to two different images for two different shutters, that is to say for two different points of view.
  • FIG. 2 we can distinguish two parts A and B.
  • A we see 3 objects (1), (2) and (3), a lens (4) that forms an image on the plate (5), and a possible situation two eyes (6) and (7).
  • the object (1) produces its image with the lens (4) in (8), located on the same plate (5).
  • the object (3) produces its image in (10), which is not on the plate (5), so that with two different shutters two different images could be generated on the plate.
  • the object (2) produces its real image in (9), and with two different shutters the intersection with the plate would produce two different images.
  • the image in (23) appears when the shutter corresponding to the observer (17) is open, and in the same way, the image in (25) appears when the shutter for the observer of (16) is open.
  • the visual impression for the observer with his eyes on (16) and (17) is that (23) and (25) are the perception of (13) from two points of view.
  • Fig. 3 In Fig. 3 we see the camera in two section views. It can be seen that the lenses and slits are much longer than tall. We see the row of shutters indicated in (1), located between the lenses (2) and (3). There is a lens (4) that serves to focus with the motor (6). In (5) we see the image capture plate.
  • Fig 4 we see the image player.
  • the two-dimensional flat screen is (5).
  • the lens (4) it generates a real inverted image that is seen from the outside through the lenses (2) and (3).
  • the shutters (1) Between the lenses (2) and (3) are the shutters (1).
  • the positioning of the virtual image is controlled with the motors (6) that position the screen (5).
  • Fig. 7 the operation of the camera and various players is shown. To the right of the figure are the eyes of an observer, right eye Re and left Le.
  • the shutter line of the camera is shown schematically, marked with the letter L.
  • N and M the window of two players is schematically represented.
  • the location marked with I represents at the same time the object observed by the camera L.
  • the diffuse projections of the views from the two shutters on the line of the point Ai that represents the focus plane are represented. Consequently, the apparent location of Bi, which is signaled Like B z, it is an inaccurate location as a result of not being the object in focus.
  • Points Ai and Bi also represent the images that can be seen with the M player, an image that is outside the player, between the player and the Re-Le observer.
  • Ai is the real image produced by the lenses of the player from the image of the monitor.
  • the image of Bi also appears in the plane of Ai but when appearing in a different position from the image for each open shutter, Ie arrives in a different position to each Re-Le eye, so that it appears as a blurred object in a location a little imprecise, but giving a good three-dimensional impression.
  • the shutters of the player must be located so that its image, that is to say the image of the shutters produced by the outer lens of the player M is located at L.
  • the shutters of the player cannot be located in L, since they would be outside the player, but if they can be located in a position such that their image is L.
  • the image Ai can only be observed from the striped area delimited by Ia line k.
  • the eye Re can see Ai but the eye cannot see it.
  • the zone n image it would be an image generated by the M-scale player Vi, in which the distance e will be half that d.
  • the observer is in the same Re-Le position.
  • the shutters are distributed along M, over a length of half the length of L.
  • the real image is A 2
  • B 2 is perceived in that position as a result of the difference in images that reach Re-Le's eyes.
  • the shutters of the player in this case must be located next to the outer lens of the player, on the outside. If we now turn to the zone ni image, it would be an image generated by the M player at 1: 1 scale, in which the distance c will be the same as d. The observer is in the same Re-Le position.
  • the shutters are distributed in one to the length of M, in a length of half of the length of L, but with the same density or length of the individual shutter, so that only half of the shutters will be as there are in L .
  • the real image is A 3
  • B 3 is perceived in that position as a result of the difference in images that reach the Re-Le eyes.
  • the shutters of the player must also be located next to the outer lens of the player, on the outside.
  • this image of the zone 111 can also be produced by a player N, making the shutters of the player are located in an alignment such that the real image of the shutters, produced with the last lens of the player N, is located in the line M.
  • the image is generated by the player N at 1: 1 scale, in which the distance b will be the same as d.
  • the observer is in the same Re-Le position.
  • the shutters are distributed over a length of N, with the same individual shutter length, equal to those in L.
  • the real image is A 4
  • B 4 is perceived in that position as a consequence of the difference of images that reach the Re-Le eyes.
  • the shutters of the player must also be located next to the outer lens of the player, on the outside.
  • the image of the zone iv can also be produced by a player M, making the shutters of the player are located in an alignment such that the virtual image of the shutters, produced with the last lens of the player M, is located in the line N.
  • a reduced image is produced, produced with the player N. It has been reduced with a scale factor.
  • the position of A ' is given by the virtual image generated by the outer lens of the player N.
  • the image of B "passes to B', since the difference in the images that pass through each shutter are also affected by the same factor of scale.
  • the series of shutters Sh is shown, at a distance d> f, where f is the focal length of the outer lens of the player.
  • part B the case is represented that the plane containing the series of shutters is precisely in the focal plane of the outer lens of the player.
  • the flat image focused by the player is located at infinity, only a single color and light intensity is seen in that direction, and as it changes from one to another open shutter, a range of directions is observed.
  • the flat image is not located in the infinity for the observer, that is, there is no real image focused on the focal plane of the last lens of the player, the image will vary depending on which image corresponds to the shutter. open.
  • C the first of the possible locations is represented, which is just on the outer side or inside the outer lens itself.
  • Figure 9 shows a perspective of the slit lens.
  • the simplest camera can be made as follows:
  • a dark chamber of more than 85 cm wide and 1.5 meters deep and 45 cm high In the previous part it is provided with a horizontal slit of 80 cm wide, from side to side of the box, and 5 cm high, forming a rectangle of 5x80 cm.
  • a shutter consisting of 30 rectangular shutters of 2.67 x 5 cm. Next to each other. And they cover the entire slit. The shutters open and close so that the hole is displaced along the slit, although there may be two or more than 2 shutters open simultaneously.
  • the lens has a focal length of 1 m.
  • the inverted image formation screen measures 0.4 m high by 0.71 m wide.
  • the image formed on the screen is read by a fast camera that takes about 750 images per second, each image corresponding to an open shutter and the rest closed.
  • a device measures the focusing distance, from the camera to the focused object.
  • the image player consists of a cathode ray monitor 0.4 m high and 0.71 m wide, in which 750 images are projected per second, corresponding to the 30 displaced shots 2.67 cm focused on the screen with a cadence of 25 times per second all shots.
  • the image is projected inverted, from top to bottom and from left to right.
  • a shutter and a lens Before the cathode ray monitor is a shutter and a lens.
  • the shutter is made up of 30 shutters, which open and close one at a time so that at no time are more than 2 open simultaneously.
  • the individual shutters are all equal and of a height approximately equal to that of the monitor, are arranged next to each other, and the length they occupy is about 80 cm.
  • He shutter is framed and only allows the light from the monitor to pass through the shutter that is open. Behind the shutter there is a lens about two meters in diameter. The focal length is 1m so that the lens produces a focused image of the monitor and of the same size at a distance of approximately one meter from the lens. This image will be a non-inverted image, since it inverts the image of the cathode ray screen which is projected inverted.
  • a second lens, about two meters in diameter, and a focal length of about 5 m allows to see the real image of the monitor at a distance that depends on the situation of the non-inverted image that forms the first lens. The positioning of the lenses is done using the distance signal from the focus plane emitted by the camera.
  • the application is the transmission of television, filming and viewing of video films, programs in the foregrounds in which the main characters are inside the viewer's room, and the landscapes and open spaces are seen in the distance.
  • the image obtained with the camera is likely to be seen with a stereoscopic system of those that already exist, regardless of the excess of information.

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Abstract

La invención que se presenta consiste en un sistema para la captación, y reproducción de imágenes en tres dimensiones, de manera que pueda ser vista sin utilizar gafas., que resuelve la toma y reproducción desde múltiples puntos de vista, haciendo uso de las características de las lentes simples, no multifacéticas. La forma de integrar las distintas imágenes es por multiplexado secuencial, en el tiempo, mediante el uso de obturadores de alta velocidad. La imagen varía de un punto a otro según se mueve el ojo del observador lateralmente, con lo que la imagen que llega a cada ojo es distinta, de la misma manera que si estuviera presente, no requiere gafas y no hay zonas intermedias en las que la imagen sea confusa. Es un sistema en el que el reproductor crea las continuaciones de las trayectorias luminosas que llegan a la cámara, por lo que el funcionamiento de ambos en conjunto permite Ia captación y reproducción de imágenes en tres dimensiones. El sistema está constituido por Ia cámara de captación de imágenes y el aparato reproductor. La aplicación es la transmisión de televisión, rodaje y visionado de películas de video en tres dimensiones.

Description

DESCRIPCIÓN
CÁMARA DE CAPTACIÓN DE IMÁGENES EN 3 DIMENSIONES Y DISPOSITIVO DE VISIONADO EN 3D NO-ESTEREOSCOPICO QUE NO REQUIERE EL USO DE GAFAS
a) Sector de Ia técnica
La invención está enmarcada en el sector audiovisual, incluyendo televisión y videograbaciones, y sus principios pueden ser aplicados también al sector cinematográfico y fotográfico mediante adaptaciones. Los principios fundamentales se basan en Ia óptica y Ia optoelectrónica para Ia captación y reproducción.
b) Antecedentes conocidos. Estado de Ia técnica
Existen gran cantidad de patentes y aparatos que permiten una visión tridimensional de imágenes. Existen actualmente sistemas diversos para producir un efecto tridimensional en el observador.
Los sistemas existentes se pueden clasificar en tres categorías:
a) sistemas que requieren Ia utilización de gafas. Estos sistemas se pueden denominar estereoscópicos. Consisten en Ia superposición de dos imágenes ligeramente distintas, obtenidas por ejemplo mediante dos cámaras fotográficas, de video o de cine, ligeramente desplazadas entre sí, lateralmente, y proyectadas con ese mismo desplazamiento relativo. La utilización de las gafas por el observador hace que cada una de las dos imágenes superpuestas llegue al ojo izquierdo y derecho selectivamente, con Io que se obtiene el efecto tridimensional. b) sistemas que producen el efecto mediante Ia posición relativa del ojo y Ia pantalla, con dos imágenes también distintas que se ven alternativamente dependiendo del desplazamiento lateral del ojo. Tienen el inconveniente de que existen posiciones espaciales en que no se obtiene el efecto tridimensional, y Ia imagen es confusa.
c) sistemas holográficos, en los que Ia imagen varía de un punto a otro del espacio del observador de Ia misma manera que si se moviese en el espacio en el que se encuentra el objeto. Estos sistemas suelen ser holografías monocromáticas de obtención mediante tecnología láser.
Para Ia transmisión mediante sistemas de televisión o cine, solamente las dos primeras tienen posibilidades de utilización práctica.
El primer aparato conocido, es un juguete compuesto por un par de anteojos equipados con una lente, y un disco en el que se montan en posición diametralmente opuesta pares de diapositivas obtenidas por sistemas estereoscópicos de fotografía.
Estos dispositivos se basan todos ellos en el fenómeno estereoscópico, por el que con dos imágenes distintas, una para cada ojo, transmiten una auténtica percepción de Ia distancia.
Sistemas también muy antiguos y conocidos en el cine utilizan gafas para luz polarizada, de manera que se proyecta Ia imagen en Ia pantalla procedente de dos tomas realizadas con un ligero desplazamiento de Ia lente, en sentido horizontal, y con un filtro de luz polarizada en ángulos que difieren 90° para que cada ojo perciba solo una de las imágenes. Otros sistemas similares en cine y en fotografía, y posteriormente también en videos, utilizaban filtros rojo y azul para uno y otro ojo, con Io que se obtenía también una percepción diferenciada de Ia imagen procedente de cada una de las cámaras o sistemas ópticos. A continuación se indican los resultados de una investigación realizada para conocer el estado actual publicado de patentes orientadas al mismo objetivo que Ia presente invención:
PN TITULO COMENTARIO
JP2004077778 Autostereoscopic Es un display o pantalla. No indica information display formas de obtención de Ia imagen a representar
US2003039031 Observer-adaptive Es un display o pantalla. No indica autostereoscopic formas de obtención de Ia imagen a display representar
JP2001045521 STEREOSCOPIC Dispositivo para obtener fotografías
IMAGE desde un único objetivo para
PHOTOGRAPHING visualización en paralax. No es
OPTICAL SYSTEM comparable en su función.
AND
STEREOSCOPIC
IMAGE
PHOTOGRAPHING
DEVICE USING IT
JP2000206460 STEREOSCOPIC Pantalla para visualización de VIDEO DISPLAY imágenes estereoscópicas que DEVICE WITHOUT permite Ia visión simultánea por varios
USING observadores viendo todos ellos las SPECTACLES mismas imágenes desde distintos puntos de vista pero con Ia misma percepción. Utiliza una filosofía distinta y unos objetivos distintos pero resuelve también de otra manera Ia visualización.
JP2000267045 STEREOSCOPIC Sistema de visualización
VIDEO DISPLAY estereoscópica que hace uso de DEVICE lentes de Fresnel. No es comparable dado que requiere otros dispositivos que no forman parte de Ia invención para Ia obtención de Ia imagen y no está concebido para Ia transmisión o recepción.
JP2000224614 THREE Utiliza aspectos de percepción
DIMENSIONAL sensorial para percibir un cierto efecto DISPLAY METHOD tridimensional en Ia reproducción, no AND DEVICE indica nada de Ia captación de imágenes.
JP2000162545 MULTI-VIEWPOINT Es un sistema stereoscópico para THREE varios observadores (una imagen para
DIMENSIONAL cada ojo) No incluye Ia captación de VIDEO DISPLAY imágenes. SYSTEM
JP2000039588 DEVICE FOR Sistema para proyección de imagen
PROJECTING VIDEO estereoscópica con un espejo. No ON STEREOSCOPIC indica nada de Ia captación. SCREEN
DE10252830 Autostereoscopic Pantalla para visualización de adapter for fíat panel imágenes estereoscópicas que display, ¡ncludes permite Ia visión simultánea por varios electronic sensor unit observadores viendo todos ellos las with circuitry matching mismas imágenes desde distintos screen-lens-scanning puntos de vista pero con Ia misma ráster configuration percepción. Utiliza una filosofía distinta y unos objetivos distintos pero resuelve también de otra manera Ia visualización
US2003234909 STEREOSCOPIC Sistema para Ia proyección de IMAGE DISPLAY imágenes estereoscópicas en cine. METHOD AND
APPARATUS US2003076407 Stereoscopic image- Cámara para Ia toma de imágenes de taking lens apparatus, video estereoscópicas. stereoscopic image- taking system and image-taking apparatus US2004218037 3D display using Sistema de proyección que utiliza micromirrors array microespejos múltiples ES8608697 Improvements in Utiliza un objetivo en forma de ranura, cameras for forming y múltiples cilindros three-dimensional images
En Ia tabla anterior se recogen todas las descripciones identificadas en las bases de datos nacional y mundial que están relacionadas con Ia visualización tridimensional. La mayoría de ellas se basan en Ia estereoscopia y algunas adicionales en alineamientos de paralaje.
La ventaja de Ia invención propuesta respecto de las anteriores, es que resuelve Ia toma y reproducción desde múltiples puntos de vista, haciendo uso de las características de las lentes simples, no multifacéticas, La forma de integrar las distintas imágenes es por multiplexado secuencial, en el tiempo, mediante el uso de obturadores de alta velocidad. La percepción tridimensional se consigue para todo un arco de unos 50° alrededor del eje vertical central de Ia pantalla. c) Explicación. Descripción detallada
La invención que se presenta consiste en un sistema para Ia captación, y reproducción de imágenes en tres dimensiones, de manera que pueda ser vista sin utilizar gafas.
Explicación del funcionamiento.
La forma en que se puede entender mejor el funcionamiento, es considerando que se trata de una ventana. Cuando se mira a través del cristal de una ventana se obtiene una imagen con una percepción de las tres dimensiones.
Supongamos que estamos mirando a través de Ia ventana de una habitación; los rayos de luz llegan a Ia ventana desde el exterior y entran en Ia habitación.
Si fuésemos capaces de hacer que los rayos de luz que entran por Ia ventana de Ia cámara salieran por Ia ventana de los reproductores o pantallas, de manera que a cada punto del cristal de Ia ventana Ie correspondan los miles de rayos luminosos que procedentes de todas las direcciones de Ia otra parte de Ia ventana pasan con Ia información luminosa, conservando Ia misma intensidad y color de cada rayo en cada punto y según Ia dirección, tendríamos una auténtica reproducción de Ia realidad, indistinguible.
Cuando se trata de enfocar una imagen con una cámara oscura provista de una lente, se aleja y acerca Ia lente al plano de proyección hasta que se encuentra una distancia en Ia cual Ia imagen es nítida para los objetos que se encuentran a determinada distancia de Ia lente.
Si nos imaginamos una lente de por ejemplo unos dos metros de diámetro, en una gigantesca cámara oscura, también habrá una distancia en Ia que un determinado plano objeto queda óptimamente enfocado. En ese momento, los distintos rayos de luz procedentes de un punto del plano objeto y que atraviesan Ia lente por Ia totalidad de su superficie, se encuentran en un único punto correspondiente del plano del sensor de Ia cámara. Si tapamos la lente con una pantalla opaca a Ia luz, provista de un pequeño orificio, Ia imagen enfocada solamente llega a través de ese pequeño orificio. Si ese orificio se desplaza por una línea paralela al diámetro horizontal de Ia lente justo por delante de Ia lente, Ia imagen que se proyecta sobre el plano de Ia cámara es Ia que vería el ojo del observador desde ese mismo punto prácticamente.
Dado que la imagen está enfocada para el objeto enfocado, ese objeto no sufre ningún desplazamiento en Ia superficie de Ia placa de formación de Ia imagen en Ia cámara oscura cuando el orificio se desplaza de izquierda a derecha o de derecha a izquierda, ya que por ser el objeto enfocado, todos los rayos que atraviesan Ia lente procedentes de un punto del objeto enfocado coinciden en un punto único de Ia imagen. Puede verse esto en Ia Fig 1.
Sin embargo los objetos cuya imagen sí se desplaza al mover el orificio de derecha a izquierda son los objetos no enfocados y por Io tanto borrosos. Ver Fig 1 , Ia figura no enfocada del hombre delante de Ia casa.
Para Ia reproducción de Ia imagen tridimensional hay que conseguir que los rayos de luz procedentes del objeto enfocado produzcan una imagen real o virtual ante el observador por Ia pantalla, y los objetos no enfocados parezcan estar en distintos puntos según desde dónde se observen.
Para lograr una sensación de tres dimensiones se deben conseguir dos objetivos en el aparato de reproducción , como puede verse en Ia Flg.2:
- En primer lugar, para tener una completa percepción tridimensional es necesario que Ia imagen se forme a una cierta distancia del observador, aproximadamente Ia misma que Ia real, que puede estar más cerca que
Ia propia pantalla, crearse en el espacio más próximo al observador, y también más lejos, a 10, 20 m o a varios kilómetros . - En segundo lugar, el entorno no enfocado, tanto el situado tras el objeto enfocado y como el que esté más próximo que el objeto enfocado, debe modificarse al desplazarse Ia posición del ojo del observador, de manera que a cada ojo Ie llegue una información ligeramente distinta y que dependa de Ia posición del observador.
Para Ia reducción de Ia información, que comienza en el mismo momento de Ia captación de Ia señal en Ia cámara, interesa hacer reducciones que simplifiquen Ia información visual hasta un valor mínimo con significación sensorial. Ejemplo de esas simplificaciones son habituales en Ia reproducción de imágenes y sonido:
- Utilizando dos altavoces se transmite una señal estereofónica.
- De los infinitos colores existentes en Ia naturaleza, solo se utilizan tres como fundamentales, combinándolos para transmitir Ia percepción del color.
- De los infinitos instantes de Ia realidad, se transmiten 20 o 30 tomas por segundo para transmitir Ia imagen del movimiento.
- La cantidad de información por unidad de superficie de pantalla es Ia cuarta parte de densa para las tres señales de color que para Ia señal de blanco y negro en Ia televisión en color.
De Ia misma manera, para transmitir una "auténtica imagen tridimensional", no es necesario transmitir toda Ia información de Ia "ventana". Las simplificaciones en Ia captación de Ia imagen y en Ia reproducción en el visionador, son las siguientes:
- 1. En lugar de transmitir Ia totalidad de Ia ventana, podríamos "bajar Ia persiana" y dejar solamente una rendija horizontal. Se prescinde del cambio de Ia imagen por desplazamiento vertical del observador.
- 2. En lugar de transmitir una imagen nítida y precisa de Ia totalidad de los objetos, solamente se transmite nítidamente Ia de los objetos enfocados. Estamos acostumbrados a ver que los objetos no enfocados dan una imagen borrosa y de menor resolución.
- 3. El sistema propuesto añade el hecho de que Ia imagen enfocada es prácticamente Ia misma para todos los puntos de vista que transmite Ia cámara, siendo distinta Ia imagen de un punto de vista a otro para los objetos no enfocados (que no están a Ia distancia "de enfoque"). Las distintas imágenes que se obtienen en un desplazamiento lateral del observador difieren en Ia posición relativa de los objetos más distantes y de los menos distantes, en relación al objeto enfocado. Si consideramos que el objeto enfocado, en el plano enfocado está fijo, es decir, que en el plano paralelo al de Ia superficie fotosensible de Ia cámara que se ve con Ia máxima nitidez, Ia imagen correspondiente no sufre desplazamientos al moverse de izquierda a derecha, los objetos que se encuentran a mayor distancia parece que se mueven de izquierda a derecha, y los más próximos, parece que se mueven de derecha a izquierda
El sistema que se propone, es un sistema en el que Ia imagen varía de un punto a otro según se mueve el ojo del observador lateralmente, con Io que Ia imagen que llega a cada ojo es distinta, de Ia misma manera que si estuviera presente, no requiere gafas y no hay zonas intermedias en las que Ia imagen sea confusa. Es un sistema en el que el reproductor crea las continuaciones de las trayectorias luminosas que llegan a Ia cámara, por Io que el funcionamiento de ambos en conjunto permite Ia captación y reproducción de imágenes en tres dimensiones, es decir el reproductor puede dar una imagen tridimensional que proceda de señales elaboradas por Ia cámara. Existen otros sistemas reproductores, por ejemplo estereoscópicos para un solo observador o para múltiples observadores, con o sin gafas, cuyas imágenes pueden obtenerse de las que elabora Ia cámara propuesta en esta invención, mediante un cierto procesamiento que selecciona dos ubicaciones en Ia rendija, o pares de ubicaciones en Ia rendija. También es posible lógicamente generar señales mediante ordenador sin utilizar Ia cámara, pero no serían imágenes "de Ia realidad".
Los elementos más característicos de Ia invención son Ia lente de rendija, Ia serie de obturadores y el foto-sensor de alta velocidad.
La rendija permite un rango lineal de posibles posiciones del ojo del observador. Todas las imágenes del objeto enfocado son coincidentes en una imagen única, por Io que aunque Ia selección de posiciones sea discreta y no continua, eso no se percibe en Ia imagen del objeto enfocado. Por el contrario, los objetos no enfocados se localizan en posiciones distintas dependiendo del punto de Ia rendija desde el cual se observen. Estos objetos presentan contornos difusos por el hecho de no estar enfocados, por Io que las posiciones discretas no tienen un efecto perceptible. En cuanto a Ia serie de obturadores, permite Ia selección de posiciones discretas de Ia rendija mediante Ia apertura selectiva de los obturadores. Los obturadores deben ser opto-electrónicos, para permitir un control rápido, flexible y fiable. Existen en el mercado obturadores basados en fenómenos magneto-ópticos y en fenómenos electro-ópticos, que pueden ser adaptados a Ia función requerida. El elemento fotosensible de alta velocidad debe ser capaz de obtener Ia imagen para el tiempo de apertura del obturador opto-electrónico.
A continuación se describen los componentes de Ia invención, Ia cámara y el reproductor.
Cámara , Fig 3-
La cámara comprende una rendija y una lente. La lente puede reducirse a un corte de una lente entre dos planos paralelos entre si y paralelos a al eje de Ia lente. Así mismo, Ia lente debe tener una gran distancia focal para no producir aberraciones en Ia imagen producida por los extremos de Ia lente. Por otra parte al ser de muy poca altura, ya que solo pasa por ella Ia luz que atraviesa Ia rendija horizontal, Ia distancia focal respecto de Ia altura es todavía mayor. Por ese motivo, es menos exigente en Ia curvatura superfcial en Ia dirección vertical que en Ia dirección horizontal, y se pueda abaratar su construcción utilizando generatrices horizontales en Ia superficie delantera y directriz circular o parabólica; mientras que Ia generatriz será vertical en Ia superficie posterior, con directriz esférica o parabólica en este caso.
Por delante de Ia lente se coloca un obturador, que abre un hueco en una pantalla opaca, hueco que permite el paso de Ia luz y que se va desplazando de un extremo a otro de Ia rendija una y otra vez. En cada una de esas posiciones daría lugar a una imagen ligeramente distinta de Ia anterior al proyectarse Ia luz que pasa por el agujero en Ia pantalla del dispositivo en Ia que se enfoca Ia imagen. La imagen que se procesa es Ia imagen enfocada sobre el plano de detección, que se corresponde con una distancia concreta desde Ia cámara al objeto enfocado. La información de Ia distancia de enfoque debe ser transmitida a un control de posicionamiento de Ia imagen en Ia unidad reproductora, así como Ia apertura angular o zoom. Es necesario que Ia cámara esté dotada de un dispositivo de toma de imágenes de gran velocidad, del orden de 1000 a 100000 imágenes por segundo, dependiendo de Ia amplitud de Ia ranura y de Ia precisión deseada del efecto tridimensional.
Reproductor.
El sistema de reproducción contiene una pantalla generadora de imágenes (una "monitor de televisión" por ejemplo) un grupo de lentes, un sistema de adaptación para el enfoque, así como un servocontrol para controlar Ia posición de enfoque y Ia apertura angular, y un conjunto lineal de obturadores. La imagen plana reproducida en una pantalla de video, de rayos catódicos; esta imagen debe estar reproducida en principio tantas veces como Ia repetición de tomas que hace Ia cámara de 1000 a 100000 imágenes por segundo, siendo en general muy similares las imágenes de una a otra toma, pero el número de imágenes por segundo puede ser mayor si se realizan interpolaciones, o menor perdiendo información. La imagen se recoge y se invierte con una lente que forma una imagen real de Ia pantalla. Esta imagen real es recogida por una segunda lente, y forma una imagen virtual que dependiendo de Ia distancia relativa entre las lentes y Ia pantalla se sitúa en el infinito o en cualquier plano a cualquier distancia desde el observador. Una vez que los rayos de luz han pasado por esta segunda lente ya han recuperado Ia dirección con que llegaban a Ia rendija en Ia cámara, pero solo para una pequeña zona de Ia ventana de visión.
Para que Ia imagen que ve un ojo sea distinta que Ia que ve el otro, y para que al desplazarse el observador vea distintas vistas, tal como ocurre realmente, que al desplazamos a un lado y a otro vemos una alineación cambiante de los objetos, se necesita que exista una proyección distinta para cada posición del obturador abierto de Ia cámara. Esto se consigue con un obturador que abre un hueco que solamente deja pasar una imagen desde un punto, un agujero en una lámina opaca, que se mueve lateralmente en correspondencia al movimiento que tenía en Ia cámara el agujero del obturador. La diferencia es que ahora en lugar de ser un agujero de dimensiones similares en altura y anchura de unos centímetros de diagonal, puede ser una rendija vertical, de manera que Ia misma imagen podrá ser observada desde distintas alturas, dentro del cono de observación. Dentro de este cono Ia imagen no se modifica por variar Ia altura del observador y sí se modifica al variar Ia posición más a Ia izquierda o a Ia derecha del observador. Si el observador se mueve hacia delante o hacia atrás, percibirá que se aproxima a Ia imagen, que a él Ie parecerá real.
Alternativas .
También se puede utilizar alternativamente a las lentes, espejos parabólicos , que permite Ia focalización de las distintas imágenes en un lugar fijo. La colocación de Ia serie de obturadores de apertura secuencial admite varias alternativas. La más fácil de explicar es Ia indicada, antes de Ia primera lente, justo en Ia rendija, en Ia cámara, y correspondientemente, justo junto a Ia lente y más próxima al observador, en el caso del reproductor. Otras ubicaciones alternativas son, en el plano focal de Ia primera lente, dentro de Ia cámara; en el caso del reproductor, en el plano focal de Ia última lente y en alguna posición intermedia, como puede ser entre el plano focal y Ia pantalla. Y también insertada en el medio de Ia lente exterior. El efecto de colocar los obturadores en las distintas posiciones puede verse en Ia Fig.8.
Si Ia serie de obturadores se sitúa en el plano focal de Ia lente exterior (Fig. 8 B), el funcionamiento del reproductor se puede analizar de otra manera. El plano focal se corresponde con el conjunto de punto cuya imagen real formada se encuentra en el infinito. Si estamos observando un paisaje distante, por ejemplo una cordillera montañosa desde lejos, Ia luna, o el firmamento de noche, Ia imagen debe producirse sobre el plano focal, para que en Ia reproducción se vea en Ia distancia, en el infinito. Realmente, de un punto a otro de Ia rendija de Ia cámara no hay variaciones apreciables de Ia imagen enfocada en este caso. En el plano focal Io que se encuentra son fragmentos angulares iguales cada uno con su imagen. Si utilizamos el plano focal para Ia ubicación de Ia serie de obturadores nos daría Ia impresión de que existen unas líneas verticales en Ia distancia. Por Io tanto no se deben utilizar obturadores en el plano focal de Ia lente exterior cuando se enfocan objetos distantes. Si el reproductor o Ia cámara están dotados de obturadores en el plano focal, deben estar desplazados del plano focal cuando se enfocan objetos a una distancia mayor que una dada.
Sin embargo, cuando se enfocan objetos situados en una distancia próxima, los obturadores de Ia lente exterior estarían también próximos a Ia distancia de enfoque del ojo del observador, y podrían ser visibles unas líneas verticales no deseables puesto que serían consecuencia de Ia utilización del conjunto de dispositivos cámara reproductor. Puede ser recomendable utilizar Ia serie de obturadores en el plano focal ya que se verían desenfocados y no se distinguirían fácilmente por el observador. La interpretación del funcionamiento de Ia serie de obturadores en el plano focal puede entenderse de manera que no es una posición de Ia rendija Io que se selecciona en Ia cámara, sino que se seleccionan direcciones angulares principales, algo así como un barrido de los que hacen los radares de antena rotatoria en aeropuertos y barcos.
Cuando los objetos enfocados están muy próximos, existe una variación muy grande en las imágenes que se obtienen desde posiciones muy próximas en desplazamiento lateral, o dicho de otra forma, para distintos obturadores de Ia rendija, Io que requeriría multiplicar el número de obturadores. La utilización combinada de obturadores en el plano focal y en Ia lente exterior simplifica Ia construcción de los dispositivos, ya que se puede tener el equivalente a nxm obturadores con n obturadores en el plano focal de Ia lente exterior y m obturadores junto a Ia lente exterior.
Procesamiento y transmisión de Ia imagen.
El procesamiento de Ia imagen requiere métodos de compresión de Ia información, a fin de que no se requiera un caudal de información correspondiente a tantas veces Ia información de un solo canal como el número de obturadores que se utilicen.
La utilización de técnicas de compresión digital permite reducir aún más Ia cantidad de información por unidad de tiempo, basada en Ia uniformidad en el tiempo o en determinada dirección o en Ia repetición de tramas o en otros principios.
Las características de Ia imagen obtenida con Ia cámara propuesta permite simplificar Ia información por los siguientes motivos:
- La imagen correspondiente a una superficie plana paralela a Ia cámara,(perpendicular al eje de Ia lente), cuando se encuentra justamente en el plano de enfoque, es invariable de una posición a otra de apertura de paso de Ia luz por los obturadores (coincidencia de los objetos enfocados) - Las imágenes de un objeto, en un plano próximo pero no coincidente con el plano de enfoque, para dos posiciones de obturadores abiertos presenta un ligero desplazamiento entre ellas, y el desplazamiento es mayor cuanto mayor es Ia distancia entre las dos posiciones de los obturadores abiertos (desplazamiento nítido en Ia proximidad al plano de enfoque)
- La imagen de un objeto que no está próximo al plano de enfoque es una imagen sin contornos nítidos, y varía su posición relativa en Ia imagen cuando se comparan las imágenes de dos obturadores separados. La diferencia en las posiciones relativas es mayor cuanto mayor es Ia distancia del objeto al plano de enfoque, y es mayor cuanto mayor es Ia distancia entre las dos posiciones del hueco del obturador abierto, siendo aproximadamente proporcional a ambas. Si el objeto está más lejos que el plano de enfoque el desplazamiento relativo es en un sentido, y si está más cerca es en el sentido contrario. (Desplazamiento borroso)
d) Descripción de los dibujos
Fig.1
En Ia Fig. 1 podemos ver esquemáticamente, un casa delante de Ia cual hay una persona. Vemos Ia cámara, con Ia hilera de obturadores Ia lente y el placa de detección de Ia imagen. Podemos ver que el objeto enfocado es Ia casa, y que Ia persona está más próxima a Ia cámara que Ia casa. Vemos cómo los rayos de luz procedentes de un punto único de Ia casa,. el vértice del tejado, cuando pasan por dos obturadores distintos, coinciden en un punto único de Ia placa. Sin embargo, Ia imagen de Ia persona situada frente a Ia casa da lugar a dos imágenes distintas para dos obturadores distintos, es decir para dos puntos de vista distintos. Fig.2
En Ia Fig. 2 podemos distinguir dos partes A y B. En A vemos 3 objetos (1), (2) y (3), una lente (4) que forma una imagen sobre Ia placa (5), y una situación posible dos ojos (6) y (7). El objeto (1 ) produce su imagen con Ia lente (4) en (8), situada sobre Ia misma placa (5). El objeto (3) produce su imagen en (10), que no está sobre Ia placa (5), por Io que con dos obturadores distintos podrían generar en Ia placa dos imágenes distintas. Igualmente, el objeto (2) produce su imagen real en (9), y con dos obturadores distintos Ia intersección con Ia placa produciría dos imágenes distintas.
Si pasamos ahora a B, vemos Ia imagen obtenida cuando el observador en (16) y (17) está mirando el reproductor de imagen. Vemos dos lentes (21) y (14). En el punto (18) se forma una imagen nítida sobre Ia pantalla (15). Es Ia imagen que se genera por transmisión de Ia información desde Ia placa (5). La lente (21) genera una imagen real invertida. Con Ia lente (14) se genera una imagen virtual para los observadores (16) y (17), por prolongación de los rayos entre (14) y (17). Vemos Ia imagen virtual de (18) en (11), que a su vez se corresponde con el objeto real (1). Los otros puntos que aparecen en (15) generan imágenes reales con Ia lente (21) en (20) y (19). Estas imágenes son dobles y no simultáneas, y con Ia lente (14) dan imágenes virtuales en el plano en que está Ia imagen (11). La imagen en (23) aparece cuando está abierto el obturador correspondiente al observador (17), y de Ia misma manera, Ia imagen en (25) aparece cuando está abierto el obturador para el observador de (16). La impresión visual para el observador con sus ojos en (16) y (17) es que (23) y (25) son Ia percepción de (13) desde dos puntos de vista.
Igualmente ocurre con las imágenes (24) y (22) que son visibles solo desde (16) y (17), y que al observador Ie producen Ia impresión de. que corresponden a un objeto (12). Vemos que los objetos virtuales (11), (12) y (13) se corresponden con los objetos reales (1), (2) y (3).
F¡g.3 En Ia Fig.3 vemos Ia cámara en dos vistas en sección. Se puede observar que las lentes y rendijas son mucho más largas que altas. Vemos Ia hilera de obturadores indicados en (1), situados entre las lentes (2) y (3). Hay una lente (4) que sirve para el enfoque con el motor (6). En (5) vemos Ia placa de captación de imagen.
Fig.4
En Ia Fig 4 vemos el reproductor de imagen. La pantalla plana bidimensional es (5). Con Ia lente (4) genera una imagen real invertida que se ve desde el exterior a través de las lente (2) y (3). Entre las lentes (2) y (3) se encuentran los obturadores (1). El posicionamiento de Ia imagen virtual se controla con los motores (6) que posicionan Ia pantalla (5).
Fig.5 y Fig.6 En Ia Fig 5 vemos Ia hilera de obturadores de Ia cámara, y en Ia Fig 6 vemos Ia hilera de obturadores del reproductor.
Fig.7
En Ia Fig 7 se representa el funcionamiento de Ia cámara y de diversos reproductores. A Ia derecha de Ia figura se ven los ojos de un observador, ojo derecho Re e izquierdo Le. Se representa esquemáticamente Ia línea de obturadores de Ia cámara, marcada con Ia letra L. Con las letras N y M se representan esquemáticamente Ia ventana de dos reproductores. Con los números romanos I, II, III, IV y IV se representan distintas posibles ubicaciones de las imágenes generadas. La ubicación señalizada con I representa a Ia vez el objeto observado por Ia cámara L. Se puede ver el objeto Ai situado a una distancia d de Ia cámara que es el objeto enfocado. Se puede ver el punto Bi, que al no ser el objeto enfocado, su imagen varía dependiendo de cual sea el obturador abierto. Se representan las proyecciones difusas de las vistas desde los dos obturadores sobre Ia línea del punto Ai que representa el plano de enfoque. En consecuencia, Ia ubicación aparente de Bi , que está señalizada como Bz , es una ubicación imprecisa como consecuencia de no ser el objeto enfocado.
Los puntos Ai y Bi también representan las imágenes que se pueden ver con el reproductor M, imagen que está fuera del reproductor, entre el reproductor y el observador Re-Le. Ai es Ia imagen real producida por las lentes del reproductor a partir de Ia imagen del monitor. La imagen de Bi también aparece en el plano de Ai pero al aparecer en una posición distinta de Ia imagen para cada obturador abierto, Ie llega en una posición distinta a cada ojo Re-Le, por Io que aparece como objeto borroso en una ubicación un poco imprecisa, pero dando una buena impresión tridimensional. Para que sean imágenes producidas por un reproductor M más próximo que el reproductor, los obturadores del reproductor deben estar situados de manera que su imagen, es decir Ia imagen de los obturadores producida por Ia lente exterior del reproductor M esté situada en L. Los obturadores del reproductor no pueden estar situados en L, ya que estarían fuera del reproductor, pero si pueden estar situados en una posición tal que su imagen sea L. En esta zona i, Ia imagen Ai solo puede ser observada desde Ia zona rayada delimitada por Ia línea k. El ojo Re puede ver Ai pero el ojo Le no puede verlo. Si pasamos ahora a Ia imagen zona n , sería una imagen generada por el reproductor M a escala Vi, en Ia que Ia distancia e será Ia mitad que d. El observador está en Ia misma posición Re-Le. Los obturadores están distribuidos a Io largo de M, en una longitud de Ia mitad de Ia longitud de L. Como en el caso anterior, Ia imagen real es A2, mientras que B2 es percibida en esa posición como consecuencia de Ia diferencia de imágenes que llegan a los ojos Re-Le. Los obturadores del reproductor en este caso deben estar situados junto a Ia lente exterior del reproductor, por el lado de fuera. Si pasamos ahora a Ia imagen zona ni , sería una imagen generada por el reproductor M a escala 1 :1 , en Ia que Ia distancia c será Ia igual que d. El observador está en Ia misma posición Re-Le. Los obturadores están distribuidos en una a Io largo de M, en una longitud de Ia mitad de Ia longitud de L, pero con Ia misma densidad o longitud de obturador individual, por Io que solamente estarán Ia mitad de obturadores que los que hay en L. Como en el caso anterior, Ia imagen real es A3, mientras que B3 es percibida en esa posición como consecuencia de Ia diferencia de imágenes que llegan a los ojos Re-Le. Los obturadores del reproductor también en este caso deben estar situados junto a Ia lente exterior del reproductor, por el lado de fuera. Pero esta imagen de Ia zona 111 , también puede ser producida por un reproductor N, haciendo que los obturadores del reproductor estén situados en un alineamiento tal que Ia imagen real de los obturadores, producida con Ia última lente del reproductor N, se sitúe en Ia línea M. Pasamos ahora a Ia imagen zona IV; Ia imagen es generada por el reproductor N a escala 1 :1 , en Ia que Ia distancia b será Ia igual que d. El observador está en Ia misma posición Re-Le. Los obturadores están distribuidos en una a Io largo de N, con Ia misma longitud de obturador individual, igual a los que hay en L. Como en el caso anterior, Ia imagen real es A4, mientras que B4 es percibida en esa posición como consecuencia de Ia diferencia de imágenes que llegan a los ojos Re-Le. Los obturadores del reproductor también en este caso deben estar situados junto a Ia lente exterior del reproductor, por el lado de fuera.
Pero Ia imagen de Ia zona iv, también puede ser producida por un reproductor M, haciendo que los obturadores del reproductor estén situados en un alineamiento tal que Ia imagen virtual de los obturadores, producida con Ia última lente del reproductor M, se sitúe en Ia línea N.
En Ia zona IV , se representa una imagen reducida, producida con el reproductor N. Se ha reducido con un factor de escala. La posición de A' viene dada por Ia imagen virtual generada por Ia lente exterior del reproductor N. La imagen de B" pasa a B', ya que Ia diferencia de las imágenes que pasan por cada obturador están también afectadas por el mismo factor de escala.
Fig.8
En Ia FIg.8 puede verse el efecto de Ia colocación de los obturadores en distintas posiciones del reproductor.
En Ia parte A, se representa Ia serie de obturadores Sh, a una distancia d>f, siendo f Ia distancia focal de Ia lente exterior del reproductor. Se puede ver que el obturador abierto produce una imagen en Sh' de manera que si en Ia cámara solo se permite el paso de Ia luz por el obturador homólogo del representado, por Ia pantalla S solo pasan los rayos luminosos que convergen en el punto correspondiente a Ia imagen real del obturador abierto Sh, Sh'. La ubicación de los obturadores según se representa en esta imagen es adecuada para visualizar objetos "fuera" de Ia pantalla del reproductor, más cerca del observador que Io que está el propio reproductor.
En Ia parte B, se representa el caso de que el plano que contiene a Ia serie de obturadores se halla justamente en el plano focal de Ia lente exterior del reproductor. Vemos que en este caso, solo pasa Ia luz que sale de Ia Pantalla S en una determinada dirección. Por Io tanto si Ia imagen plana focalizada por el reproductor está situada en el infinito, solamente se ve un único color e intensidad luminosa en esa dirección, y según va cambiando de uno a otro obturador abierto, se va observando un rango de direcciones. En el caso de que Ia imagen plana no este situada en el infinito para el observador, es decir no haya una imagen real focalizada en el plano focal de Ia última lente del reproductor, Ia imagen variará dependiendo de cual sea Ia imagen que corresponda al obturador abierto. Por último, en C se representa Ia primera de las ubicaciones posibles, que es justamente en el lado exterior o dentro de Ia propia lente exterior.
Fig.9
En Ia figura 9 se representa una perspectiva de Ia lente de rendija.
e) Exposición detallada de al menos 1 modo de realización
f1- La cámara (de rendija)
La cámara más sencilla puede ser realizada de Ia siguiente manera:
Una cámara oscura de más de 85 cm de anchura y 1 ,5 metros de profundidad, y 45 cm de altura. En Ia parte anterior está provista de una rendija horizontal de 80 cm anchura, de lado a lado de Ia caja, y 5 cm de alto, formando un rectángulo de 5x80 cm. Tras Ia rendija, ya dentro de Ia caja hay un obturador compuesto por 30 obturadores rectangulares de 2,67x5 cm. Uno al lado de otro. Y cubren Ia totalidad de Ia rendija. Los obturadores se abren y cierran de manera que se va desplazando el orificio a Io largo de Ia rendija, aunque puede haber dos o más de 2 obturadores abiertos simultáneamente. Tras el obturador hay una lente convergente de 1 m de diámetro, cortada a las dimensiones rectangulares de Ia caja. Puesto que solo se utiliza una rendija para Ia luz, solamente se necesita un fragmento de Ia lente correspondiente al limitado por dos planos horizontales y paralelos dispuestos simétricamente respecto al eje focal de Ia lente. La lente tiene una distancia focal de 1 m., y Ia pantalla de formación de Ia imagen invertida mide 0,4 m de alto por 0,71 m de ancho. La imagen formada en Ia pantalla es leída por una cámara rápida que toma unas 750 imágenes por segundo, correspondiendo cada imagen a un obturador abierto y el resto cerrados,. Un dispositivo mide Ia distancia de enfoque, de Ia cámara al objeto enfocado.
f2.- El reproductor (de ventana)
El reproductor de las imágenes consta de un monitor de rayos catódicos de 0,4 m de alto y 0,71 m de ancho, en el que se proyectan 750 imágenes por segundo, correspondientes a las 30 tomas desplazadas 2,67 cm enfocadas sobre Ia pantalla con una cadencia de 25 veces por segundo todas las tomas. La imagen se proyecta invertida, de arriba abajo y de izquierda a derecha. Ante el monitor de rayos catódicos se encuentra un obturador y una lente. El obturador está constituido a su vez por 30 obturadores, que van abriendo y cerrando de uno en uno de manera que en ningún momento hay más de 2 abiertos simultáneamente. Los obturadores individuales son todos iguales y de una altura aproximadamente igual que Ia del monitor, están dispuestos al lado uno de otro, y Ia longitud que ocupan es de unos 80 cm. en horizontal. El obturador se encuentra enmarcado y solo permite el paso de Ia luz procedente del monitor a través del obturador que se encuentra abierto. Tras el obturador hay una lente de unos dos metros de diámetro. La distancia focal es de 1m de manera que Ia lente produzca una imagen enfocada del monitor y del mismo tamaño a una distancia de aproximadamente un metro de Ia lente. Está imagen será una imagen no invertida, ya que invierte Ia imagen de Ia pantalla de rayos catódicos Ia cual se proyecta invertida. Una segunda lente, de unos dos metros de diámetro, y una distancia focal de unos 5 m permite ver Ia imagen real del monitor a una distancia que depende de Ia situación de Ia imagen no invertida que forma Ia primera lente. El posicionamiento de las lentes se hace utilizando Ia señal de distancia del plano de enfoque que emite Ia cámara.
f) Cómo es susceptible de aplicación
La aplicación es Ia transmisión de televisión, rodaje y visionado de películas de video , programas en primeros planos en los que los sujetos protagonistas están dentro de Ia sala del espectador, y los paisajes y espacios abiertos se ven en Ia distancia. La imagen obtenida con Ia cámara es susceptible de verse con un sistema estereoscópico de los que ya existen, prescindiendo del exceso de información.

Claims

REIVINDICACIONES
1- Cámara de captación de imágenes, constituida por una cámara oscura que contiene:
- una rendija horizontal de longitud mucho mayor que su altura
- un obturador múltiple constituido por una o varias series o hileras de obturadores ¡guales individuales contiguos,
- un sistema de enfoque constituido por una o varias lentes o espejos y un mecanismo de ajuste del enfoque
- un dispositivo capaz de emitir una señal que representa Ia distancia de enfoque a Ia que se encuentra el objeto enfocado, y el grado de apertura angular de Ia imagen.
- un sensor de imágenes de alta velocidad - un dispositivo que controla Ia apertura y cierre secuencial de los obturadores
2- Cámara de captación de imágenes según se indica en Ia reivindicación 1 , caracterizada por que el control de apertura de los obturadores es tal que el paso de Ia luz en cada momento sucesivo va cambiando de un obturador a otro, de cada serie o hilera de obturadores.
3- Cámara de captación de imágenes según Ia reivindicación 1, en al que Ia apertura y cierre de todos los obturadores se produce varias veces cada segundo según una ley de tiempos que asigna una fracción de tiempo a cada obturador.
A - Cámara de captación de imágenes en tres dimensiones según Ia reivindicación 1 caracterizada por que obtiene una serie de imágenes correspondientes a diversas posiciones del punto de vista obtenidas secuencialmentθ por apertura controlada de obturadores, y que se caracterizan por que los objetos enfocados ocupan una posición que no varía al variar las posiciones del punto de vista al que corresponden, y que se caracteriza también porque los objetos no enfocados ocupan posiciones distintas en las imágenes correspondientes a posiciones distintas del punto de vista.
5.- Cámara de captación de imágenes en tres dimensiones según Ia reivindicación 1 , caracterizada porque utiliza una combinación de apertura de obturadores de dos series o planos distintos, para conseguir una mayor resolución en Ia toma de imágenes, especialmente de las más próximas a Ia cámara.
6-Lente para rendija de Ia cámara, caracterizada por ser un fragmento de una lente de sección circular comprendido entre dos planos, caracterizada estar cortada de manera que queda limitada al espacio mucho más largo que alto, comprendido entre dos planos paralelos entre sí, paralelos al eje de Ia lente, y dispuestos simétricamente respecto al eje y a un diámetro de Ia lente de sección circular.
7- Lente para rendija de Ia cámara según se indica en Ia reivindicación 6, caracterizada por tener las dos superficies dióptricas definidas como superficies regladas de generatriz recta, siendo Ia generatriz de una cara ortogonal a Ia de Ia otra cara.
8- Aparato de reproducción de imágenes en tres dimensiones que contiene:
- una pantalla generadora de imágenes como por ejemplo un monitor de rayos catódicos
- un grupo de lentes o espejos de posicionamiento, enfoque y corrección cromática, y de otras aberraciones ópticas - un sistema de lentes de adaptación de Ia imagen para el enfoque o posicionamiento de Ia imagen y control de Ia amplitud angular o zoom. - un dispositivo para controlar Ia posición de Ia imagen real o virtual de enfoque de Ia imagen de Ia pantalla del monitor y control del ángulo de apertura de Ia imagen,
- una o varias filas de obturadores múltiples constituidas cada una de ellas por una hilera de obturadores individuales caracterizados por estar en una disposición vertical cada uno de los individuales, y cada uno al lado del anterior todos en hilera.
9- Un aparato de reproducción de imágenes en tres dimensiones como se indica en Ia reivindicación 8 caracterizado porque Ia imagen presentada se ve a una distancia mayor o menor hacia el fondo, o más próxima hacia el observador, o entre Ia pantalla y el observador como consecuencia de Ia formación de una imagen virtual o real (de Ia pantalla de proyección de imagen) a través de Ia lente o espejo más próximo al observador.
10- Un aparato de reproducción de imágenes en tres dimensiones según Ia reivindicación 8, caracterizado por que Ia posición en Ia que se forma Ia imagen real o virtual que es observada por el observador según se describe en Ia reivindicación 8 está controlada por un dispositivo de posicionamiento el cual a su vez es gobernado por el dispositivo capaz de emitir una señal que representa Ia distancia de enfoque en Ia cámara indicado en Ia reivindicación 1.
11- Un aparato de reproducción de imágenes como se indica en Ia reivindicación 8 caracterizado por que Ia imagen que se puede observar varia o puede variar al moverse el observador a izquierda o derecha o hacia delante o hacia atrás, mientras que no varía al moverse el observador hacia arriba o abajo, como consecuencia de Ia acción de los obturadores dispuestos en hilera horizontal indicados en Ia reivindicación 8.
12- Un aparato de reproducción de imágenes en tres dimensiones como se indica en Ia reivindicación 8 caracterizado porque las filas de obturadores se encuentran, bien en el plano focal interior de Ia lente más exterior, o bien en un plano interior que produce una imagen virtual de los obturadores con Ia lente exterior, o en un plano interior que produce una imagen real de los obturadores más exterior que Ia lente y que el punto desde el que se debe situar el observador, o una combinación de dos de ellas o de las tres, de manera que se pueden observar las imágenes en situación de gran lejanía, cercanos o de proximidad inmediata, más próxima al observador que el propio reproductor de imágenes.
13- Un aparato de reproducción de imágenes como se indica en Ia reivindicación 8, caracterizado por utilizar una combinación de apertura de obturadores situados en dos planos distintos, para aumentar Ia resolución de Ia imagen especialmente en Ia focalización de objetos próximos.
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