立体电影最基本的原理，是同时用两个在水平方向上相差一定距离的摄影镜头，从不同的高度将同一景物拍成两个画面，放映时把这两个画面同时放映在同一银幕上，使两个影像重叠，观众戴上了电影院分发的偏振眼镜，使左眼只看见左面摄影机所拍摄的画面，右眼只看见右面摄影机所拍摄的画面。由于两只眼睛看到了同一物体的两个不同的画面，这就与人们平时看到有体积并有远近感的物体一样，产生了明显的立体感。
目前，国内的立体电影多采用偏振镜法放映。偏振镜有这样的特性：当两块偏振镜的光轴互相平行时，自然光线通过第一块镜片变成偏振光后，还可以通过第二块镜片，如果两块偏振镜的光轴互相垂直，经第一块镜片变成的偏振光便不能通过第二块镜片。在两台立体电影放映机前，分别装有光轴互相垂直的偏振镜片。左眼的镜片与左机镜头前的镜片光轴平行，右眼的镜片与右机的偏振镜片光轴平行，这样，左眼看不到右机放映的影像，右眼也看不到左机放映的影像了。因而，不戴偏振眼镜看立体电影，银幕上便会出现双影。
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