Campo del invento La presente solicitud se refiere a un procedimien¬ to y a un sistema óptico integrados en los que se captan imágenes tridimensionales estáticas o en movimiento, se co¬ pian las películas procedentes de las distintas cámaras en ^• una única película de ^• escasa longitud, y se reproduce esta última película proporcionando de nuevo imágenes tridimen¬ sionales o en movimiento. Dentro del invento se abarcan los sistemas cinematográficos, anuncios estáticos, diapositivas y video, inclusive televisión, principalmente para usos do¬ mésticos en escaparates, salas de congresos y otros lugares de exhibición similares.

El solicitante es titular de la patente española de invención con el número de publicación 2000293 (número de solicitud 8603612) , de la patente española de invención con el número de publicación 20135269 (número de solicitud 8902155) , y de la solicitud de patente española en tramita¬ ción 8900722, presentada el 28 de Febrero de 1989. Igualmen¬ te, el solicitante ha presentado las solicitudes de patente PCT/ES 90/00013 y 90/00014, ambas en tramitación, asi -como otras solicitudes correspondientes a las españolas en diver- sos países y en la Oficina de Patentes Europea.

En estas patentes y solicitudes de patente se des¬ criben y reivindican diversos aspectos de sistemas ópticos para conseguir reproducciones tridimensionales basadas en la diferenciación angular de imágenes. Concretamente en la pa- tente española 20135269 asi como en la solicitud PCT 90/00013, se describe una pantalla mejorada apta para utili¬ zarse en los sistemas ópticos en cuestión, al igual que en un procedimiento para fabricar dicha pantalla mejorada. Antecedentes de la invención os sistemas basados en la diferenciación angular de imágenes requieren la captación desde lugares distintos de un elevado número de imágenes y la proyección desde ubi-

caciones diferentes del mismo número de imágenes.

De la bibliografía que trata de la captación de imágenes tridimensionales, es conocido que la máxima separa¬ ción entre los centros ópticos de los objetivos de capta- ción, para que la reproducción aparezca como continua, es función de la distancia entre el objeto más cercano y el objeto más lejano (profundidad de campo) así como de la dis¬ tancia entre estos objetos con relación al dispositivo de captación de imágenes. Para aplicar en la práctica estos resultados teó¬ ricos, se llega en muchos casos de la técnica anterior a una separación entre los centros ópticos de los objetivos de captación que es inferior al ancho de las cámaras comunes, comercializadas o convencionales. Si la imagen a captar permaneciese inmóvil, enton¬ ces la captación se podría realizar con una cámara conven¬ cional situada en cada instante en un lugar diferente. No obstante, si la imagen estuviera en movimiento, este sistema no seria válido. Por lo que conoce el solicitante, existen en el mercado muy pocas cámaras que puedan cumplir las condiciones requeridas para la captación de imágenes. Las que se conocen disponen de varios objetivos de pequeño diámetro y de un formato de negativo asimismo reducido. Estas cámaras se di- señan en general para su empleo en fotografía, y se utilizan para reproducción de imágenes estáticas en la mayor parte de los casos en fotografías sobre papel. Se emplea un número muy pequeño de imágenes, oridinariamente cuatro, que resul¬ tan enteramente insuficientes para los sistemas basados en la diferenciación angular de imágenes, y por esta razón no son utilizables en el presente caso.

Por esta carencia de cámaras adecuadas para la captación de imágenes tridimensionales se hace necesario captar un elevado número de imágenes bidi ensionales, cada una, con una cámara convencional; correspondientemente, ha¬ ría falta el mismo número elevado de proyectores u objetivos de proyección, para reproducir tridi ensionalmente las i á-

genes captadas.

En la patente de los Estados Unidos de América 1833290, de Ivés, se describen tres sistemas de reproducción por proyección que son válidos para imágenes estáticas o en movimiento.

De estos tres sistemas, el de proyección trasera sólo es apto para los sistemas basados en la diferenciación escalar de imágenes, por lo que no se puede tomar en consi¬ deración en el presente caso. Por el contrario, los otros dos sistemas, ambos de los cuales son de proyección frontal, pueden emplearse para la diferenciación angular de imágenes.

En el primero de estos sistemas, se utilizan tan¬ tos proyectores y películas como imágenes haya. El segundo sistema emplea una única película en un sólo proyector con tantos objetivos como imágenes captadas que están separadas entre si en la misma distancia que se presentarla si se tratase de proyectores individuales.

El inconveniente de ambos sistemas radica en el gran volumen ocupado por la parte de reproducción del siste¬ ma, así como en la enorme longitud de la película y del o los proyectores cuando el número de imágenes es elevado.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN El solicitante, a la vista de estos antecedentes y en su deseo de obtener el máximo rendimiento de sus sistemas ópticos de reproducción tridimensional, de los que se trata abundantemente en las solicitudes y patentes antes menciona¬ das al comienzo de esta memoria, ha desarrollado un procedi¬ miento y un sistema óptico integrados para captar, copiar y reproducir imágenes tridimensionales.

Como ya se ha expuesto, los presentes sistemas ópticos de imágenes tridimensionales se basan en la diferen¬ ciación angular de estas imágenes.

Los sistemas basados en la diferenciación angular de imágenes necesitan emplear un elevado número de imágenes bidimensionales captadas y el mismo número de imágenes re¬ producidas.

Para la captación de un gran número de imágenes es aconsejable dirigir los ejes ópticos de los n objetivos (cᬠmaras) de captación hacia el punto que más tarde, durante la reproducción, se situará sobre la pantalla. (El número n de objetivos o cámaras puede adquirir diversos valores, siempre múltiplos de 3, siendo preferido el valor de 15). Con ello se evitará que las cámaras laterales dejen fuera de campo el motivo principal de la escena. Puesto que cada imagen se capta con un objetivo diferente, perteneciente también a una cámara distinta, la focalización de todos los ejes ópticos sobre el mismo punto se consigue muy fácilmente inclinando cada cámara en el ángulo necesario en el plano horizontal. Esta focalización puede realizarse automáticamente en cada momento, controlando mediante un sistema mecánico de fue- lies, debidamente sincronizados. Por otra parte, puesto que la distancia entre los centros ópticos de los objetivos de las cámaras debe ser, en muchos casos, inferior al ancho de éstas, se plantea un delicado problema que ha de resolverse mediante dispositivos y procedimientos especiales. El solicitante ha conseguido solucionar estos pro¬ blemas de captación mediante un procedimiento y un sistema óptico correspondiente, de manera tal que las cámaras operen como si sus centros ópticos se situasen a menor distancia entre ellos que la permitida por el ancho de las cámaras, si éstas se situasen apretadamente unas junto a otras.

La primera etapa del procedimiento global del pre¬ sente invento, se orienta a captar imágenes tridimensionales estáticas o en movimiento haciendo uso de cámaras convencio¬ nales que impresionan en película, diapositiva o cinta de video, tantas imágenes bidimensionales como cámaras haya, montándose estas cámaras en varios grupos, estando situados los centros ópticos de estas cámaras de cada grupo en una línea horizontal y encontrándose separados entre sí los cen¬ tros ópticos por una distancia D que es al menos igual a la anchura de una cámara; las líneas horizontales de los grupos están separadas por una distancia compatible con el tamaño de cada cámara; se disponen dos grupos de cámaras horizonta-

JA SUSTITU DA

les con sus ejes ópticos perpendiculares entre si formando 45 ^fi con una lámina semitransparente que por una de sus caras permite observar el objeto por transparencia para un grupo de cámaras, mientras que dicho objeto es observado por re- flexión por el otro grupo de cámaras situado frente a la otra cara de la lámina; el eje óptico de una cámara X¿ se sitúa de manera tal que su proyección resultante quede en el punto medio de la separación entre ejes ópticos de las cáma¬ ras X¿-ι y Xi+i (con este artificio se consigue disminuir ópticamente a la mitad las distancias entre ejes ópticos de las cámaras contiguas resultantes); para suprimir la luz re¬ flejada por la lámina semitransparente en la cara que debe actuar como transparente e, inversamente, la luz transmitida por la cara que debe actuar como reflectante, se dispone a un lado de cada cámara una lámina totalmente negra que ab¬ sorbe los rayos no deseados; con ello se consiguen n pelícu¬ las, diapositivas o cintas de vídeo.

Como segunda etapa del procedimiento global, se disponen las imágenes conjugadas, es decir correspondientes al mismo objeto instantáneo, agrupadas por trios, de manera tal que las imágenes izquierda y derecha de cada trío se copian en estado especularmente invertido con relación a la imagen central del mismo trío, situándose cada uno de estos trios a distinta altura de proyección; con ello quedan las n imágenes, preferiblemente quince, sobre una sola película; la proyección para copiar puede ser directa sobre la misma película o indirecta a través de una pantalla, desde donde otra cámara captadora copia la imagen combinada a base de las n imágenes individuales; en esta película, los tríos deben estar desfasados en una distancia K _R . _que es la que existe entre centros ópticos de objetivos de proyección con¬ tiguos.

La tercera etapa del procedimiento consiste en proyectar las imágenes en el lugar de observación, haciéndo- se esta proyección utilizando n/3 objetivos de proyección, es decir tantos objetivos como trios de imágenes o cámaras captadores se hayan utilizado; la proyección se efectúa

ajustando los objetivos de proyección de manera tal que la imagen central de la película se reproduzca directamente sobre la pantalla de reproducción o a través de una refle¬ xión frontal de un espejo situado en frente de los objeti- vos; las imágenes laterales se proyectan a través de una reflexión adicional izquierda o de una reflexión adicional derecha, mediante sistemas de espejos laterales; cada uno de los n/3 objetivos de proyección se sitúa con un desfase de altura, respecto de los objetivos de proyección contiguos, que es igual a la distancia de altura que existe entre los tríos de imágenes déla película; asi, cuando el avance de la película se hace en función de tres imágenes, cada objetivo de proyección se coloca a una altura diferente, mientras que si el avance de la película se hace a razón de seis imáge- nes, cada dos objetivos se colocan a una misma altura, dife¬ rente de los dos objetivos de proyección siguientes o ante¬ riores.

Con este procedimiento combinado se consigue una reproducción muy sencilla y cómoda de las imágenes tridimen- sionales sobre una pantalla de tamaño desde pequeño a inter¬ medio, ocupando el proyector la tercera parte del espacio que ocuparía si las n imágenes se proyectasen mediante n ob¬ jetivos de proyección situados unos junto a otros con el oportuno desfase de altura. Si se hiciera la proyección en una sala cinematográfica, este artificio de proyección po¬ dría resultar innecesario.

Para la realización de este procedimiento global se han desarrollado correspondientes disposiciones ópticas que se van a detallar seguidamente. Asi, para la captación de imágenes se distribuyen las cámaras en 2, 4, 8... , 2 grupos sobre una plataforma adecuadamente provista de carriles directores; cada dos gru¬ pos de cámaras, dispuesto cada uno en una linea horizontal común, se colocan con ejes ópticos perpendiculares entre si interponiendo una lámina semitransparente entre los grupos formando 45 ^β con los ejes ópticos de estos grupos y dispo¬ niendo una lámina negra que forma 45° con la lámina semi-

transparente; en el caso de prever cuatro grupos de cámaras se distribuyen estos grupos en dos supergrupos, formado cada uno por dos grupos de cámaras con ejes ópticos perpendicula¬ res entre si y con un conjunto de láminas (semitransparente y negra ⁾ interpuestas, formando la lámina semitransparente 45° con los ejes ópticos y formando la lámina negra 45° con esta última lámina; se disponen los dos supergrupos con sus ejes ópticos perpendiculares entre sí y se interpone otro conjunto de láminas (semitransparente y negra) formando la lámina semitransparente 45° con los ejes ópticos de los su¬ pergrupos; los tamaños en sección transversal de las láminas se calculan mediante un estudio óptico de la combinación de los grupos de cámara, debiendo quedar los ejes ópticos de las cámaras captadores individuales situados en el punto medio de cada dos ejes ópticos de las cámaras contiguas del grupo oponente; esta relación se repite correspondientemente con los supergrupos.

La disposición de copiado de las películas o ele¬ mentos similares correspondientes consta de n proyectores que se disponen por trios de proyectores situados a la misma altura y desfasados entre si por una distancia H en el sen¬ tido de la altura y una distancia K _R en el sentido longitu¬ dinal; las películas procedentes de las n cámaras captadores se colocan frente a los respectivos proyectores, de manera que las imágenes izquierda y derecha de cada trio estén in¬ vertidas en relación con la de la imagen central? con ello, los trios de imágenes en una película quedan desfasados lon¬ gitudinalmente por una distancia K _{R y en} altura por una dis¬ tancia H. La disposición de proyección tridimensional de imágenes consiste en un proyector provisto de n/3 objetivos de proyección, que a través de un juego de espejos, frontal, lateral derecho y lateral izquierdo, proyecta las imágenes sobre una pantalla transparente situada encima del conjunto de objetivos proyectores, encontrándose el espejo frontal a la mitad de la distancia de proyección de los objetivos, siendo esta distancia de proyección la existente entre estos

objetivos y la pantalla virtual que existiría sin la presen¬ cia de estos espejos; con esta disposición, los n/3 objeti¬ vos de proyección se convierten en tres grupos de n objeti¬ vos de proyección en total, dos de ellos virtuales, a la iz- quierda y a la derecha, quedando en posición central los objetivos reales; estos objetivos están desfasados longitu¬ dinalmente por la distancia K _R y en altura por la distancia H.

Seguidamente se va a describir el invento con ayu- da de los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 representa esquemáticamente la capta¬ ción de imágenes por un grupo de cámaras a través de una lᬠmina semitransparente; la figura 2 representa esquemáticamente la capta- ción de imágenes por un grupo de cámaras por reflexión en la lámina semitransparente; la figura 3 representa esquemáticamente la capta¬ ción con la combinación de dos grupos de cámaras con una lᬠmina semitransparente interpuesta; la figura 4 representa una disposición de cámaras captadores distribuidas en cuatro grupos, con el adecuado número de láminas semitransparentes interpuestas; la figura 5 representa cómo quedan distribuidos longitudinalmente los tríos de imágenes copiados conforme al invento en una película; la figura 6 representa un diagrama óptico parcial de la proyección efectuada con cinco objetivos de proyec¬ ción, conforme al invento; la figura 7 representa esquemáticamente en alzado la disposición de las partes del sistema proyector del pre¬ sente invento; y la figura 8 representa en vista en perspectiva es¬ quematizada un dispositivo de proyección de tamaño pequeño conforme al invento. Solamente con fines de explicación se entenderá que n es igual a quince, o lo que es lo mismo, se utilizan quince cámaras u objetivos de captación y cinco objetivos de

proyección.

La figura 1 representa de un modo esquemático cómo se verían las cámaras por transparencia a través de una lᬠmina semitransparente. En este esquema se ha supuesto que hay siete cámaras dispuestas una junto a otra en una linea frente a una lámina semitransparente alargada colocada en sentido longitudinal formando 45 ^Q con los ejes de las cáma¬ ras. En la parte izquierda de la figura se observa cómo se proyectarían en el plano de la imagen las cámaras captadoras C2, C4, C6, C8, CIO, C12 y C14; la distancia entre ejes óp¬ ticos de las cámaras captadoras es D.

En la figura 2 se representa en la parte derecha en vista lateral una cámara de las ocho puestas en fila si¬ tuadas frente a una lámina semitransparente colocada en sen- tido longitudinal formando 45° con los ejes de las cámaras. En la parte izquierda de la figura se representa cómo se observarían por reflexión las cámaras Cl, C3, C5, C7, C9, Cll, C13 y C15; igualmente, la distancia entre ejes ópticos de las cámaras captadoras es D. En la figura 3 se representa la disposición de captación conforme al invento con dos grupos de cámaras re¬ presentadas a la derecha en vista en alzado lateral, estando cada grupo colocado en fila en una linea horizontal y te¬ niendo intercalada entre ellos una lámina semitransparente que forma 45» con los respectivos ejes ópticos.

A la izquierda de esta figura 3 se representa cómo se observarían los dos grupos de cámaras combinadamente, unos por transparencia y otros por reflexión. Con ello la distancia entre ejes ópticos de dos cámaras de captación contiguas queda en D/2. Se demuestra claramente con las tres figuras 1 a 3, y particularmente con esta figura 3, que con el artificio desarrollado por la presente invención se con¬ sigue aproximar ópticamente las cámaras entre sí en una ^' dis¬ tancia menor que el ancho de cada una de ellas. Como se representa en la figura 4, para conseguir todavía más aproximación óptica entre las cámaras, se han subdividido estas cámaras en cuatro grupos, distribuidos en

- io ¬ dos supergrupos compuestos cada uno de dos grujpos de cáma¬ ras con ejes ópticos perpendiculares entre sí y una lámina interpuesta, Ll-Ll' o L2-L2', combinada con una lámina negra LN1 ó LN2 correspondiente, absorbedora de los rayos indesea- dos. Así, el supergrupo A se compone del grupo de cámaras Cl, C5, C9, C13, dispuestas en fila horizontal frente a la cámara transparente de la lámina Ll-Ll', y está formando 45° con los ejes ópticos de las cámaras en cuestión; frente a la otra cara, la reflectora, de la lámina Ll-Ll' se disponen en fila horizontal las cuatro cámaras C2, C6, CIO, C14. En re¬ lación perpendicular a este supergrupo A de cámaras se dis¬ pone el supergrupo B de cámaras que consta de un grupo hori¬ zontal de cámaras C3, C7, Cll, C15, dispuestas frente a la cámara reflectora de una lámina L2-L2', puesta a 45 ^a con relación a los ejes ópticos de estas últimas cámaras; a 45° junto a la cara transparente de esta lámina se sitúan la lᬠmina negra LN2. Dispuestas en línea horizontal frente a la cara transparente de la lámina L2-L2' se sitúa las cámaras C4, C8, C12. A fin de conseguir que la distancia óptica en el plano de imagen de las cámaras quede reducida a D74 se consideran cada uno de los supergrupos A y B como si fueran grupos sencillos de cámaras, estando dispuestos esos super¬ grupos con ejes ópticos perpendiculares entre si; se inter¬ cala entre ellos una lámina L3-L3', y, formando 45 ^a la cara transparente de esta lámina L3-L3', se encuentra la lámina

, negra LN3. En esta figura se representa como esquema óptico la distribución de los rayos centrales y extremos a partir de los centros ópticos de las cámaras de captación. Con este artificio se consigue dividir por 4 la distancia entre ejes ópticos de las cámaras situadas en cada grupo horizontal. Resulta evidente que, repitiendo esta disposición, se podría dividir consecutivamente por 2 esta distancia.

En la figura 5 se representa esquemáticamente cómo se combinan quince imágenes procedentes de las cámaras cap- tadoras Cl a C15 distribuidas en cinco tríos de imágenes, que se han reproducido proyectando las imágenes laterales 1-5 y 11-15 en posición invertida con relación a las imáge-

- li ¬ nee centrales 6 a 10. Esta inversión se ha representado en la figura invirtiendo los números de referencia de imágenes. También se representa en esta figura cómo quedan dispuestos los cinco objetivos de proyección OPl, OP2, OP3, OP4 y OP5, así como la distribución longitudinal en una película de los cinco trios de imágenes con ejes ópticos desfasados entre si por la distancia K que es la distancia existente entre ob¬ jetivos de proyección contiguos, mientras que entre cada trío de imágenes de la película hay una distancia en altura H. Esta distancia en altura es la misma que guardan entre sí en altura los objetivos de proyección contiguos.

En la figura 6 se representa en esquema óptico parcial la distribución de los diferentes rayos proyectados desde los objetivos de proyección OPl, OP3 y OP4, para re- presentar cada una de las tres situaciones posibles de obje¬ tivos de proyección, es decir representando el OPl cómo se proyectan los objetivos extremos; representando el OP4 cómo se proyectan los objetivos intermedios y representando el OP3 cómo se proyecta el objetivo central. Frente a estos objetivos de proyección se sitúan los tres reflectores, el frontal RF y los laterales, derecho RD e izquierdo RI. Estos reflectores proyectan sobre la pantalla PA las quince imáge¬ nes 1 a 15, encajando en el tercio de la distancia global las imágenes 1-15 captadas. Con esta disposición, con sola- mente cincoobjetivos de proyección se consigue el mismo re¬ sultado óptico que si hubiera quince objetivos de proyec¬ ción; los reales OPR, correspondientes a las imágenes 6-10; y los virtuales OPV(D) , correspondientes a las imágenes 1 a 5, y OPV(I) , correspondientes a las imágenes izquierdas 11- 15.

Con la figura 7 se representa en una vista lateral en corte la disposición de los objetivos OP, del reflector frontal RF y de la pantalla PA. Se observa que la pantalla transparente PA está situada, en sentido longitudinal, en linea con la disposición longitudinal de los objetivos OPl hasta 0P5.

Finalmente, en la figura 8 se representa un dispo-

sitivo proyector de tamaño pequeño o mediano con la disposi¬ ción de las diversas partes. En esta figura, se representa como es quema óptico el curso de los rayos procedentes del objetivo de proyección OPl que proyectan, a través de los reflectores RI, RF y RD, las imágenes 1*, 10' y 11' sobre la pantalla transparente PA.

Las explicaciones precedentes han de considerarse solamente como un ejemplo preferente de realización. Sin em¬ bargo podrían imaginarse distintos valores de n (siempre múltiplos de 3) . Las relaciones de captación, copiado y pro¬ yección variarían correspondientemente, de un modo propor¬ cional, por lo que se prescinde de más explicaciones. Asi¬ mismo, podrían imaginarse otros dispositivos equivalentes a los presentemente explicados, siempre que caigan dentro de las siguientes reivindicaciones.