發展最早的立體影像技術可追溯到 1833 年 Charles Wheatstone【11】利用 兩面反射鏡放入兩張不同的圖畫,讓觀賞者兩眼看到不同的圖像,然後將看到的 圖像在腦中融合成一張立體圖像,如圖 3-1【12】所示。觀賞者將頭置於 B 處,
左右兩眼分別看到 A 與 A’兩面反射鏡的影像,E 與 E’則放入左右欲觀看的影像,
影像經反射鏡到達人眼後,人腦將之合成立體影像。Wheatstone 在 1838 年正式 在英國倫敦公開發表他的理論,並將此立體鏡命名為「Wheatstone 立體鏡」。隨 後的幾年間也有人利用攝影方式,將不同的照片放入該立體鏡中,而成為立體的 照片而非僅限於圖畫。
圖 3-1 1833 年 Wheatstone 立體鏡成像示意圖
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1844 年,David Brewster 利用分光鏡取代兩片反射鏡的方式來改良 Wheatstone 立體鏡,此立體鏡被稱為 Brewster 立體鏡【13】,並且更進一步將之 做成立體眼鏡,如圖 3-2【14】所示。到了 19 世紀中期,有很多廠商根據 Brewster 立體鏡的概念,開發各式各樣類似的立體觀察裝置來觀看靜止的單一圖像。也是 因為如此,在當時,各相關的立體攝影相機、觀賞眼鏡等各種商品不斷的被開發 出來,使立體圖像正式成為一個受歡迎的消費娛樂商品。
圖 3-2 1844 年 Brewster 立體鏡成像示意圖
1850 年法國人 Joseph D’Almeida 和 Louis Du Hauron 發表補色法濾光片 (Anagly)立體成像技術【15】。如圖 3-2 所示,圖中已將圖片轉換成兩色互補色的
相同圖案後做些微的錯位,再戴上貼有相同互補色的眼鏡,因為濾光的效果,左 右眼會分別看到錯位後的圖像,經由視神經感測後透過大腦將兩張圖像重新組 合,使我們感覺到立體影像的存在。而補色有許多不同的顏色可以相互配合,如:
紅綠、紅藍、以及黃藍……等。
圖 3-3 1850 年紅綠眼鏡立體法成像示意圖
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1903 年美國的 F.E.Ives 提出的視差遮障立體法,亦稱「黑線立體法」【16】,
是為了使觀賞者都可以很輕易的看到立體圖像,而不需要加載任何輔具,以提供 觀賞者欣賞的方便性。此法主要是利用相同間隙的粗黑線條當做一個遮障濾片,
如圖 3-4 所示,當觀賞者觀察圖片時,圖片經過該隙縫光柵濾片後,右左眼分別 看到隙縫光柵濾片下的不同圖像,同像地,經由視神經感測後透過大腦將兩張圖 像從新組合,使我們感受到立體影像的存在而達到立體的成像效果。
圖 3-4 1903 年視差遮障立體法成像示意圖
1908 年法國科學家 Gabriel M. Lippmann 提出堆疊立體成像法(Integral Method)的技術【17】,1920 年便開始有其他的科學家們在此技術的基礎下,以柱 狀透鏡陣列(Lenticular Lens Array)取代該技術所使用的圓形透鏡陣列製作出立體 圖【18】。主要原理是將不同視角的影像融合在一張圖像中,再利用柱狀透鏡陣列 幾何光學成像特性,讓左右眼看到不同的視角影像,而達到立體的成像效果,如
圖 3-5 所示。由於塑化材料和印刷技術的發達,在 1960 年後柱狀透鏡陣列的立體
印刷產品,已正式大量生產並廣泛的應用在各種產品上。
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圖 3-5 1908 年柱狀透鏡陣列法成像示意圖
1962 年 Bela Julesz 博士以隨機黑白點製作出內藏立體圖像的”隨機點立體 圖”(Random Dot Stereogram, RDS) 【19】,在觀看此類的圖像時,因為無法一
瞬間就看到該圖,兩眼必須要利用平行法或是交叉法才能看到此一圖像,如圖 3-6 所示,也有人利用該方法做為視力矯正訓練或是加以加密做為防偽之用。
圖 3-6 1962 年隨機點立體成像示意圖
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全像術(Holography)是由英籍匈牙利人 Dennis Gabor 在 1948 年發明的立體 成像技術【20】,並在 1971 年榮獲諾貝爾物理學獎。他利用光波來記錄物體光波 的振幅(Amplitude)和相位(Phase)的相關訊息。但是當時並無同調光源,直到 1962 年雷射發展成功,美國科學家 Leith 與 Upatniks 使用兩光束法成功設計出雷射全 像干涉立體像系統【21】, 如圖 3-7 所示,才使全像技術得以迅速發展。
圖 3-7 1962 年全像術成像示意圖