专利名称:用黑白感光片作彩色摄影的技术的制作方法
技术领域：
彩色摄影及光学图象处理技术已有技术现状与本发明的基本原理类似的用黑白感光片对彩色景物作彩色摄影的报导有①作者P.F Mueller〔1〕在《Applied Optics》1969年的第8卷第10期发表了《Color Image Retrieval from monochrome Transparencies》一文。该文设想将一种三补色(青、品、黄)的彩色网屏置于黑白感光片前，对彩色图象曝光得到编码片，将编码片放在光学处理系统中，通过频谱平面的彩色滤波，在输出平面再现原彩色图象。不过该文仅是用模拟的办法论证他的设想和理论，他是用三次曝光编码的方法来等效彩色网屏的作用，並没有制做出彩色网屏，更没有利用彩色网屏在黑白感光片上实时地拍摄彩色景物;②本专利的发明者母国光等人〔2〕在1983年的《仪器仪表学报》第4卷第2期曾发表《用三色光栅和黑白感光胶片拍摄彩色景物》一文，该文提出用一枚三色光栅的一次编码来实现用黑白感光片拍摄彩色景物的理论和该技术的原理性实验。但是，该文没有报导制做三色光栅的详细工艺条件及最佳结构，没有报导三色光栅在摄影系统中的安装和操作情况;该文中报导黑白编码正片是通过先拍摄得到黑白编码负片，再用编码负片在黑白底片上翻拍一次得到的，操作复杂且影响编码正片的质量;该文报导的用黑白编码正片再现彩色图象的装置是利用标准的4f白光富里叶光学系统，因此，再现彩色图象只能与原编码正片大小一样，不能放大或缩小，亦没有详细报导该系统中频谱滤波器的结构。上述问题使该技术的实用受到限制。
发明的社会效果，意义现代彩色摄影目前都是用多层乳剂的彩色感光胶片记录，彩色胶片冲洗处理设备贵重，操作复杂，要求条件严格，因此造价较高。另外，由于彩色胶片的有机染料褪色，不能长期存贮彩色信息，致使大量有价值的彩色资料因褪色而废掉，这一问题引起国内外的重视。
用黑白感光片作彩色摄影，冲洗简便，造价低廉，没有褪色问题，可作彩色图象的长期档案存贮，还可作通常的彩色摄影。本发明可在航空彩色摄影、军事侦察摄影、多光谱照相及民用摄影等有关方面开发应用、有很大的社会效益和经济效益。
本发明概述本发明是用三色光栅和黑白感光片拍摄彩色景物技术的具体化、实用化及改进，给出了特殊三色光栅的最佳设计和制造工艺条件，给出了在摄影系统上安装特殊三色光栅的设计方法，给出了直接得到黑白编码正片的具体工艺，给出了再现不同尺寸彩色图象的光学解码系统和相应的特殊频谱滤波器等一整套用黑白感光片拍摄彩色景物和再现彩色景物图象的工艺技术。
发明内容的详细情况1·特殊的红、兰、绿三原色光栅(以下简称特殊三色光栅)的设计和制造。
图1所示的特殊三色光栅(9)是一种新的彩色编码光学元件，它是由红、兰、绿三原色构成的红黑相间、兰黑相间、绿黑相间的X1、X2、X3三个不同方向的光栅条纹相加而成的。制造特殊三色光栅(9)的光路装置如图2所示，(2)为照明光(例如白炽灯光)，(3)是可更换的红、兰、绿原色滤色片(例如Kodak ＃29、＃47、＃61滤色片)，(4)是黑白光栅(例如Ronchi光栅或正弦型透射光栅)，(5)是彩色反转胶片或彩色反转干板(例如Kodachrome 25彩色反转胶片)。制作特殊三色光栅(9)的操作如下;将黑白光栅(4)和彩色反转胶片(5)紧密接触，控制白光(2)经红原色滤色片(3)通过黑白光栅(4)对彩色反转胶片(5)作第一次曝光，光栅条纹方向为X1方向，然后将(3)换成兰原色滤色片並将黑白光栅(4)相对于X1方向转过一个锐角角度α(例如30°～45°，最佳是43°)作第二次曝光，光栅条纹方向为X2方向，再将(3)换成绿原色滤色片並将黑白光栅(4)再转过和第二次曝光时一样的角度α作第二次曝光，光栅条纹方向为X3，将三次曝光后的彩色反转胶片(5)进行冲洗处理(例如用K-14处理)得特殊三色光栅(9)。选用不同尺寸或空间频率的黑白光栅(4)可得到不同尺寸或空间频率的特殊三色光栅(9)，空间频率可做到每毫米50条线左右。上述红、绿、兰三色光的曝光量的相对比例若为1∶a∶b，比例系数a，b根据制作特殊三色光栅(9)的照明光(2)、拍摄景物时的照明光源和再现彩色图象的解码系统的白光点光源(12)的相对光谱功率分布、三原色滤色片(3)和彩色反转胶片(5)的光谱透过率以及黑白感光片(10)的光谱灵敏度，进行白场平衡的色度计算来确定。如果(2)为白炽灯光，(12)为氙灯，(10)为天津感光胶片厂生产的航微I型胶片的情况下，当作彩色摄影时为日光照明时，a为1～1.5，b为1.5～2;当作彩色摄影时为白炽灯光照明时，a为1.5～2，b为3～4。
2.在摄影系统上安装特殊三色光栅的设计方法通过特殊三色光栅(9)作彩色摄影的装置如图3所示(6)是摄影物镜，(7)是照相系统的片门框，(8)是安装在片门框(7)上的玻璃平板，(9)是安装在玻璃平板(8)上的特殊三色光栅，或者是在片门框(7)上只安装彩色反转干板做的特殊三色光栅(9)，特殊三色光栅(9)的药面朝向黑白感光片(10)，(11)是平面压板，它是由不易变形的金属或塑料或木质材料制成，在平面压板(11)正面粘贴有一层厚度均匀的薄海绵体(如海绵、泡沫塑料、平绒布);在平面压板(11)背面连接有弹性元件(11′)(例如弹簧、波纹管、海绵)，摄影时，使平面压板(11)对黑白感光片(10)有一定压力，使得位于成象平面处的黑白感光片(10)与特殊三色光栅(9)紧密接触，通过控制摄影系统的快门一次曝光将彩色景物的象通过特殊三色光栅(9)编码记录在黑白感光片(10)上;在倒卷或换底片时，使弹性元件(11′)对平面压板(11)的压力撤消。图3所示摄影装置可由通常的摄影系统改装完成。
3.直接得到黑白编码正片的ND反转冲洗工艺按图3所示装置作彩色摄影，曝光后的黑白感光片(10)经冲洗处理后得黑白编码片，用一般冲洗工艺处理得黑白编码负片，若采用如下所述ND反转冲洗工艺可直接得黑白编码正片(14)①首次显影用NDO-1显影液显影5～10分钟，NDO-1显影液配方是米德58g、无水亚硫酸钠40g、海德3g、无水碳酸钠15g、溴化钾2g、硫氰酸钾2g、加适量水;②漂白用通常的R-9漂白液浸洗1～2分钟;③除斑用常规的CB-2除斑液浸洗2～3分钟;④第二次曝光在灯光下充分曝光;⑤第二次显影用常规的D-19显影液显影1～3分钟;⑥定影用常规的F-5定影液定影5～10分钟;最后晾干得黑白编码正片(14)，它记录有X1、X2、X3三个方向的光栅条纹编码的图象。
4.由黑白编码正片再现彩色图象的光学解码系统用图4所示的光学解码系统及图5所示的频谱滤波器(16)完成由黑白编码正片(14)再现彩色图象。由白光点光源(12)(例如高压短弧氙灯)发出的光经准直透镜(13)照明黑白编码正片(14)，通过富里叶透镜(15)在焦平面上产生黑白编码正片(14)的富里叶频谱，置于焦平面处的特殊频谱滤波器(16)对该频谱进行彩色滤波后，在象平面(17)上再现彩色图象。位于富里叶透镜(15)的焦平面处的特殊频谱滤波器(16)的结构如附图5所示在一块金属或塑料平板(18)上有三个长透光孔(19a)、(19b)、(19c)和三个导向槽(24a)、(24b)、(24c)，有可分别在三个导向槽上沿其中心线方向滑动的长形挡光板(20a)、(20b)、(20c)，在长形挡光板上分别有透光孔(21a)、(21b)、(21c)，透光孔的形状和大小与黑白编码片(14)在焦平面上的一级衍射光斑形状和大小相近，透光孔上分别贴有红、兰、绿原色滤色片(22a)、(22b)、(22c)，例如Kodak ＃29、＃47、＃61滤色片，导向槽、长透光孔、长形挡光板及透光孔的中心线相重合，分别为X1、X2、X3，並交于一点O，X1与X2、X2与X3方向之间的锐角夹角α与图1所示的特殊三色光栅(9)的红兰绿光栅条纹方向的锐角夹角α相同。作频谱滤波时，调节长形挡光板距中心点O的位置，使黑白编码正片(14)的X1、X2、X3三个方向光栅条纹的一级衍射光斑分别通过三个透光孔(21a)、(21b)、(21c)，並可用锁紧螺钉(23a)、(23b)、(23c)分别固定位置。
图4所示的再现彩色图象的光学解码系统的特点是比一般4f标准白光富里叶光学解码系统省去在特殊频谱滤波器(16)与象平面(17)之间的一个富里叶透镜，这样可调节黑白编码正片(14)及象平面(17)与富里叶透镜(15)沿光轴的距离，满足黑白编码正片(14)和象平面(17)成物象共轭关系，在象平面(17)上得到不同尺寸的彩色图象。显示彩色图象可选择三种方式(a)在象平面(17)处放置白屏或毛玻璃直接观察;(b)在象平面(17)处放置彩色反转相纸，曝光后经冲洗处理得彩色相片;(c)与闭路电视联接，在电视屏上观察。
附图1 是特殊三色光栅的设计原理图附图2 是制造特殊三色光栅的光路图附图3 是在摄影系统上安装特殊三色光栅的原理设计图附图4 是再现不同尺寸的彩色图象的光学解码系统附图5 特殊频谱滤波器结构正视图
权利要求
1.一种包括作彩色摄影的系统、得到黑白编码正片的工艺和再现彩色图象的光学解码系统在内的通过三色光栅用黑白感光片作彩色摄影的技术，其特征在于摄影系统的片门框(7)安装有一片与特殊三色光栅(9)连接在一起的玻璃平板(8)或者是在片门框上只安装彩色反转干板制做的特殊三色光栅，有一块使黑白感光片与特殊三色光栅(9)紧密接触的平面压板(11)，黑白编码片不经翻拍工序直接得到黑白编码正片的ND反转冲洗工艺，和由白光点光源(12)、准直透镜(13)、黑白编码正片(14)、富里叶透镜(15)、特殊频谱滤波器(16)和象平面(17)组成的再现彩色图象的光学解码系统。
2.按权项1所述的通过三色光栅用黑白感光片作彩色摄影技术，其特征在于特殊三色光栅的红、兰、绿三种光栅条纹之间锐角夹角为α，(参看图1)α角为30°～45°;制作特殊三色光栅的材料是Kodachrome 25彩色反转片，红、绿、兰三色光的曝光量比例为1∶a∶b;当作彩色摄影时的照明光源为白光时a为1～1.5，b为1.5～2;当作彩色摄影时的照明光源为白炽灯光时a为1.5～2，b为3～4;上述曝光量比例是在下述条件下确定的制作特殊三色光栅的照明光源为白炽灯光，再现彩色图象光学解码系统的白光点光源为氙灯，黑白感光片为航微Ⅰ型胶片。
3.按权项1所述的通过三色光栅用黑白感光片作彩色摄影技术，其特征在于平面压板(11)是一块不易变形的金属或塑料或木质材料制成，在平面压板(11)正面粘贴有一层薄海绵体，在平面压板背面连接着一个在摄影时能使黑白感光片与特殊三色光栅紧密接触的弹性元件(11)。
4.按权项1所述的通过三色光栅用黑白感光片作彩色摄影技术，其特征在于直接得黑白编码正片的ND反转冲洗工艺是依次在NDO-1显影液中显影5-10分钟，用常规的R-9漂白液浸洗1～2分钟，用常规的CB-2除斑液浸洗2～3分钟，在灯光下充分曝光，用常规的D-19显影液显影1～3分钟，用常规的F-5定影液定影5～10分钟，最后晾干得黑白编码正片;NDO-1显影液配方为米德58g，无水亚硫酸钠40g，海德3g，无水碳酸钠15g，溴化钾2g，硫氰酸钾2g，加适量水。
5.按权项1所述的通过三色光栅用黑白感光片作彩色摄影的技术，其特征在于特殊频谱滤波器的结构是在一块金属或塑料平板(18)上有三个长透光孔(19a)、(19b)、(19c)和三个导向槽(24a)、(24b)、(24c)，有可分别在三个导向槽上沿其中心线方向滑动的长形挡光板(20a)、(20b)、(20c)，在长形挡光板上分别有透光孔(21a)、(21b)、(21c)，透光孔的形状和大小与黑白编码片(14)在焦平面上的一级衍射光斑形状和大小相近，透光孔上分别贴有红、兰、绿原色滤色片(22a)、(22b)、(22c)，导向槽、长透光孔、长形挡光板及透光孔的中心线相重合，分别为X1、X2、X3，並交于一点O，X1与X2、X2与X3方向之间的锐角夹角α与特殊三色光栅(9)的红兰绿光栅条纹方向的锐角夹角α相同。
专利摘要
本发明是“用三色光栅和黑白感光胶片拍摄彩色景物”技术的工艺具体化、实用化，给出了特殊三色光栅最佳设计、工艺条件及在摄影系统上安装方法，给出了新的ND反转冲洗工艺及新的光学解码系统。本技术可用于彩色图象档案存贮，彩色摄影，多光谱照相等方面。
文档编号G03C7/00GK86100786SQ86100786
公开日1987年4月15日 申请日期1986年1月29日
发明者母国光, 方志良, 王君庆, 李玺英, 许欣 申请人:南开大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan