KR102149812B1 - 시네마용 아나모픽렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시네마용 아나모픽렌즈에 관한 것으로서, 특히 조리개의 전방으로 실린더 렌즈를 형성하여 광축 조정을 쉽고 원활하게 이룸과 동시에 조립성 향상을 이루도록 하는 시네마용 아나모픽렌즈에 관한 것이다. 구성은 제1 군렌즈와 제2 군 렌즈 및 조리개와 제3 군 렌즈를 포함하는 시네마용 아나모픽 렌즈에 있어서, 상기 조리개의 전방으로는 제1 군 렌즈와 제1 실린더렌즈와 제2 실린더렌즈 및 구면렌즈를 포함하는 제2 군 렌즈가 형성되고, 상기 조리개의 후방으로는 비구면렌즈와 구면렌즈로 이루어지는 제3 군 렌즈가 형성되며, 상기 조리개의 전방에 있는 제1 실린더렌즈와 제2 실린더렌즈는 곡률의 방향이 모두 같은 방향으로 형성되며, 상기 제1 실린더렌즈와 제2 실린더렌즈는 양면 실린더렌즈로서 한면만 실린더렌즈이고 다른 한면은 구면 혹은 평면으로 분리 제작한 후, 접합되는 실린더렌즈인 경우 접합면을 구면 혹은 평면이 되도록 하며, 상기 제1 군 렌즈와 제2 군 렌즈의 합성 초점거리는 조리개 통과시 평행광이 되도록 무초점계로 구성하는 것을 특징으로 한다.

Description

시네마용 아나모픽렌즈{Anamorphic lens for Cinema}

본 발명은 시네마용 아나모픽렌즈에 관한 것으로서, 특히 조리개의 전방으로 실린더 렌즈를 형성하여 광축 조정을 쉽고 원활하게 이룸과 동시에 조립성 향상을 이루도록 하는 시네마용 아나모픽렌즈에 관한 것이다.

일반적으로 카메라에 장착된 필름에 영상을 수축해 기록하는 렌즈로서 이렇게 기록한 이미지를 영사할 때, 이와 반대의 작용을 하는 렌즈가 영사기에 장착되어 화면을 정상적으로 재현하며 와이드 스크린 영화의 촬영과 영사를 위한 아나모픽 렌즈(anamorphic lens)가 사용된다.

이러한 아나모픽 렌즈(anamorphic lens)는 구면렌즈, 비구면 렌즈와 실린더 렌즈 및 조리개를 포함하여 이루어져 상면(像面) 상에서 가로 방향과 세로 방향의 배율이 다르게 상을 결상하는 광학계. 시네마스코프용의 촬영·투영계(投映系) 렌즈 등으로 쓰인다.

그러나, 종래의 아나모픽렌즈는 양면 실린더렌즈의 제작이 어려운 문제점이 있었다.

또, 종래에는 조리개 앞에 있는 렌즈군과 뒤에 있는 렌즈군에 실린더렌즈가 분산 배치되어 있는 경우 조립이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 종래의 아나모픽렌즈는 실린더렌즈의 광축 방향이 상호 90도 틀어져 있으면 실린더렌즈 부품의 제작이 어렵고 다수의 실린더렌즈의 회전편심을 찾아서 조립하기도 까다로운 문제점이 있었다.

미국특허 제US8858099호

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 아나모픽렌즈의 제작이 쉽고 조립을 원활하게 함과 동시에 품질향상을 이루도록 하는 시네마용 아나모픽렌즈를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제1 군렌즈와 제2 군 렌즈 및 조리개와 제3 군 렌즈를 포함하는 시네마용 아나모픽 렌즈에 있어서, 상기 조리개의 전방으로는 제1 군 렌즈와 제1 실린더렌즈와 제2 실린더렌즈 및 구면렌즈를 포함하는 제2 군 렌즈가 형성되고, 상기 조리개의 후방으로는 비구면렌즈와 구면렌즈로 이루어지는 제3 군 렌즈가 형성되며, 상기 조리개의 전방에 있는 제1 실린더렌즈와 제2 실린더렌즈는 곡률의 방향이 모두 같은 방향으로 형성되며, 상기 제1 실린더렌즈와 제2 실린더렌즈는 양면 실린더렌즈로서 한면만 실린더렌즈이고 다른 한면은 구면 혹은 평면으로 분리 제작한 후, 접합되는 실린더렌즈인 경우 접합면을 구면 혹은 평면이 되도록 하며, 상기 제1 군 렌즈와 제2 군 렌즈의 합성 초점거리는 조리개 통과시 평행광이 되도록 무초점계로 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 제1 군 렌즈와 제2 군 렌즈의 합성 초점거리는 조리개 통과시 평행광이 되도록 +300mm 보다 크거나 -300mm 보다 작게 되도록 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

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이상에서와 같은 본 발명은 양면 실린더렌즈를 2개의 렌즈로 분리 제작후 접합하여 사용함으로써, 양면 실린더렌즈의 제작이 쉬운 효과가 있다.

또, 본 발명은 양면 실린더렌즈를 2개의 렌즈, 즉 한면이 평면(구면)이고 다른 한면이 실린더면인 렌즈로 분리 제작후 평면(구면)부를 이용하여 접합, 사용함으로써 양면 실린더렌즈의 제작을 쉽게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 실린더렌즈를 하나의 군렌즈 내에 모두 포함시킴으로써 전체 조립시 실린더면의 광축을 찾아서 일치시키지 않아도 되므로 조립작업을 신속하고 편리하게 이루는 효과가 있다.

특히, 실린더렌즈의 곡률 방향을 모두 같은 방향으로 형성함으로써 부품의 제작과 조립작업을 편리하게 하는 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시네마용 아나모픽렌즈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 시네마용 아나모픽렌즈의 수직방향 광로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 시네마용 아나모픽렌즈의 수평방향의 광로를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 시네마용 아나모픽렌즈(100)는 제1 군 렌즈(110)와 제2 군 렌즈(120) 및 조리개(130)와 제3 군 렌즈(140)로 대별되어 이루어진다.

상기 제1 군 렌즈(110)는 포커싱 렌즈군으로 볼록면이나, 오목면 또는 볼록면과 오목면을 갖는 복수 개의 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112) 및 제3 렌즈(113)로 이루어지고, 각 렌즈(111),(112),(113)는 구면 형태로만 형성된다.

이러한 구성의 상기 제1 군 렌즈(110)는 물체(200) 거리변화에 따라 이동하여 영상(映像) 취득부(300)로 원활하게 맺을 수 있도록 하는 역할을 한다. 이와 같은 제1 군 렌즈(110)는 통상적으로 적용되는 것이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 제2 군 렌즈(120)는 제1 군 렌즈(110)의 일측에 배치되어 제1 군 렌즈(110)를 통해 전달되는 물체(200)의 상(像)의 종횡배율을 달리 결상하기 위한 것으로서, 제1 실린더렌즈(121)와 구면렌즈(122) 및 제2 실린더렌즈(123)로 구성된다.

즉, 본 발명은 상기 제1 실린더렌즈(121)와 제2 실린더렌즈(123)를 모두 조리개(130)의 전방(앞부분)으로 배치하고 상기 조리개(130)의 후방(뒷부분)으로는 구면렌즈 및 비구면렌즈(141),(143)로 구성된 렌즈군을 배치하는 것이 바람직하다.

이는 상기 조리개(130) 앞에 있는 렌즈군과 뒤에 있는 렌즈군에 실린더렌즈가 분산 배치되어 있는 경우 조립이 어렵다.

즉, 통상 조립의 편의상 조리개(130)의 앞부분과 뒷부분을 각자 부분 조립후 나중에 붙여야 한다. 이때, 실린더렌즈가 조리개(130)의 앞부분과 뒷부분에 분산 배치되어 있다면 실린더렌즈의 광축을 맞추기 위하여(실린더렌즈들의 회전편심을 없애기 위하여) 렌즈를 회전시키면서 광축을 찾고 조정하여야 한다.

그러므로, 별도로 조립한 군렌즈를 합성 조립하기 위하여 각각의 군렌즈 내부에 있는 실린더면의 광축을 찾아서 맞추는 작업은 극히 어렵다.

따라서, 상기 제1 실린더렌즈(121)와 제2 실린더렌즈(123)는 하나의 군렌즈 내에 모두 포함시켜야 하며, 실린더렌즈의 광축 방향이 종래와 같이 상호 90도 틀어져 있으면 실린더렌즈 부품의 제작이 어렵고, 다수의 실린더렌즈의 회전편심을 찾아서 조립하기도 까다로운 문제점을 해결할 수 있다.

이를 위해, 상기 제1 실린더렌즈(121)와 제2 실린더렌즈(123)를 모두 조리개(130)의 전방으로 배치함과 동시에 곡률(혹은 광축)방향을 모두 같은 방향으로 두고 설계하면 부품의 제작 및 조립이 편리하고 성능 향상을 이룰 수 있다.

이와 같은 실린더 렌즈(cylinder lens)는 원기둥의 축에 평행한 원기둥면을 굴절면으로 이용한 렌즈로서, 양면이 원기둥면의 것도 있으며 평행 광선이 입사하면 원기둥축에 평행한 직선상에 빛이 모이고 1개의 초선(焦線)을 만든다.

그리고 양면 실린더렌즈는 아래의 그림과 같이 3개의 편심(① Decenter ② Tilt ③ Twist)을 가지고 있다.

여기서, 상기 ① Decenter 는 양면실린더 두면의 곡률방향의 주변부 두께의 차이가 발생하는 경우이고, ② Tilt 는 양면 실린더 두면의 평면방향의 주변부 두께의 차이가 발생하는 경우이며, ③ Twist 는 양면 실린더 두면이 회전되어 있는 경우이다.

또, 상기 제1 실린더렌즈(121)와 제2 실린더렌즈(123)는 모든 곡률방향이 동일한 방향으로만 형성되는 구조를 이루는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 실린더렌즈(121)와 제2 실린더렌즈(123)는 양면실린더렌즈로서 각각의 양면 실린더 렌즈는 두 개의 실린더렌즈 즉, 한면만 실린더렌즈이고 다른 한면은 구면(혹은 평면)으로 분리하여 설계제작한 후 구면(혹은 평면)을 이용하여 접합하여 제작하는 것이 바람직하다.

또, 접합면이 평면이라고 하더라도 설계 특성상 평면은 구면의 일부로 간주한다. 그 이유는 구면과 평면은 모두 축회전 대칭으로 간주하며, 통상 설계중 모든 면을 구면으로 두고 설계하며 설계 도중에 구면의 곡률반경이 1m 이상 크게 나올 경우 제작의 편의상 억지로 평면으로 두고 설계한다.

그러나, 접합면은 평면보다 구면으로 두는 것이 제작상 유리하다. 즉 평면으로 두면 접합시 Tilt편심을 제거하며 접합하지 못하지만, 구면으로 두면 Tilt편심의 제거가 가능하다.

이에 따라, 실린더렌즈의 곡률 방향은 모두 한 방향으로만 구성된 구조로 형성하고, 중간면이 구면(혹은 평면)이 되도록 설계하여 중간면을 이용하여 접합함으로써 제작을 쉽게 할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 상기 제1 군 렌즈(110)와 제2 군 렌즈(120)는 상기 조리개(130) 통과시 평행광이 되도록 구성, 즉 조리개(130) 앞부분은 무초점계가 되도록 구성하는 것이 조리개(130)의 앞군과 뒷군을 각각 조립하여 합칠경우의 수차 민감도를 적게 할 수 있다.

즉, 통상의 렌즈의 조립방법은 조리개(130)를 포함한 전체 렌즈를 한번에 조립하든지 또는 조리개(130)의 앞군과 뒷군을 각각 조립한 후 합쳐야 하므로 조리개(130)의 앞군과 뒷군의 광축을 찾아서 일치시키는 작업을 추가로 하여야 한다.

그러나, 조립을 편리하게 하기 위하여 조리개(130) 앞부분 광학계를 무초점광학계로 설계하면 제1 군 렌즈(110)와 제2 군 렌즈(120)의 합성 초점거리는 조리개(130)를 통과시 평행광이 된다.

따라서, 이렇게 구성하면 조립시 성능의 민감도를 적게 하여 조립이 편하다. 즉 광축을 찾아서 일치시키지 않아도 성능이 쉽게 나오게 된다.

그리고, 완전하게 무초점 광학계가 되면 통상의 광축이동 편심공차(Decenter) 30초보다 10배정도인 300초(5분) 정도로 크게 되어도 성능에 영향을 받지 않으며, 또한 앞뒤 렌즈의 간격 또한 통상의 조립공차 0.03mm 보다 10배정도 크게 되더라도 성능이 영향을 받지 않게 된다.

즉, 설계상 완전 무초점렌즈로 설계하기 힘들다면 적어도 초점거리 ±300mm 이상(+300mm보다 크거나 -300mm 보다 작게)으로 설계하면 편심공차 3분 정도로 크게 되어도 성능에 지장이 없게 된다.

상기 조리개(diaphragm/aperture)(130)는 제2 군 렌즈(120)와 제3 군 렌즈(140) 사이에 배치되어 구멍의 크기를 조절하여 렌즈를 통과하는 빛의 양을 조절하는 역할을 한다.

상기 제3 군 렌즈(140)는 조리개(130)의 타 일 측에 배치되는 한쌍의 비구면 렌즈(aspherical lens)(141),(143)와 상기 비구면 렌즈(141),(143) 사이에 배치되는 구면렌즈(142)로 구성되어 상기 조리개(130)를 통과하는 물체(200)의 상(像)을 영상 취득부(300)로 원활하게 맺히게 한다.

또, 본 발명은 구면렌즈, 비구면렌즈, 실린더렌즈를 모두 사용할 경우 조립후 성능이 안나올 경우 원인을 찾기 어렵다.

구면렌즈는 제작이 쉽기 때문에 통상적인 제작 방법으로는 거의 양품이 나오지만, 비구면과 실린더렌즈는 제작이 까다롭기 때문에 불량 발생시 어느곳에 오차가 있는지 알기 어렵다.

따라서, 비구면렌즈의 제작오차인지, 실린더렌즈의 제작오차인지 원인을 확실히 하기 위하여 조리개(130) 앞부분에 제1 실린더렌즈(121)와 제2 실린더렌즈(123)를 모두 배치하고 무초점계로하면서 앞부분 만으로 설계 해상력 성능이 보정되도록 설계한다.

아울러, 상기 조리개(130) 뒷부분에 비구면렌즈(141),(143)를 모두 배치시키고 초점계로 구성하면서 뒷부분 만으로 설계 해상력 성능이 보정되도록 설계한다.

따라서, 이와 같이 하면 조립오차 발생시 실린더렌즈의 문제인지 비구면렌즈의 문제인지 파악을 쉽게 할 수 있다.

또, 본 발명은 이와 같은 구성에 의해 조립시 성능의 민감도를 적게 하여 조립이 편리함과 동시에 쉽게 성능을 발휘할 수 있으며, 부품의 제작을 쉽게 이룰 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100 : 시네마용 아나모픽렌즈 110 : 제1 군 렌즈
111 : 제1 렌즈 112 : 제2 렌즈
113 : 제3 렌즈 120 : 제2 군 렌즈
121 : 제1 실린더렌즈 122 : 구면렌즈
123 : 제2 실린더렌즈 130 : 조리개
140 : 제3 군 렌즈 141,143 : 비구면렌즈
142 : 구면렌즈 200 : 물체
300 : 영상 취득부

Claims (4)

1. 제1 군렌즈와 제2 군 렌즈 및 조리개와 제3 군 렌즈를 포함하는 시네마용 아나모픽 렌즈에 있어서,
   상기 조리개의 전방으로는 제1 군 렌즈와 제1 실린더렌즈와 제2 실린더렌즈 및 구면렌즈를 포함하는 제2 군 렌즈가 형성되고, 상기 조리개의 후방으로는 비구면렌즈와 구면렌즈로 이루어지는 제3 군 렌즈가 형성되며,
   상기 조리개의 전방에 있는 제1 실린더렌즈와 제2 실린더렌즈는 곡률의 방향이 모두 같은 방향으로 형성되며,
   상기 제1 실린더렌즈와 제2 실린더렌즈는 양면 실린더렌즈로서 한면만 실린더렌즈이고 다른 한면은 구면 혹은 평면으로 분리 제작한 후, 접합되는 실린더렌즈인 경우 접합면을 구면 혹은 평면이 되도록 하며,
   상기 제1 군 렌즈와 제2 군 렌즈의 합성 초점거리는 조리개 통과시 평행광이 되도록 무초점계로 구성하는 것을 특징으로 하는 시네마용 아나모픽렌즈.
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4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 군 렌즈와 제2 군 렌즈의 합성 초점거리는 조리개 통과시 평행광이 되도록 +300mm 보다 크거나 -300mm 보다 작게 되도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는 시네마용 아나모픽렌즈.

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