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SISTEMA DE ENFOQUE SELECTIVO PARA UTILIZARSE EN FOTOGRAFÍA
REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD ANTERIOR Esta solicitud reivindica los beneficios de la Solicitud d Patente de E.U. No. 60/338,933 presentada el 7 de Diciembre de 2001 , I cual se incorpora en la presente para referencia en su totalidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN a) Campo de la Invención Esta invención se refiere generalmente a cámaras y accesorios de cámara, y más particularmente, a sistemas para controlar las regiones de enfoque dentro de un campo de visión de una cámara. b) Descripción de la Técnica Anterior Durante el último siglo, ya que la invención de la cámara tipo todavía película, la tecnología fotográfica ha introducido varios diferentes tipos de cámaras, usualmente identificadas por el formato de película utilizada. Hoy en día, para la mayor parte, tres tipos principales de cámaras todavía tipo película se encuentran comercialmente disponibles, cámaras de 35 mm (incluyendo cámara tipo disparo y punto, cámaras eliminables, cámaras de reflejo de lente único, y cámaras tipo telémetro), cámaras de formato medio (incluyendo doble lente), y cámaras de formato grande (incluyendo tipo visión y tipo campo). Estas cámaras utilizan uno de al menos seis sistemas básicos de enfoque: (1 ) enfoque fijo, (2) "zona-enfoque", (3) enfoque tipo telémetro, (4) visor de reflejo de doble lente, (5) - 2 -reflejo de lente único, y (6) enfoque automático. En una cámara de enfoque fijo, tal como cámara tipo eliminable convencional, no existe un medio para controlar el enfoque del lente. El enfoque del lente se pre-establece en la fábrica para proporcionar enfoque aceptable a una distancia predeterminada (usualmente alrededor de 10 pies). Este tipo de cámara es esencialmente un estenoscopio con un lente. Los operadores de cámara que utilizan cámaras de "zona-enfoque" deben estimar (o actualmente medir) la distancia entre la cámara y el sujeto y utilizar esta información para controlar el enfoque del lente de tal forma que el sujeto se reproduce en enfoque en el plano de película de la cámara. Un sistema de enfoque de telémetro utiliza un dispositivo óptico-mecánico que produce dos imágenes en un lente visor de la cámara. El dispositivo de enfoque funciona eficazmente como un medidor a distancia (o telémetro) para ayudar al operador a determinar la distancia entre el sujeto y la cámara. En operación, a medida que el operador ajusta el control de enfoque del lente, las dos imágenes dentro del lente visor se mueven entre sí. Un sujeto se encuentra en enfoque cuando ambas imágenes se sobreponen y aparecen como una imagen dentro del lente visor. Una cámara de doble reflejo utiliza dos lentes idénticos que incluyen controles de enfoque sincronizado de tal forma que ambos lentes se mueven simultáneamente. Un lente enfoca una imagen sobre una pantalla de enfoque para el operador mientras que el otro lente enfoca - 3 -esencialmente la misma imagen sobre el plano de película. Cuando el operador ajusta el primer lente de tal forma que la imagen se encuentra en enfoque sobre la pantalla de enfoque, el segundo lente se ajustará adecuadamente de tal forma que la imagen también se encontrará en enfoque en el plano de película. El sistema de enfoque de reflejo de lente único (o SLR) es uno de los sistemas de enfoque más populares utilizado en las cámaras actuales. Este tipo de sistema de enfoque permite al operador visualizar la imagen actual que se registrará por la película. Un espejo giratorio recae en la trayectoria de la luz de imagen entrante y se utiliza para dirigir la luz de imagen del lente hacia una pantalla de enfoque, que puede visualizarse por el operador a través de un lente ocular. El operador de cámara puede ajusfar manualmente (o con la ayuda de un sistema de enfoque automático) el enfoque del lente hasta que el enfoque de imagen deseado aparezca sobre la pantalla de enfoque. La pantalla de enfoque usualmente incluye un retículo de enfoque para ayudar al operador en determinar cuando el sujeto se encuentra en enfoque de imagen "cierta". Cuando el botón de disparo de cerradura de la cámara SLR se aprieta, el espejo giratorio gira inmediatamente lejos de la trayectoria de la luz de imagen entrante y permite a la luz de imagen continuar hacia la puerta de película y la película. La distancia entre el lente y la pantalla de enfoque es igual a la distancia entre el lente y el plano de película de tal forma que una imagen enfocada visualizada se registrará en enfoque. Este tipo de sistema de enfoque permite al operador de cámara "mostrar" o probar los ajustes de enfoque del lente particular antes de que se exponga cualquier . 4 -película. Finalmente, las cámaras que se enfocan automáticamente incluyen una unidad accionada por motor de energía por batería que controla directamente el enfoque del ensamble de lente en particular, y al menos un tipo de sensor de distancia electrónico, tal como sonar, infrarrojo, o contraste de fase. Los sensores infrarrojos y sonares esencialmente determinan la distancia entre el sujeto y la cámara y después originan que el motor controle el enfoque del lente de acuerdo con lo anterior. El sistema de contraste de fase mide el contraste de las líneas adyacentes de la luz de imagen entrante y de igual forma, utiliza esta información para controlar el enfoque del lente. Las cámaras de película en movimiento o cámaras de cine típicamente utilizan un sistema de enfoque por zona en donde el operador de cámara (o un asistente) controlará activamente el enfoque de un lente durante un disparo en particular. Si el sujeto avanza hacia (o se retira lejos de) la cámara, el operador de cámara puede tener que trasegar enfoque del lente durante un disparo para mantener al sujeto en movimiento dentro de la profundidad del campo del lente en uso y en enfoque sobre la película. Sin considerar qué tanto se ajusta el enfoque de un lente en particular, la mayoría de las cámaras de película en movimiento utilizadas hoy en día permiten al hombre de la cámara visualizar la imagen a través del lente (es decir, en una manera SLR). La mayoría de los sistemas de enfoque anteriormente descritos se limitan en cuanto a que se diseñan para enfocar una imagen aún a través del campo de visión a medida que centra aproximadamente una - 5 -pupila (o un eje central). Además, el enfoque de un lente depende de la profundidad de campo del lente en particular. A su vez, la profundidad de campo se afecta por la abertura de lente, la longitud focal del lente, y la distancia entre la cámara y el sujeto. Por ejemplo, un lente telefoto (que tiene una longitud focal grande, tal como 400 mm) producirá una profundidad estrecha o corta de campo (o profundidad de enfoque), dando como resultado solamente una parte delgada de un objeto en el campo de visión que se registra en enfoque agudo. En contraste, la profundidad de campo de un lente de ángulo amplio (que tiene una longitud focal relativamente corta, tal como 14 mm o 28 mm) se encuentra cercana al infinito, dando como resultado todos los esencialmente objetos en el campo de visión (de primer plano y fondo) que se registran en forma exacta. En este aspecto, un director puede crear un ambiente o mística dentro de un disparo en particular al suavizar o desenfocar la parte de una imagen. Por ejemplo, los actores y objetos de primer plano dentro de una escena en particular pueden "empujarse" eficazmente afuera de la profundidad de campo (rango de enfoque) y de tal modo desenfocarse (lo cual minimizará eficazmente su significado a los observadores), mientras que un sujeto en particular ubicado más allá de la cámara pueden mantenerse dentro de la profundidad de campo y se registrará en enfoque en la película. Por supuesto, en esta situación, la audiencia "enfocará" su atención sobre lo que se encuentra en enfoque en la imagen, el sujeto principal. A pesar de que este método para utilizar la profundidad de campo (creado ya sea por la fijación de apertura y/o la longitud focal de - 6 -los lentes) es poco eficaz en dirigir la audiencia a lo que es importante en la imagen, el método si tiene varias limitaciones que restringen severamente la creatividad del director. En el ejemplo anterior, el director podría tener que utilizar un lente que tiene longitudes focales de medio a largas (por ejemplo, telefoto) para obtener el efecto de desenfoque selectivo deseado. Desafortunadamente, los lentes con longitudes focales largas requieren una distancia de enfoque mínima, típicamente entre 10 y 20 pies. Para lograr el efecto de desenfoque selectivo deseado, el director podría tener que colocar la cámara al menos 10 pies del sujeto. Este requisito de distancia de enfoque mínimo pueden no satisfacerse fácilmente dependiendo de la escena en particular a filmar. Por ejemplo, la escena puede ubicarse dentro de un elevador o en un submarino, o en cualquier otro ambiente de lado cerrado en donde el requisito de distancia de enfoque mínimo no puede lograrse sin construir un "plato de cine especializado", o utilizar técnicas de enfoque suaves. Una técnica de efectos comunes utilizada tanto en la fotografía en movimiento como estable para desenfocar selectivamente o suavizarlas regiones selectivas de una escena en particular, incluye el uso de un medio traslúcido, tal como un papel de tejido, placa de vidrio deslustrado o gelatinoso de petróleo. La técnica incluye aplicar el medio traslúcido directamente al (o colocarlo en frente del) lente de cámara. El medio traslúcido difunde eficazmente una región o parte selecta de luz de imagen que entra a la cámara de tal forma que la imagen registrada resultante se suaviza, y se diluye el detalle seleccionado. A pesar de que esta técnica - 7 -de desenfoque es de cierta forma eficaz en la creación de regiones desenfocadas, suaves de una estructura de imagen, la técnica requiere el tiempo de ajuste sustancial antes de filmar, y el tiempo de limpieza sustancial después del disparo. También, la técnica es difícil de controlar exactamente en la selección de regiones de imágenes exactas para desenfocarse, y además es difícil para reproducirse cuando es necesario un nuevo disparo, o en tales casos en donde los actores actualmente se mueven dentro de la escena (que es, por supuesto, frecuentemente el caso). También, utilizando esta técnica bien conocida, en cada situación de un disparo, todos los sujetos ubicados dentro de la profundidad de enfoque se registrarán en enfoque en la película. El director no puede crear una imagen en donde solamente uno de los dos diferentes sujetos y/u objetos dentro del mismo plano con respecto a la cámara, se encuentra en enfoque. Deberá ser deseable registrar una imagen de una persona, por ejemplo, en donde solamente su cara y una pistola humeante ubicada en su mano (ambas ubicadas en el mismo plano de imagen) se encuentran en enfoque. Otra técnica disponible para que los fotógrafos desenfoquen o de otra forma suavicen las regiones seleccionadas de una estructura de imagen incluye lo que se llama mecanismo de "desvío-panorámica vertical", el cual conecta de manera giratoria un lente a un cuerpo de cámara. El mecanismo de desvío y panorámica vertical permite al lente tanto girar como moverse lateralmente con respecto a un eje de cámara óptica central, permitiendo de este modo una distorsión controlada de las - 8 -regiones seleccionadas de una estructura de imagen ("mover" el lente significa que se desliza paralelo a la imagen de lente visor, mientras que se mantiene el eje óptico de lente en ángulos rectos para el plano de película). Al inclinar el lente hacia arriba o hacia abajo (o derecha o izquierda), los fotógrafos pueden cambiar el ángulo entre el eje óptico y el plano de película. Esto permite al fotógrafo modificar el plano de enfoque en las fotografías resultantes y así hacerlo sucesivamente, lograr una variedad de efectos. Un efecto tal es la habilidad para el fotógrafo de enfocar justo una parte específica del sujeto. Se utiliza un mecanismo de desvío y panorámica vertical en la mayoría de las cámaras de formato grande y se encuentra disponible (como una unión) para utilizarse con cámaras de película en movimiento. El mecanismo es difícil de utilizar y se somete a una distorsión indeseada, al menos que se utilicen cualquiera de un número limitado de lentes dedicados, el cual limita severamente al control y creatividad del director. También, el control de enfoque regional ofrecido por el mecanismo de desvío y panorámica vertical se limita a regiones periféricas únicas de la estructura de imagen, no múltiples regiones internamente ubicadas, tales como una región central dentro de la escena de imagen. La Patente de E.U. No. 6,167,202 de Hylen (Solicitante) otorgada el 26 de Diciembre de 2000 y titulada "Modificadores de Imagen para Utilizarse con Fotografía", describe un sistema de control de enfoque para utilizarse en la fotografía en donde un modificador ubicado en un plano focal intermedio dentro del sistema de lente recibe la luz de imagen del lente, la luz se vuelve a colocar a la película. De acuerdo a la patente, - 9 -la cual se incorpora en la presente para referencia en su totalidad, como si se volvieran a imprimir dentro de la presente especificación, el modificador puede deformarse selectivamente de tal manera para crear regiones diferentes de enfoque dentro de una imagen en particular, a medida que la luz de imagen se proyecta sobre el modificador y de allí, vuelve a enfocarse en la película. Se le han otorgado al solicitantes tres patentes relevantes todas comúnmente asignadas y de Hylen. Estas patentes son: Patentes de E.U. Nos. 6,285,834, 6,201 ,933, 5,649,259. Estas patentes se incorporan de igual forma para referencia, en su totalidad. La Patente de E.U. No. 3,305,294 de Alvarez, otorgada el 21 de Febrero de 1967 describe un sistema de lente para la corrección de aberración y control en un sistema óptico. El sistema patentado incluye un par de ópticos de configuración de fase bicúbica, cada una inverso al otro. Cuando están en registro perfecto, el par de ópticos producen un frente de onda nulo y no efectúan luz de imagen que pasa a través del mismo. Sin embargo, la translación de un óptico en relación al otro a lo largo de un eje da como resultado el enfoque cilindrico (o desenfoque) a lo largo del eje en particular de translación (enfoque cilindrico o desenfoque produce que tal enfoque o desenfoque se origine solamente en tiras, vertical u horizontal, no simétricamente alrededor del eje óptico). La translación a lo largo de ambos ejes produce la energía astigmática o esférica variable que puede utilizarse para la corrección de frente de oda o para una fuente de aberración controlada. La Patente de E.U. No. 3,583,790 de Baker, otorgada el 8 de Junio de " 1971 , titulada "Componente Óptico, Función, Analítico, Energía - 10 - Variable en la Forma de un Par de Placas Lateralmente Ajustables que tienen Superficies en Forma, y Sistemas Ópticos que Incluyen tales Componentes" describe un ensamble óptico que utiliza al menos dos placas refractarias. Las placas se colocan generalmente perpendiculares a un eje óptico y adyacentes entre sí en una orientación fija. Las placas tienen superficies de orden más alto o quínticas que son relativamente móviles lateralmente de tal manera que proporciona una función de acercamiento dentro de un sistema de lente. Las placas ayudan a la aberración esférica correcta dentro del sistema de lente. Las Patentes de E.U. anteriormente descritas 3,305,294 de Alvarez, y 3,583,790 de Baker se incorporan en la presente para referencia en su totalidad. De acuerdo con lo anterior un objeto de la invención es proporcionar un sistema de enfoque para utilizarse con una cámara que supera las limitaciones de la técnica anterior. Otro objeto de la invención es proporcionar un sistema de enfoque para utilizarse con una cámara que permite a las regiones selectas de una estructura de imagen enfocarse a propósito en una manera eficaz y controlada. Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de efectos especiales para utilizarse en fotografía que supera las limitaciones de la técnica anterior.
- 1 1 - BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se proporciona un sistema óptico para permitir el control de enfoque regional. El sistema utiliza un componente óptico de energía variable, tal como un lente, una pieza de vidrio ondulado, o un par más complejo de placas cortantes ópticas que pueden desplazarse lateralmente entre sí para ajustar y alterar la curvatura de campo del sistema óptico. Este cambio de la curvatura de campo crea un área de enfoque cuya forma y tamaño en particular dentro del campo de visión se controla a través de la manipulación de placas cortantes entre sí y el campo de visión. El área de enfoque puede volverse a colocar en cualquier punto dentro del campo de visión de tal forma que el área de enfoque puede afectar la luz de imagen que coincide con la región en particular. Las placas cortantes se colocan preferentemente en el plano focal intermedio del sistema óptico, entre el cuerpo de cámara y el lente objetivo. La imagen que se ha alterado, mediante las placas cortantes se transpone así al cuerpo de cámara mediante un lente de relé y se registra por película en el plano de película primario ubicado dentro del cuerpo de cámara. El resultado final es un sistema óptico que es adecuado para una cámara en donde se logra un control de enfoque regional sin considerar la profundidad de campo del lente objetivo de cámara o sus montajes de abertura.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es una vista lateral de un sistema óptico en la forma de una cámara incluyendo un cuerpo de cámara, un lente de relé, y un lente objetivo, el lente de relé encontrándose en sección parcial revelando - 12 -cierto detalle de las placas cortantes, de acuerdo a la invención; La FIG. 2a-c son vistas en planta de sistemas de lente para el propósito de explicar cuántas placas cortantes alteran el punto focal y la curvatura de campo de un sistema óptico cuando se mueven, de acuerdo a la invención; La FIG. 3 es una vista en planta representativa de un campo de visión de un sistema óptico en donde la incubación representa un área de enfoque, mostrando un área completa de enfoque, de acuerdo a la invención; La FIG. 4 es una vista en planta representativa de un campo de visión de un sistema óptico de la Fig. 3, mostrando un área circular central de enfoque, de acuerdo a la invención; La FIG. 5 es una vista en planta representativa de un campo de visión de un sistema óptico de la Fig. 4, mostrando un área circular central más pequeña de enfoque, de acuerdo a la invención; La FIG. 6 es una vista en planta representativa de un campo de visión de un sistema óptico de la Fig. 5, mostrando todavía un área circular central más pequeña de enfoque, de acuerdo a la invención; La FIG. 7 es una vista representativa en perspectiva de placas cortantes, detallando una línea horizontal de desplazamiento, el eje óptico y el área de sobreposición, de acuerdo a la invención; La FIG. 8 es una vista ilustrativa de las placas cortantes, detallando una línea de 45° de desplazamiento, de acuerdo a la invención. La FIG. 9 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico en donde la incubación representa un área de enfoque, - 13 -mostrando un área completa del enfoque, de acuerdo a la invención; La FIG. 1 0 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico de la Fig. 9, mostrando un área de enfoque rectangular verticalmente centrada, de acuerdo a la invención; La FIG. 1 1 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico de la Fig. 10, mostrando un área de enfoque rectangular verticalmente centrada más estrecha, de acuerdo a la invención; La FIG. 12 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico de la Fig. 1 1 , mostrando un área de enfoque rectangular verticalmente centrada más estrecha, de acuerdo a la invención; La FIG. 13 es una vista ilustrativa de placas cortantes, detallando una línea de desplazamiento que puede variar entre 0o y 45°, de acuerdo a la invención; La FIG. 14 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico en donde la incubación representa un área de enfoque, mostrando un área en forma de elipse amplio de enfoque, de acuerdo a la invención; La FIG. 5 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico de la Fig. 14, mostrando un área de enfoque en forma de elipse más alto, más estrecho, de acuerdo a la invención; La FIG. 16 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico de la Fig. 15, mostrando un área de enfoque en forma de elipse más alto, más estrecha, de acuerdo a la invención;
- 14 - La FIG. 17 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico de la Fig. 16, mostrando un área de enfoque en forma de elipse más alto, de acuerdo a la invención; La FIG. 18 es una vista en planta de un soporte de desplazamiento que muestra detalles de un montaje de placa cortante, servomotores, y un anillo dentado externo, de acuerdo a la invención; La FIG. 1 9 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico, mostrando un área de enfoque en forma de elipse, en donde el elipse se ha girado dentro del campo de visión alrededor del eje óptico, de acuerdo a la invención; La FIG. 20 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico, mostrando un área de enfoque en forma rectangular, en donde el rectángulo se ha girado dentro del campo de visión alrededor del eje óptico, de acuerdo a la invención; La FIG. 21 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico, mostrando un área de enfoque en forma de elipse, similar a aquella de la FIG. 20, pero en donde el elipse se ha vuelto a colocar en un punto de descarga dentro del campo de visión, de acuerdo a la invención; y La FIG. 22 es una vista representativa de un campo de visión de un sistema óptico, mostrando un área circular pequeña de enfoque, en donde el circulo pequeño se ha vuelto a colocar dentro del campo de visión en un punto de descarga dentro del campo de visión, de acuerdo a la invención.
- 15 - DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Refiriéndose a ia Fig. 1 , una cámara 10 se muestra, incluyendo un cuerpo de cámara 12, un ensamble de lente de relé 14, y un lente objetivo 16. El cuerpo de cámara 12, y lente objetivo 16 pueden ser convencionales, sin embargo, en la modalidad preferida el ensamble de lente de relé 14 se basa generalmente en el lente de relé descrito en la Patente de E.U. No. 6, 167,206 de Hylen, y comúnmente asignado. El ensamble de lente de relé 14 se utiliza para crear un plano focal intermedio 18. A medida que una imagen entra al lente objetivo 16, la imagen se enfoca primero sobre el plano focal intermedio 18. Se proporciona acceso a través de una muestra o panel (no mostrado) en el alojamiento del ensamble de lente de relé 14 para insertar una variedad de filtros de imagen y modificadores en el punto exacto de enfoque (es decir, en el plano focal intermedio 18). La luz entrante podría "remplazarse" o volverse a enfocar en la película en espera ubicada dentro del cuerpo de cámara 12 en el plano de película primario o principal 20. Según se describe en la Patente de E.U. No. 6,167,206, la alteración de la imagen entrante mientras está se encuentra en enfoque se permite para modificar mayormente el control de la imagen. La modificación puede incluir meramente agregar un efecto de filtro coloreado a la imagen o alterar la luz de imagen para transportar al sujeto como una pintura, o para introducir un efecto mosaico, como también se describe en la Patente de E.U. No, el control cuyas regiones de la imagen permanecen en enfoque, y cuyas regiones se forzan para llegar a desenfocares, o "degradarse".
- 16 - Según se detalla en la Patente de E.U. No, 6, 167,206, una pantalla flexible se ubica en la proximidad inmediata del plano focal intermedio y se coloca generalmente perpendicular al eje óptico. La pantalla flexible podría ser selectivamente deformable en una manera controlada a lo largo de la línea de vista (eje óptico) de tal forma que las partes selectas de la pantalla podrían extenderse más allá de la "profundidad" del enfoque del plano intermedio focal. Estas partes extendidas de la pantalla flexible podrían recibir la luz de imagen fuera de la profundidad de enfoque y podrían crear de tal modo regiones de luz de imagen desenfocado. La imagen modificada y degradada resultante podría reemplazarse a la película utilizando lente de relé adecuado de tal forma que la película de la cámara podría registrar la imagen modificada y degradada, según se disca por la pantalla flexible deformada. En el campo de la fotografía, el control de luz es todo, y la habilidad de controlar no solamente el enfoque de una imagen total, sino seleccionar las regiones dentro de aquella imagen, podrían ser deseables. En este aspecto, el sistema anteriormente descrito (el cual se describe en la Patente de E.U. No. 6, 167,206) podría ser muy útil, sin embargo, creando tal pantalla flexible que puede deformarse repetitivamente durante período largo de tiempo con control deseado de enfoque puede probarse que es difícil. En respuesta a este esfuerzo para proporcionar el control de enfoque regional, según se describe en esta solicitud de patente provisional inmediata, un par de componentes ópticos de energía variable (por ejemplo, placas cortantes) se colocan en el plano focal intermedio 18, en lugar del sistema de pantalla flexible descrito en la Patente de E.U. No.
- 17 - 6, 167,206. Un componente óptico de energía variable se desarrolló por L.W. Alvarez e incluye un par de placas ópticas de configuración de fase bicúbica, una placa teniendo una forma inversa exacta de la otra. Las placas, que se describen en la Patente de E. U. No. 3,305,294 (previamente incorporada para referencia) se colocan generalmente perpendiculares a un eje óptico y pueden desplazarse independientemente (lateralmente y en direcciones opuestas) de tal forma que luz a lo largo del eje óptico se influye, en grados vanantes, en respuesta a tal movimiento de placa, y en relación a la magnitud del desplazamiento lateral de las placas. El sistema óptico presente preferentemente utiliza una óptica de energía variable en el panel focal intermedio 18 (ver Fig. 1 ). La óptica variable puede ser tan simple como una pieza de vidrio óptico (o plástico) con una forma en particular (tal como un lente o un elemento cilindrico) o puede ser más complejo, tal como las placas ópticas de energía variable (lo que se refiere aquí como placas "cortantes 22, 24), similares a aquellas descritas en la Patente de E.U. anteriormente identificada No. 3,305,294. A pesar de que, un gran interés de esta solicitud de patente se refiere a las placas cortantes como el medio para controlar el enfoque regional, deberá entenderse que cualquiera de ópticas de energía variable puede emplearse en el plano focal intermedio 18 para crear la distorsión controlada que puede utilizarse así para controlar el enfoque regionalmente a lo largo del campo de visión. La elaboración y determinación de la forma en particular de las placas cortantes no es necesariamente un entendimiento de la invención.
- 1 8 - Cada placa cortante tiene una superficie de revestimiento de forma predeterminada que se define por una ecuación polinomial preseleccionada que tiene un término no-cero de al menos un quinto orden . Según se describe abajo, a medida que cada placa se desplaza lateralmente con respecto a la otra a lo largo de una variedad de líneas de desplazamiento , las características ópticas de la luz de imagen que pasan a través del sistema óptico (incluyendo el lente objetivo 1 6, las placas cortantes 22, 24 y el lente de relé 14) se afectan , y la variación resultante puede utilizarse para la ventaja del fotógrafo en controlar el enfoque regional en toda la imagen . Las placas cortantes 22, 24 ilustradas en esta solicitud de patente provisional se utilizan para ilustrar el concepto de la invención, y ios movimientos relativos y colocación de las placas. La forma actual de las placas co rtantes 22, 24 es más compleja e incluye una superficie similar a aquella mostrada en las placas cortantes de la Patente de E. U . No. 3,583,790 y la Patente de E . U . No . 3 ,305,294. Según se ilustra en las Figs. 2a, 2b y 2c, el desplazamiento lateral de la placa cortante 122 con respecto a la placa cortante 24, la longitud focal del sistema óptico variable se ajustará, seg ún se define por: Movimiento en Long itud Focal = ((n-1) I n) (t) En donde n es el índice de refracción del material en pa rticular de las placas cortantes y, en donde t es el espesor de las placas cortantes combinadas en un punto en particu lar (por ejemplo, a lo largo del eje óptico). A medida que las placas cortantes (22 , 24) se mueven lateralmente, el espesor combinado variará , y por lo tanto, la long itud focal de las placas cortantes se moverá y la curvatura de campo del sistema - 1 9 -óptico se alterará. La invención utiliza este movimiento de longitud focal para crear regiones controladas de enfoque dentro de la imagen. Existe un problema asociado con el uso de placas cortantes dentro del sistema óptico de una cámara. A medida que las placas cortantes se desplazan lateralmente (entre sí), no solamente el punto focal de las placas cortantes se vuelve a colocar (según se describe anteriormente), sino que otras características del sistema óptico global también se alteran, tal como el enfoque global y la magnificación global del sistema (es decir, acercamiento). La invención se compensa para estos efectos secundarios al ajusfar otros componentes ópticos dentro del sistema óptico en relación al desplazamiento lateral de placas cortantes 22, 24, que se entiende por aquellos expertos en la materia. Según se introduce anteriormente, la Figura 1 muestra un par de placas cortantes 22, 24 colocadas en el plano focal intermedio 18. Las placas cortantes 22, 24 se montan preferentemente dentro del alojamiento del lente de relé 16 de tal manera que se permite para el desplazamiento lateral manual (a través de acciones por el operador de cámara) o automático (a través de accionadores de conducción por energía) de ambas placas cortantes 22, 24. Las placas cortantes 22, 24 se desplazan preferentemente de manera lateral en una manera aguda y controlada de tal forma que el movimiento de cada placa cortante se sincroniza, oponiéndose, y generalmente dentro (o inmediatamente adyacente al) del plano focal intermedio 18). Refiriéndose a la Fig. 3, se muestra un cuadro que representa - 20 -un campo de visión 26 de una cámara a lo largo de un eje óptico (el cual es perpendicular al campo de visión y no se muestra de otra forma). La incubación mostrada en la Fig. 3 representa las áreas de enfoque 28 con respecto al sistema óptico, en este caso, el campo completo de visión se encuentra en enfoque y el enfoque de imagen dependerá del enfoque del sistema global y la colocación relativa del sujeto dentro del campo de visión. En otras palabras, el campo de visión mostrado en la Fig. 3 es ilustrativo de un sistema óptico de cámara convencional. Refiriéndose ahora a las Figs. 4, 5, 6 y 7, a medida que la placa cortante 22 se desplaza lateralmente de manera inicial con respecto a la otra placa cortante 24 (a lo largo de una línea horizontal de desplazamiento), según se muestra en la Fig. 7, el área de enfoque 28 del campo de visión 26 cambia al llegar a ser de cierta forma circular, simétrico alrededor del eje óptico (es decir, centrado dentro del campo de visión). Con las placas cortantes 22, 24 desplazándose lateralmente de manera ligera, la luz de imagen que pasa a través del sistema óptico incluirá las regiones enfocadas que se ubican dentro del área de enfoque 28 y las regiones que aparecen desenfocadas (o suaves) que se ubican dentro del campo de visión 26, pero fuera del área de enfoque 28. Al aumentar la magnitud del desplazamiento lateral de la placa cortante 22 con respecto a la placa cortante 24, según se muestra en la Fig. 7, el tamaño del área de enfoque 28 llega a ser más pequeño en tamaño, pero mantiene su forma generalmente circular, según se ilustra en las Figuras 4, 5 y 6. El controlar el tamaño del área de enfoque 28, sin considerar su forma es crítica para lograr un control de enfoque regional - 21 -del sistema óptico de cámara. Además, una vez que un área de enfoque 28 se ha establecido (es decir, tamaño y forma), podría ser deseable ser capaz de reubicar el área de enfoque en cualquier lugar a lo largo de todo el campo de visión, ya que en fotografía, el sujeto (u objetos) que se incluyen por encontrarse en enfoque no se ubican necesariamente en el centro del campo de visión. Por ejemplo, un director de fotografía captura una imagen de una multitud de personas que incluye una actriz guía que usa un impermeable, pero que de otra forma se mezcla con la multitud. Con el control de enfoque del sistema de presión óptica, el director puede primero manipular las placas cortantes 22, 24 de tal forma que se desplazan lateralmente para crear un área de enfoque 28 que es circular, por ejemplo (similar a la forma y tamaño de la cara de mujer). Una vez que la forma y el tamaño del área de enfoque 28 se establece, el par desplazado de placas cortantes 22, 24 juntas pueden moverse (sin cambiar su desplazamiento relativo) dentro del campo de visión de tal forma que el área de enfoque puede volverse a colocar en cualquier región de la imagen que el director desee tomar en enfoque, por ejemplo, sobre la cara del sujeto de importancia dentro de la multitud. La imagen resultante revela una multitud de personas, varias de las cuales se encuentran dentro de la profundidad del campo del sistema óptico manual, en este ejemplo, solamente la cara de la mujer se encuentra en foco, quizás para dirigir la audiencia al sujeto y para orquestar cuidadosamente de tal modo la emoción de la escena. Antes de describir una modalidad preferida para volver a colocar las placas cortantes 22, 24 a lo largo de todo el campo de visión, - 22 -deberá entenderse qué tanto las placas cortantes 22, 24 se han desplazado lateralmente a lo largo de una línea horizontal de desplazamiento (es decir, es una línea de desplazamiento que es perpendicular al eje óptico y generalmente horizontal) y que el desplazamiento lateral a lo largo de esta línea en particular de desplazamiento crea un área generalmente circular de enfoque 28 que es simétrico alrededor del eje óptico dentro del campo de visión. Se ha descubierto que un área de enfoque 28 que tiene una forma de cierta forma rectangular y se centra verticalmente (desde la parte superior a la parte inferior) dentro del campo de visión 26 se forma cuando las placas cortantes 22, 24 se desplazan lateralmente (en direcciones opuestas) a lo largo de una línea desplazamiento que se ubica 45° del horizontal. Esto se ilustra en la Fig. 8, en donde la placa cortante 22 y 24 ambas mantienen tanto la orientación entre sí, y tanto se mueven en direcciones opuestas a lo largo de una línea de desplazamiento que es 45° del horizontal. A lo largo de la línea de desplazamiento mostrada en la Fig. 8 (es decir, 45° del horizontal) a medida que la placa cortante 22 se desplaza más con respecto a la placa cortante 24, el tamaño del área de enfoque 28 dentro del campo de visión 26 se estrechará, pero su forma generalmente rectangular se mantendrá a lo largo de todo el desplazamiento. Este se ilustra en las Figs. 10, 1 1 y 12 (de la posición "nula o descanso" mostrada en la Fig. 9, en donde ambas placas se encuentran en registro perfecto y por lo tanto no existe la deformación de luz de imagen). A lo largo de 45° de línea de desplazamiento, el desplazamiento de placas cortantes 22, 24 creará un área de enfoque - 23 -rectangular aún de estrechamiento 28 dentro del campo de visión 26 que permanece centrado alrededor de la línea de centro vertical del campo de visión, hasta que se crea una banda vertical estrecha, según se muestra en la Fig. 12. Refiriéndose a la Fig. 13, se ha determinado además que cuando las placas cortantes 22, 24 se colocan a lo largo de una línea de desplazamiento que se encuentra en un ángulo más cercano al horizontal (pero mayor a 0°), la forma del área de enfoque 28 llega a ser elíptica, en donde el diámetro mayor del elipse se centra verticalmente alrededor del campo de visión 26. El cómo cambia el área de enfoque 28 con el ángulo de cambio de línea de desplazamiento de las placas cortantes 22, 24 (con las placas cortantes 22, 24, ubicadas en una posición no registrada, para ilustración) se ilustra en las Figs. 14, 15, 16 y 17. Para cada ángulo de desplazamiento, el área de enfoque 28 se transforma desde un área de enfoque no afectada (en donde el área de enfoque 28 llena el campo completo de visión 26, según se muestra en la Fig. 9) hacia una forma en particular, tal como un elipse estrecho, y después alterara el tamaño del área de enfoque 28 (mientras que se mantiene la forma en particular) haciéndose más pequeño a medida que las placas se desplazan además entre sí a lo largo del ángulo en particular de la línea de desplazamiento. A medida que el ángulo de la línea de desplazamiento aumenta de 0o a 45°, la forma del área de enfoque 28 se transforma de ser generalmente circular (a 0o) hacia un elipse amplio, después estrechándose hacia un elipse verticalmente alineado alto, y que llega a ser eventualmente un rectángulo en o cerca de una línea de - 24 -desplazamiento de 45° del horizontal. Según se describe anteriormente, al controlar el desplazamiento relativo de placas cortantes 22, 24 y controlar el ángulo de la línea de desplazamiento, una forma en particular y el tamaño del área de enfoque 28 puede generarse dentro del centro del campo de visión 26. Cualquier parte de la imagen que coincide con esa área de enfoque se registrará "en enfoque" mediante la película dentro del cuerpo 12 de la cámara 10. Todas las otras partes de la imagen dentro del campo de visión 26 aparecerán suaves, generalmente aumentando en desenfoque (magnitud de "fuera de enfoque") del límite del área de enfoque 28. Según se introduce anteriormente, deberá ser deseable ser capaz de controlar el área de enfoque en particular 28 a lo largo de todo el campo de visión 26 de tal forma que el control de enfoque regional completo puede lograrse. Para lograr esto, refiriéndose a la Fig. 18, las placas cortantes 22, 24 se montan de manera deslizable sobre una estructura de placa cortante 40. Las placas cortantes 22, 24 incluyen un enrejado 42 a lo largo de la longitud de al menos un lado 44 (preferentemente ambos lados) cuyos pies se enfrentan hacia adentro entre sí. Al menos un servomotor 46 (preferentemente dos servomotores 46, uno sobre cada lado 44) incluye un engranaje con piñón 48 que se coloca entre cada enrejado opuesto 42 de cada placa cortante 22, 24 sobre al menos un lado (pero preferentemente ambos lados). El ajuste es de tal forma que a medida que el servomotor 46 se activa (según se controla por circuito de conducción adecuado que se entiende por un experto en la materia), el engranaje con piñón angularmente desplaza una magnitud - 25 -predeterminada y traslada su rotación hacia el desplazamiento lineal de las enrejados engranados opuestos 42. El resultado es que el servomotor controla el desplazamiento lateral de las placas cortantes 22, 24 al desplazar ambas placas cortantes 22, 24 simultáneamente dentro de la estructura de placa cortante 40. La estructura de placa cortante 40 además incluye un enrejado protegido 50 que engrana un engranaje con piñón 52, el cual, a su vez se asegura al eje de salida del Servomotor 54 de tal forma que a medida que el servomotor se activa y gira el engranaje con piñón 52, el enrejado engranado 50 desplaza linealmente la estructura de placa cortante completa 40. Este desplazamiento lineal de estructura de placa cortante 40 es independiente del desplazamiento lateral de las placas cortantes 22, 24 y no alterará la posición relativa de la placa cortante 22 con respecto a la placa cortante 44. El propósito de la estructura de placa cortante 40 es soportar las placas cortantes 22, 24 y permitir la re-colocación controlada del área de enfoque 28 dentro del campo de visión. El mecanismo de esta manera muy descrito volverá a colocar linealmente el área de enfoque 28 a través del campo de visión 26, pero solamente un eje único de movimiento (por ejemplo, horizontalmente). Para proporcionar acceso a otras áreas dentro del campo de visión, puede emplearse un sistema de conducción coordinada bien conocido (tal como por ejemplo, el sistema servo controlador utilizado con registradores) o puede utilizarse un sistema coordinado polar, tal como se muestra en la Fig. 18. La estructura de placa cortante completa 40 se monta además hacia una placa giratoria 60, sobre la cual se fija otro servomotor 62. En - 26 -este caso, el servomotor 62 controla la rotación de un engranaje con piñón cónico 63 que se engrana con un anillo dentado periférico 64 de tal forma que su rotación forza la placa giratoria 60 y todos sus componentes de unión, incluyendo la estructura de placa cortante completa 40 para girar con respecto al anillo dentado estacionario 64. Con el ajuste mostrado en la Fig. 18, las placas cortantes 22, 24 pueden desplazarse lateralmente primero para crear un área circular de enfoque 28 en el centro del campo de visión 26. El servomotor 54 y el servomotor 62 pueden activarse selectivamente, utilizando circuito de control bien conocido (no mostrado) para volver a colocar el área de enfoque establecida 28 en cualquier región dentro del campo de visión 26. Pueden desplegarse otros sistemas mecánicos, según se entiende por aquellos expertos en la materia sin alejarse de la esencia de esta invención, para establecer un área de enfoque de forma y tamaño predeterminado y particular, y después colocar esa área de enfoque particular en cualquier región dentro del campo de visión. Las Figuras 19, 20, 21 y 22 ilustran varias áreas en forma y dimensionadas de enfoque 28 que se colocan en diversas ubicaciones dentro de un campo de visión 26 y además se desplazan angularmente. Esto muestra cuántas áreas de enfoque pueden transformarse y orientarse de acuerdo a las necesidades en particular del director y/u hombre cámara para crear el enfoque deseado o efecto de desenfoque. Además, los operadores mecánicos adicionales y enlaces pueden introducirse para permitir a la línea de desplazamiento de placas cortantes 22, 24 variarse entre 0o y 45° del horizontal de tal forma que - 27 -otras formas además de la circular pueden formarse, incluyendo elípticas y rectangulares, según se describe anteriormente. Adicionalmente, dos o más sistemas de placa cortante pueden introducirse (o un par único de placas cortantes crearse) en donde dos o más áreas de enfoque 28 se crean, se controlan, y se colocan dentro de un campo único de visión de tal forma que dos áreas separadas dentro de una imagen pueden colocarse en enfoque regional, mientras que se desenfoca el campo de visión restante. También, el mecanismo mostrado en la Fig. 18, y anteriormente descrito puede incluir un enlace electro-mecánico y/o mecánico que desplaza automáticamente otros componentes del sistema óptico para varios efectos ópticos secundarios y/o de compensación, tal como introducir sombras, cambios de enfoque de amplio sistema, o cambios de acercamiento. El sistema de control de enfoque regional, anteriormente descrito, puede utilizarse en cualquiera de una variedad de sistemas ópticos, incluyendo cámaras de todos los tipos, tales como cámaras de fotografía estable, 35 mm, formato medio, formato grande, y fotografía en movimiento. También, los sistemas médicos que recaen sobre la representación por imágenes ópticas pueden beneficiarse del presente sistema. En la aplicación del sistema presente a las cámaras de fotografía en movimiento, puede utilizarse un control cursor tipo almohadilla de toque para permitir a un director controlar (a través de la activación indirecta de los servomotores, anteriormente descritos) el - 28 -tamaño, la forma y la posición del área de enfoque 28 dentro del campo de visión 26, según se observa sobre un monitor de video previo. El director (u hombre de la cámara) podría crear así un área de enfoque dentro del campo de visión meramente al tocar aquella área correspondiente del controlador de almohadilla de toque, y después mover el área de enfoque al mover meramente su dedo a través de la almohadilla. Esto podría permitir al hombre cámara rastrear fácilmente al sujeto a medida que él/ella/ello se mueve a través del campo de visión 26 durante la filmación de una escena. También, dos dedos que contactan la almohadilla de toque podría generar dos áreas de enfoque, y así sucesivamente. También, por ejemplo, los transductores de frecuencias específicas pueden introducirse en cada actor dentro de una escena. Las técnicas de identificación conocidas pueden utilizarse para rastrear a cada actor y mantener de tal modo un área creada de enfoque 28 sobre un sujeto en particular (actor de una frecuencia seleccionada) automáticamente, a medida que el sujeto en particular se mueve a lo largo de toda la escena. También, el circuito de control por computadora adecuado (bien conocido, y no descrito a detalle o mostrado) puede emplearse para controlar el sistema de enfoque regional anteriormente descrito para crear áreas finitas de enfoque dentro de un campo de visión, o regiones alternativamente finitas de desenfoque dentro del campo de visión. Finalmente, el control de enfoque regional adicional se contempla a través del uso de tres placas cortantes, que recaen adyacentes entre sí, en donde las dos placas externas se mueven juntas - 29 -en una dirección mientras que la placa media se mueve en la dirección opuesta. De igual forma, podrían utilizarse cuatro o más placas cortantes en donde diversas combinaciones de placas pueden desplazarse en direcciones opuestas para crear otros efectos degradadores de imagen.