Анаморфотная афокальная система

 

Использование: в телевизионной и киносъемочной оптике. Сущность изобретения: анаморфотная афоканальная система состоит на двух цилиндрических компонентов, из которых первый - положительный компонент - выполнен из цилиндрического положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двухсклеенной цилиндрической положительной линзы, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, а второй - цилиндрический отрицательный двухскленный компонент - состоит из положительного мениска и двояковогнутой линзы. 3 ил.

Изобретение относится к области телевизионной и киносъемочной оптики, а именно, к анаморфотным оптическим системам, предназначенным для преобразования формата изображения, например, 4:3 в 16:9 или в 1:1 и может быть использовано в профессиональной, любительской телекинофотоаппаратуре и, в частности, для вариообъективов передающих телевизионных камер, работающих как при на передающих трубках, например, с размером кадра 8,8 х 6,6 мм², так и на приборах с зарядовой связью. В последнем случае это особенно важно, так как в приборе с зарядовой связью электронное преобразование формата затруднено.

Известны конструкции анаморфотных оптических систем (вариообъективы, насадки), применяемые для изменения формата изображения. Так, например, в конструкции (1), в которой для преобразования формата изображения 4:3 в 16:9 перед передним компонентом вариообъектива установлена трехлинзовая афокальная группа цилиндрических линз, из которых первая отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая двояковогнутая, третья - двояковыпуклая, причем вторая линза, связанная с линзовым элементом варианта объектива промежуточной механической связью, перемещается вместе с компонентом вариатора для фокусировки объектива. К недостаткам анаморфотной оптической системы следует отнести сложность механизма фокусировки и значительные массогабаритные параметры цилиндрической группы линз из-за фронтального расположения анаморфотной системы.

Известна также принципиальная схема анаморфотной насадки (2), состоящей из положительного и отрицательного цилиндрических компонентов, расположенных между объективом и изображением, т.е. в сходящемся пучке лучей. Недостатком конструкции, разрабатываемой по данной принципиальной схеме, является сложность механизма фокусировки и необходимость выполнения анаморфотной насадки из линз с торическими поверхностями для лучшей аберрационной коррекции насадки в сходящемся пучке лучей.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является анаморфотная афокальная насадка (3), содержащая два цилиндрических компонента, из которых первый выполнен из одиночного полиэтиленового мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и расположенной вслед за ним двухсклеенной отрицательной линзы, состоящей из положительного мениска, обращенного вогнутостью к объекту и двояковогнутой линзы, второй положительный двухсклеенный компонент выполнен из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, а фокусирующая часть выполнена в виде двухлинзового сферического компенсатора, состоящего из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, причем для двояковогнутой линзы предусмотрена возможность выдвижения с целью фокусировки.

Коэффициент анаморфирования этой насадки равен 0,5^x. Конструкция является сложной (содержит 7 линз) и имеет значительные габариты и массу, т.к. устанавливается перед объективом, фронтальный компонент которого имеет большие габариты и, следовательно массу, особенно в светосильных широкоугольных объективах.

Целью изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик анаморфотной афокальной системы при сохранении традиционного простого механизма фокусировки вариообъектива путем выдвижения подвижного переднего компонента объектива, что позволит применить изобретение в светосильных и широкоугольных вариообъективах телекамер с возможностью преобразования изображения в другие форматы. Например, формат 4:3 в формат 16:9 для телевидения высокой четкости или в формат 1:1 для специального телевидения. Преобразование формата 4:3 в 1:1 имеет, в частности, смысл, когда квадратный объект (топографическая карта) передается ТВ камерой на приборе с зарядовой связью (ПЗС), имеющем формат 4:3. В этом случае всю площадь ПЗС можно использовать только преобразованием формата. Квадратный объект будет без искажений пpедставлен на воспроизводящем устройстве, где обратное анаморфирование будет введено электронным способом.

Поставленная цель достигается тем, что в анаморфотной афокальной системе, расположенной в параллельном ходе лучей, выходящих из фокусирующей группы и содержащей два цилиндрических компонента, из которых первый выполнен из одиночного положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению и расположенной вслед за ним двухсклеенной линзы, а второй компонент выполнен из двухсклеенной линзы, двухсклеенная линза первого компонента выполнена положительной и состоит из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы, второй компонент является отрицательным и состоит из двухсклеенной отрицательной линзы, выполненной из положительного мениска, обращенного вогнутостью к объекту, и двояковогнутой линзы. В этом случае фокусирующей группой является передний компонент объектива, работающего совместно с анаморфотной системой.

Сущность изобретения поясняется чертежами: фиг.1 оптическая схема анаморфотной афокальной системы в составе принципиальной оптической схемы вариообъектива, фиг. 2 конструктивные данные анаморфотной афокальной системы с коэффициентом анаморфирования 1,33^x, фиг. 3 сводки аберраций анаморфотной афокальной системы с коэффициентом анаморфирования 1,33^x.

На фиг.1 обозначены: 1 подвижный передний компонент, выдвигаемый для фокусировки на дистанцию S, 2, 3 подвижные компоненты вариатора, 4а и 4б передний и задний компоненты неподвижной части вариообъектива, Д.д. действующая диафрагма.

Оптическая схема анаморфотной афокальной системы 5 состоит из двух цилиндрических компонентов 5а (положительного) и 5б (отрицательного), из которых 5а выполнен из положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и склеенных между собой положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы; компонент 5б выполнен из склеенных между собой положительного мениска, обращенного вогнутостью к объективу, и двояковогнутой линзы. Анаморфотная афокальная система показана на фиг. 1 в двух взаимно перпендикулярных сечениях: А (в плоскости чертежа - вертикальное) и Б (перпендикулярно плоскости чертежа горизонтальное). На фиг.1 представлена также принципиальная схема вариообъектива, в параллельном ходе лучей которого (воздушный промежуток между компонентами 4а и 4б) размещена анаморфотная афокальная система.

Поворотом анаморфотной афокальной системы 5 на 90^o вокруг оптической оси вариообъектива можно обычный телевизионный формат 4:3 преобразовать либо в формат 16:9 (ТВЧ), либо в формат 1:1.

По предлагаемой оптической схеме для диапазона длин волн λ 486 нм-610 нм (основной цвет 546 нм) рассчитана анаморфотная афокальная оптическая система с коэффициентом анаморфирования 1,33^x. При использовании рассчитанной анаморфотной системы, например, с вариообъективом, имеющим фокусное расстояние f' 9,2 мм 138,3 мм, относительное отверстие 1:1,7 1:2,2 и формат изображения 4: 3 (размер изображения 8,8·6,6 мм²) имеем в одном случае для совместной оптической системы - вариообъектив + анаморфотная афокальная система с коэффициентом анаморфирования 1,33^x эквивалентное фокусное расстояние в сечении А f' 12,3 мм 184,3 мм, относительное отверстие 1:2,26 1:2,93; в сечении Б f' 9,2 мм 138,3 мм, относительное отверстие 1:1,7 1:2,2. Для данного случая формат изображения 4: 3 превращается в формат изображения 1:1. При повороте анаморфотной афокальной системы на 90^o вокруг оптической оси вариообъектива относительно предыдущего положения имеем в сечении A f' 9,2 - 138,3 мм, относительное отверстие 1: 1,7 1:2,2, а в сечении Б фокусное расстояние f' 12,3 мм 184,3 мм, относительное отверcтие 1:2,26 1:2,93. В этом случае формат изображения 4:3 превращается в формат изображения 1:1.

Рассчитанная по изобретению анаморфотная афокальная система имеет меньшие габариты (наибольший диаметр линз не превышает 36 мм, длина по оптической оси не более 30 мм) и небольшую массу по сравнению с известным решением расположения анаморфотной системы перед вариообъективом. Например, для аналогичного вариообъектива (1) наибольший диаметр анаморфотной насадки, расположенной перед объективом, будет в 3-4 раза больше, а масса на порядок. Преимущества изобретения по сравнению с известными техническими решениями состоят в малых массогабаритных характеристиках при сохранении простого механизма фокусировки перемещением переднего подвижного компонента вариообъектив. Указанный положительный эффект будет проявляться не только в вариообъективах, но и в объективах, не имеющих подвижных компонентов.

Предлагаемое устройство позволяет конструктивно совместить его с рядом телевизионных вариообъективов, имеющих встроенный экстендер, заменяя его анаморфотной системой при необходимости преобразования формата изображения.

Формула изобретения

Анаморфотная афокальная система, содержащая два цилиндрических компонента, из которых первый выполнен из одиночного положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и расположенной вслед за ним двухсклеенной линзы, а второй компонент выполнен из двухсклеенной линзы, отличающаяся тем, что двухсклеенная линза первого компонента выполнена положительной и состоит из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен отрицательным и состоит из двухсклеенной линзы, выполненной из положительного мениска, обращенного вогнутостью к объекту, и двояковогнутой линзы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3