专利名称：一步法立体摄影镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有立体定基系统的单台单镜头摄影机的立体摄影术，特别涉及一种一步法立体摄影镜头。
制作立体图片通常采用多台单镜头相机或一台多镜头相机，从不同方位同时拍摄，获得几幅画面略有差异的底片，再将这些底片在机外合成为一张具有若干直条纹组成的图像，接着在该合成图象上覆盖一层光栅制成自由立体图片。这种方案必须采用多台单镜头相机或一台多镜头相机和价格昂贵的扩印合成设备。
日本专利JP58-54375提供了一种单镜头立体照相机，摄影时令光圈和柱面光栅水平相向移动，产生移动焦点，从而获得一幅反立体图片(即幻视像)，再于机外将该反立体图象经过特殊的工艺制作成立体图片。这种方案同样也需要特殊的印制设备和工艺。
本发明的目的在于提供一种一步法立体摄影镜头，该镜头由镜筒、深度扩展镜、像反转镜、合成镜、成像物镜组成，景物的不同方位的像分别经过深度扩展镜、像反转镜、合成镜，成像物镜后在单幅感光体上形成立体图象。普通的单镜头反光式照相机机身或其它类型的摄影机机身与本发明的这种镜头相连接能直接获得立体感强的立体图像。
图1为一步法立体摄影镜头的结构示意图。
图2为另一种一步法立体摄影镜头的结构示意图。
图3为本摄影镜头的成像过程示意图。
图4、图5为像反转镜相对于合成物镜31的径向布置图。
图6为柱面光栅的局部放大图。
实现本发明目的采用以下技术措施1.在镜头内设置了a、b、c、d多个光学通道，每一个通道分别对景物不同方位取景。
2.采用由前物镜21A～21D、承影片22、后物镜23A～23D构成的像反转镜2，其中前物镜21A～21D和后物镜23A～23D光学参数完全相同，景物MN相对于前物镜21A～21D的不同方位的景象被分别独立地成象在承影片22上、后物镜23A～23D以承影片22上的像为物，在象平面上形成幻视像M’N’(又称反立体像)。
3.合成镜3由合成物镜31和光栅32构成，合成物镜31相当于一个单镜头物镜将幻视像M’N’成像在具有一定频率的光栅32的后表面，由于光栅32的视差特性的作用，图象经过光栅32后，景物的每一个不同方位的景象所成的图象被光栅32各单元顺次分解，在光栅32的后表面重新组合成富有立体感的正视像。
4.光栅32的布置方式有两种，一是与感光体T一起布置在镜头之外的相机机身内，感光体T的感光面与光栅32的象平面重合，直接获得立体图片(负片)。另一种是置于镜头中，光栅32之后设置一个成像物镜4，将光栅32的后表面的正视像投影到布置在摄影机机身内的感光体T上。
5.本镜头的像反转镜2的最大视点跨距大于60mm时，深度扩展镜1可以省略。所谓最大视点跨距是指后物镜23A与23D的光轴之间的距离。
根据图1所示的光学原理，上述光栅32的布置方式、是否设置深度扩展镜1或成像物镜4，本发明适于采用两种设计方案。
以下结合实例，详细叙述本发明的具体内容。
一种一步法立体摄影镜头，如图1所示，其特征是该镜头由镜筒、深度扩展镜1、像反转镜2、合成镜3、成像物镜4组成，其中深度扩展镜1由反射面不相平行的反射镜1A-1A’～1D-1D’构成，像反转镜2由前物镜21A～21D、承影片22、后物镜23A～23D构成，前物镜21A～21D和后物镜23A～23D皆对称于光轴00’布置，且其光学参数必须相同，合成镜3由合成物镜31和光栅32构成，来自景物MN的不同方位的像a、b、c、d分别经过深度扩展镜1及像反转镜2所成的像为幻视像M’N’，该幻视像经合成镜3所成的像为具有立体效果的正视像，再经过成像物镜4后该立体像被投影到布置在摄影机机身内的单幅感光体T上。
另一种一步法立体摄影镜头，如图2所示，其特征是该镜头由镜筒、像反转镜2、合成物镜31构成，像反转镜2由前物镜21A～21D、承影片22、后物镜23A～23D构成，前物镜21A～21D和后物镜23A～23D皆对称于光轴00’布置，且其光学参数必须相同，来自景物MN的不同方位的像a、b、c、d经过像反转镜2所成的像为幻视像M’N’，该幻视像M’N’经合成物镜31所成的像为正视像，再经过布置于摄影机机身内的光栅32在单幅感光体T上所成的像为具有立体效果的图片。
本发明采用的像反转镜2，其前物镜21A～21D、承影片22、后物镜23A～23D是预先连为一体的像反转组件，且固定在镜筒上；柱面光栅32的单元相对孔径d/h等于合成物镜31的相对孔径D/f；合成物镜31的有效通光口径应大于前物镜21A～21D和后物镜23A～23D的最大视点跨距。
本发明的镜头可与照相机、录象机、电影摄影机等图象记录设备相连接，也可与以CCD为感光体的其它记录设备相连，直接用于立体图象的显示。
图1、图2中的虚线框内的部件是布置在相机机身内的。
图3显示景物MN上的点M和N成像的过程，首先，景物MN相对于前物镜21A～21D的不同方位的景象分别被前物镜21A～21D成像于承影片22上，并作为与前物镜21A～21D相对应的后物镜23A～23D的物，被后物镜23A～23)分别成像，并被成像为M’N’，像M’N’为幻视像，由于前物镜21A～21D和后物镜23A～23D光学参数相同，前物镜21A～21D的光轴和对应的后物镜23A～23D的光轴空间重合，前物镜21A～21D的像距、物距等于对应的后物镜23A～23D的物距、像距，因此，景物被1∶1地“映射”到成像面M’N’上。
前物镜21A～21D或后物镜23A～23D相对于合成物镜31的径向布置如图4、图5所示。
图6显示点M在柱面光栅32中一个单元的后表面成像的图形。
同现有技术比较，本发明的一步法立体摄影镜头有以下突出的优点
1.立体图片的拍摄是一步完成的，不必分为“记录”和“合成”两个步骤，避免了两步法中参数不易匹配的难题，且提高了立体图片的质量。
2.镜头的通用性强，普遍单镜头反光式照相机机身配置本发明的镜头在普通胶片上便可记录景物的立体信息。
3.本发明的镜头记录的原始立体图片(感光胶片)，用普通的图片放大印制设备(如常规的彩色扩印机)便可印制出立体感强的立体图片，无需专用设备或特殊的工艺。
4.由于省去了以往制作立体图片所需的专用记录、合成设备，使拍摄立体图片的成本降低一个数量级以上，又由于拍摄立体图片的过程与普通的图片拍摄过程完全一样易于掌握，从而为立体摄影术的快速普及至家庭创造了条件。
5.由于本发明的镜头在记录立体图象方面具有相对的独立性，因此可以十分方便地与任何其它的图象记录或显示设备相连接，进行立体图象的记录或显示。
实施例1一种一步法立体摄影镜头，采用如图1所示的结构，镜筒长度为250mm，深度扩展镜1的外径为φ120mm、最大视点跨距为90mm，合成物镜31有效通光口径为φ40mm，深度扩展倍率为3倍，前物镜21A～21D和后物镜23A～23)为四眼结构，其焦距皆为25mm，合成物镜31的相对孔径为1∶1，柱面光栅32的空间频率为12线对/mm，单元相对孔径为1∶1，成像物镜4的有效通光口径为φ30mm，焦距为50mm。
采用本发明镜头拍摄的立体图片，其立体效果明显优于两步法制作的图片。
实施例2一种一步法立体摄影镜头，采用如图2所示的结构，由镜筒、前物镜21A～21D、承影片22、后物镜23A～23D、合成物镜31构成，镜筒尺寸为φ80×250mm、合成物镜31有效通光口径为φ65mm、其余元件的参数与实施例1相同。
权利要求
1.一种一步法立体摄影镜头，其特征在于该镜头由镜筒、深度扩展镜(1)、像反转镜(2)、合成镜(3)、成像物镜(4)组成，其中深度扩展镜(1)由反射面不相平行的反射镜(1A-1A’)～(1D-1D’)构成，像反转镜(2)由前物镜(21A)～(21D)、承影片(22)、后物镜(23A)～(23D)构成，前物镜(21A)～(21D)和后物镜(23A)～(23D)皆对称于镜头光轴(00’)布置，且其光学参数必须相同，合成镜(3)由合成物镜(31)和光栅(32)构成，来自景物(MN)的不同方位的像(a)、(b)、(c)、(d)经过深度扩展镜(1)及像反转镜(2)所成的像为幻视像(M’N’)，该幻视像经合成镜(3)所成的像为具有立体效果的正视像，再经过成像物镜(4)后该立体像被投影到布置在摄影机机身内的单幅感光体(T)上。
2.一种一步法立体摄影镜头，其特征在于该镜头由镜筒、像反转镜(2)、合成物镜(31)构成，像反转镜(2)由前物镜(21A)～(21D)、承影片(22)、后物镜(23A)～(23D)构成，前物镜(21A)～(21D)和后物镜(23A)～(23D)皆对称于光轴(00’)布置，且其光学参数必须相同，来自景物(MN)的不同方位的像(a)、(b)、(c)、(d)经过像反转镜(2)所成的像为幻视像(M’N’)，该幻视像(M’N’)经合成物镜(31)所成的像为正视像，再经过布置于摄影机机身内的光栅(32)在单幅感光体(T)上所成的像为具有立体效果的图片。
3.根据权利要求1或2的摄影镜头，其特征在于所述的前物镜(21A)～(21D)、承影片(22)、后物镜(23A)～(23D)是预先连为一体的像反转组件，且固定在镜筒上。
4.根据权利要求1或2的摄影镜头，其特征在于所述的光栅(32)，其单元相对孔径d/h等于合成物镜(31)的相对孔径D/f。
5.根据权利要求1或2的摄影镜头，其特征在于所述的合成物镜(31)，其有效通光口径应大于前物镜(21A)～(21D)和后物镜(23A)～(23D)的最大视点跨距。
6.根据权利要求1或2的摄影镜头，其特征在于所述的光栅(32)优先采用柱面光栅。
全文摘要
一种一步法立体摄影镜头，由镜筒、深度扩展镜1、像反转镜2、合成镜3、成像物镜4组成，其特征是像反转镜2是由前物镜21A～21D、承影片22、后物镜23A～23D构成、合成镜3由合成物镜31和光栅32构成，来自景物的不同方位的像a、b、c、d分别经过上述光学元件后在单幅感光体T上形成立体图象。同现有技术比较，本发明的优点是配置本发明镜头的单镜头反光式照相机或摄影机能一步完成立体图片的摄影，无需专用的扩印或显示设备便可以直接获得具有立体效果的图像，广泛适用于摄影行业。
文档编号G02B27/22GK1115873SQ9511171
公开日1996年1月31日 申请日期1995年8月1日 优先权日1995年8月1日
发明者王元庆 申请人:王元庆