專(zhuān)利名稱(chēng)：屏控?cái)z影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的攝影裝置。
現(xiàn)有攝像機(jī)中所用三片CCD(電荷耦合器件圖像傳感器)式攝影裝置，其分光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高，而且始終存在三片CCD間畫(huà)面重合精度問(wèn)題。單片CCD式攝影裝置，則由于使用彩條分光鏡，分辨率大大降低，雖可提高CCD的集成度而稍有改善，效果仍不理想，卻又提高了CCD成本?，F(xiàn)有的數(shù)碼照像機(jī)(只用單片CCD)也存在同樣的問(wèn)題?，F(xiàn)有攝影裝置的光圈和快門(mén)都采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，雖可用電子控制，但仍存在機(jī)械精度與可靠性問(wèn)題，加工要求很高，因此成本也就高。此外，攝影所用濾色鏡都是另外臨時(shí)加上去的，很不方便?，F(xiàn)有變焦攝影鏡頭笨重，使用也很麻煩。
本發(fā)明的目的，就是提供一種新型的攝影裝置，采用特殊的三原色分光系統(tǒng)，還將光圈、快門(mén)及濾光集于一身，并對(duì)三原色影像進(jìn)行變焦攝影，只使用單片CCD(或膠片)傳送(或記錄)彩色影像。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了一種特殊構(gòu)造的液晶屏，將其置于攝影成像透鏡與成像面之間，對(duì)攝影成像透鏡所成彩色影像進(jìn)行三原色分光，經(jīng)分光后的三原色影像相繼投影到成像面上。在成像面上，即可用單片CCD(或膠片)將三原色影像傳送出去(或記錄下來(lái))，顯示時(shí)(或經(jīng)洗印)再合成真彩色影像。在彩色液晶屏與成像面間再設(shè)置全息透鏡屏，對(duì)投影前的三原色影像分別用全息透鏡屏上交替顯示的三原色各自的不同焦距全息透鏡(圖形)進(jìn)行變焦投影，即可在成像面上合成真彩色不同焦距影像。
這里所用的液晶屏與普通液晶顯示屏基本構(gòu)造相似，液晶層被夾在兩片石英玻璃基片之間，在液晶層與兩側(cè)面基片之間用透明導(dǎo)電薄膜分別制作透明的公共電極和透明的圖形電極到基片上。圖形電極為同心圓環(huán)形，自中心向外擴(kuò)展。對(duì)應(yīng)同心圓環(huán)形圖形電極，在公共電極與該側(cè)基片之間，制作間隔分布的三原色綠(G)、紅(R)、蘭(B)色同心園環(huán)形濾色膜，這樣制成的液晶屏為彩色液晶屏。如此間隔分布的相同三原色濾色膜對(duì)應(yīng)的同心圓環(huán)形圖形電極各自從中心向外相連成組，同時(shí)導(dǎo)通，使對(duì)應(yīng)處的液晶變?yōu)橥该鳎憧赏高^(guò)與該處濾色膜相同顏色的三原色光。交替接通相同數(shù)量的三原色各組的同心圓環(huán)形圖形電極，便可使三原色光分別交替透過(guò)，進(jìn)行三原色分光。經(jīng)分光的三原色影像一幀幀相繼投影到成像面上，用CCD將此三原色影像相繼轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l信號(hào)，經(jīng)輸出處理和模/數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)/模轉(zhuǎn)換，傳送到顯示器上顯示并合成真彩色影像?；虼蛴〕鰜?lái)或用彩色膠片對(duì)經(jīng)分光的三原色影像一幀帳相繼曝光，經(jīng)洗印合成真彩色影像記錄。
在彩色液晶屏與成像面之間設(shè)置的全息透鏡屏，即是液晶電視空間光調(diào)制器，為普通黑白液晶電視掃描顯示屏。用圖形發(fā)生器將存儲(chǔ)的多焦距全息透鏡圖形的編碼數(shù)據(jù)輸給黑白液晶電視掃描顯示屏的幀存儲(chǔ)器，由幀存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)根據(jù)攝影焦距需要有選擇地饋送到黑白液晶電視掃描顯示屏上實(shí)時(shí)地分別顯示這些有不同焦距的全息透鏡圖形。三原色各配其專(zhuān)用的多焦距全息透鏡圖形。全息透鏡屏上顯示的三原色光各自適用的多焦距全息透鏡圖形分別交替地從經(jīng)分光的三原色影像上取像進(jìn)行二次變焦成像，并投影到成像面上合成真彩色不同焦距影像，實(shí)現(xiàn)變焦攝影。
交替接通彩色液晶屏中不同比例數(shù)量的三原色各組同心圓環(huán)形圖形電極，使三原色光按相應(yīng)比例交替透過(guò)，便可調(diào)節(jié)彩色成像的三原色匹配，起攝影濾色鏡的作用。
如果在液晶屏中不制作三原色濾色膜，便是黑白液晶屏。在同心圓環(huán)形圖形電極組導(dǎo)通時(shí)，變得透明的液晶便可同時(shí)透過(guò)白光中的各色光，不起三原色分光和濾光作用。
通過(guò)改變液晶屏中同時(shí)導(dǎo)通的同心圓環(huán)形圖形電極的數(shù)量而改變液晶屏的透光面積，起著光闌作用，可用于改變相對(duì)孔徑，控制攝影光圈。通過(guò)改變交替導(dǎo)通的頻率，便可改變同心圓環(huán)形圖形電極組導(dǎo)通的時(shí)間，也就改變了液晶屏的透光時(shí)間，即可起快門(mén)作用。延遲導(dǎo)通即可用于自拍控制。
用彩色液晶屏構(gòu)成的使用單片CCD或膠片的I型屏控?cái)z影裝置可配置成屏控?cái)z像機(jī)和屏控?cái)z影機(jī)，包括屏控?cái)?shù)碼照像機(jī)和屏控濾光照像機(jī)，以及屏控濾光電影攝影機(jī)。用彩色液晶屏和全息透鏡屏構(gòu)成的II型屏控?cái)z影裝置可配置成各種屏控變焦攝影裝置。用黑白液晶屏構(gòu)成的III型屏控?cái)z影裝置，則可配置成不帶濾光的屏控普通照像機(jī)。
用本發(fā)明——屏控?cái)z影裝置可配置成的各種產(chǎn)品，它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能，及其所用傳送或記錄方式，詳見(jiàn)下表中所列
本發(fā)明——屏控?cái)z影裝置，由于采用了特殊的液晶屏，將三原色分光、濾光與光圈、快門(mén)都集中到液晶屏上進(jìn)行控制，不但可以只用單片CCD(或膠片)即可傳送(或記錄)彩色影像，而且大大簡(jiǎn)化了整機(jī)結(jié)構(gòu)和操作，性能更可靠，成本還大大低于三片CCD攝影裝置，分辨率又大大高于普通單片CCD攝影裝置(包括數(shù)碼照像機(jī))。再加入全息透鏡屏，則可方便、快捷地進(jìn)行變焦攝影。此外，還特別可以通過(guò)液晶屏和全息透鏡屏方便地進(jìn)行自控和遙控。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)將通過(guò)以下實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1 屏控?cái)z影裝置示意圖A圖2 屏控?cái)z影裝置示意圖B圖3 液晶屏示意4 多焦距全息透鏡變焦示意5 屏控?cái)z像機(jī)實(shí)施例示意6 屏控?cái)z影機(jī)實(shí)施例示意7 屏控變焦攝影裝置實(shí)施例示意8 工作原理框圖，以I型屏控?cái)z影裝置為例圖1是屏控?cái)z影裝置示意圖A。光腔(1)中前部有攝影成像透鏡(2)，中部有液晶屏(3)，成像面(4)位于光腔(1)的后部，準(zhǔn)直光路排列。液晶屏(3)由驅(qū)動(dòng)器(5)驅(qū)動(dòng)。攝影成像透鏡(2)所攝入的影像經(jīng)液晶屏(3)投影到成像面(4)上。當(dāng)液晶屏(3)為彩色液晶屏?xí)r，即成I型屏控?cái)z影裝置，可在成像面(4)處用單片CCD或膠片傳送或記錄彩色影像。當(dāng)液晶屏(3)為黑白液晶屏?xí)r，即成III型屏控?cái)z影裝置，能用膠片記錄彩色影像。光腔(1)密閉隔光，只允許攝影成像透鏡進(jìn)入光線。
圖2是屏控?cái)z影裝置示意圖B。光腔(6)中前部有攝影成像透鏡(7)，成像面(8)位于光腔(6)的后部，中部靠近攝影成像透鏡(7)處，有彩色液晶屏(9)，在彩色液晶屏(9)與成像面(8)間有全息透鏡屏(10)，準(zhǔn)直光路排列。彩色液晶屏(9)由驅(qū)動(dòng)器(11)驅(qū)動(dòng)，全息透鏡屏(10)由圖形發(fā)生器(12)驅(qū)動(dòng)。攝影成像透鏡(7)所攝入的影像經(jīng)彩色液晶屏(9)分光，成像為三原色影像(13)，全息透鏡屏(10)從三原色影像(13)上取像變焦投影在成像面(8)上，即成為II型屏控?cái)z影裝置，可在成像面(8)處用單片CCD或膠片傳送或記錄變焦的彩色影像。驅(qū)動(dòng)器(11)與圖形發(fā)生器(12)分別對(duì)彩色液晶屏(9)和全息透鏡屏(10)進(jìn)行的三原色分光和變焦驅(qū)動(dòng)要準(zhǔn)確地按三原色同步對(duì)應(yīng)進(jìn)行。光腔(6)密閉隔光，只允許攝影成像透鏡(7)攝入光線。
圖3是液晶屏示意圖。
圖3(a)為彩色液晶屏剖面圖。液晶層(14)被夾在石英玻璃做的基片(15)和(16)之間，在基片(15)上制作三原色濾色膜(17)，用透明導(dǎo)電薄膜制作公共電極(18)，在基片(16)上用透明導(dǎo)電薄膜制作圖形電極(19)。
圖3(b)為彩色液晶屏中三原色濾色膜(17)與圖形電極(19)的分布平面圖。圖中所示同心圓環(huán)形即為圖形電極(19)的形狀，三原色濾色膜(17)也是此同心圓環(huán)形，與圖形電極(19)一、一對(duì)應(yīng)，但按三原色綠(G)、紅(R)、蘭(B)色間隔分布，同心圓環(huán)形圖形電極(19)按其位置所對(duì)應(yīng)的三原色濾色膜(17)的顏色分為綠(G)、紅(R)、蘭(B)三組，相同顏色的濾色膜(17)所對(duì)應(yīng)的圖形電極(19)相連成組，由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)通。三原色濾色膜(17)各自所對(duì)應(yīng)的不同圖形電極(19)間隔交替導(dǎo)通，即可間隔交替地使三原色綠(G)、紅(R)、蘭(B)色光相繼交替透過(guò)液晶屏，對(duì)白光進(jìn)行三原色分光。改變?nèi)饨惶嫱高^(guò)液晶屏的頻率，即可控制攝影快門(mén)。從中心向外增加同色同心圓環(huán)形濾色膜(17)所對(duì)應(yīng)的圖形電極(19)同時(shí)導(dǎo)通的數(shù)量，即可增加該色光透過(guò)液晶屏的面積。從外向里減少同色同心圓環(huán)形濾色膜(17)對(duì)應(yīng)的圖形電極(19)的同時(shí)導(dǎo)通的數(shù)量，即可減少該色光透過(guò)液晶屏的面積。三原色光的這種透光面積的增加或減少即可起光闌作用，改變攝影成像透鏡的相對(duì)孔徑，控制攝影光圈，但必須三原色光相應(yīng)地同步等量交替接續(xù)進(jìn)行，以保證整幀畫(huà)面各處三原色光透過(guò)液晶屏的透光率與透光量的隨時(shí)均勻分布與正確匹配。如果改變?nèi)珵V色膜(17)各自所對(duì)應(yīng)的圖形電極(19)同時(shí)導(dǎo)通的數(shù)量的比例，即可控制與調(diào)節(jié)三原色光合成真彩色的色光匹配，起攝影濾色鏡作用。
彩色液晶屏用于I型屏控?cái)z影裝置和II型屏控?cái)z影裝置。
圖3(c)為黑白液晶屏剖面圖。液晶層(20)被夾在石英玻璃做的基片(21)和(22)之間，在基片(21)上用透明導(dǎo)電薄膜制作公共電極(23)，在基片(22)上用透明導(dǎo)電薄膜制作圖形電極(24)，圖形電極(24)的形狀亦如圖3(b)中所示的同心圓環(huán)形。由于沒(méi)有三原色濾色膜，導(dǎo)通圖形電極(24)將使白光中的三原色光同時(shí)通過(guò)液晶屏。由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)并控制同時(shí)導(dǎo)通的自中心向外分布的圖形電極(24)的數(shù)量即可起光闌作用，改變攝影成像透鏡的相對(duì)孔徑，控制攝影光圈。而改變導(dǎo)通時(shí)間，即可起控制攝影快門(mén)作用。
黑白液晶屏用于III型屏控?cái)z影裝置。
圖4是多焦距全息透鏡變焦示意圖。圖形發(fā)生器(25)驅(qū)動(dòng)位于點(diǎn)(26)處的全息透鏡屏(27)根據(jù)攝影焦距需要有選擇地分別顯示出不同焦距全息透鏡圖形(28)(分為三原色紅R、綠G、蘭B的)，分別將有前焦距f1、f2、f3、f4………的前焦點(diǎn)(29)、(30)、(31)、(32)……處的前焦面(33)、(34)、(35)、(36)……上的不同截面上的三原色影像分別變換到固定焦距f0的后焦點(diǎn)(37)處的后焦面(38)上投影成像，并分別合成具有不同焦距的真彩色影像，實(shí)現(xiàn)變焦攝影。圖形發(fā)生器(25)要與彩色液晶屏的三原色分光變換同步對(duì)應(yīng)地驅(qū)動(dòng)全息透鏡屏。
圖5是屏控?cái)z像機(jī)實(shí)施例示意圖。屏控?cái)z像機(jī)的光腔由鏡簡(jiǎn)(39)和成像腔(40)兩部分組成。鏡筒(39)中裝攝影成像透鏡(41)，成像腔(40)前部裝彩色液晶屏(42)，成像腔(40)后部裝CCD(43)，測(cè)光器(44)裝在成像腔(40)中的適當(dāng)位置。驅(qū)動(dòng)器(45)和控制器(46)裝在成像腔(40)的背部，控制全部攝像過(guò)程。
圖6是屏控?cái)z影機(jī)實(shí)施例示意圖。屏控?cái)z影機(jī)的光腔由鏡筒(47)和成像腔(48)兩部分組成。鏡筒(47)中裝攝影成像透鏡(49)，成像腔(48)前部裝液晶屏(50)，成像面(51)位于成像腔(48)的后部，測(cè)光器(52)裝在成像腔(48)中的適當(dāng)位置。驅(qū)動(dòng)器(53)和控制器(54)裝在成像腔(48)的底部，控制全部攝影過(guò)程。取景器(55)如常配置。對(duì)于屏控?cái)?shù)碼照像機(jī)，液晶屏(50)使用彩色液晶屏，成像面(51)處裝CCD。對(duì)于屏控濾光照像機(jī)和屏控濾光電影攝影機(jī)，液晶屏(50)使用彩色液晶屏，成像面(51)處裝膠片。對(duì)于屏控普通照像機(jī)，液晶屏(50)使用黑白液晶屏，成像面(51)處裝膠片。
圖7是屏控變焦攝影裝置實(shí)施例示意圖。光腔由鏡筒(56)和成像腔(57)兩部分組成，鏡筒(56)中裝光學(xué)微列陣攝影成像透鏡(58)(以獲得較好的三維成像(59))。成像腔(57)前部裝彩色液晶屏(60)，成像面(61)位于成像腔(57)后部，在彩色液晶屏(60)與成像面(61)之間裝全息透鏡屏(62)。測(cè)光器(63)裝在成像腔(57)中的適當(dāng)位置。彩色液晶屏(60)由驅(qū)動(dòng)器(64)驅(qū)動(dòng)，全息透鏡屏(62)由圖形發(fā)生器(65)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)器(64)和圖形發(fā)生器(65)要用控制器(66)控制，對(duì)相同三原色同步對(duì)應(yīng)地驅(qū)動(dòng)彩色液晶屏(60)和全息透鏡屏(62)。對(duì)于屏控變焦攝像機(jī)和屏控變焦數(shù)碼照像機(jī)，成像面(61)處裝CCD。對(duì)于屏控變焦照像機(jī)和屏控變焦電影攝影機(jī)，成像面(61)處裝膠片。
圖8是工作原理框圖，以I型屏控?cái)z影裝置為例。控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)彩色液晶屏將攝影成像透鏡所攝入的彩色影像進(jìn)行三原色分光后，將三原色影像相繼投影到位于成像面處的CCD上，控制器驅(qū)動(dòng)CCD并對(duì)CCD的三原色視頻信號(hào)輸出進(jìn)行輸出處理，以適應(yīng)掃描需要，經(jīng)過(guò)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換傳送出去，再經(jīng)過(guò)數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換即可在顯示器上顯示并合成真彩色影像(對(duì)于屏控?cái)z像機(jī))；或打印出來(lái)(對(duì)于屏控?cái)?shù)碼照像機(jī))?？刂破魍ㄟ^(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)彩色液晶屏中的不同三原色各自對(duì)應(yīng)的圖形電極，對(duì)彩色液晶屏進(jìn)行分光控制，讓三原色影像相繼通過(guò)彩色液晶屏，對(duì)彩色影像的三原色進(jìn)行分光和濾光。測(cè)光器將對(duì)三原色影像進(jìn)行的測(cè)光數(shù)據(jù)傳給控制器，以確定攝影光圈和快門(mén)及其最佳配合，并通過(guò)改變彩色液晶屏分光控制中相繼同時(shí)導(dǎo)通的圖形電極的數(shù)量控制攝影光圈大??；通過(guò)改變彩色液晶屏中三原色濾色膜各自對(duì)應(yīng)的圖形電極交替導(dǎo)通分光控制的頻率控制攝影快門(mén)的大小。由此，便可使投影到成像面上的三原色影像能合成最佳的彩色影像的拍攝效果。如果將膠片放在成像面上，便可拍攝出理想的彩色影像記錄(對(duì)于屏控濾光照像機(jī)和屏控濾光電影攝影機(jī))。
對(duì)于II型屏控?cái)z影裝置，則還要用控制器控制圖形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)全息透鏡屏顯示不同焦距全息透鏡圖形，對(duì)三原色影像進(jìn)行變焦投影到成像面上。控制器要控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)彩色液晶屏與圖形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)全息透鏡屏同步對(duì)應(yīng)地進(jìn)行，對(duì)相同三原色進(jìn)行分光與變焦，并按三原色交替投影。變焦攝影可以用CCD進(jìn)行(對(duì)于屏控變焦攝像機(jī)和屏控變焦數(shù)碼照像機(jī))；也可以用膠片進(jìn)行(對(duì)于屏控變焦照像機(jī)和屏控變焦電影攝影機(jī))。
對(duì)于III型屏控?cái)z影裝置，將測(cè)光器所得的測(cè)光數(shù)據(jù)傳給控制器，即可直接通過(guò)改變黑白液晶屏中同時(shí)導(dǎo)通的圖形電極的數(shù)量控制攝影光圈的大??；通過(guò)改變黑白液晶屏中同時(shí)導(dǎo)通的圖形電極的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)控制攝影快門(mén)的大小。攝影用膠片進(jìn)行(對(duì)于屏控普通照像機(jī))。
如上控制均能容易地通過(guò)控制器自動(dòng)進(jìn)行和遙控進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.I型屏控?cái)z影裝置，光腔(1)前部有攝影成像透鏡(2)，中部有液晶屏(3)，成像面(4)位于光腔(1)的后部，準(zhǔn)直光路排列，液晶屏(3)為彩色液晶屏，由驅(qū)動(dòng)器(5)驅(qū)動(dòng)，其特征在于，彩色液晶屏交替透過(guò)三原色(綠、紅、蘭色)光，對(duì)攝影成像透鏡所攝入的彩色影像進(jìn)行三原色分光，并將經(jīng)分光后的三原色影像相繼交替投影到成像面(4)上。
2.II型屏控?cái)z影裝置，光腔(6)前部有攝影成像透鏡(7)，成像面(8)位于光腔(6)的后部，在光腔(6)的中部靠近攝影成像透鏡(7)有彩色液晶屏(9)，在彩色液晶屏(9)與成像面(8)之間有全息透鏡屏(10)，準(zhǔn)直光路排列，彩色液晶屏(9)由驅(qū)動(dòng)器(11)驅(qū)動(dòng)，全息透鏡屏(10)由圖形發(fā)生器(12)驅(qū)動(dòng)，其特征在于，彩色液晶屏(9)交替透過(guò)三原色(綠、紅、蘭色)光，對(duì)攝影成像透鏡(7)所攝入的彩色影像進(jìn)行三原色分光，全息透鏡屏(10)上可分別同步對(duì)應(yīng)地顯示三原色各自的不同焦距全息透鏡圖形，對(duì)經(jīng)彩色液晶屏(9)分光的三原色影像(13)同步對(duì)應(yīng)地進(jìn)行二次變焦成像并交替投影到成像面(8)上。
3.III型屏控?cái)z影裝置，光腔(1)前部有攝影成像透鏡(2)，中部有液晶屏(3)，成像面(4)位于光腔(1)的后部，準(zhǔn)直光路排列，液晶屏(3)為黑白液晶屏，由驅(qū)動(dòng)器(5)驅(qū)動(dòng)，其特征在于，黑白液晶屏可以改變透光面積和透光時(shí)間，控制攝影成像透鏡(2)向成像面(4)投影成像時(shí)的相對(duì)孔徑和曝光時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型的攝影裝置,以用于進(jìn)行單片CCD與膠片的彩色攝影。液晶屏位于攝影成像透鏡與成像面之間,交替透過(guò)三原色光,將攝入的彩色影像分光成為三原色影像并相繼投影到成像面上,再經(jīng)傳送或記錄,最后合成高分辨率的真彩色影像。液晶屏還同時(shí)具有光圈和快門(mén)功能,可對(duì)分光、濾光和光圈、快門(mén)進(jìn)行一體控制,特別適于自動(dòng)控制與遙控。用全息透鏡屏進(jìn)行變焦,更是方便、快捷?？捎糜谂渲贸蓴z像機(jī)、數(shù)碼照像機(jī)和濾光照像機(jī)、普通照像機(jī)以及電影攝影機(jī)等。
文檔編號(hào)G02F1/00GK1262453SQ0010346
公開(kāi)日2000年8月9日 申請(qǐng)日期2000年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月13日
發(fā)明者俞澤辰 申請(qǐng)人:俞澤辰