专利名称：立体照像机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种立体照像机，更确切地说涉及一种具有改进取景器的反射型立体照像机。
到目前为止，已知的反射式立体照像机是在机身上安装两个单镜头反射照像机的光学系统。这种反射型立体照像机的取景器配有一个单镜头反射照像机的五棱镜。然而，正如众所周知的那样，五棱镜需要准确操作，并且生产高成本的使用两个五棱镜的费用非常昂贵。
另外，由于结构为两个取景器平行布置而使得可由两只眼睛看到一个取景器图象，所以不一定允许用户容易地观看。特别是，由于镜头的外径和镜头固定机构尺寸的限制，用户发现同时观看立体照像机的两个取景器是困难的，其中两个光学系统的间距大于人的两眼之间的距离(约63.5mm)。在多数情况下，是通过观看两个取景器的任何一个来观看图象的，也就是说，经常不是通过另一个取景器来观看图象，并且经常发生由于雨滴或灰尘附着到镜头上，而使得在一个图片上拍摄到障碍物或使拍摄的照片效果不好。
因此，必须解决上面提到的技术问题，以便能够仅仅通过一个取景器来观看左右聚焦板的图象，使得容易确认图象和容易地操作照像机，而且使得取景器的构造简单并降低造价。因此，本发明的目的是为了解决上面提到的技术问题。
为了完成上述的目的，本发明提供一种反射型立体照像机，它包括两个单镜头反射照像机的左右光学系统，每个光学系统包括一个镜头，一个反射镜和一个棱镜，它们被安装在机身上，它能够通过反射镜和棱镜观察到入射在左右镜头上的图象，其中提供了一个复合棱镜，以便通过左右对称地转换在左右镜头的拍摄范围内的外半部分图象来合成一个正象，使得能够通过一只眼睛观看到左右镜头拍摄范围内外半部分图象。
本发明还提供一种立体照像机，其中可以自由地调节左右镜头中心之间的距离，并在焦点调节机构和用于调节镜头中心之间距离的机构之间设置一个连动机构，使得在焦距上的左右镜头的拍摄范围总是能够保持互相一致。
图1为权利要求1的立体照像机的前视图。
图2为图1的立体照像机中的棱镜，其中图2(a)为后视图，图2(b)为平面图，图2(c)为前视图，图2(d)为底视图，图2(e)为图2(b)中A-A线的剖面图，而图2(f)为侧视图。
图3为棱镜的尺寸与聚焦板的间距之间的关系图。
图4为图2的棱镜的透视图。
图5为棱镜的另一个实施例，其中图5(a)为平面图，图5(b)为前视图，图5(c)为底视图，图5(d)为后视图，图5(e)为图5(b)中A-A线的剖面图，而图5(f)为侧视图。
图6为图5的棱镜的透视图。
图7为根据权利要求1的另一个实施例的立体照像机的前视图。
图8表示了图7的立体照像机中的棱镜，其中图8(a)为平面图，图8(b)为前视图，图8(c)为底视图，图8(d)为后视图，图8(e)为图8(b)中A-A线的剖面图，而图8(f)为侧视图。
图9为在图7的立体照像机中棱镜和反射镜的布置图。
图10为在图7的立体照像机中棱镜和反射镜的布置透视图。
图11为图7的立体照像机的另一实施例，并表示了棱镜和反射镜的布置示意图。
图12为通过图1所示立体照像机的取景器的拍摄范围和视场的示意图。
图13为权利要求2的立体照像机的前视图。
图14为在权利要求2的立体照像机中焦点调节机构和用于调节镜头中心之间距离机构的示意图。
图15为在权利要求2的立体照像机中，调节焦点和调节镜头中心之间距离的关系图。
图16为被摄物图，其中图16(a)为被摄物图，而图16(b)，16(c)和16(d)为被摄物的取景器图象的示意图。
图17(a)、17(b)、17(c)为被摄物的取景器图象的示意图。
图18为表示立体照像机曝光照片布置的胶片的前视图。
下面将对本发明的实施例进行详细描述。图1表示了权利要求1的立体照像机，其中在照像机主体2上安装一个滑框3以便前后滑动，并在滑框3的前面安装了两个镜头4和5。在旋转焦点调节盘6时，通过一个调节机构，如给进螺杆机构或凸轮机构，使得滑框3前后移动，以便调节镜头4和5的焦点。
通过反射镜7和8将入射到镜头4和5上的光线向上反射，以便在聚焦板9和10上形成图象。在聚焦板9和10上设置一个复合棱镜11，并且通过目镜12可以观看到在左右聚焦板上的图象。参考标号13表示一个快门按钮，并且在反射镜7和8的后面设置一个焦平面快门(未示出)。最好使镜头4和5的中心之间的间距大约为63.5mm，该距离是人的两眼之间距离。
棱镜11由光学树脂或光学玻璃制成，并且由对称地形成一个整体结构的两个完整的反射棱镜组成。参见图2，将用于从较低方向引导光线的90度反射棱镜单元15L和15R与两个平行连接的180度反射棱镜单元14L和14R的外半部分入射面相连接。180度反射棱镜单元14R和14L的内半部分构成一个连续的投射平面16。
参见图3，棱镜11的180度反射棱镜单元14L和14R的顶部之间的间距P2为左右曝光图像的中心之间间距P1的一半，而总宽度W稍宽于图像的间距P1。
参见图4，棱镜11使得左右90度反射棱镜单元15L和15R的入射面位于左右聚焦板之上，并面对聚焦板9和10的内半区域，因此从下面方向入射到90度反射棱镜单元15L和15R上的光线一共被反射三次，并以水平方向从投射面16投射出去。
经过镜头4和5而上下颠倒和左右翻转的图象通过反射镜7和8被上下倒转，因此在聚焦板9和10上形成一个左右翻转的正象。左右聚焦板9和10的内半部分图象对称地左右反转，即通过棱镜11左右镜头4和5摄影范围的外半部分被对称地左右反转。因此，在左镜头5的摄影范围内的外半部分的正象投射在棱镜11投射面16的左半部分上，而右镜头4的摄影范围内的外半部分的正象投射在投射面16的右半部分上，并由此合成了一幅图象。聚焦板9和10不需要具有与该图象相同的尺寸，但应当等于或稍大于棱镜入射面的尺寸，该棱镜入射面具有该照片一半大小的尺寸。
图5和图6表示了另一个棱镜的实施例。与图2所示的棱镜11相反，棱镜21具有与90度中央反射棱镜单元22的左右半部分相连的180度反射棱镜单元23L和23R的内半部分投射面。与图2中的棱镜11相同，光线总共反射三次。180度反射棱镜单元23L和23R顶部之间的间距和总宽度与棱镜11相同。
参见图6，左右聚焦板9和10的内半部分的图象入射到安置在聚焦板9和10上的棱镜21的180度棱镜单元23L和23R的外半部分的入射面上，并且通过反射面RP1、RP2和RP3总共反射三次，使得在中央投射面24上投射一个正象，通过左右半部分图象将该正象合成一个图象。
可将朝向反射镜7和8的棱镜11、21的入射面去光以形成由毛玻璃构成的聚焦平面，以便省去聚焦板9和10。因此可将铝或类似物涂覆于棱镜11，21和34的反射面RP1、RP2和RP3上，用以形成镜面。
图7到图10表示了另一个实施例。图7所示的立体照像机的调焦机构与图1立体照像机的相同，但是取景机构由转成水平方向的垂直反射镜32和33以及插入左右反射镜32和33之间的棱镜34构成。
参见图8，棱镜34有这样一个形状，其中90度反射棱镜单元36L和36R连接到180度反射棱镜单元35的下部入射面的左右半个部分，反射棱镜单元35转换入射光的光通路和在上下方向上平行的反射光。90度反射棱单元36L和36R的入射面是垂直的向外和朝向侧面的平面。另外，参见图9，棱镜34的总宽度W为立体照像机的左右曝光照片的中心之间间距P1的一半。
设置在棱镜34的左右侧的垂直反射镜32和33在水平方向上以轴32a和33a作为旋转中心进行旋转，如图10所示。在拍照时，垂直反射镜32和33从相对于光的主轴45度的等待位置向棱镜34的侧面旋转，并从连通镜头4和5的光路退到胶片的表面。
当垂直反射镜32和33位于等待位置时，通过反射镜32和33将左右镜头4和5的摄影范围的外半部分图象左右反转，并将图象入射到棱镜34的90度反射棱镜单元36L和36R上。参见图10，通过90度反射棱镜单元36L和36R的反射平面RP1和180度反射棱镜单元35的反射平面RP2和RP3，图象总共反射三次，在180度反射棱镜单元35的上部投射面37上，呈现一个由在左镜头5的摄影范围内的外半部分正象和在右镜头4的摄影范围内的外半部分正象合成的虚象。
在该立体照像机31中，将棱镜34置于左右两个曝光照片之间，使其能够大幅度降低照像机的高度。如果将棱镜34的90度反射棱镜单元36L和36R的入射面磨平用以形成聚焦面，则可以在观察聚焦在聚焦面上的实象的同时调节焦点，并且可以简化焦点的调节。
图11表示了另一个立体照像机31的实施例，其中曝光照片布置为，在胶卷上的两上左右图片P1L和P2L之间设置两个另外的画幅。这时，垂直反射镜头32和33位于远离棱镜34的侧面的位置上。另外，如图11所示，聚焦板38和39位于反射镜头32、33与棱镜34之间，使得将聚焦板上的图象入射到棱镜34上。如果将聚光镜40和41布置在聚焦板38和39的后面，则取景器图象将更明亮和容易看到。
如图12所示，将立体照像机1，31的左右镜头4和5相对于位于曝光照片中心位置的中心轴平行布置，使得摄影范围可以在无限远处保持一致。另外，使用者所看到的取景器图象是由左右镜头4和5的视场的外半部分合成的。因此，中心区域位于视场的外部，朝向拍摄范围左右中心的中心区域保持一个宽度，该宽度与镜头4、5之间的间距P1和左右曝光照片的中心之间的间距P1相等的宽度。然而，这个看不见的区域是一个窄的线性区域，而且除了在很近的范围拍摄物体以外，几乎没有物体在这个范围内是不可见的。再有，通过在水平方向偏转立体照像体，可在整个拍摄范围内查看物体，而且在拍摄照片时也没有不方便的感觉。
图13表示的是权利要求2的立体照像机51。与上述的立体照像机目同。在照像机机身52上安装了一个滑框53，以便前后滑动。在滑框53的前表面对称地安装了一对镜头架54和55，以便在镜头架54和55的上面固定镜头4和5。与在图1的立体照像机1相同，在聚焦板9和10的上方布置一个棱镜11或21以及一个目镜12。将左右镜头架54和54安装在滑框53上，以便向左右滑动，而且通过一个缩进螺杆机构可使镜头架54和55之间的距离对称地向左右扩展和收缩。
图14表示了一个焦点调节机构和一个用于调节镜头中心之间距离的机构。以水平方向安装在滑框53的前部的给进螺杆56在左边具有一个左旋螺纹56a，而在右边具有一个右旋螺纹56b。左镜头架54的内螺纹部分54a与左旋螺纹56a相配合，而右镜头架55的内螺纹部分55a与右旋螺纹56b相配合，使得镜头架54和55在一个方向上在一个预定范围内移动，在该方向上右镜头5和左镜头4从位置上相互靠近，而在该位置上左右镜头中心之间的间距等于左右曝光照片之间的间距P1。
在滑架53的后部支撑着一个凸轮轴57，而在凸轮轴57的两端连接着用于调节焦点的凸轮58。通过一个簧片(未示出)向后(在图14中向上)驱动滑框53，使得将凸轮58压向照像机机身52的凸轮接收表面。随着凸轮轴57的转动，滑架53前后滑动。
通过正齿轮59和60将给进螺杆56和凸轮轴57耦合到一起。通过转动连接到给进螺杆56一端的旋扭61，可以移动镜头架54，54和滑动架53，使其一起联动，由此来调节焦点和镜头中心之间的距离。
图15表示的是镜头的焦点与镜头中心之间距离之间的关系，现在假设使用的是一个薄透镜而且透镜焦距--------------------------------f被摄物体到透镜主点的距离----------------L
透镜焦点到成象位置的距离----------------Δif这样，保持Δif＝f2/L-f，因此，透镜主点到胶片表面的距离变成f+Δif。
另外，如果立体照像机的左右曝光表面之间的距离为P1，则得出用于使左右摄影范围一致的左右透镜的位移量S1S1＝(P1/2)×(f+Δif/L+f+Δif)即，通过减少从被摄物体到透镜主点的距离L，则可以在一个方向上移动由上面公式计算出的位移量S1，使其相互靠近。
因此，要确定好给进螺杆56的间距和凸轮58的形状以满足上述公式。即，滑框53根据凸轮58相对于镜头架54和55移动，而镜头架54和55的移动与调节旋扭61的旋转角度成比例，并随着拍摄距离的缩短而成指数地增加，这样不论拍摄距离的变化，都能保持左右拍摄范围相互一致。
因此，不管拍摄距离如何变化，都能够自动地校正被摄物的视差，而且在焦点位置上将被摄物以几乎相同的位置拍摄在左右两张图片上。因此，在将胶卷安装到立体幻灯框上时，几乎不需要通过调整胶卷的间距来校正视差。另外还能够减少必须由幻灯框的窗口来掩盖的左右图片上的非重叠部分，因此获得了一种降低图片损失的立体幻灯片。
作为一个整体结构，还可以形成包括镜头4、5、镜头架54、55和除照像机机身52以外的滑框53的整体移动部分。如图14所示，它能够替换镜单元。这样就可以通过设计满足镜头焦距要求的给进螺杆的间距和凸轮的形状，来使用具有不同焦距的镜头单元。
在上述的立体照像机51中，通过对目镜12的观看能够确认校正视差的状态。图16(a)表示的是一个被摄物，而图16(b)，16(c)，16(d)表示的是取景器图象。当在水平方向上转动立体照像机，使得图16(a)的被摄物位于图片的中心时，在焦点上的被摄物位于左右棱镜视物的交点上，并且如图16(b)所示显示出一个真实的形状。当被摄物远于焦点，即远于左右棱镜视物的交点时，如图16(c)所示其形状展宽。被摄物越远，则显示出分成左右的双图象。另一个方面，当被摄物近于左右棱镜视场的交点时，则如前述进入中央死角的部分被掩盖，并如图16(d)所示图形变窄。通过转动调节旋钮61，使得在取景器图象中的近距离被摄物呈现真实的形状，这就允许在视差被正确校正的状态下进行拍摄。
另外，取决于被摄物，可能不是很容易校正视差和调节焦点。特别是当被摄物为一条垂直线或是一条水平线时，可能很难确定焦点和视差的状态。在这种情况下，应该将立体照像机由水平状态朝左或右倾斜，以便容易确定焦点调节的状态。
图17表示了在主体照像机由水平状态向左边或向右边倾斜时取景器的图象。在聚焦状态下，如图17(a)所示线性被摄物连续显示。当被摄物远于焦点位置时，左右图象以相互分离的方向移动，如图17(b)所示，使得线性被摄物在中央处被断开。当被摄物近于焦点位置时，左右被摄物相互靠近。即使在这种情况下，被摄物仍在中央处断开，这样能够容易地调整焦点，并检查是否正确地校正了视差。
在上面提到的权利要求1的立体照像机1中，在左右拍摄的照片的外边上存在着非重叠视场，并且需要以现有的方法，通过立体幻灯框的窗口框来掩盖这些非重叠部分。
在权利要求2的立体照像机51中，视差是通过连锁调节焦点来校正的，并且在左右照片几乎形成非重叠部分。然而，当在聚焦的主要被摄物距离一段距离和用于近景中的被摄物的视差校正不足的状态下拍摄时，则在将左右图片的胶片以现有方法安装时，通常需要将它们的外边掩盖来校正视差。
图18为考虑到立体照像机在安装时需要视差校正的特点时，在立体照像机中图片的排列。由于在安装时胶片F的图片边缘被掩盖，则在胶片的图片之中没有间隙；即曝光照片如此布置，使得在相邻图片互相连接的状态下进行拍摄，这样能够以有限的图片间距产生最大的有效图片区域。
本发明决不仅限于上述的实施例，在本发明的技术内能以各种方式对其进行改进，例如将构成由图7至图11所示的立体照像机的取景器提供到图13的立体照像机51中，而且应该看到本发明当然包含这样修改的实施例。
使用上面详细描述的本发明的立体照像机，通过结合由一个单独的取景器观看到的左右半部分的图片来合成一幅照片。因此比配有两个取景器的立体照像机更容易观看图象和容易操作。另外，与具有两个五棱镜的现有立体照像机相比，可以降低生产取景器的造价，而且能够提供降低价格的反射型立体照像机。
另外，在权利要求2的立体照像机中，能够依靠取景器的图象来判断视差的校正和焦点的调节。因此能够拍到一幅在消除照片损失的同时获得最大立体效果的照片。
权利要求
1.一种反射型立体照像机，它包括两个单镜头反射照像机的左右光学系统，每个光学系统包括一个镜头，一个反射镜和一个棱镜，它们被安装在机身上，能通过反射镜和棱镜观察到投射在左右镜头上的图象，其中提供一个复合棱镜，使对称地左右转换在左右镜头的拍摄范围内的外半部分图象来合成一个正象，使得能够通过一只眼睛观看到在左右镜头的拍摄范围之内的外半部分图象。
2.如权利要求1所述的立体照像机，其特征在于左右镜头中心之间的距离可自由调节，并且在焦点调节机构和调节镜头中心之间距离的机构之间设置一个连动机构，使得在焦距上的左右镜头的拍摄范围总能够相互保持一致。
全文摘要
安装在反射型立体照像机的聚焦板和上面的棱镜是一个复合棱镜，它由两个左右反转的棱镜构成整体结构。通过棱镜将聚焦板上的左右反转图片的内半部分图象左右反转，使得将在左镜头的拍摄范围内的外半部分图象的正象投射到棱镜的中央投射平面的左边，并将在右镜头的拍摄范围内的外半部分图象的正象投射到右边，由此合成图片。因此，通过取景器能同时观看到左右图象，使得容易观看图象并容易操作照像机。
文档编号G03B35/00GK1165320SQ96107490
公开日1997年11月19日 申请日期1996年5月10日 优先权日1996年5月10日
发明者稻叶稔 申请人:稻叶稔