偏振光与立体电影教学提纲

偏振光与立体电影

隗立瑶北京工业大学实验学院10级电子信息工程专业3班中文摘要：光是一种横波，具有偏振的特性，它的振动方向与传播方法是相互垂直的。立体电影就应用了光的这种偏振特性。它的基本原理是：用两台投影仪同步投射出左眼和右眼的图像，形成左像右像双影，然后通过在两台投影仪前加装偏振镜头（线性偏振或圆偏振）进行放映。在观看立体电影时，观众需要配戴偏振眼镜，这副眼镜是一对透振化方向互相垂直的偏振片。这样，当观看金属幕上的图像时，就可以保证观众的左眼仅能看到左眼的图像，右眼仅能看到右眼的图像，这样经大脑综合处理后，就可以在眼前呈现出一幅立体的图像了。

关键词：偏振光立体电影3D 眼镜

正文：光是一种横波，具有偏振的特性，它的振动方向与传播方法是相互垂直的。根据其振动方向的不同，一般分为线偏振光，椭圆偏振光和自然光等。我们在自然界中得到的光大多是自然光或部分偏振光，它可以被看成是由许多偏振方向不同的线偏振光的叠加。而椭圆偏振光则是振动方向随传播距离变化而变化的一种光波。

如果一束光的光矢量只包含单一振动方向，这样的光叫线偏振光。自然光透过偏振片就变成线偏振光，其偏振化方向与偏振片的偏振化方向相同。

如果将线偏振光经过一个λ/4波片，光矢量在垂直于光的传播方向的平面内旋转，满足一定的条件，就可以形成了圆偏光。

人的视觉之所以能分辨远近，是靠两只眼睛的差距。人

的两眼分开约5公分，两只眼睛除了瞄准正前方以外，看

任何一样东西，两眼的角度都不会相同，如右图。虽然差

距很小，但经视网膜传到大脑里，大脑就用这微小的差距，

产生远近的深度，从而产生立体感。一只眼睛虽然能看到

物体，但对物体远近的距离却不易分辨。根据这一原理，

如果把同一景像，用两只眼睛视角的差距制造出两个影像，

然后让两只眼睛一边一个，各看到自己一边的影像，透过

视网膜就可以使大脑产生景深的立体感了。各式各样的立

体演示技术，也多是运用这一原理，我们称其为“偏光原

理”。

普通的电视是一个镜头从单一视角拍摄的，影像都在同一平

面上，人只能根据生活经验产生空间感，如右图。设c为屏幕上

K的任意一点，该点发出的光线或发射线在屏幕上方空间是向各

个方向发射的，进入人眼的光线为ca、cb，人眼凭这两条光线，

可判定c点在屏幕K上。对屏幕K上的其他任何点，由于均有两

条光线到达人的双眼，所以人眼可以判定K上所有的点均在同一

平面上。故平面显示无法形成具有空间感的立体视差。

而想要在屏幕上形成立体视

差，就要通过硬件配合，使屏幕上

进入两眼的图像有所不同，从而让

一个图像实现有前有后、有空间立

体视差的感觉。右图分别是产生更

远的立体视差和更近的立体视差的原理图。

所以，在拍摄立体电影时需将两台摄

影机架在一具可调角度的特制云台上，并

以符合人眼观看的角度来拍摄。同步拍摄

出两条略带水平视差的电影画面。两台摄

影机的同步性非常重要，因为哪怕是几十

分之一秒的误差都会让左右眼觉得不协调;

所以拍片时必须打板，这样在剪辑时才能

找得到同步点。

放映时，两台放影机以一定方式放置，

将两条电影影片分别装入左、右电影放映

机，在放映镜头前分别装置两个偏振轴互

成90度的偏振镜，假设右图上面的投影仪投射出的图像为左眼图像，下面的投影仪投射出的图像为右眼图像，这两路图像分别通过加装的线偏振镜头变成了两路偏振方向不同的线偏振光，然后经过金属反射幕的反射，偏振方向不会改变。但两台放映机需同步运转，将两个画面点对点完全一致地、同步地投射在同一个银幕内，，左右画面以偏振轴互为90°的偏振光放映在不会破坏偏振方向的金属幕上，形成左像右像双影。当观众戴上特制的偏光眼镜时，由于左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直，并与放映镜头前的偏振轴相一致，使观众左眼看到的是从左视角拍摄的画面、右眼看到的是从右视角拍摄的画面，通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果。从而可把双影分开获得立体效果。

立体电影只是光的偏振性的一个应用，而立体电影也不至偏振法这一种。但有一点我们不能否认，是光的这种偏振的特性成就了我们现在的立体电影。

参考文献：admin.偏振光立体电影的原理[EB/OL]

钟志新.【趣味物理】立体电影原理[EB/OL]

程守洙江之永.普通物理学下[M].（第六版）,出版地：北京。出版者：高等教育出版社

出版年：2006年起止页码：1-336