专利名称：一种彩色立体影象助拍器和体视眼镜及其滤色片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色立体影象助拍器和体视眼镜的改进。
一般拍摄立体影象(如立体电影等)都是仿人眼的两个位置分别摄出两侧不同的两幅影象，然后戴上特制的眼镜，使左右眼只能分别看到其中的一个影象，由视神经传至大脑，迭合在一起就产生了立体感，其缺点是要摄制出两幅分开的影象，并且只能看到黑白的或单色的影象。据我国Cn86100845A发明专利申请公开说明书记载1974年苏联列宁格勒电讯工程学院设计的一种单镜头单光路基补色双色分象立体彩色电视广播系统，效果差未见实用;莫斯科大学采用分色法实现彩色立体电视的方案，其分色法复杂繁琐设备庞大难易实现;1983年英国出版的《今后十年电视机》一书说，至少今后十年内不会有可供实用的立体彩色电视机出现。
Cn86100845A发明专利申请公开说明书，提出了一种彩色立体图象的拍摄和显示装置，但还存在以下一些问题1.如
图1所示，该立体拍摄器的两个入射光轴方向是平行的，不能随拍摄系统镜头焦距的调节而改变，因此，两个光轴对准的是被拍摄景物上的两个点，而不是象人的双眼看物那样，眼球光轴方向随意可调，注视中心总是同步地对准着景物上的同一点，故该拍摄器的两个光束在拍摄系统中所成的象是错位重迭的，不象双眼看物时那样重迭得好。因而影响拍摄和观看立体影象的效果，在拍摄近处景物时，这个缺点尤为明显。
2.如图2所示，该立体拍摄器的两个光路中，两个滤色片的光谱组合是将光谱前后分段的，一个滤色片透过的为λ0-λ1的可见光，近于某种色光(如蓝光)，另一个滤色片透过的为λ1-λ2的可见光，则为另一种色光(如黄光)，两路光束重迭成象于同一平面上，但因两个象的形状不全部相同，两个象在象平面上的位置也不相同，它们不能全部重合，因此以蓝黄两滤色片为例，景物的光透过滤色片后所成的影象，不重合部分出现一侧边缘为蓝色，另一侧边缘则是黄色，从而使拍摄和观看到的立体影象色彩失真，出现类似重影的色边。
3.由于该拍摄器的两个成象光路，一个是直接射入拍摄系统的镜头，另一个是经两次反射后进入的，因而两光路有一个光程差，差值为后一光路中平面透镜和反射镜间的距离，即图1中o′o″的长度。对于同一镜头的同一焦距来说，同一成象面上对应的两光路的物镜距(指实际光程)应当是相等的，因此，拍摄系统同时记录下来的不是同一平面上景物的景象。虽然拍摄远景时，差异不会明显，(因为物镜距远大于两光路的光程差)，但是在拍摄近景时，两个影象就会有明显的差异(因为两个被摄物面的位置受光程差的影响而有显著的不同)，因而影响成立体象的质量。
本发明的目的是为解决上述存在问题，进行新的构思，提供一种彩色立体影象助拍器和体视眼镜。将助拍器装在普通的拍摄系统(如照相机、摄影机、摄象机等)镜头前端，便可拍摄出还原性好的彩色立体潜在影象，经过普通的显示系统(如照片、电影、电视等)显示后，戴上特制的彩色体视眼镜，便可看到与真实影物无差异的彩色立体影象。
现将本发明具体说明如下
(1)彩色立体影象助拍器的结构和工作原理。
1.图3为彩色立体影象助拍器的结构示意图。因为普通的拍摄系统在这一外加的装置协助下就可拍摄彩色立体影象，故称为彩色立体影象助拍器(简称助拍器)，它主要由滤色片(4)(6)、反射镜(2)(3)(7)、平面透镜(5)、壳体(8)、连接座(9)和反射镜转角调节机构等组成。助拍器通过连接座和拍摄系统相连。
2.图5为助拍器光学原理图。助拍器有一套双光路反射型潜望系统，被拍摄物体A上的光分为两束，光束1经反射镜(2)(3)的反射，透过滤色片(4)和平面透镜(5)后，再透过拍摄系统的镜头L，在象平上成象A′;光束2经反射镜(7)的反射，透过滤色片(6)，再经平面透镜(5)的反射，然后透过拍摄系统的镜头L，在象平面上成象A″。由于助拍器中两个光路的长度相等，从而能保证两个光路对同一个物面能同样清晰地成象。
3.助拍器中的反射镜(2)(7)能绕着过镜平面的中心轴转动，调整平面镜转角θ1、θ2，能使两束光的光轴的交点与物镜L的光轴交于一点，并且物光进入物镜后两束光的光轴和物镜光轴重合，因此，两个影象的中心点在成象面上是重合的。平面镜转角调节机构的一种由齿条、扇形齿轮组成和镜头焦距调节圈相连，(如图4所示)能使角θ1θ2的调节与镜头焦距的调节同步进行。这个特点保证了双光路拍摄的影象在成象时便已经重迭，其效果和人双眼看景物时的效果相一致，从而增强了影象的立体感。
4.被拍摄物体上的光束1经过滤色片(4)只允许含有滤长λ0-λ1、λ2-λ3……λn-2-λn-1的光通过，光束2经过滤色片(6)只允许含有λ1-λ2、λ3-λ4……λn-1-λn的光通过，两种滤色片的光谱组合如图6所示，是将整个光谱区分为n段，n值可适当选择，因为全部可见光可视为三原色光的合成，故n的最佳值应为3的偶数倍，如n＝6，12，18，24，30，……等，两滤色片能透过的光合成后为全部可见光，其波长范围为λ0-λn，图中6选择n＝12。
景物的光透过上述每种滤色片后，在拍摄系统中都能在成象面上形成一幅与景物色彩无明显差异的彩色影象，不仅两象重迭部分能合成而保持景物的原色，那些因视差缘故而不能重合的部分，也没有明显的色彩差异，从而保证了色彩的真实感。
(2)彩色体视眼镜(简称体视镜)，是在普通的眼镜框架上分别装上与助拍器滤色(4)(6)相同的两种滤色片，而且左右位置也相对应。戴上体视眼镜后，左眼看到的是光束1所显示的象，右眼看到的是光束2所显示的象，然后由视神经传至大脑，感觉到的则是两束光的不同波长的合成彩色。
(3)图7是制作滤色片的装置示意图。助拍器和体视眼镜用的滤色片的制作装置，由白光源1、凸透镜2、单缝3、凸透镜4。6、光栅5组成分光和成象系统，在频谱面上放置滤波板7，将未曝光的彩色反转片8放在象平面上，适当调整滤波板的位置，可摄制出滤色片(4)(6)。本装置中的滤波板是一种特制的光栅，要求其缝宽a等于其光栅常数d的一半，光栅常数由式n＝ (2L)/(n) 来确定，式中L是每级光谱区的总宽度，n为将光谱区分段总数。图8是滤波板的示意图，这里选择n＝12，滤波板在装置中可以沿其缝的方向上下平移，用滤波板上方一排缝漏光时，使反转片曝光，可制作滤色片(4)，用滤波板下方一排缝漏光，使反转片曝光，可制作滤色片(6)。
本发明的助拍器和现有的立体摄影技术相比，其优点概述如下有一套双光路反射型潜望系统，两个光路长度相等，能对同一个物面同样清晰地成象;有一个平面镜转角调节机构，能随物镜焦距的调节同步调整，使双光路拍摄的影象在成象时能同位置重迭，和人的双眼看景物时的效果一致，能增强影象的立体感;两种滤色片的光谱组合为将光谱区分为n段，因而景物的光透过每种滤色片后，在拍摄系统中都能在成象面上形成一幅与景物色彩无明显差异的彩色影象，双光路形成的两个影象重合部分能合成保持景物的原色，因视差而不重合部分，也没有明显的色彩差异，能避免出现类似重影的色边，保证色彩的真实感;所需滤色片采用分光光谱滤色原理制作，能保证其光谱组合符合设计要求。
本发明的助拍器设计合理，结构简单，制作时将各种平面镜和齿轮齿条先装在金属构架上，然后再套装上塑料压制成的壳体，易生产制造推广应用。根据摄影机、摄象机、照相机的镜头制成不同规格的助拍器，能为电影、电视、照相实现彩色立体化提供良好条件。
权利要求
1.一种彩色立体影象助拍器和彩色体视眼镜。其特征在于助拍器有一套双光路反射型潜望系统，是由滤色片(4)(6)反射镜(2)(3)(7)平面透镜(5)连接座(9)和反射镜转角调节机构等组成。主要作用在于将助拍器装在普通的拍摄系统镜头前端，便可拍摄出彩色立体潜象，在经过普通的显示系统显示后，人们戴上彩色体视眼镜便能看到与真实景物无差异的彩色立体影象。
2.根据权利要求1所述的助拍器，其特征在于滤色片(4)能透过含波长λ0-λ1、λ2-λ3、……λn-2-λn-1的可见光，滤色片(6)能透过含波长λ1-λ2、λ3-λ4……λn-1-λn的可见光。将可见光谱区共分为n段，n值可适当选择，其最佳值为3的偶数倍，如n＝6、12、18、24、30、……等，两滤色片能透过的光合成后为全部可见光，其波长范围为λ0-λn。
3.根据权利要求1所述的助拍器，其特征在于反射型潜望系统中的二个光路的长度是相等的，所以当助拍器装在拍摄系统的镜头前时，不论镜头的焦距如何改变，均能同步拍摄同一物面上景物的影象，保证两影象同样清晰。
4.根据权利要求1所述的助拍器，其特征在于反射镜(2)(7)的调节角θ1θ2可以随镜头焦距的调节同步调整，使两光路的光轴能同时对准景物上的同一被注视点，保证该点在二光路中都能在成象面的同一位置上成象，使其能同眼睛观看景物的效果保持一致。平面镜转角调节机构的一种由齿条、扇形齿轮组成，与镜头焦距调节圈相连。
5.根据权利要求1所述的体视眼镜，其特征在于在普通的眼镜框架两边分别装上权利要求2所述的滤色片(4)(6)。
6.根据权利要求2所述的滤色片，其制作方法的特征在于由光源1凸透镜4、6光栅5等组成分光和成象系统，在频谱面上放置滤波板7，将未曝光的彩色反转片8放在象平面上，适当调整滤波板的位置可摄制出滤色片(4)(6)。
7.根据权利要求6所述的滤色片的制作方法，其特征在于有一个可上下平移的滤波板7，它是一个特制的光栅，其缝宽a等于光栅常数d的一半，光栅常数由式d＝ (2L)/(n) 来确，式中L是每级光谱区的总宽度，n为光谱区分段的总数。
全文摘要
一种彩色立体影象助拍器和体视眼镜的改进。助拍器主要由滤色片反射镜平面透镜等构成。滤色片(4)能透过含波长入。-λ
文档编号G02B27/22GK1036271SQ8810339
公开日1989年10月11日 申请日期1988年6月1日 优先权日1988年6月1日
发明者射家宇 申请人:射家宇