專利名稱：一步法立體攝影鏡頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有立體定基系統(tǒng)的單臺單鏡頭攝影機的立體攝影術，特別涉及一種一步法立體攝影鏡頭。
制作立體圖片通常采用多臺單鏡頭相機或一臺多鏡頭相機，從不同方位同時拍攝，獲得幾幅畫面略有差異的底片，再將這些底片在機外合成為一張具有若干直條紋組成的圖像，接著在該合成圖象上覆蓋一層光柵制成自由立體圖片。這種方案必須采用多臺單鏡頭相機或一臺多鏡頭相機和價格昂貴的擴印合成設備。
日本專利JP58-54375提供了一種單鏡頭立體照相機，攝影時令光圈和柱面光柵水平相向移動，產生移動焦點，從而獲得一幅反立體圖片(即幻視像)，再于機外將該反立體圖象經過特殊的工藝制作成立體圖片。這種方案同樣也需要特殊的印制設備和工藝。
本實用新型的目的在于提供一種一步法立體攝影鏡頭，該鏡頭由鏡筒、深度擴展鏡、像反轉鏡、合成鏡、成像物鏡組成，景物的不同方位的像分別經過深度擴展鏡、像反轉鏡、合成鏡、成像物鏡后在單幅感光體上形成立體圖象。普通的單鏡頭反光式照相機機身或其它類型的攝影機機身與本實用新型的這種鏡頭相連接能直接獲得立體感強的立體圖像。


圖1為一步法立體攝影鏡頭的結構示意圖。
圖2為另一種一步法立體攝影鏡頭的結構示意圖。
圖3為本攝影鏡頭的成像過程示意圖。
圖4、圖5為像反轉鏡相對于合成物鏡31的徑向布置圖。
圖6為柱面光柵的局部放大圖。
實現(xiàn)本實用新型目的采用以下技術措施1.在鏡頭內設置了a、b、c、d多個光學通道，每一個通道分別對景物不同方位取景。
2.采用由前物鏡21A～21D、承影片22、后物鏡23A～23D構成的像反轉鏡2，其中前物鏡21A～21D和后物鏡23A～23D光學參數(shù)完全相同，景物MN相對于前物鏡21A～21D的不同方位的景象被分別獨立地成象在承影片22上、后物鏡23A～23D以承影片22上的像為物，在象平面上形成幻視像M’N’(又稱反立體像)。
3.合成鏡3由合成物鏡31和光柵32構成，合成物鏡31相當于一個單鏡頭物鏡將幻視像M’N’成像在具有一定頻率的光柵32的后表面，由于光柵32的視差特性的作用，圖象經過光柵32后，景物的每一個不同方位的景象所成的圖象被光柵32各單元順次分解，在光柵32的后表面重新組合成富有立體感的正視像。
4.光柵32的布置方式有兩種，一是與感光體T一起布置在鏡頭之外的相機機身內，感光體T的感光面與光柵32的象平面重合，直接獲得立體圖片(負片)。另一種是置于鏡頭中，光柵32之后設置一個成像物鏡4，將光柵32的后表面的正視像投影到布置在攝影機機身內的感光體T上。
5.本鏡頭的像反轉鏡2的最大視點跨距大于60mm時，深度擴展鏡1可以省略。所謂最大視點跨距是指后物鏡23A與23D的光軸之間的距離。
根據(jù)
圖1所示的光學原理，上述光柵32的布置方式、是否設置深度擴展鏡1或成像物鏡4，本實用新型適于采用兩種設計方案。
以下結合實例，詳細敘述本實用新型的具體內容。
一種一步法立體攝影鏡頭，如
圖1所示，其特征是該鏡頭由鏡筒、深度擴展鏡1、像反轉鏡2、合成鏡3、成像物鏡4組成，其中深度擴展鏡1由反射面不相平行的反射鏡1A-1A’～1D-1D’構成，像反轉鏡2由前物鏡21A～21D、承影片22、后物鏡23A～23D構成，前物鏡21A～21D和后物鏡23A～23D皆對稱于光軸OO’布置，且其光學參數(shù)必須相同，合成鏡3由合成物鏡31和光柵32構成，來自景物MN的不同方位的像a、b、c、d分別經過深度擴展鏡1及像反轉鏡2所成的像為幻視像M’N’，該幻視像經合成鏡3所成的像為具有立體效果的正視像，再經過成像物鏡4后該立體像被投影到布置在攝影機機身內的單幅感光體T上。
另一種一步法立體攝影鏡頭，如圖2所示，其特征是該鏡頭由鏡筒、像反轉鏡2、合成物鏡31構成，像反轉鏡2由前物鏡21A～21D、承影片22、后物鏡23A～23D構成，前物鏡21A～21D和后物鏡23A～23D皆對稱于光軸OO’布置，且其光學參數(shù)必須相同，來自景物MN的不同方位的像a、b、c、d經過像反轉鏡2所成的像為幻視像M’N’，該幻視像M’N’經合成物鏡31所成的像為正視像，再經過布置于攝影機機身內的光柵32在單幅感光體T上所成的像為具有立體效果的圖片。
本實用新型采用的像反轉鏡2，其前物鏡21A～21D、承影片22、后物鏡23A～23D是預先連為一體的像反轉組件，且固定在鏡筒上；柱面光柵32的單元相對孔徑d/h等于合成物鏡31的相對孔徑D/f；合成物鏡31的有效通光口徑應大于前物鏡21A～21D和后物鏡23A～23D的最大視點跨距。
本實用新型的鏡頭可與照相機、錄象機、電影攝影機等圖象記錄設備相連接，也可與以CCD為感光體的其它記錄設備相連，直接用于立體圖象的顯示。
圖1、圖2中的虛線框內的部件是布置在相機機身內的。
圖3顯示景物MN上的點M和N成像的過程，首先，景物MN相對于前物鏡21A～21D的不同方位的景象分別被前物鏡21A～21D成像于承影片22上，并作為與前物鏡21A～21D相對應的后物鏡23A～23D的物，被后物鏡23A～23D分別成像，并被成像為M’N’，像M’N’為幻視像，由于前物鏡21A～21D和后物鏡23A～23D光學參數(shù)相同，前物鏡21A～21D的光軸和對應的后物鏡23A～23D的光軸空間重合，前物鏡21A～21D的像距、物距等于對應的后物鏡23A～23D的物距、像距，因此，景物被1∶1地“映射”到成像面M’N’上。
前物鏡21A～21D或后物鏡23A～23D相對于合成物鏡31的徑向布置如圖4、圖5所示。
圖6顯示點M在柱面光柵32中一個單元的后表面成像的圖形。
同現(xiàn)有技術比較，本實用新型的一步法立體攝影鏡頭有以下突出的優(yōu)點
1.立體圖片的拍攝是一步完成的，不必分為“記錄”和“合成”兩個步驟，避免了兩步法中參數(shù)不易匹配的難題，且提高了立體圖片的質量。
2.鏡頭的通用性強，普遍單鏡頭反光式照相機機身配置本實用新型的鏡頭在普通膠片上便可記錄景物的立體信息。
3.本實用新型的鏡頭記錄的原始立體圖片(感光膠片)，用普通的圖片放大印制設備(如常規(guī)的彩色擴印機)便可印制出立體感強的立體圖片，無需專用設備或特殊的工藝。
4.由于省去了以往制作立體圖片所需的專用記錄、合成設備，使拍攝立體圖片的成本降低一個數(shù)量級以上，又由于拍攝立體圖片的過程與普通的圖片拍攝過程完全一樣易于掌握，從而為立體攝影術的快速普及至家庭創(chuàng)造了條件。
5.由于本實用新型的鏡頭在記錄立體圖象方面具有相對的獨立性，因此可以十分方便地與任何其它的圖象記錄或顯示設備相連接，進行立體圖象的記錄或顯示。
實施例1一種一步法立體攝影鏡頭，采用如
圖1所示的結構，鏡筒長度為250mm，深度擴展鏡1的外徑為φ120mm、最大視點跨距為90mm，合成物鏡31有效通光口徑為φ40mm，深度擴展倍率為3倍，前物鏡21A～21D和后物鏡23A～23D為四眼結構，其焦距皆為25mm，合成物鏡31的相對孔徑為1∶1，柱面光柵32的空間頻率為12線對/mm，單元相對孔徑為1∶1，成像物鏡4的有效通光口徑為φ30mm，焦距為50mm。
采用本實用新型鏡頭拍攝的立體圖片，其立體效果明顯優(yōu)于兩步法制作的圖片。
實施例2一種一步法立體攝影鏡頭，采用如圖2所示的結構，由鏡筒、前物鏡21A～21D、承影片22、后物鏡23A～23D、合成物鏡31構成，鏡筒尺寸為φ80×250mm、合成物鏡31有效通光口徑為φ65mm、其余元件的參數(shù)與實施例1相同。
權利要求1.一種一步法立體攝影鏡頭，其特征在于該鏡頭由鏡筒、深度擴展鏡(1)、像反轉鏡(2)、合成鏡(3)、成像物鏡(4)組成，其中深度擴展鏡(1)由反射面不相平行的反射鏡(1A-1A’)～(1D-1D’)構成，像反轉鏡(2)由前物鏡(21A)～(21D)、承影片(22)、后物鏡(23A)～(23D)構成，前物鏡(21A)～(21D)和后物鏡(23A)～(23D)皆對稱于鏡頭光軸(OO’)布置，且其光學參數(shù)必須相同，合成鏡(3)由合成物鏡(31)和光柵(32)構成，來自景物(MN)的不同方位的像(a)、(b)、(c)、(d)經過深度擴展鏡(1)及像反轉鏡(2)所成的像為幻視像(M’N’)，該幻視像經合成鏡(3)所成的像為具有立體效果的正視像，再經過成像物鏡(4)后該立體像被投影到布置在攝影機機身內的單幅感光體(T)上。
2.一種一步法立體攝影鏡頭，其特征在于該鏡頭由鏡筒、像反轉鏡(2)、合成物鏡(31)構成，像反轉鏡(2)由前物鏡(21A)～(21D)、承影片(22)、后物鏡(23A)～(23D)構成，前物鏡(21A)～(21D)和后物鏡(23A)～(23D)皆對稱于光軸(OO’)布置，且其光學參數(shù)必須相同，來自景物(MN)的不同方位的像(a)、(b)、(c)、(d)經過像反轉鏡(2)所成的像為幻視像(M’N’)，該幻視像(M’N’)經合成物鏡(31)所成的像為正視像，再經過布置于攝影機機身內的光柵(32)在單幅感光體(T)上所成的像為具有立體效果的圖片。
3.根據(jù)權利要求1或2的攝影鏡頭，其特征在于所述的前物鏡(21A)～(21D)、承影片(22)、后物鏡(23A)～(23D)是預先連為一體的像反轉組件，且固定在鏡筒上。
4.根據(jù)權利要求1或2的攝影鏡頭，其特征在于所述的光柵(32)，其單元相對孔徑d/h等于合成物鏡(31)的相對孔徑D/f。
5.根據(jù)權利要求1或2的攝影鏡頭，其特征在于所述的合成物鏡(31)，其有效通光口徑應大于前物鏡(21A)～(21D)和后物鏡(23A)～(23D)的最大視點跨距。
6.根據(jù)權利要求1或2的攝影鏡頭，其特征在于所述的光柵(32)優(yōu)先采用柱面光柵。
專利摘要一種一步法立體攝影鏡頭，由鏡筒、深度擴展鏡1、像反轉鏡2、合成鏡3、成像物鏡4組成，其特征是像反轉鏡2是由前物鏡21A～21D、承影片22、后物鏡23A～23D構成，合成鏡3由合成物鏡31和光柵32構成，來自景物的不同方位的像a、b、c、d分別經過上述光學元件后在單幅感光體T上形成立體圖像。同現(xiàn)有技術比較，本實用新型的優(yōu)點是配置本實用新型鏡頭的單鏡頭反光式照相機或攝影機能一步完成立體圖片的攝影，無需專用的擴印或顯示設備便可以直接獲得立體圖像，廣泛適用于攝影行業(yè)。
文檔編號G03B35/00GK2247823SQ9524447
公開日1997年2月19日 申請日期1995年8月1日 優(yōu)先權日1995年8月1日
發(fā)明者王元慶 申請人:王元慶