Исследование и композиция анаморфотных оптических систем для цифрового кинематографа

• Автор: Пруненко, Юлия Константиновна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 206 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Г лава. Цифровой кинематограф и анаморфотные системы

1.1. Цифровой кинематограф

1.2. Светочувствительные матрицы киносъемочных камер

1.3. Светомодулирующие матрицы проекторов

1.4. Анаморфотные оптические системы

1.4.1. Анаморфирование

1.4.2. Оптические схемы анаморфотных систем

Выводы по главе

2 Глава. Поверхности и системы с двумя плоскостями симметрии

2.1. Математическое описание поверхностей с двумя плоскостями симметрии
2.1.1. Торическая поверхность
2.1.2. Цилиндрическая поверхность
2.1.3. Сфероцилиндрическая поверхность
2.1.4. Эллипсоидальная поверхность
2.2. Матричное представление характеристик поверхностей и систем с двумя
плоскостями симметрии
2.2.1. Торическая поверхность
2.2.2. Две тонкие торические линзы
2.2.3. Цилиндрическая поверхность
2.2.4. Цилиндрическая линза
2.2.5. Системы
2.3. Теория аберраций поверхностей и систем с двумя плоскостями симметрии
2.3.1. Торическая поверхность
2.3.2. Анаморфотные оптические системы
Выводы по главе
3 Глава. Основные характеристики киносъемочных и проекционных объективов для
цифрового кинематографа
Выводы по главе
4 Глава. Анаморфотные объективы с параллельными образующими цилиндрических компонентов
4.1. Оптические базовые схемы анаморфотных систем
4.2. Г абаритный расчет

4.2.1. Первый вариант оптической базовой схемы
4.2.2. Второй вариант оптической базовой схемы
4.3. Варианты рассчитанных киносъемочных и проекционных анаморфотных объективов
4.3.1. Киносъемочные анаморфотные объективы
4.3.2. Проекционные анаморфотные объективы
Выводы по главе
5 Глава. Анаморфотные объективы с перпендикулярными образующими цилиндрических компонентов
5.1. Оптические базовые схемы анаморфотных систем
5.2. Габаритный расчет
5.2.1. Первый вариант оптической базовой схемы
5.2.2. Второй вариант оптической базовой схемы
5.3. Варианты рассчитанных киносъемочных анаморфотных объективов
5.3.1. Первый вариант объектива
5.3.2. Второй вариант объектива
Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

Введение
Актуальность работы
С середины прошлого века в России и за рубежом широкое развитие получили анаморфотные оптические системы для широкоэкранного кинематографа, которые позволяют осуществлять съемку и проекцию широкоэкранных фильмов, используя обычную кинопленку без замены имеющегося оборудования.
Использование цифровых технологий записи, обработки и воспроизведения изображений в области традиционного кино привело к созданию цифрового кинематографа. Начиная с 2005 года, ведется разработка систем цифрового кинематографа.
Анализ литературных данных показал, что на данный момент в цифровом кинематографе не существует единого оптического комплекса полного кинематографического процесса, что связано с применением гибридных цифропленочных и пленочно-цифровых систем кинематографа. Под оптическим комплексом понимается киносъемочная и кинопроекционная оптика, так как остальные этапы кинематографического процесса обеспечиваются электронными средствами.
До недавнего времени разработке оптического комплекса мешало отсутствие светочувствительных и модулирующих матриц высокого разрешения (не менее 2048/1080 пикселов по горизонтали и вертикали матрицы соответственно). Появление таких матриц позволяет ставить задачу разработки оптического комплекса цифрового кинематографа. Вследствие этого актуальной является задача исследования и композиции анаморфотных оптических систем для широкоэкранного цифрового кинематографа.
Вопросы теории и практики проектирования анаморфотных оптических систем получили развитие в трудах Д. С. Волосова и Ш. Я. Печатниковой, Г.Г. Слюсарева,
B. Н. Чуриловского, М. М. Русинова, Б. Н. Бегунова, В. А. Зверева, А. В. Гитина, А. А. Лапаури, Ф. С. Новика, E. Abbe, Н. Chretien, H. Köhler, K. Bruder, J. C. Burfoot,
C. G. Wynne, W. Lessing, G. H. Cook, P. J. Sands, I. Powell, S. Yuan, J. M. Sasian и др.
Разработка оптических систем, удовлетворяющих современным условиям применения, требует обстоятельного анализа элементной базы и базовых схем, формирующих основу композиции анаморфотных оптических систем.
Цель работы

конференции «Творчество во имя достойной жизни» в 2001 году [64] предложил простую конструкцию сфероцилиндрического объектива, состоящего из сферического объектива, расположенного между цилиндрическими линзами, образующие которых взаимно перпендикулярны. Гитин предполагает, что такая схема позволит скомпенсировать кривизну поля и другие аберрации присущие анаморфотной афокальной насадке. Сотрудники кафедры квантовой электроники и биомедицинской оптики СПбГУ ИТМО [62] в 2001 году разработали анаморфотный киносъемочный объектив, который состоит из фронтального сферического компонента, группы скрещенных цилиндрических линз, вторая пара образована сферической и цилиндрической линзами, и сферического объектива (см. табл. 6 приложение 1).Объектив имеет следующие характеристики: А = 0,5, Г гор = 25,07 мм, f’eep = 49,95 мм, относительное отверстие равно 1:2 и угловые поле в горизонтальном сечении 49.5 град и в вертикальном 21,07 град. А сотрудник фирмы Carl Zeiss Marco Pretopius LI 68, 169] рассчитал съемочный анаморфотный объектив для 35-мм пленки со следующими характеристиками: А = 0,5, фокусное расстоянием в вертикальном сечении 25 мм, в горизонтальном /’ = 50 мм. относительное отверстие в вертикальном сечении 1/1,48 и в горизонтальном 1/1,31 и длина объектива 200 мм, минимальная дистанция фокусировки 400 мм. Объектив состоит из сферических и цилиндрических (торических) линз, образующие которых взаимно перпендикулярны (см. табл. 6 приложение А).
Теперь рассмотрим другой вариант сфероцилиндрического объектива, в котором образующие цилиндрических линз ориентированы в одном направлении. Впервые объектив такой конструкции применяемого для съемки и проекции широкоэкранных фильмов в 1933 году предложил G. W. Ford [170]. Объектив состоит из сферического объектива расположенного между двумя склеенными цилиндрическими линзами с параллельными образующими (см. табл. 7 приложение А). Позднее G. H. Cook [171-174] предложил два варианта конструкции репродукционного сфероцилиндрического объектива. Первый вариант состоит из первой положительной линзы, сферического объектива и второй отрицательной цилиндрической линзы. Второй вариант - первая отрицательная цилиндрическая линза, сферический объектив и вторая положительная цилиндрическая линза. Оптические схемы этих объективов приведены в табл. 7 приложение А. Используя данные конструкции. Cook рассчитывает ряд репродукционных анаморфотных объективов, усложняя элементы конструкции [171—176]. Репродукционный анаморфотный объектив может иметь другую конструкцию, а именно содержащую первую и вторую группы сферических линз и размещенные между ними два