双机立体合成器支撑结构改进与分析

    0 引言

    双机立体[2]合成器， 是通过人眼观察景物的方法， 利用两台上下安置的电影摄影机， 分别代表人的左、 右眼， 同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。 放映时， 观众戴上特制的偏光眼镜观看时， 眼前便展现出一幅幅连贯的立体画面， 使观众产生强烈的 “身临其境”感。 两台摄像机通过安装在水平方向的半透半反遮光镜盒获取拍摄影像， 再将影像在电脑上进行合成获得三维立体效果。 要求半透半反遮光镜盒保持水平并与安装在竖直机位上的摄像机保持垂直安装， 半透半反遮光镜盒由倾斜安置的 45°的半透半反镜和遮光镜盒组成， 如果半透半反遮光镜盒安装不平行， 水平和竖直两台摄像机通过半透半反镜成像中心就不在同一高度， 而造成后期影像无法合成或出现重影或者变形等情况。

    1 支撑结构和工艺[3]对成像的影响

   （1） 支撑结构。 改进前支撑结构由三部分组成， 由支撑座、 光轴支撑杆、 连接座三部分组成， 改进后支撑结构为一个铸铝件。

   （2） 工艺对成像的影响 。 按工艺要求 ， 半透半反镜应与竖直安装的摄影机成 45°角安装， 如果半透半反镜角度大于或小于 45°， 就会出现如图所示光线不垂直入射的情况， 光线经过半透半反镜后， 竖直放置的摄像机的入射光线就不会垂直射入， 水平与垂直放置的摄影机CCD成像心就不在同一高度， 如图 1 所示， 就会造成后期影像无法合成或出现重影或者变形等情况。

    当半透半反镜轴线方向不平行， 如图 2 所示， 光线区域最大范围即为标注水平放置的长方形区域内， 当由于安装或者工艺引起的轴向方向不平行， 就相当于半透半反光镜倾斜放置 ，而光线区域最大范围就变成图中阴影部分区域， 就会引起摄影机 CCD 成 像 区 域 变小， 或者成像边缘区域变暗。

    改进前支撑结构由支撑座， 光轴支撑杆， 连接座三部分组成， 改造前支撑结构的最大累积误差 0.06mm。 改造后支撑结构， 其差主要为相对平面度误差， 其平面度误差可以通过精磨加工来减少， 其最大误差在 0.01mm 之内， 与之相对应的半透半反镜片倾角和与轴线的平行度影响， 前者要远大与后者， 综合以上两种影响因素， 可见改造前的支撑结构对 CCD 成像的影响远大于改造后的支撑结构。

    2 建模与受力分析

    对改进前支撑结构进行建模和简化， 其模型如图 3所示， 其中忽略光轴自身加工工艺上的形位公差， 支撑座与光轴之间配合也为零公差。