专利名称：一种单机偏光立体电影成像系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于立体电影的成像系统，主要是一种单机偏光立体电影成像系统。
背景技术：
三维立体影像拍摄与成像技术是目前国际上热门的技术，被广泛的运用在影视制 作领域。它所拍摄的图像具有视觉冲击力，观众戴上特殊的眼镜后观看的画面能浮出或陷 入幕布。随着3D电影技术不断进步和完善，目前已经面世了不少完整的3D立体电影的剧 情长片。如今，IMAX巨幕电影也开始与3D立体电影结合。1985年的筑波博览会上展出了 70毫米大银幕彩色立体电影。1959年，中国拍摄了第一部双机偏光立体电影。现在的三维立体影像是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物 的像，制成电影胶片；在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放 映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上，并且在每架电影机前装一块偏振片，它的作用 相当于起偏器，从两架放映机射出的光通过偏振片后，就成了偏振光，左右两架放映机前的 偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直，这两束偏 振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变，观众用上述的偏振眼镜观看，每只 眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出 的画面，物体在左右眼中分别产生一个像，这两个略微不同的像经过人的大脑叠合，就会产 生立体感觉，这就是立体电影的原理。目前的立体电影观看方式有(1)光分法，电影院中普遍采用。现在有不少影院都 拥有3D立体放映厅，放映时通过两个放映机来播放两个摄影机拍下的电影，在屏幕上就会 同步出现两组有差别的图像。( 分色技术法，这是另一种3D立体成像技术，现在也比较成 熟，有红蓝、红绿等多种模式，但采用的原理都是一样的。色分法会将两个不同视角上拍摄 的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。这样视频在放映是仅凭肉眼观看就只 能看到模糊的重影，而通过对应的红蓝等立体眼镜就可以看到立体效果，以红蓝眼镜为例， 红色镜片下只能看到红色的影像，蓝色镜片只能看到蓝色的影像，两只眼睛看到的不同影 像在大脑中重叠呈现出3D立体效果。( 时分法，时分法是NVIDIA现在主推的一项应用， 需要显示器和3D眼镜的配合来实现3D立体效果。时分法所采用的立体眼镜构造最为复杂， 当然成本也最高。两个镜片都采用电子控制，可以根据显示器的输出情况进行状态的切换， 镜片的透光、不透光切换使得人眼只能看到对应的画面(透光状态下)，双眼看到不同的画 面就能够达到立体成像的效果。(4)光栅式，这种方法能让接收的电视节目能立体化，我国 现已制造出光栅式的立体电视机，但光栅式也有缺点，就是清晰度和其它的立体相比要差 些，只有在非常大的电视上清晰度稍高，这也使成本的价格大幅度升高。( 全真式，由德 国人托马斯·侯亨赖克实用新型的当今世界上唯一成功的全真立体电视技术，这项立体电 视技术与全世界原有各制式电视设备兼容，从电视制作、播出系统，到用户的家庭电视机， 均无需增添任何设备和投资，只是在拍摄立体节目时，在摄像机上加装特殊装置即可。观众 收看节目时，只需戴上一付特制的三维眼镜即可。眼镜成本低廉，经国家卫生部门鉴定，不会对眼睛产生副作用。如果不戴眼镜和看普通电视没有区别，目前这样的节目很少，这项技 术面临淘汰。缺点是节目源少，立体效果并不是非常出色。(6)观屏镜，以前专用于看立体 相机拍的图片对，图片对一般左右呈现。现在这种观屏镜也可看左右型立体电影。缺点是 看图像或电影时最多只能是屏幕一半大小，优点是非常清晰。(7)全息式，这种目前无法推 广。在各个角度看上去都是立体的，不用立体眼镜。苏联在70年代研试了全息立体电影， 观看时不必戴眼镜，有很大的影像亮度范围。由于观众眼睛的视觉调节和收敛是自然的，不 会引起过分紧张和疲劳，观众只要转动头部，即可看到如同实物那样的位置变化，比普通电 影有更大的深度感，就象真实物体那样。这种电影仍在研究试验阶段。立体电影采用幕前辐射状半锥形透镜光栅，受观众厅座位区位置的严格限制，观 众头部移动后立体效果会消失。在戴眼镜观看的立体电影中，广泛采用着彩色眼镜法和偏 光眼镜法。彩色眼镜法是把左右两个视角拍摄的两个影像，分别以红色和蓝色重叠印到同 一画面上，制成一条电影胶片。放映时可用一般放映设备，但观众需戴一片为红另一片为蓝 色的眼镜。使通过红镜片的眼睛只能看到红色影像，通过蓝色镜片的眼睛只能看到蓝色影 像。此法的缺点是观众两眼色觉不平衡，容易疲劳；优点是不需要改变放映设备。初期的立 体电影常用这种方法。1985年日本筑波国际科技博览会上展出了采用这种方法的球幕黑白 电影，效果更佳。偏光眼镜法的立体电影，从1922年开始一直为各国所重视，有些国家已和大视野 的电影相结合，拍成质量更高、效果更好的彩色立体电影。这种电影在放映时，左右画面以 偏振轴互为90°的偏振光放映在不会破坏偏振方向的金属幕上，成为重叠的双影，观看时 观众戴上偏振轴互为90°，并与放映画面的偏振光相应的偏光眼镜，即可把双影分开获得 立体效果。由于制作和放映工艺的不同，偏光立体电影有双机和单机之分。单机偏光立体 电影是采用摄影机拍成左右立体偶画面，通过特殊光学装置将左右立体偶合成到同一画幅 上下两部分，实行上下排列，各占两个片孔，即为单机立体影片画幅。放映机配偏光偏转镜 后，便能放出单机立体电影。单机偏光立体电影的优点是节约一半的电影胶片；使用一台 放映机放映，节约设备投资；放映时双画面不会产生错位，确保左右画面完全一致。缺点是 由于画面面积减少一半，固画面的信息量光通量也降低。双机偏光立体电影的缺点是拍摄 和放映无法完全使两台机器同步。
实用新型内容本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种单机偏光立体电影成像系统， 使用单机与分光装置实现三维影像的拍摄和播放。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案这种单机偏光立体电影成像系统， 包括拍摄装置和放映装置，所述拍摄装置包括摄像机和分光装置，在摄像机的镜头前放置 一组分光装置，分光装置具有多光路通道，多光路通道具有同一光路出口，光路出口连通摄 像机的镜头；放映装置包括投影仪、分光装置、偏振片和金属幕布，金属幕布为立体电影播 放时使用的幕布。投影仪的镜头前放置一组相同的分光装置(与摄像机的镜头前放置一组 分光装置相同)，分光装置具有多光路通道，在多光路通道前分别加一片不同滤光方向的偏 振片，多光路通道具有同一光路出口，光路出口连通投影仪的镜头。所述分光装置包括第一反射镜组和第二反射镜组，第一反射镜组包括第一左反射镜和第一右反射镜，第二反射镜组包括第二左反射镜和第二右反射镜，第一左反射镜与第 二左反射镜之间构成左光路通道；第一右反射镜与第二右反射镜之间构成右光路通道，左 光路通道、右光路通道沿镜头纵向中心线对称，此时被拍摄的画面分别经左光路通道和右 光路通道后成像的区域相同。所述左光路通道和右光路通道的夹角成60° 90°。金属银幕由于采用特殊金属材料涂层，使投影设备投射出的天然光经过偏振片滤 光变成的偏振光不会能量损失，这样从金属幕布上反射出来的光还是偏振光而不会还原成 天然光。人带上偏振片眼镜，偏振片眼镜也是可使纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽。因 此人的左眼前的偏振片眼镜可以让左眼只看见纵向光或横向光一种投影在金属立体电影 幕布上的图像，右眼前的偏振片眼镜可以让右眼只看见另一种偏振光在金属立体电影幕布 上的图像。由于左眼只看到一种偏振光呈现的标定图图像，右眼只看到另一种偏振光呈现 的标定图图像，所以人眼看到的图像经过大脑处理可以看到幕布上的标定点是凸起或凹进 幕布。本实用新型有益的效果是结构简单、操作步骤简洁，由于采用了分光装置，不同 的两个角度画面是通过左光路通道、右光路通道采集得到，这两个角度的画面能够构成立 体画面。由于光传达的画面信息是同时到达单机镜头的，因此画面拍摄同步率是一致的，而 光投影画面到立体电影幕布上也上同时到达，而投影的画面是经过如上过程拍摄的，因此 每一祯的画面都是同步的，又由单个投影设备投影播放，所以投影的画面也是同步的。这就 解决了双机立体电影在拍摄和播放时画面的祯数无法绝对同步的问题。人在观看时，左右 眼是同时接受画面，因此会减轻视觉疲劳，由于是单机拍摄和放映，因此硬件成本与双机立 体电影相比也大大降低。
图1是本实用新型的拍摄装置组成图。图2是本实用新型的投影装置组成图。图3是人观看幕布感受立体电影组成图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明参照图1所示，一个拍摄镜头5、一组分光装置和被拍摄物体8。分光装置包括第 一反射镜组、第二反射镜组，第一反射镜组包括第一左反射镜组1和第一右反射镜组2，第 二反射镜组包括第二左反射镜组4和第二右反射镜组3，第一左反射镜1与第二左反射镜 4的角度可根据要求进行调节，第一左反射镜1与第二左反射镜4构成左光路通道6 ；第一 右反射镜2与第二右反射镜3角度可根据要求进行调节，第一右反射镜2与第二右反射镜 3构成右光路通道7。第二左反射镜4与第二右反射镜3可根据要求进行调节，第一左反射 镜1与第一右反射镜2角度可根据要求进行调节；第一左反射镜1与第二左反射镜4的角 度等同与第一右反射镜2与第二右反射镜3的角度。参照图2，投影仪9，立体电影的金属幕布10，投影在金属幕布上的左光路通道物 体影像11，投影在金属幕布上的右光路通道物体影像12，左偏振片13和右偏振片14。[0019]参照图3，偏振眼镜左镜片15，偏振眼镜右镜片16，人左眼17，人右眼18，左光路 通道偏振光物体影像19，右光路通道偏振光物体影像20，人大脑重新组合的纵深物体影像 21。本实用新型所述的这种单机偏光立体电影成像方法，具体步骤如下被拍摄景物8置于分光装置的正前方，根据拍摄的距离调整分光装置第一反射镜 组、第二反射镜组的角度。观察摄像画面，调整分光装置的角度以及位置，令拍摄景物8处 在左光路通道画面、右光路通道画面的正中。调整完毕后摄像镜头5开始拍摄，直到拍摄完 毕。用投影仪9的镜头投影出标定图对整个设备进行标定，调整投影仪9与分光装置 之间的距离，令投影在金属幕布10上的标定图案，在人戴上立体眼镜观察是具有立体效果 的。接着投影出拍摄镜头5拍摄的视频。人戴上偏振片眼镜观看立体电影的金属幕布10。视频投影在立体电影的金属幕布10上的影像会有两个，分别是左光路通道物体 影像11和右光路通道物体影像12。左光路通道中的左偏振片13使投影仪9投影到左光 路通道的天然光变成一种方向的偏振光，假设为χ方向(横方向)的偏振光，过滤了 y方向 (纵方向)的偏振光；右光路通道中的右偏振片14使投影仪9投影到左光路通道的天然光 变成另一种方向的偏振光，假设为y方向的偏振光，过滤了 χ方向的偏振光。左光路通道物 体影像11通过左偏振片13的滤光后，使只有χ方向的偏振光投影到了立体电影幕布上，形 成左光路通道偏振物体影像19 ；右光路通道物体影像12通过右偏振片14的滤光后，使只 有y方向的偏振光投影到了立体电影幕布上，形成右光路通道偏振光物体影像20。人左眼17前的偏振眼镜左镜片15假设为只让χ方向的偏振光通过；人右眼18前 的偏振眼镜右镜片16假设只让y方向的偏振光通过。因此人左眼17只看到通过左偏振片 13的滤光影像，使只有χ方向的偏振光投影到了立体电影幕布上的左光路通道偏振光物体 影像19经过偏振眼镜左镜片15进入人左眼17 ；人右眼18只看到通过右偏振片14的滤光 影像，使只有y方向的偏振光投影到了立体电影幕布上右光路通道偏振光物体影像20经过 偏振眼镜右镜片16进入人右眼18。人左眼17看到的左光路通道偏振光物体影像19和人 右眼18看到的右光路通道偏振光物体影像20经过大脑综合后，形成人大脑重新组合的纵 深物体影像21。由于人大脑重新组合的纵深物体影像21的位置是在立体电影金属幕布的 后面，人脑会认为人大脑重新组合的纵深物体影像21是“凹”进幕布之中，从而使投影的物 体影像在人眼观看时具有立体感。除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新 型要求的保护范围。
权利要求1.一种单机偏光立体电影成像系统，包括拍摄装置和放映装置，其特征在于所述拍 摄装置包括摄像机和分光装置，在摄像机的镜头前放置一组分光装置，分光装置具有多光 路通道，多光路通道具有同一光路出口，光路出口连通摄像机的镜头；放映装置包括投影 仪、分光装置、偏振片和金属幕布，投影仪的镜头前放置一组相同的分光装置，分光装置具 有多光路通道，在多光路通道前分别加一片不同滤光方向的偏振片，多光路通道具有同一 光路出口，光路出口连通投影仪的镜头。
2.根据权利要求1所述的单机偏光立体电影成像系统，其特征在于所述分光装置包 括第一反射镜组和第二反射镜组，第一反射镜组包括第一左反射镜和第一右反射镜，第二 反射镜组包括第二左反射镜和第二右反射镜，第一左反射镜与第二左反射镜之间构成左光 路通道；第一右反射镜与第二右反射镜之间构成右光路通道，左光路通道、右光路通道沿镜 头纵向中心线对称。
3.根据权利要求2所述的单机偏光立体电影成像系统，其特征在于所述左光路通道 和右光路通道的夹角成60° 90°。
专利摘要本实用新型涉及一种单机偏光立体电影成像系统及，包括拍摄装置和放映装置，拍摄装置包括摄像机和分光装置，在摄像机的镜头前放置一组分光装置，分光装置具有多光路通道，多光路通道具有同一光路出口，光路出口连通摄像机的镜头；放映装置包括投影仪、分光装置、偏振片和金属幕布，投影仪的镜头前放置一组相同的分光装置，在多光路通道前分别加一片不同滤光方向的偏振片，光路出口连通投影仪的镜头。采用了双目视差的原理，采用分光装置将一部摄像机的光路分成了多个光路，拍摄镜头前的景像通过左、右光路通道后会经过一定角度的偏转达到镜头。本实用新型有益的效果是结构简单、操作步骤简洁，由于是单机拍摄和放映，因此硬件成本与双机立体电影相比也大大降低。
文档编号G02B27/26GK201845174SQ201020566619
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者周劲, 龚晓晖 申请人:杭州先临三维科技股份有限公司