Гитин Андрей Валерьевич,
Санкт-Петербург, горный институт

Доклад на научно-практической конференции
"Творчество во имя достойной жизни",
Великий Новгород, 11-12 июля 2001 года

Анаморфотными (или анаморфозными) называют оптические системы, по-разному увеличивающие изображение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Анаморфотные киносъемочные объективы двукратно сжимают изображение в горизонтальном направлении, что позволяет уместить в обычный кинокадр вдвое более широкое поле снимаемого объекта. При проекции аналогичная оптическая система, действуя в обратном ходе световых лучей, восстанавливает на экране нормальные пропорции изображаемых предметов. Использование таких дополнительных трансформирующих изображение оптических систем позволяет без особых переделок использовать существующую аппаратуру и обычную кинопленку для съемки (и проекции) широкоэкранных кинофильмов [1].

Обычно анаморфоный объектив состоит из обычного осесимметричного объектива, перед которым устанавливают анаморфотную насадку, выполненую по схеме "обратного телескопа Галилея" из цилиндрических линз, все образующие которых параллельны и направлены вертикально [2,3].

Отмечен нежелательный эффект (НЭ): при параллельном направлении образующих цилиндрических линз их аберрации невозможно скомпенсировать осесимметричными (сферическими) линзами. Например, для такой схемы характерна принципиально неустранимая аберрация: искривление плоскости изображения в вертикальном сечении.

Анализ показал, что до настоящего времени анаморфотные объективы развивались в направлении специализации всех ее подсистем. Настало время перейти от развертывания к свертыванию. Действуем по классической схеме: исходная система ® альтернативная система (антисистема) ® бисистема, объединяющая альтернативные системы.

Антисистема. Если исходная система сжимает изображение объектива по горизонтали, то антисистема должна растягивать изображение по вертикали. С точки зрения пропорций кадра, система и антисистема эквивалентны в том смысле, что в обоих случаях пропорция сохраняется: ширина кадра в два раза больше его ширины.

Антианаморфотную систему можно получить из исходной анаморфотной системы, поменяв цилиндрические линзы местами так, чтобы они работали как прямой телескоп Галилея, и развернув их образующие из вертикальной плоскости в горизонтальную.

Объединение альтернативных систем. Объединяя систему и антисистему, получим анаморфотный объектив, который одновременно сжимает величину изображения в Ц2 раз по горизонтали и во столько же раз растягивает по вертикали, при этом пропорция сохраняется: ширина кадра по-прежнему в два раза меньше его высоты.

Преимущества бианаморфотной системы:

1. Каждая из объединяемых альтернативных анаморфотных систем работает с меньшей "нагрузкой", то есть с меньшими аберрациями.
2. Цилиндрические линзы анаморфотной системы позволяют изменять кривизну поля в горизонтальном сечении, и, наоборот, цилиндрические линзы антианаморфотной системы - изменять кривизну поля в вертикальном сечении. Если сделать кривизну поля у системы в вертикальном и горизонтальном сечениях одинаковой, то результирующая кривизна поля объединенной системы будет квазиосесимметрична и ее можно исправить сферическими линзами системы (объектива или компенсатора).

Ожидаемый сверхэффект: можно ожидать, что предлагаемая симметризация аберраций анаморфотной системы позволит избавиться не только от кривизны поля, но и от других аберраций НАС.

Обобщающий принцип:
неисправимую аберрацию цилиндрических линз анаморфотной системы можно превратить в симметричную аберрацию, исправляемую сферическими линзами, если объединить исходную анаморфотную систему с повернутой на девяносто градусов антисистемой (той же анаморфотной системой, но работающей в обратном ходе светового луча).

Техническая реализация бианаморфотной системы

В 1961 году Якобсен [4,5] предложил конструкцию бианаморфотного объектива, которая одновременно изменяет величину изображения в 0,6 раз по горизонтали и в 1,2 раза по вертикали. Она состоит из анаморфотных системы и антисистемы, вставленных одна в другую таким образом, что образующие поверхности одной из них перпендикулярны образующим поверхностям другой. Насадка действует совместно с объективом f'=35 mm, поэтому эквивалентные фокусные расстояния БАСа f'_s =20 mm, f'_m =40 mm.

Однако объектив Якобсена по габаритам не меньше традиционного, а число дорогостоящих цилиндрических линз в нем вдвое больше. Поэтому мы предлагаем другую, вдвое более компактную и простую конструкцию бианаморфотного объектива: сфероцилиндрический объектив, состоящий из сферического объектива, расположенного между цилиндрическими линзами, образующие которых взаимно перпендикулярны.

Кинообъектив такой конструкции предполагается изготовить в ЗАО "Оптика-Элит" (Санкт-Петербург, Софийская 52).

Литература

1. Новик Ф.С., Ногин П.А. Киносъемочная оптика. -М.: Искусство. -1988. -408 с.
2. Бегунов Б.Н. Трансформирование оптических изображений. -М.: Искусство. -1965. -232 с.
3. Волосов Д.С. Фотографическая оптика. -М.: Искусство. -1971. -543 с.
4. Jacobsen I.L. Objectif anamorphoseur. Французский патент № 1211542. 16.03.1960.
5. Jacobsen I.L. Improvements in or relating to anamorphic optical systems. Английский патент № 885151, 20.12.1961.

Copyright © 2000 ТРИЗ-группа (Великий Новгород)