Сепарация изображений с помощью линзового растра

Практическое применение щелевого растра (см. рис. 5) нецелесообразно, так как черные непрозрачные полоски, накладываемые на изображение, в значительной степени ухудшают его качество, за счет поглощения ими света, что снижает яркость. Более совершенным является способ сепарации изображений с помощью линзового растра (рис. 6).

Рис. 6. Общий вид линзового растра, состоящего из множества цилиндрических линз, собранных в монолитный блок

Растр состоит из большого количества плоско-выпуклых цилиндрических линз¹, собранных вплотную друг к другу в едином блоке. Своей плоской стороной линзовый растр обращен к изображению. Радиус кривизны всех линз одинаков и толщина растра H постоянна по всей площади растра. Ширина линз S одинакова для всех линз растра и ее называют шагом растра. Величина H выбирается такой, чтобы каждый элемент изображения, наблюдаемый сквозь линзу, заполнял всю ширину этой линзы. Это достигается при определенном соотношении между фокусным расстоянием линз и толщиной растра, что иллюстрируется схемой на рис. 7. Там же показан вид элемента изображения, если толщина растра отличается от оптимальной. Очевидно, только в случае оптимальной толщины растра каждый элемент изображения сливается с соседним, а изображение в целом будет мозаичным, но слитным. При этом слитное мозаичное изображение образуется на основе линий, каждая из которых имеет ширину, значительно меньшую ширины линзы.

¹ (Особенность цилиндрических линз состоит в том, что в одном направлении они работают как плоскопараллельные пластины, а в другом, перпендикулярном к первому, - как сферические линзы)

Рис. 7. Схема, поясняющая способ выбора оптимальной толщины линзового растра. При отклонениях толщины в любую сторону изображение точки не превращается в риску, равную ширине линзы, в результате чего не получается слитное изображение

На рис. 8 показана совокупность линий, которая достаточна для получения мозаичного изображения. На рис. 9 видно слитное мозаичное изображение, которое можно наблюдать, наложив линзовый растр на линейное изображение.

Рис. 8. Изображение (см. рис. 3), собранное линзовым растром в совокупность линий переменной интенсивности. Значительная часть площади эмульсии осталась свободной и может быть использована для размещения других изображений в том же кадре

Сравнение обоих изображений подтверждает, что визуально приемлемое цельное мозаичное изображение может быть получено с помощью линзового растра при использовании очень малой площади фотослоя, поскольку линии на рис. 8 занимают лишь малую часть площади кадра. Остальная площадь фотослоя остается свободной, причем на этом свободном поле можно разместить другие, тоже линейчатые, изображения, а затем с помощью линзового растра наблюдать их как цельные мозаичные изображения.

Рис. 9. Мозаичное изображение, полученное при наложении линзового растра на линейчатое изображение (см. рис. 8). Сравнение с исходным изображением (см. рис. 3) показывает, что кодирование и декодирование привело к некоторой потере четкости оригинала

Схема сепарации двух изображений дана на рис. 10. Оптические оси зрачков правого и левого глаза проходят через центры кривизны линз растра и доходят до двух различных элементов разложенного по строкам изображения стереопары. Каждый глаз видит только те элементы изображения, которые находятся на его оптической оси, и не видит другие, что и обеспечивает сепарацию изображений. При этом обеспечивается восприятие стереоизображения.

Рис. 10. Схема, поясняющая принцип сепарации двух изображений с помощью линзового растра

Рассмотрим пределы, в которых сохраняется условие сепарации, т. е. обеспечивается стереоэффект. На рис. 11 показана схема хода лучей, идущих от элементов изображения стереопары и проходящих через линзовый растр в направлении наблюдателя. Заштрихованные зоны показывают пространство, в котором можно размещать глаза наблюдателя и обеспечивать при этом сохранение условии сепарации двух изображений, т. е. стереоэффекта. Эти зоны называют зонами избирательного видения (стереовидения).

Рис. 11. Схема, поясняющая принцип образования зон избирательного видения. Перемещение глаз в заштрихованных зонах не нарушает процесса сепарации правого и левого изображений стереопары

При использовании линзового растра зоны стереовидения располагаются параллельно плоскости растра, а в сечении представляют собой фигуры, близкие по форме к ромбу. Чем больше размеры зон, тем большую свободу ощущает человек, рассматривающий стереоскопическое изображение. Специальными техническими приемами стремятся увеличить размеры зон избирательного видения. Одним из наиболее эффективных способов является расширение элементов изображения стереопар, которые рассматривают сквозь линзы растра.