WO2012123592A1 - Lente anamorfica - Google Patents

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anamorphic
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cylindrical
spherical
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Alfredo Vallés Navarro
André VALLÉS NAVARRO
Cristina ALCAIDE GARRIDO
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Valles Navarro Alfredo
Valles Navarro Andre
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    • G02B13/08—Anamorphotic objectives
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Definitions

  • the present invention describes an anamorphic lens, of the type that compresses or stretches the image in one direction, for example in cinematography, to allow the adaptation of different screen proportions.
  • the anamorphic group of the invention is positioned immediately behind the stop or iris of the lens, achieving few aberrations and, therefore, good image quality, in addition to an anamorphic lens of reduced dimensions and weight.
  • Anamorphosis is a reversible distortion of an image and can be produced by an optical procedure with cylindrical lenses or with prisms.
  • An anamorphic lens or adapter compresses the image horizontally, stretches it vertically or both at the same time at the time of taking the shot. Subsequently another reverse anamorphic device performs the horizontal decompression of the image at the time of its projection.
  • the anamorphic part can be placed in front of the iris, on the side of the object, or behind the iris, on the side of the image.
  • the system that incorporates in the anamorphic group a focus group with two adjustable cylindrical lenses in the longitudinal axis which is followed by a focus group with spherical lenses is known.
  • This dual-focus solution is original from Isco Optic and known in the market as "Arriscope", resulting in a very heavy lens with problems known as the "breathing effect” (breathing) whereby the focal length of the lens varies by focus the image, or the effect of A fat faces' on which, at short distances, the faces deform widening.
  • Panavision Another system known and developed by Panavision consists of a double approach like the previous one, but in which the lenses of the anamorphic group can rotate with respect to each other to partially correct breathing and compression at short distances. However, it still has some vertical breathing effect and is prone to overexposure. It is also difficult to adjust the two focusing systems, being consequently a difficult optomechanical lens that is expensive to manufacture.
  • An important variation of this type of development is represented by the Vantage Hawk Anamorphic system, formed by a focus group followed by the anamorphic group focused on infinite and fixed. This lens cannot ignore the breathing or breathing effect on both the vertical and horizontal axis.
  • the three systems described above have the anamorphic group in front of the stop or iris, on the object side.
  • anamorphic lens structures have been developed in which the anamorphic group is located at the back of the iris, on the side of the image. These types of lenses are lighter than the previous ones, they do not present problems of focus, distortion, or breathing effect, but as a great inconvenience they have poor image quality.
  • the cylinders of the anamorphic group are working on the converging part of the rays so the final image has residual aberrations.
  • the present invention has as its main objective to provide an anamorphic lens, which in addition to being light and economical, solves the known problems of an image of poor quality, with distortion, breathing and compression change for unfocused objects and at very distances close to the image plane.
  • the present invention provides a compression factor of 2 or less.
  • the present invention develops an anamorphic lens, of the type of lenses that are used to optically alter, compressing and decompressing them, the horizontal size of the images, for example in cinematography, so that it is possible to adapt different panoramic formats on the same surface of filming, analog or digital.
  • the anamorphic part placed immediately after the iris or lens stop.
  • the lens of the invention incorporates at least four different cylindrical lenses interspersed with other spherical lenses, arranged in convenient shape and size.
  • the anamorphic group consists of at least four cylindrical lenses in which different spherical lenses are interspersed.
  • the new position of the set immediately positioned behind the iris of the lens, allows you to take advantage of the rays in a position close to the collimation.
  • Figure 1 shows the side view of a schematic representation of the arrangement and components of an anamorphic lens according to the principles of the present invention in one of its possible practical embodiments.
  • Figure 2 shows the top view of the embodiment of the previous figure.
  • Figures 3 and 4 show the modulation transfer functions (MTF Modulation Transfer Function) of various rays of the system of Figures 1 and 2, respectively.
  • the invention consists of an anamorphic lens, of the type that is used to compress the image in one direction, the anamorphic group being arranged immediately after the stop or iris (S12) of the lens.
  • S12 stop or iris
  • Table I has been prepared using the optical design program 1 CODE V of Optical Research Associates, Inc., which has also been used to produce the optical diagrams of the attached figures.
  • the letters d, F, C correspond, respectively, to the wavelengths 587.5618nm, 486.1327nm and 656.2725nm.
  • the aspherical surface (S30) is described by the following equation:
  • Z is the position measured along the optical axis of the lens, which corresponds to each coordinate
  • Y Curv is the inverse of the radius of curvature
  • Y is the height of the opening
  • A, B, C, D are the coefficients of order 4 or , 6 °,
  • the cylindrical group A has two or more cylindrical lenses (7 and 9), the first divergent subgroup (7) and the second convergent subgroup (9), said group A being placed immediately after the stop or iris (S12). Between these cylindrical lenses (7 and 9) other spherical lenses can be placed as is the case shown in the embodiment of Figure 1.
  • the cylindrical group A compresses the image horizontally. The rays enter and leave this group collimated or practically collimated, which allows few residual aberrations and that the final image may be of better quality than in systems where the anamorphic group is placed at the end of the back of the lens, next to the image plane, where the rays have a high convergence.
  • the cylindrical group B is placed after the first A. It consists of two or more cylindrical lenses (11 and 14) and stretches the image vertically. Other spherical lenses can be placed, depending on each embodiment, between and after these cylindrical lenses. Also, and depending on each embodiment, other spherical lenses can be placed between groups A and B.
  • the anamorphic lens of the invention allows compression to be made equal to or less than 2x, while preserving a better image quality than the anamorphic ones with the known rear cylindrical group.

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Abstract

Lente anamorfica, del tipo de las que son utilizadas para comprimir la imagen horizontalmente, en que el grupo anamórfico está situado inmediatamente tras el stop o iris (12); la parte anamórfica se compone de dos grupos de dos o más lentes cilindricas cada uno, alineados y rotados 90° el segundo grupo respecto del primero, donde uno comprime horizontalmente la imagen y el otro la estira verticalmente.

Description

LENTE ANAMORFICA CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención describe una lente anamórfica, del tipo que comprime o estira la imagen en una dirección, por ejemplo en cinematografía, para permitir la adaptación de diferentes proporciones de pantalla. El grupo anamórfico de la invención está posicionado inmediatamente detrás del stop o iris de la lente, consiguiendo pocas aberraciones y, por lo tanto, buena calidad de imagen, además de una lente anamórfica de reducidas dimensiones y peso.
ANTECEDENTES
Es ampliamente conocido que las pantallas tanto de TV como cinematográficas pueden tener diferentes formatos de la imagen. Por ejemplo son habituales en TV las clásicas proporciones 4:3, o las más actuales 16:9 de la HDTV (High Definition TV - TV de Alta Definición) para adaptarse mejor al formato panorámico del cine. Naturalmente existen otros formatos y es previsible que con la evolución de los medios surjan aún otros nuevos.
La anamorfosis es una distorsión reversible de una imagen y puede producirse mediante un procedimiento óptico con lentes cilindricas o con prismas.
Una lente o adaptador anamórfico comprime la imagen horizontalmente, la estira verticalmente o ambas cosas a la vez en el momento de efectuar la toma. Posteriormente otro dispositivo anamórfico inverso realiza la descompresión horizontal de la imagen en el momento de su proyección.
Se conocen, en términos generales, varios sistemas para realizar la compresión anamórfica. La parte anamórfica puede colocarse delante del iris, en el lado del objeto, o detrás del iris, en el lado de la imagen.
Como primera lente, es conocido el sistema que incorpora en el grupo anamórfico un grupo de enfoque con dos lentes cilindricas ajustables en el eje longitudinal a la que sigue un grupo de enfoque con lentes esféricas. Esta solución de doble enfoque es original de Isco Optic y conocida en el mercado como "Arriscope", resulta en una lente muy pesada con problemas conocidos como el del "efecto respiración" (breathing) por el que la distancia focal de la lente varía al enfocar la imagen, o el efecto de Afat faces' (caras gordas) en el que a cortas distancias las caras se deforman ensanchándose.
Otro sistema conocido y desarrollado por Panavision consiste en un doble enfoque como el anterior pero en el que las lentes del grupo anamórfico pueden girar una respecto de la otra para corregir parcialmente el breathing y la compresión a distancias cortas. Sin embargo, sigue presentando algún efecto breathing vertical y es propensa a las sobreexposiciones . Además es difícil ajustar los dos sistemas de enfoque, siendo en consecuencia una lente de optomecánica difícil que es costosa de fabricación. Una importante variación de este tipo de desarrollos lo representa el sistema Hawk Anamorphic de Vantage, formado por un grupo de enfoque seguido del grupo anamórfico enfocado a infinito y fijo. Esta lente no puede soslayar el efecto breathing o respiración tanto en el eje vertical como en el horizontal.
Los tres sistemas descritos anteriormente tienen el grupo anamórfico delante del stop o iris, en el lado objeto.
Por otro lado, se han desarrollado estructuras anamórficas de lentes en las que el grupo anamórfico está situado en la parte posterior al iris, en el lado de la imagen. Este tipo de lentes son más ligeras que las anteriores, no presentan problemas de enfoque, ni distorsión, ni efecto respiración, pero como gran inconveniente tienen una pobre calidad de imagen. Los cilindros del grupo anamórfico están trabajando en la parte convergente de los rayos por lo que la imagen final tiene aberraciones residuales.
La presente invención, por su parte, tiene como principal objetivo proporcionar una lente anamórfica, que además de ser ligera y económica, resuelva los problemas conocidos de una imagen de poca calidad, con distorsión, breathing y cambio de compresión para objetos desenfocados y a distancias muy cercanas al plano imagen.
La presente invención proporciona un factor de compresión de 2 o menos. Estas y otras ventajas de la presente invención más evidentes a lo largo de la descripción de la que sigue a continuación.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN
La presente invención desarrolla una lente anamórfica, del tipo de lentes que se utilizan para alterar ópticamente, comprimiéndolas y descomprimiéndolas, el tamaño horizontal de las imágenes, por ejemplo en cinematografía, de forma que sea posible la adaptación de diferentes formatos panorámicos sobre una misma superficie de filmación, analógica o digital. La parte anamórfica colocada inmediatamente después del iris o stop de la lente.
La lente de la invención incorpora como mínimo cuatro diferentes lentes cilindricas intercaladas con otras lentes esféricas, dispuestas en forma y tamaño conveniente. Sucintamente, el grupo anamórfico se compone de como mínimo cuatro lentes cilindricas en las que se intercalan diferentes lentes esféricas.
La novedosa posición del conjunto, inmediatament posicionada tras el iris de la lente, permite aprovecha los rayos en una posición próxima a la colimación.
De este modo se consiguen los objetivos de la presente invención cual es obtener una lente anamórfica económica, en cuanto a costes de fabricación, ligera, con un factor de compresión de 2 o menos y como se explicará a continuación diseñada para minimizar los problemas técnicos de la técnica conocida.
BREVE EXPLICACION DE LOS DIBUJOS
Para una mejor comprensión de la invención, se acompañan a la presente memoria cuatro hojas de dibujos, aportados a titulo meramente ilustrativo y no limitativo de la invención .
La figura 1 muestra la vista lateral de una representación esquemática de la disposición y componentes de una lente anamórfica de acuerdo a los principios de la presente invención en una de sus realizaciones prácticas posibles.
La figura 2 muestra la vista superior de la realización de la figura anterior.
Las figura 3 y 4 muestran las funciones de transferencia de modulación (MTF Modulation Transfer Function) de diversos rayos del sistema de las figuras 1 y 2, respectivamente . EXPLICACION DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La invención consiste en una lente anamórfica, del tipo de las que son utilizadas para comprimir la imagen en una dirección, estando dispuesto el grupo anamórfico inmediatamente tras el stop o iris (S12) de la lente. La tabla siguiente ofrece las características de un caso de realización preferente de lente anamórfica que se irresponden a los datos identificadores de la figura
Tabla I
Lente Superficie Radio X Radio Y Forma Grosor o Apertura Material separación
rio Vd
1 1 59.651 esférica 13.5165 60.195 1.779 37.4
2 infinito esférica 8.3239 56.327
2 3 -387.152 esférica 3.1750 44.660 1.607 38.2
4 3g.359 esférica 14.6763 38.142
3 5 -77.204 esférica 3.3748 35.637 1.644 37.2
6 134.564 esférica 1.9489 34.986
4 7 1841.890 esférica 3.1599 35.062 1.729 30.3
5 8 44.564 esférica 6.1538 35.058 1.665 54.6
9 -g9.356 esférica 5.8670 35.092
6 10 74.137 esférica 3.3831 34.341 1.834 37.2
11 -394.165 2.7500 34.025
STOP 12 2.0043 28.289
7 13 -99.505 infinito cilindrica 3.0000 28.204 1.560 68.8
14 66.864 infinito cilindrica 2.5329 28.472
8 15 Infinito esférica 6.8000 28.803 1.760 26.0
16 106.000 esférica 18.9558 30.268
9 17 214.178 infinito cilindrica 10.5620 42.126 1.760 42.4
18 -86.077 infinito cilindrica 0.5000 44.037
10 19 66.662 esférica 12.0000 44.800 1.740 44.3
20 -253.776 esférica 0.8248 43.062
11 21 infinito 80.514 cilindrica 4.9899 42.070 1.761 26.5
22 infinito infinito cilindrica 3.8377 40.502
12 23 -317.653 esférica 9.0831 30.0969 1.670 31.7
13 24 24.228 esférica 8.7885 27.5772 1.700 49.0
25 -699.999 esférica 1.4853 26.6986
14 26 infinito -88.266 cilindrica 3.0194 26.0934 1.589 63.1 27 infinito ι 31.793 cilindrica 4.1228 i 25.3896
15 28 -66.384 esférica 9.7264 24.2682 : 1.741 ! 27.4
29 36.450 esférica 5.1279 : 25.3847
16 30 57.336 esférica 5.2776 i 30.6349 1.830 37.4
31 -59.820 esférica 33.0311 ; 30.9171
Imagen infinito plano 31.4000
La tabla I ha sido confeccionada mediante el programa de diseño óptico 1 CODE V de Optical Research Associates, Inc., que también ha sido utilizado para producir los diagramas ópticos de las figuras adjuntas.
Los valores correspondientes a radio, grosor o separación, y apertura están expresados en milímetros.
El material está descrito por el índice de refracción nd y por el número de Abbe, Vd=Nd - 1/ [NF-NC] . Las letras d, F, C corresponden, respectivamente, a las longitudes de onda 587.5618nm, 486.1327nm y 656.2725nm.
La Superficie asférica (S30) viene descrita por la siguiente ecuación:
z = (curv)Y2 _ + Α ΓΑ + Β Γ6 + O +
i + (i - (i + K CURVJ Y ' f
Donde :
Z: es la posición medida a lo largo del eje óptico de la lente, que corresponde a cada coordenada Y Curv: es la inversa del radio de curvatura
Y: es la altura de la apertura
K: coeficiente cónico
A, B, C, D: son los coeficientes de orden 4o, 6°,
8° y 10° Los coeficientes que describen la superficie asférica (S31) son:
CURV= -0.01671693
K= 0
A= 8.75413E-07
B= -1.46573E-09
C= 2.5569E-12
D= -4.86557E-15
Los datos de la tabla precedente, y que se corresponden con la realización práctica preferente representada en las figuras, pueden ser distintos en otros casos de realización práctica posible, dentro de los principios de la presente invención.
Es de destacar en la configuración del grupo anamórfico que está formado por dos grupos cilindricos: el grupo A y el grupo B. El grupo cilindrico A está alineado en una dirección y el B lo está 90° respecto del grupo A. Ello produce una mejor calidad de imagen que si toda la compresión se hiciera en una única dirección.
El grupo cilindrico A tiene dos o más lentes cilindricas (7 y 9), el primer subgrupo (7) divergente y el segundo subgrupo (9) convergente, estando dicho grupo A colocado inmediatamente después del stop o iris (S12) . Entre estas lentes cilindricas (7 y 9) pueden situarse otras lentes esféricas como es el caso mostrado en la realización de la figura 1. El grupo cilindrico A comprime la imagen horizontalmente . Los rayos entran y salen de este grupo colimados o prácticamente colimados, lo que permite que hayan pocas aberraciones residuales y que la imagen final pueda ser de mejor calidad que en los sistemas donde el grupo anamórfico se coloca en el extremo de la parte trasera de la lente, junto al plano imagen, donde los rayos presentan una elevada convergencia.
El grupo cilindrico B está colocado tras el primero A. Se compone de dos o más lentes cilindricas (11 y 14) y estira la imagen verticalmente . Pueden situarse, dependiendo de cada caso de realización, otras lentes esféricas entre y después de estas lentes cilindricas. También, y dependiendo de cada caso de realización, pueden situarse otras lentes esféricas entre los grupos A y B.
De este modo se han conseguido los objetivos propuestos. De hecho la lente anamórfica de la invención permite realizar compresiones iguales o menores a 2x, conservando una mejor calidad de imagen que las anamórficas con el grupo cilindrico trasero conocidas.
Se sobreentiende que en el presente caso pueden ser variables cuantos detalles de acabado o forma no modifiquen la esencia de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES
1. - LENTE ANAMORFICA, del tipo de las que son utilizadas para comprimir la imagen horizontalmente, formada por una pluralidad de superficies ópticas alineadas en un eje óptico común y en las que la parte anamórfica se coloca detrás del iris de la lente, en el lado de la imagen, CARACTERIZADA en que el grupo anamórfico está situado inmediatamente tras el stop o iris (S12).
2. - LENTE ANAMORFICA, según la reivindicación Ia, CARACTERIZADA porque el grupo anamórfico está compuesto por dos grupos (A y B) de lentes cilindricas, estando dicho grupo (A) de lentes cilindricas alineado en una dirección y dicho grupo (B) lo está 90° respecto del anterior grupo (A) .
3. - LENTE ANAMORFICA, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADA porque dicho grupo cilindrico (A) tiene cuando menos dos lentes cilindricas (7 y 9) donde el primer subgrupo (7) es divergente y el segundo (9) es convergente.
4. - LENTE ANAMORFICA, según la reivindicación anterior, CARACTERIZADA porque entre dichas lentes cilindricas (7 y 9) pueden situarse otras lentes esféricas.
5. - LENTE ANAMORFICA, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADA porque dicho grupo cilindrico (B) está colocado tras el primero (A) y se compone de cuando menos dos lentes cilindricas (11 y 14), siendo el primer subgrupo (11) es convergente y el segundo subgrupo (14) es divergente.
6. - LENTE ANAMORFICA, según la reivindicación anterior, CARACTERIZADA porque pueden situarse otras lentes esféricas entre y después de dichas lentes cilindricas (11 y 14) .
7 . - LENTE ANAMORFICA, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADA porque entre dichos grupos (A y B) pueden situarse otras lentes esféricas .
8. - LENTE ANAMORFICA, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADA porque dicho grupo (A) comprime horizontalmente la imagen y dicho grupo (B) lo estira verticalmente .
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