一种柱镜光栅动画的制作方法 本发明属于光学显示技术领域，涉及一种能直接观看的柱镜光栅动画的制作方法。
中国专利CN2348459Y和CN2094781U公开了几种演示动态图象的装置，它们都是利用莫尔条纹来产生动态图象的。这种利用莫尔条纹来产生的动态图象有一些局限。首先，动画的效果单调，动画运动的方式有限，应用的范围较窄，动画的画面多为喷泉、波浪、瀑布、彩旗等流动感强的场景；其次，由于是利用灯光的照射来产生动态效果，因此这种动态画基本是应用于室内。现在市场上也有利用柱镜光栅制作的动画，如“变异文具尺”、“变异卡片”等。其制作过程是先根据柱镜光栅的“压缩”原理和“隔离”原理，通过计算机或冲印技术制作含有各动画帧信息的抽样图，然后把柱镜光栅用粘合等方法固定在抽样图上，使柱镜光栅和抽样图结合成为一整体。柱镜光栅和抽样图的整体与观看者眼睛之间必须产生一定角度的变化，一般为40度至50度，才能看见动画的一个运动变化周期。因此现在市场上只是利用这种方法制作一些较小的可移动地动画产品，如“变异文具尺”、“变异卡片”、“变异钥匙扣”等，而对于较大的，位置相对固定的画体，如室内外平面广告，灯箱广告招牌，装饰画等，因为动画效果不明显而极少应用。
本发明的目的就是要让那些位置固定的或者较大的画体也能够利用柱镜光栅产生明显的，持续的动画效果。
本发明是这样实现的：
1．利用照相机或计算机等方法获取含有动画帧信息的一系列图片。
2．根据柱镜光栅的“压缩”原理和“隔离”原理，利用计算机或冲印技术，把这一系列图片按次序制作成一张包含有各动画帧信息的抽样图。抽样图是由各动画帧的抽样条组成的。根据具体实施例的要求和所使用的柱镜光栅调整抽样条的大小。
3．将与抽样图相匹配的柱镜光栅放置于抽样图上，柱镜光栅上小圆柱透镜的轴心方向与抽样图中抽样条的走向平行。柱镜光栅与抽样图对准之后，应当可以透过柱镜光栅看见其中一幅动画帧的全部抽样条，即看见一幅完整的动画帧图象。
4．不必用粘合或其它方法将抽样图与柱镜光栅固定为一整体。
5．通过驱动装置或其它方法使抽样图与柱镜光栅之间形成缓慢的相对移动，让由抽样条组成的各动画帧先后通过柱镜光栅反射到观看者的眼睛，各动画帧在一定的时间内先后被人看见，就形成了动画的效果。
上述的步骤中，后面两步就是本发明与现有技术的不同之处，也是本发明的核心所在。
能够产生完整动画效果的相对移动必须同时是：a．相对移动时，抽样图所在的面和柱镜光栅所在的面面与面之间相对的位置关系不能改变；b．相对移动时柱镜轴心的方向和抽样条的走向必须一直保持平行；c．两者移动的方向不能完全跟柱镜光栅的轴向相同，如果相同，出射光线就不会改变，则看不见动画效果。
抽样图和柱镜光栅之间的相对移动可以是抽样图固定，只是柱镜光栅移动；或者柱镜光栅固定，只是抽样图移动；还可以是抽样图和柱镜光栅以不同的速度移动，速度差同样可以产生相对移动。还有一种特殊的情形，就是抽样图和柱镜光栅之间相对移动的同时，两者又以相同的速度和方向一起移动，例如在车上，只要抽样图和柱镜光栅所在的面与面之间相对的位置关系不改变就不会影响动画效果。
动画的效果可以是图象的局部做各种方式的运动变化，也可以是整幅图象都变化。
抽样图与柱镜光栅的形状是由具体的实施例决定的，可以是平面，也可以是曲面，还可以是平面与曲面相结合。
柱镜光栅是由许多结构参数和性能完全相同的小圆柱透镜组成，每两条小圆柱透镜轴心之间的距离即栅距都是一样的，如果以抽样图为参照物，当每条小圆柱透镜移动到它旁边那条柱镜移动前的位置时，动画就完成了一个运动变化周期。现在市场上常用的柱镜光栅的栅距由0.3mm至2mm不等，这就表明，抽样图与柱镜光栅之间相对移动很细小的距离，动画就可以完成一个运动变化周期。完成一个运动变化周期的时间是由具体实施例要求的动画效果决定的，一般为1秒至5秒之间。
如果是近距离观看的动画，则适宜选择栅距较小的柱镜光栅；相反，如果是远距离观看，就选用较大栅距的柱镜光栅。
现有利用柱镜光栅形成动画的技术对那些位置相对固定的或者较大的画体应用很少，本发明提出的技术方案正好弥补了现有技术这方面的不足，将有助于柱镜光栅动画技术得到更广泛的应用。与由灯光照射的莫尔条纹动态画相比，本发明也有自己的优势。首先是动画的运动方式的增多，本发明的动画可以是图象的局部作各种运动变化，也可以是整幅图象都变化；其次是使用的时间、地点不受限制，白天、夜晚、户内、户外均可使用，只是在自然光线不足时才需要灯光照射。
位置相对固定的画体主要包括室内外平面广告、灯箱广告招牌、装饰画、固定的展示牌、工艺美术画等。因此本发明主要应用于广告领域，也可用于装饰画、工艺美术画等领域。
下面结合附图对本发明进行说明。
图1是抽样图制作合成的示意图。
图2是小圆柱透镜的光线出射示意图。
图3-1、3-2、3-3、3-4是本发明形成动画的横切面示意图。
图1中A、B、C是动画的原始帧图象，按所用柱镜光栅的规格把帧图象分割成条状，即抽样条A1、A2、A3、A4…,B1、B2、B3、B4…,C1、C2、C3、C4…。然后把这些抽样条重新排列成A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4…，就形成了抽样图T。同一抽样图中，帧图象的数量是由动画的效果和小圆柱透镜的大小决定，为方便起见，图1中只用3幅帧图象作例子，图3也是如此。
图2中O是圆柱透镜(Y)的轴心。圆柱透镜(Y)使平面上不同点的像的出射光线的方向在一个特定的范围以内，而且出射的光线都必须经过圆柱透镜的轴心(O)。a点的像只能沿aOa＇出射，偏离aO方向的反射光线因为柱面的折射而无法出射到柱镜外面被人眼看见。同样，b点的像只能沿bOb＇出射，c点的像只能沿cOc＇出射，d点的像只能沿dOd＇出射。
图3中，图3-1、3-2、3-3、3-4都是垂直于柱镜轴心的的横切面示意图。O是柱镜的轴心，为方便起见，每条柱镜的轴心都用圆点作出标示。图中观看者的眼睛与柱镜光栅(G)的轴心平行，所以只用一只眼睛(E)表示。为方便说明，在图3中抽样图(T)和眼睛(E)的位置视之为固定的。图3-1是柱镜光栅(G)与抽样图(T)初始时的状态，帧图象A的各抽样条A1、A2、A3、A4经过各自对应的柱镜轴心，出射到观看者的眼睛(E)。此时，其它帧图象抽样条的反射光线一部分因为柱面的折射而无法出射到柱镜外面，能够出射的光线经过轴心后也反射不到眼睛(E)，因此眼睛(E)只能看见帧图像A。图3-2、3-3、3-4是柱镜光栅(G)在其所在的平面以垂直于柱镜轴心的方向移动时的情形。图3-2中柱镜光栅(G)的移动使帧图象B的抽样条B1、B2、B3、B4的出射光线经过各自所对应的轴心出射到眼睛(E)，此时，眼睛(E)只能看见帧图象B。同样，图3-3中眼睛(E)只能看见帧图象C。图3-4是柱镜光栅(G)的移动距离等于栅距时的情形，即每条小圆柱透镜都移动到它旁边那条小圆柱透镜移动前的位置。这时帧图象A的各抽样条A1、A2、A3、A4都各自经过另外一条柱镜的轴心，出射到观看者的眼睛(E)。眼睛(E)又重新看见帧图象A，表示这个动画已经完成了一个运动变化周期，如果柱镜光栅(G)以合适的速度继续移动下去，那么眼睛(E)就能重复地看见这个动画。如果柱镜光栅(G)在动画运动变化若干周期之后朝相反的方向往回移动，则眼睛(E)看见的是动画的反向运动，跟电影电视节目“回放”的原理一样。
实施案例1：
准备一张长150mm、与柱镜轴心平行的边为100mm、厚0.5mm的长方形柱镜光栅片。利用现有技术制作好一张含有几幅动画帧信息的100mm×100mm正方形抽样图，抽样图必须与准备好的光栅片相匹配。抽样图面朝上贴在一块140mm×100mm长方形玻璃的中央，抽样条与玻璃长边的边线平行，抽样图两边各留有20mm×100mm的玻璃，取两片20mm×100mm×0.6mm的塑料片，将这两片厚0.6mm(比光栅片稍厚)的塑料片各贴在抽样图旁边同样大小的空玻璃上。将柱镜光栅覆盖在抽样图上，夹在两片塑料片中间，柱镜轴心与玻璃的长边线平行并与抽样条平行。再取一块140mm×100mm长方形玻璃与首先那块玻璃对齐覆盖在柱镜光栅和塑料片上起固定作用。完成后用手缓慢上下抽动柱镜光栅，就可以看见动画效果，此时抽样图和玻璃都是是固定的。
实施案例1是一个简单的例子，可作实验或验证用。实施案例1中，如果把玻璃和抽样图固定在墙上，改由电机减速传动装置和电路控制使柱镜光栅缓慢上下移动，也可实现动画效果。室内外平面广告，灯箱招牌广告等可以按此思路设计柱镜光栅动画。当然，如果实际需要，也可以将柱镜光栅固定，改由抽样图移动，或者两者都移动。
利用本发明的技术方案能够设计出许多形状各异的柱镜光栅动画，因此本发明的意旨将包括所有与所附权利要求符合的实施例。