(57)【要約】主として画像を２：１より低い比率で圧縮または伸張するための、一方向に配向した少なくとも２つのシリンドリカル面要素と、主として収差制御のための、第２の方向に配向した少なくとも２つのシリンドリカル面要素とを備えたリア式アナモルフが開示される。一方向に配向した少なくとも２つのシリンドリカル面要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能であり、第２の方向に配向した少なくとも２つのシリンドリカル面要素も、光軸に沿ってグループとして移動可能である。さらに、リア式アナモルフ全体が一緒に移動してもよく、リア式アナモルフに装着されるレンズユニットがリア式アナモルフに対して移動してもよい。これらの調整により、２つの方向にあるシリンドリカル面要素によって作成される２つの焦点距離によって形成される２つの像面は、互いに整列可能であり、公称像面上に重なり合う。
2008511018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の光軸に整列した複数のレンズ要素で形成され、物体空間からの放射を受けて、該放射を像空間へ伝送するためのリア式アナモルフであって、
第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素と、
第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素とを備え、
第２アナモフィックパワーは第１アナモフィックパワーと異なり、第２方向は第１方向と異なり、２つの異なる焦点距離を生成して、集められた放射が像空間において圧縮または拡大されるようにしたリア式アナモルフ。
【請求項２】
全てのレンズ要素が、シリンドリカル面である請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項３】
集められた放射は、２：１より低い比率で、像空間において圧縮または拡大される請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項４】
集められた放射は、約１．３４：１の比率で、像空間において圧縮または拡大される請求項３記載のリア式アナモルフ。
【請求項５】
第１方向は、第２方向に対して９０°配向している請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項６】
第１方向は垂直方向であり、第２方向は水平方向である請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項７】
第１の複数のレンズ要素は、主として画像を圧縮または拡大するためのものであり、第２の複数のレンズ要素は、主として収差制御のためのものである請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項８】
第１の複数のレンズ要素は、互いに隣接して、物体空間に向けて配置されており、第２の複数のレンズ要素は、互いに隣接して、像空間に向けて配置されている請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項９】
第１の複数のレンズ要素および第２の複数のレンズ要素は、リア式アナモルフが約２６ｍｍの軸長を有するように構成されている請求項８記載のリア式アナモルフ。
【請求項１０】
第１の複数のレンズ要素および第２の複数のレンズ要素は、リア式アナモルフが約２０ｍｍの軸長を有するように、短い後側焦点距離レンズ用に構成されている請求項８記載のリア式アナモルフ。
【請求項１１】
第１の複数のレンズ要素と第２の複数のレンズ要素との間に空隙をさらに備え、
２つの異なる焦点距離から形成される像面を整列させるように、第１の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能であり、第２の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項８記載のリア式アナモルフ。
【請求項１２】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、全てのレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項１３】
リア式アナモルフは、像面に対して、光軸に沿って移動可能である請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項１４】
第１の複数のレンズ要素は、物体空間から像空間へ向かう順序で並んだ３つのレンズ要素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を備え、第２の複数のレンズ要素は、物体空間から像空間へ向かう順序で並んだ５つのレンズ要素Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８を備える請求項８記載のリア式アナモルフ。
【請求項１５】
レンズ要素Ｅ１〜Ｅ４はシングレットであり、レンズ要素Ｅ５，Ｅ６はダブレットを形成し、レンズ要素Ｅ７，Ｅ８はダブレットを形成している請求項１４記載のリア式アナモルフ。
【請求項１６】
レンズ要素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は垂直方向に配向し、レンズ要素Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８は水平方向に配向している請求項１５記載のリア式アナモルフ。
【請求項１７】
レンズ要素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は水平方向に配向し、レンズ要素Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８は垂直方向に配向している請求項１５記載のリア式アナモルフ。
【請求項１８】
レンズ要素Ｅ３とレンズ要素Ｅ４との間に空隙をさらに備え、
２つの異なる焦点距離から形成される像面を整列させるように、レンズ要素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は、光軸に沿ってグループとして移動可能であり、レンズ要素Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８は光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項１５記載のリア式アナモルフ。
【請求項１９】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、全てのレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項１５記載のリア式アナモルフ。
【請求項２０】
共通の光軸に整列した複数のレンズ要素で形成され、物体空間からの放射を受けて、該放射を像空間へ伝送するためのリア式アナモルフであって、
収差制御および、集められた放射を像空間で圧縮または拡大する屈折を提供するための第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素と、
収差制御を提供するための第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素と、を備えるリア式アナモルフ。
【請求項２１】
２つの異なる焦点距離から形成される像面を整列させるように、第１の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能であり、第２の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項２０記載のリア式アナモルフ。
【請求項２２】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、全てのレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項２０記載のリア式アナモルフ。
【請求項２３】
リア式アナモルフは、像面に対して、光軸に沿って移動可能である請求項２０記載のリア式アナモルフ。
【請求項２４】
共通の光軸に整列した複数のレンズ要素で形成され、物体空間からの放射を受けて、該放射を像空間へ伝送するためのリア式アナモルフであって、
第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素と、
第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素とを備え、
第２アナモフィックパワーは第１アナモフィックパワーと異なり、第２方向は第１方向と異なり、２つの異なる焦点距離を生成して、物体空間において約２．４０：１のアスペクト比で集められた放射が、１６：９検出器に取り込まれるようにしたリア式アナモルフ。
【請求項２５】
リア式アナモルフは、光軸回りに９０°回転可能であり、物体空間において約４：３のアスペクト比で集められた放射が、１６：９検出器に取り込まれるようにした請求項２４記載のリア式アナモルフ。
【請求項２６】
共通の光軸に整列した複数のレンズ要素で形成され、物体空間からの放射を受けて、該放射を像空間へ伝送するためのリア式アナモルフであって、
第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素と、
第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素とを備え、
第２アナモフィックパワーは第１アナモフィックパワーと異なり、第２方向は第１方向と異なり、２つの異なる焦点距離を生成して、物体空間において約４：３のアスペクト比で集められた放射が、１６：９検出器に取り込まれるようにしたリア式アナモルフ。
【請求項２７】
リア式アナモルフは、光軸回りに９０°回転可能である請求項２６記載のリア式アナモルフ。
【請求項２８】
共通の光軸に整列した複数のレンズ要素で形成され、物体空間からの放射を受けて、該放射を像空間へ伝送するためのアナモフィック光学システムであって、
物体空間からの放射を集めるためのレンズユニットと、
物体空間から伝送される放射を像空間で受けるための検出器と、
レンズユニットと検出器との間に連結され、レンズユニットからの放射を受けて、検出器へ伝送するためのリア式アナモルフとを備え、
該リア式アナモルフは、第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素と、
第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素とを備え、
第２アナモフィックパワーは第１アナモフィックパワーと異なり、第２方向は第１方向と異なり、２つの異なる焦点距離を生成して、レンズユニットから受けた放射が検出器上で圧縮または拡大されるようにしたシステム。
【請求項２９】
全てのレンズ要素が、シリンドリカル面である請求項２８記載のシステム。
【請求項３０】
集められた放射は、像空間において、２：１より低い比率で圧縮または拡大されるようにした請求項２８記載のシステム。
【請求項３１】
集められた放射は、像空間において、約１．３４：１の比率で圧縮または拡大されるようにした請求項３０記載のシステム。
【請求項３２】
第１方向は水平方向であり、第２方向は垂直方向である請求項２８記載のシステム。
【請求項３３】
第１の複数のレンズ要素は、主として画像を圧縮または拡大するためのものであり、第２の複数のレンズ要素は、主として収差制御のためのものである請求項２８記載のリア式アナモルフ。
【請求項３４】
第１の複数のレンズ要素は、互いに隣接して、物体空間に向けて配置されており、第２の複数のレンズ要素は、互いに隣接して、像空間に向けて配置されている請求項２８記載のシステム。
【請求項３５】
第１の複数のレンズ要素および第２の複数のレンズ要素は、リア式アナモルフが約２６ｍｍの軸長を有するように構成されている請求項２８記載のシステム。
【請求項３６】
第１の複数のレンズ要素および第２の複数のレンズ要素は、リア式アナモルフが約２０ｍｍの軸長を有するように、短い後側焦点距離レンズ用に構成されている請求項２８記載のシステム。
【請求項３７】
第１の複数のレンズ要素と第２の複数のレンズ要素との間に空隙をさらに備え、
２つの異なる焦点距離から形成される像面を整列させるように、第１の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能であり、第２の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項３４記載のシステム。
【請求項３８】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、全てのレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項３４記載のシステム。
【請求項３９】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、レンズユニットは、リア式アナモルフに対して光軸に沿って移動可能である請求項３４記載のシステム。
【請求項４０】
像面に最も接近したレンズ要素と像面との間に配置された反射ミラーをさらに備える請求項３４記載のシステム。
【請求項４１】
請求項２８記載のシステムを含むカムコーダー。
【請求項４２】
請求項２８記載のシステムを含む携帯電話。
【請求項４３】
請求項２８記載のシステムを含む全自動カメラ。
【請求項４４】
リア式アナモルフは、光軸回りに水平向きまたは垂直向きに選択的に回転可能である請求項２８記載のシステム。
【請求項４５】
リア式アナモルフは、光軸回りに９０°回転可能であり、物体空間において約２．４０：１または約４：３のアスペクト比で集められた放射は、１６：９検出器に選択的に取り込み可能である請求項２８記載のシステム。
【請求項４６】
リア式アナモルフは、該システムを通過する光路の中に選択的に挿入可能であって、光軸回りに９０°選択的に回転可能であり、物体空間において約２．４０：１または約４：３のアスペクト比で集められた放射は、１６：９検出器に選択的に取り込み可能であり、
リア式アナモルフは、光路から選択的に除去可能であり、物体空間において約１６：９のアスペクト比で集められた放射は、１６：９検出器に選択的に取り込み可能である請求項２８記載のシステム。
【請求項４７】
レンズシステムによって物体空間から集められた放射を受けて、該放射を圧縮または拡大して、該放射を像空間へ伝送するための方法であって、
共通の光軸に整列され、第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素に、集められた放射を通過させることと、
第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素に、集められた放射を通過させることとを含み、
第２アナモフィックパワーは第１アナモフィックパワーと異なり、第２方向は第１方向と異なり、２つの異なる焦点距離を生成して、集められた放射が像空間において圧縮または拡大されるようにした方法。
【請求項４８】
集められた放射は、約１．３４：１の比率で、像空間において圧縮または拡大される請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
第１方向は垂直方向であり、第２方向は水平方向である請求項４７記載の方法。
【請求項５０】
第１の複数のレンズ要素を用いて、像を圧縮または拡大させることと、
第２の複数のレンズ要素を用いて、収差制御を行うことをさらに含む請求項４７記載の方法。
【請求項５１】
第１の複数のレンズ要素を、互いに隣接して、物体空間に向けて配置することと、
第２の複数のレンズ要素は、互いに隣接して、像空間に向けて配置することをさらに含む請求項４７記載の方法。
【請求項５２】
第１の複数のレンズ要素と第２の複数のレンズ要素との間の空隙を調整して、２つの異なる焦点距離から形成される像面を整列させるように、第１の複数のレンズ要素を光軸に沿ってグループとして移動させることと、第２の複数のレンズ要素を光軸に沿ってグループとして移動させることをさらに含む請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、全てのレンズ要素を光軸に沿ってグループとして移動させることをさらに含む請求項５１記載の方法。
【請求項５４】
リア式アナモルフを像面に対して光軸に沿って移動させることをさらに含む請求項５１記載の方法。
【請求項５５】
像空間で集められた放射を、光学的または電子的に拡大または圧縮することによって、最終画像を得ることをさらに含む請求項５１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、アナモフィック(anamorphic)レンズに関し、特に、高い画像品質を提供し、プライムレンズおよびズームレンズの両方との使用に好適となるように充分に小型であるリア式(rear)アナモルフ(anamorph)に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアナモフィック方式。１９５０年代初期に、テレビの認識した脅威の結果、映画は、種々のワイドスクリーン方式でリリースを開始した。この時までは、上映フィルムおよびテレビ番組の大部分は、１．３３：１（４：３）のアスペクト比を有するフレームでリリースされていた。
【０００３】
ワイドスクリーン画像を標準サイズのフィルムフレームに取り込むために、アナモフィックレンズとして知られている特殊なレンズが用いられ、広い視野を標準フィルムフレームのサイズに水平に圧縮している（即ち、押しつぶし）。アナモフィックレンズは、本質的には、非点収差のものであり、水平方向の倍率は垂直方向の倍率と相違している。この圧縮した画像を投影するために、他のアナモフィックレンズが用いられ、画像を水平に逆圧縮（即ち、伸張または拡大）して、投影した画像は最初に撮られた画像の広い視野に復元される。数多くのワイドスクリーン方式が１９５０年代に導入されたが、これらの方式の大部分は時代遅れとなった。今日使用されている有力なワイドスクリーン方式は、パナビジョン(Panavision)（登録商標）であり、２：１の水平圧縮と２．４０：１のアスペクト比（０．８２５インチ×０．６９０インチ）を持つアナモフィック光学系である。
【０００４】
図１は、パナビジョン（登録商標）アナモフィック方式を用いて生成したフィルムフレームに関するＳＭＰＴＥ１９５−２０００の投影アパーチャ規格を示す。エリア１００は、全体のカメラアパーチャであり、エリア１０２（約１．２：１のアスペクト比を有する）は、実際に投影されるフィルムフレームの一部である。エリア１０２での光学像は、２：１の比率で圧縮されて、例示した画像１０４は、長円として見えるが、実際には撮影した円形像である。図１での画像取り込みエリア１０２は、典型的には直接変換され、方式を変更または操作することなく、プリントフィルムをリリースしている。理由は、取り込んだ画像を光学ベンチ上で伸張または圧縮して、リリースプリント画像を生産する伝統的な方法は、画像品質をさらに劣化させるからである。上述のように、リリースプリントフィルムを投影する場合、他のアナモフィックレンズが用いられ、画像を逆圧縮している。投影の際に逆圧縮した場合、エリア１０２は、約２．４０：１（パナビジョン（登録商標）ワイドスクリーン方式）のアスペクト比を有することになり、長円の例示した画像１０４は、その正しい円形状に戻ることになる。図１でのエリア１０２は、中心からずれて、光学サウンドトラック用のエリア１０６を残している。中心ずれの右シフトフレームを生成するこの技術（別名「アカデミー(Academy)フレーム」）は、オリジナルフィルムを他のフィルム片と接触するように配置し、サウンドトラックがそのフィルム片に光学的に記録され、リリースプリントフィルムを生成していたという歴史的な理由から、開発された。今日であっても、この光学サウンドトラックは、リリースプリントフィルムにとって必要である。従って、オリジナルフィルムは、未だ「アカデミー中心寄り」でしばしば撮影され、光学的に記録したサウンドトラックおよび他のデジタルサウンドトラックのたろの余地を残している。
【０００５】
パナビジョン（登録商標）アナモフィック方式は、２：１の水平圧縮を採用して、利用可能な画像エリアをフィルムフレーム上で最大化するとともに、光学サウンドトラック用のエリアを残している。一般に、アナモフィック光学系は、球面のものより劣っており、劣化した画像を生成する。歪像作用(anamorphosis)（圧縮または伸張）の量が大きいほど、画像劣化の程度が大きくなる。それでも、歪像作用の使用は、改善した全体の画像品質を生成する。理由は、オリジナルおよびリリースプリントフィルムでの画像エリアが増加すると、映画館スクリーンでの画像を投影するのに必要な倍率を減少させ、同じ距離から観察した場合、倍率と画像劣化との間には直接の相関関係があるからである。
【０００６】
新しく改善したアナモフィック方式。上述のように、取り込んだ画像を光学ベンチ上で伸張または圧縮して、リリースプリント画像を生成する従来の方法は、画像品質をさらに劣化させることから、図１での画像取り込みエリア１０２は、典型的には直接変換され、方式を変更または操作することなく、プリントフィルムをリリースしていた。しかしながら、取り込み画像の電子的処理（即ち、デジタル中間処理）のための新しい技術は、取り込んだ画像を伸張または圧縮して、画像の著しい劣化無しで、リリースプリント画像を生成することが可能である。この技術の進歩は、最終リリースプリント方式とは異なる方式で画像の取り込みが可能になる。取り込んだ画像は、光学サウンドトラックの場所（図１の符号１０６を参照）を残す必要がなく、フィルムまたは電子検出器の利用可能幅の全体に拡大することができる。
【０００７】
図２に示すように、利用可能画像取り込みエリアの拡大を意識した、名称「アナモフィック三穿孔(perforation)撮像システム」の関連した米国特許出願では、高さで３個の穿孔の最大化した画像取り込みエリア２０２を利用し、実用的には、映画またはデジタル応用のためのフィルムまたは電子検出器の利用可能幅２００の全体にまで拡張したアナモフィック撮像システムを開示している。フィルム応用では、画像取り込みエリア２０２は３個の穿孔の高さだけであるため、オリジナルフィルムの必要な量が低減できる。デジタル応用では、電子映画撮影応用のためのデジタル撮像器が、１６：９のアスペクト比と三穿孔フィルムのエリアと偶然に近似したサイズで設計されているため、画像取り込みエリア２０２は、デジタル撮像器の有効エリアを最大化する。
【０００８】
最大化した画像取り込みエリア２０２は、倍率および表示時の倍率に起因した画像劣化を低減し、撮影の際に必要となるアナモフィック圧縮の量を低減し、これにより歪像作用に起因した画像劣化を少なくする。画像取り込みの際のアナモフィック圧縮の量は、例えば、２．４０：１対１６：９という比率で、約１．３４となり、画像取り込みエリアを最大化している。この比率とは別のアナモフィック圧縮は、画像取り込みエリアを最大化しなくなり、全体の画像品質を最大化しなくなることに留意する。
【０００９】
従って、フィルム応用およびデジタル応用の両方に関して、約１．３４：１の水平圧縮を有する同じアナモフィックレンズを用いて、画像を取り込むことができる。これは、従来のパナビジョン（登録商標）アナモフィック方式の２：１水平圧縮より小さい。三穿孔フィルムフレームまたは全デジタル撮像エリアの全体エリアを実際に用いて組み合わせた歪像作用の低減した程度は、パナビジョン（登録商標）アナモフィック方式と少なくとも等価で、潜在的にはこれより優れた画像品質をもたらすとともに、フィルム応用での従来の四穿孔方式と比べて約２５％のフィルムコスト節減をもたらす。
【００１０】
フロント式およびリア式のアナモルフ。映画撮影応用のための現在のアナモフィックレンズシステムは、通常、主にシリンドリカルレンズ要素からなる、前方または後方のシリンドリカルアナモフィックユニットと組み合わせた球面レンズユニット（固定した焦点距離またはズーム）を備える。シリンドリカル面の要素は、一方向に半径を有し（光学パワーを提供する）、他の方向にフラットである（光学パワーを提供しない）ことに留意する。従って、シリンドリカルレンズ要素は、（軸回転対称な要素である球面と比べて）非回転対称である。
【００１１】
アナモフィックパワーまたはアナモフィックレンズの圧縮もしくは拡大の比率は、アナモルフのレンズ要素の焦点距離の比率である。アナモフィックレンズの圧縮もしくは拡大の比率は、レンズを通して一方向で測定した焦点距離を、レンズを通して他の方向で測定した焦点距離で除算することによって得られる。こうしてシリンドリカルレンズ要素については、一方向でパワー無しであり、全て他の方向でパワーが存在することになる。
【００１２】
「リア式アナモルフ」はレンズの像側に配置され、一方、「フロント式アナモルフ」はレンズの物側に配置される。従来のフロント式およびリア式のアナモルフにおいて全ての円筒面（シリンドリカルレンズ要素）は同じ方向に整列している。従って、従来のアナモフィックユニットは、最終画像で、単一の方向（典型的には、圧縮フロント式アナモルフについては水平方向）に物体の圧縮または拡大を提供する。
【００１３】
アナモルフは、球面レンズの内部に配置することもできるが、球面レンズ内部にアナモルフを有することに大きな利益はない。実際、球面レンズは、一般に最初に開発され、アナモフィックレンズは、球面レンズへの付属品(attachment)として後で開発される。アナモフィックレンズを付属品として実現することによって、球面レンズは、ワイドスクリーンおよび従来の方式を生成するために使用できる。
【００１４】
フロント式アナモルフは、従来、好まれていた。理由は、ほぼコリメート光の空間で放射を集光し伝送して、低い残存収差および良好な画像品質を生成できるからである。フロント式アナモルフはまた、一般に、設計が容易であり、その理由は、フロント式アナモルフに出入りする光線が、通常、実質的に平行であり、サイズに関する光学関連の制約が無いからである。しかしながら、実際には、重量の配慮によりあまり大型にはできない。これは、特に、広角レンズについては事実であり、フロント式アナモルフは、広い視野の全部を捕捉する必要がある。従来のフロント式アナモルフでは、シリンドリカル面の要素の全てが水平方向に整列している。
【００１５】
リア式アナモルフは、通常、好まれていない。理由は、収束する光の空間（光はフィルムまたは検出器に向かう）で放射を集光し伝送して、大きな残存収差および劣った画像品質をもたらすからである。このことは、リア式アナモルフの設計をより困難している。リア式アナモルフの性能はまた、フロント式アナモルフよりも、圧縮または拡大の比率により依存している。さらに、リア式アナモルフは、理想的には、最善の画像品質を生成するように、球面レンズとフィルムまたは検出器との間の制限された空間に装着すべきである。しかしながら、実際には、必要なレンズ要素のサイズにより、一般に、リア式アナモルフはこの好ましい空間を超過せざるを得ず、劣った画像品質をもたらすことになる。より長いリア式アナモルフを可能にするように、球面レンズを設計することは可能だろうが、より大きな球面レンズをもたらすことになろう。実際、例えば、パナビジョン（登録商標）プリモ(Primo)（登録商標）の固定焦点距離レンズファミリーなど、大部分の固定焦点距離レンズでは、最後のレンズ要素と、リア式アナモルフが装着される反射ミラーとの間には、約２０ｍｍの軸上スペースが存在している。大部分のズームレンズでは、約２５ｍｍの利用可能な軸上スペースが存在している。従来のリア式アナモルフでは、全てのシリンドリカル面の要素が垂直方向に整列している。
【００１６】
しかしながら、リア式アナモルフは、これらの利点を有する。これらは、一般に、フロント式アナモルフよりはるかに小型かつ軽量である。従って、比較的貧弱な画像品質を提供するものの、２：１圧縮を提供するリア式アナモルフが利用可能である。リア式アナモルフ付属品は、スペースの制約のため、一般に、固定焦点距離レンズには使用されない。しかしながら、固定焦点距離レンズは、ズームレンズと比べてあまり大型でないため、フロント式アナモルフは、比較的大きいものの、実用化されている。しかしながら、１フィート以上の長さで４〜５インチ直径を有する現代の映画ズームレンズの場合、フロント式アナモルフは、レンズのサイズを実質的に増加させることであろう。さらに、アナモフィック要素がとても大きいため、製造性に問題がある。こうしてズームレンズについては、リア式アナモルフを使用する以外に選択肢がほとんど無い。
【００１７】
シガ(Shiga)のリア式アナモルフ。従前の設計は、従来のアナモフィックレンズに固有の種々の問題および制限を受けていた。例えば、シガのリア式アナモルフは、日本で製造され、ズームレンズのリア式アナモルフに関して一般に使用できる軸長（例えば、約２７ｍｍ）の範囲内に適合するように設計された。シガのリア式アナモルフにおける全てのシリンドリカルレンズ要素は、垂直方向に整列している（即ち、垂直方向に曲率を有し、水平方向にフラットである）。こうして理想的には、全てのシリンドリカルパワーが垂直方向にあり、水平方向にはパワーが無い。
【００１８】
さらに、シガのリア式アナモルフは、球面を持つ１つの要素を含む。この追加の球面要素は、製造誤差を考慮するために、アナモフィックユニットの全てまたは一部と独立または一緒に軸方向に（光軸に沿って）調整可能であり、シガのリア式アナモルフによって形成される像がカメラの像面に整列するようになる。この追加の球面要素は、該要素によって作成される水平方向および垂直方向の２つの焦点距離と調和しているが、シガのリア式アナモルフによって生成され、一般には貧弱である本来の画像品質を高めることがほとんどない。レンズを絞って(stop down)（例えば、ｆ２からｆ８へアパーチャを変える）、画像品質を幾らか改善することが可能であるが、このテクニックは、使用者に対して、絞り込んだ絞りによる光量に制限を加え、制限された照明に起因した、例えば、融通性の低減などの、他の懸念を生じさせる。
【００１９】
リア式アナモルフ（シガのリア式アナモルフと同様に）において、フロント式アナモルフのような水平方向の代わりに垂直方向のシリンドリカル面要素を有する理由は、通常、長方形（即ち、背が高いというよりは幅広のもの）の画像フォーマットと、収束光ビームが存在する像空間での収差を容易に矯正する困難性の両方に関連している。リア式アナモルフでの垂直寸法は、水平寸法より小さいことから、垂直方向に必要な屈折が少なく、このことはより良い画像品質に変換する。さらに、この減少した屈折量は、制限された利用可能な軸上スペースで達成できる。所望の屈折を達成するために、リア式アナモルフは、好ましくは、光を垂直に拡大すべきである。フロント式またはリア式のアナモルフで取り込んだ画像については同じ水平の逆圧縮投影レンズが使用されるため、同じ投影画像を生成するには、異なる有効焦点距離を持つプライムレンズまたはズームレンズをそれぞれの場合に採用すべきである。
【００２０】
例えば、フロント式アナモルフが水平圧縮率Ｒを有し、リア式アナモルフが垂直拡大率Ｒを有すると仮定すると、水平逆圧縮率Ｒの投影レンズを使用する投影の後に同じ画像サイズを得るためには、プライムレンズまたはズームレンズは、フロント式アナモルフに関する有効焦点距離Ｌと、リア式アナモルフに関する有効焦点距離Ｌ／２を必要とする。換言すると、フロント式アナモルフの圧縮（例えば、１．３４：１）、リア式の拡大（例えば、１．３４：１）、および投影逆圧縮（例えば、１．３４：１）が同じファクタで関連付けられている限りは、５０ｍｍの有効焦点距離を持つプライムレンズまたはズームレンズと連結したフロント式アナモルフに関して、リア式アナモルフと連結した３７．３ｍｍの有効焦点距離を持つプライムレンズまたはズームレンズと同じ最終の投影画像サイズが生ずることになる。
【００２１】
ウォーリン(Wallin)特許。球面レンズを結像させるためには、１つ又はそれ以上のレンズ要素が光軸に沿って移動する。この移動の所産は、画像が「息をする(breathe)」ことである。画像が息をする場合、画像は僅かに多くのまたは少ない視野を示すようになり、僅かなズーム効果を作出する。球面レンズの場合、残存収差（息付きに起因した収差）は、水平方向および垂直方向で同じになる。しかしながら、フロント式アナモルフを使用した場合、アナモフィックの息付きは、水平方向および垂直方向で同じではない。換言すると、画像が息をすると、視野での物体は、これらの本当の形状を維持しなくなる。例えば、水平圧縮を生成するフロント式アナモルフの場合、人間がカメラに接近して、焦点距離が短くなると、アナモフィックの息付きは、通常、人間の顔が通常よりも幅広に見えるようになる。
【００２２】
米国特許第２８９０６２２号（ウォーリン(Wallin)特許）は、アナモフィックの息付き効果を最小化することを試みている。ウォーリン特許は、僅かに正のパワーおよび僅かに負のパワーの２つのシリンドリカル面要素を含むフロント式アナモルフを開示しており、両方が一緒になると、ゼロのパワーになるようになる。画像を結像するために、結像レンズ要素が光軸に沿って前後に移動すると、フロント式アナモルフの２つのシリンドリカル面要素が、光軸回りに反対方向に逆回転するようにギア連結されている。こうして２つの要素間の回転の程度は、可変であり、レンズがどのように焦点を結ぶかに依存している。２つのシリンドリカル面要素のこの逆回転運動は、アナモフィックの息付きの大部分を解消する。しかしながら、２つの要素は、レンズの合焦の際、アナモルフによって生成されるアナモフィックの息付きを減少させるが、これらは、アナモルフによって生成される固有の画像品質を変えるものでない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上述したように、より低コストで、より高い画像品質の取り込み媒体、例えば、三穿孔フィルムおよび電子検出器などを伴う、名称「アナモフィック三穿孔撮像システム」の関連した米国特許出願では、減少した圧縮または拡大率を持つリア式アナモルフが実用的である。減少した圧縮または拡大率は、従前では不可能だった新しい設計の考慮と、従前では達成不可能だった性能の達成を実現する。例えば、フロント式アナモルフが、同じまたはより良い性能のリア式アナモルフで置換できれば、多大な重量およびサイズの節減になる。従って、現行のリア式アナモルフの制約を除去し軽減するような、減少した圧縮または拡大率と、改善した画像品質を持つリア式アナモルフに関するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、一方向に配向した少なくとも２つのアナモフィックレンズ要素と、第２方向に配向した少なくとも２つのアナモフィックレンズ要素と、２：１より低く、好ましくは約１．３４：１の圧縮率または拡大率を備えた、リア式アナモルフに関する。本発明の実施形態に係るリア式アナモルフは、従来のリア式およびフロント式のアナモルフと比べて、より高い画像品質と、減少した収差、サイズおよび重量とを提供する。
【００２５】
好ましい実施形態では、リア式アナモルフは、リア式アナモルフの物側から像側に符号２４〜３１として識別される８個のレンズ要素を含む。少なくとも２つのシリンドリカル面要素は、一方向に配向し、少なくとも２つのシリンドリカル面要素は、他の方向に配向している。好ましい実施形態では、２つの方向は９０度離れている。特に、ｘ軸が水平方向に配向し、ｙ軸が垂直方向に配向し、ｚ軸が光軸に沿って配向した直交座標系を用いて、本発明の好ましい実施形態では、３個のシリンドリカル面要素がｙ軸に沿って配向し（要素２４〜２６）、５個がｘ軸に沿って配向している（要素２７〜３１）。
【００２６】
好ましい実施形態では、要素２４は正のパワーを有し、要素２５はドーム形状の要素であり、要素２６は両凹レンズであり、要素２７は負のパワーを有し、要素２８，２９はダブレット(doublet)またはコンポーネントとも称される、相互に接合された２つの単一要素（シングレット(singlet)）であり、要素３０，３１もダブレットである。リア式アナモルフのレンズ要素は、非アナモフィックレンズと反射ミラー（もし存在すれば）との間で、約２６ｍｍの制限された軸上スペースの範囲内に全て配置される。
【００２７】
公称の設計では、リア式アナモルフ内部でのシリンドリカル面要素の間には、空隙が形成される。ＡＧ１として識別される空隙は、プライムレンズの最終要素と要素２４との間に配置され、空隙ＡＧ２は、ｙ方向に配向した要素とｘ方向に配向した要素との間（即ち、要素２６と要素２７の間）に配置され、空隙ＡＧ３は、要素３１と像面との間に配置される。ｙ方向に配向したシリンドリカル面要素（例えば、要素２４〜２６）は、グループとして移動し、像面に対して光軸に沿って調整可能であってもよい。ｘ方向に配向したシリンドリカル面要素（例えば、要素２７〜３１）は、グループとして移動し、ｙ方向に配向したシリンドリカル面要素への調整から独立して、像面に対して光軸に沿って調整可能であってもよい。さらに、全体のリア式アナモルフ（要素２４〜３１）はまた、一緒に移動してもよく、例示のズームレンズもまた要素２４に対して移動してもよい。これらの独立した調整を用いて、空隙ＡＧ１，ＡＧ１，ＡＧ３は個々に変化させることができ、要素が作成する水平方向および垂直方向の２つの焦点距離によって形成される２つの像面は、製造誤差を許容した後に、カメラの像面と整列させることができ、これによりリア式アナモルフによって生成した画像の固有の鮮明さまたはコントラストを改善する。
【００２８】
本発明の実施形態に係るリア式アナモルフの場合、単一の球面撮影レンズは、標準およびワイドスクリーンの応用の両方に利用可能であり、ワイドスクリーン画像は、フィルムおよび電子検出器の両方で取り込み可能である。さらに、本発明の実施形態に係るリア式アナモルフの性能は、フロント式アナモルフと匹敵しているため、フロント式アナモルフのニーズは除去され、ズームレンズ系を含むアナモフィックレンズ系をかなり小型で軽量にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
好ましい実施形態の下記説明では、その一部を形成する添付図面を参照し、そこには本発明が実用化可能な特定の実施形態が例として示されている。本発明の好ましい実施形態の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用でき、構造的な変更が可能であると理解すべきである。
【００３０】
本発明の実施形態は、一方向に配向した少なくとも２つのアナモフィックレンズ要素と、第２方向に配向した少なくとも２つのアナモフィックレンズ要素と、２：１より低い圧縮率または拡大率を備えた、リア式アナモルフに関する。好ましい実施形態では、この比率は約１．３４：１である。本発明の実施形態に係るリア式アナモルフは、従来のリア式およびフロント式のアナモルフと比べて、より高い画像品質と、減少した収差、減少したサイズおよび重量とを提供する。
【００３１】
本発明の実施形態に係るリア式アナモルフは、デジタル中間処理技術での最近の進歩により可能になり、そして、新しい画像取り込み方式が可能になり、（従来のアナモルフと比べて）減少した圧縮率および拡大率を持つアナモルフが可能になった。圧縮率または拡大率の減少により、数の少ない、より小型で（時には）湾曲が小さいレンズ要素が得られ、これらの全てにより、減少した収差と改善した画像品質を持つ新しいリア式アナモルフの設計を可能にする。
【００３２】
例えば、２：１またはそれより大きい圧縮／拡大率を持つ従来のアナモルフでは、シリンドリカル面要素が相当な曲率を有する。該要素はまた、球根状(bulbous)、即ち、正のレンズ要素では中心が厚く、負のレンズ要素ではエッジが厚い。相当な屈折量が必要になるため、これらの湾曲した球根状の要素は、２：１圧縮またはそれ以上を持つアナモルフに必要になる。しかしながら、これらの要素は多くのスペースを占有する。例えば、シガのリア式アナモルフにおける普通に配向したレンズ要素は、２：１圧縮を達成するために、相当な曲率量と厚さを有することから、レンズ要素は、リア式アナモルフにとって利用可能な好ましい軸上スペースの全てを消費してしまう。
【００３３】
これに対して本発明の実施形態では、より低い圧縮比のため、必要な屈折が小さくなり、レンズ要素は、球根状でなくなって、より小さな曲率を有する。その結果、所望の圧縮または拡大を達成するために、より少なくより小型なレンズ要素で足りる。例えば、シガのリア式アナモルフは、７個のシリンドリカル面のレンズ要素を利用して、２：１圧縮を達成しているが、本発明の実施形態では、約１．３４：１の好ましい圧縮または拡大を得るために、一方向のパワーを持つ要素がたった３個または４個で足りる。圧縮または拡大に必要なレンズ要素が少ないため、利用可能な軸上スペースの残りは、他の方向に配向したレンズ要素を含むことが可能になる。これらの要素は、本来、圧縮または拡大には利用されず、むしろ収差補正に利用される。２つの方向に配向したシリンドリカル面要素を用いて、アナモフィックパワーが両方向に存在して、収差制御が両方向で可能になる。
【００３４】
図３は、本発明の好ましい実施形態に係る８個のレンズ要素（図３の符号２４〜３１）を持つリア式アナモルフ３００の側面（正面）図である。しかしながら、本発明の代替の実施形態は７個だけのレンズ要素を含み得ると理解すべきである。７個のレンズ要素実施形態では、要素３１を不在とし得る。要素２３は、リア式アナモルフ３００に装着されるレンズユニットの最終レンズ要素であることに留意する。リア式アナモルフ３００のレンズ要素は、面Ｓ４７〜Ｓ６０を含む。Ｓ６２は、像面３１２の表面であり、光軸３０８はφで示している。リア式アナモルフ３００をフィルム映画で使用する場合、ダミー面Ｓ６１を有する反射ミラー３１０が、リア式アナモルフ３００と像面３１２との間に配置される。反射ミラー３１０は、光学ファインダ（図３では不図示）に向けて光を反射する。しかしながら、リア式アナモルフ３００をデジタルカメラで使用する場合、フィルムフレームと同じサイズにできる電子検出器がフィルムと置き換えられ、デジタルカメラは、光学ファインダではなく、ＬＣＤスクリーンなどのスクリーンを用いて撮影すべき画像を提示できることから、ミラー３１０の必要性が無いことに留意する。
【００３５】
少なくとも２つのシリンドリカル面要素が、一方向に配向しており、少なくとも２つのシリンドリカル面要素が、他の方向に配向している。好ましい実施形態では、２の方向は９０度離れている。特に、ｘ軸３０２（図３で紙面垂直）が水平方向に配向し、ｙ軸３０４が垂直方向に配向し、ｚ軸３０６が光軸３０８に沿って配向した直交座標系を用いて、本発明の好ましい実施形態では、３個のシリンドリカル面要素がｙ軸に沿って配向し（ｙ軸に沿って曲率を有する要素２４〜２６）、４個がｘ軸に沿って配向している（ｘ軸に沿って曲率（図３では観察できない）を有する要素２７〜３１）。
【００３６】
図３の実施形態では、要素２４は正のパワーを有し、要素２５はドーム形状の要素であり、要素２６は両凹レンズであり、要素２７は負のパワーを有し、要素２８，２９はダブレットまたはコンポーネントとも称される、相互に接合された２つの単一要素（シングレット）であり、要素３０，３１もダブレットである。要素２８，２９からなるダブレットおよび要素３０，３１からなるダブレットに関して、面が一致したレンズ表面は、単一の面番号Ｓ５６，Ｓ５９がそれぞれ付与されている点に留意する。各レンズ表面の実際の半径は下記（表１）に記述されている。最終結果は、図３のリア式アナモルフは、物体空間での２．４０：１画像を、像空間での１６：９画像に垂直に伸張している。そして、取り込んだ画像は、光学的または電子的処理技術を用いて伸張され、オリジナルの２．４０：１物体を再生することができる。従って、この好ましい実施形態は、ワイドスクリーン２．４０：１方式が望ましい場合に、特に有用である。
【００３７】
図４は、本発明の好ましい実施形態に係るリア式アナモルフの上面（平面）図であり、図４において参照符号４００で示す。再び、要素２３は、リア式アナモルフ４００に装着されるレンズユニットの最終レンズ要素であることに留意する。ｘ軸に沿って配向した４個の要素（要素２７〜３１）は、図４で観察可能であるｘ軸に沿った曲率を有することに留意する。
【００３８】
図５は、例示のズームレンズ５０２に装着された、本発明の好ましい実施形態に係るリア式アナモルフ（図５において参照符号５００で示す）の側面（正面）図を示す。例示のズームレンズは、図５において特定の焦点距離で示しているが、リア式アナモルフとともに、他の焦点距離を持つズームレンズおよびプライム（固定焦点距離）レンズを含む他のレンズユニットを使用してもよいと理解すべきである。図５の例での例示のズームレンズ５０２は、米国特許第６１２２１１１号に詳細に記載されたレンズであり、その内容は参照によりここに組み込まれることに留意する。例示のズームレンズ５０２のレンズ要素は、要素１〜２３で識別され、面Ｓ１〜Ｓ４４を有する。図５にはダミー面Ｓ１，Ｓ１０，Ｓ４０，Ｓ６１が含まれており、これらは計算目的のためだけに用いられる。ダミー面Ｓ１０は、面Ｓ９とほぼ一致し、ダミー面Ｓ４０は、面Ｓ４１とほぼ一致し、ダミー面Ｓ６１は、図５に示す例示のズームレンズ５０２の焦点およびズームレンズグループ位置に関して、反射ミラー５０８とほぼ一致している。１６：９画像取り込みエリアを持つ電子検出器またはフィルムは、図５の像面６０４に配置されることに留意する。図５の例における例示のズームレンズ５０２のレンズ要素の位置は、短い焦点距離（約１５．３ｍｍの近軸有効焦点距離）および無限の焦点距離（米国特許第６１２２１１１号の表２での位置Ｆ１，Ｚ１）を作成する。リア式アナモルフ５００のレンズ要素は、ズームレンズ５０２の最終要素２３と反射ミラー５０８との間で制限された軸上スペース５０４（例えば、約２６ｍｍ）の範囲内に全て配置される。
【００３９】
図６は、図５の例示のズームレンズ（図６において参照符号６０２で示す）に装着された、本発明の好ましい実施形態に係るリア式アナモルフ（図６において参照符号６００で示す）の上面（平面）図を示す。
【００４０】
本発明のリア式アナモルフと、図５と図６でともに示した米国特許第６１２２１１１号の例示のズームレンズとを含むレンズシステムに関するレンズ構成および組み立てデータは、下記（表１）に記述されている。（表１）のデータは、米国、カリフォルニア州、パサデナ、オプティカル・リサーチ・アソシエイツ(Optical Research Associates)社から商業的に入手可能なＣＯＤＥ  Ｖ（登録商標）光学設計ソフトウエアによって生成されたデータから取り出しており、これは、図３〜図１０の光学ダイヤグラムを生成するためにも使用した。（表１）のデータは、短い焦点距離および無限の焦点距離（米国特許第６１２２１１１号の表２での位置Ｆ１，Ｚ１）に関して構成された、米国特許第６１２２１１１号のズームレンズを反映していることに留意する。（表１）の全データは、２０℃（６８°Ｆ）の温度、標準大気圧（７６０ｍｍＨｇ）で与えられる。表を含むこの仕様において、ナノメータ（ｎｍ）単位である波長を除き、全ての測定値はミリメータ（ｍｍ）単位である。
【００４１】
【表１ａ】
2008511018.tif 000003
【００４２】
【表１ｂ】
2008511018.tif 000004
【００４３】
（表１）の上記脚注は、非球面Ｓ３，Ｓ４４の形状を値Ｚに関して計算するための式を含み、ＣＵＲＶは、面の頂点での曲率であり、Ｙは、高さまたはガラス面での特定の点の光軸からの距離であり、Ｋは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、それぞれ非球面の形状を計算するための周知の式および値である４次、６次、８次、１０次、１２次の変形係数である。
【００４４】
図５と図６のズームレンズシステムには、面Ｓ１１，Ｓ４４，Ｓ６０に３つのアパーチャ／視野絞りが設けられることに留意すべきであり、これらは、光線がこれらの各点で通過し得るアパーチャのサイズおよび形状を制御して、ズームレンズシステムにおいて、これらの直径を半径方向に超えるいずれの光線を停止させている。
【００４５】
（表１）において、第１欄「項目」は、各光学要素および各位置、即ち、図５と図６で用いたものと同じ符号やラベルを持つ物面、ダミー面などを識別する。第２欄「面番号」は、図５と図６で識別されるような、物体（図５と図６でのライン「Ｏ」および表１での「物面」）、ダミー光学面Ｓ１，Ｓ１０，Ｓ４０，Ｓ６１、アイリス（絞り）Ｓ２３、およびレンズの実際の各面の面番号のリストである。第３欄は、面の形状を示す。
【００４６】
第４欄と第５欄は、「Ｙ曲率半径」と「Ｘ曲率半径」で、各面の各方向に関する光学面の曲率半径のリストであり、負の符号（−）は、図５と図６において曲率半径の中心が面の左側であることを意味し、「Flat」は、光学的にフラットな面またはダミー光学面を意味する。第６欄「厚さ又は間隔」は、面（第４欄）と次の面との間の軸上距離であり、例えば、面Ｓ２と面Ｓ３との間の距離は５．０００ｍｍである。表１の次の３つの欄（欄７〜９）は、面（第２欄）と図５、図６の右側へ次の面との間の「材料」に関連し、第７欄「タイプ」は、これら２つの面の間がレンズ(Glass)または空スペース(Air)であるか否かを示している。全てのレンズはガラスであり、第８欄「コード」は、光学ガラスを特定している。便宜上、全てのレンズガラスは、オハラ(Ohara)社から入手可能なガラスから選択しており、第９欄「名称」は、各ガラスタイプのオハラ識別符号を掲載しているが、任意の等価または適切なガラスが使用できると理解すべきである。
【００４７】
表１の最後の欄は、「方向での最大アパーチャ高」で、所定の方向に関して、光線が通過する各面に関する最大直径を提供している。全部の最大アパーチャ直径は、アイリス面Ｓ２３を除いて、５４６．１ナノメータの波長で、像面において１３．６０ｍｍの最大半径像高およびｆ／３．６６の一定のｆナンバーに関して与えられる。アイリス面Ｓ２３の最大半径アパーチャ高は、表１では、５４６．１ナノメータの波長で、像面においてｆ／３．６６の一定のｆナンバーに関して与えられる。面Ｓ６０は、Ｙ方向８．４０ｍｍ、Ｘ方向１１．８０ｍｍの最大アパーチャ高を有する。他の多くの面の円形アパーチャと比べて、面Ｓ６０は長方形のアパーチャを有する。
【００４８】
図５と図６の例示のズームレンズ（米国特許第６１２２１１１号のズームレンズ）は、４１．６３°の物体空間において完全な視野を有する。図５と図６の例示のズームレンズシステム（本発明の実施形態に係るリア式アナモルフを含む）は、４２．３４°の物体空間において完全な視野（半角）を有する。２つの相違点は、部分的には残留収差に起因している。例示のレンズシステムの近軸有効焦点距離は、Ｙ方向で約２０．６０ｍｍ、Ｘ方向で約１５．８１ｍｍである。例示のレンズシステムのｆナンバーは、Ｙ方向で約４．１０、Ｘ方向で３．１５であり、約３．６６という理論的な有効組合せｆナンバーを提供している。これは、リア式アナモルフ無しの例示のズームレンズに関するｆナンバーより小さいことに留意する（米国特許第６１２２１１１号の３５〜３６行、欄４で検討したようなｆ２．２）。しかしながら、いくらかの損失は、リア式アナモルフにおいて所望の画像品質を実現するために、典型的なものである。いずれの場合も、フィルムおよび電子検出器は、より多くの光感度を有することになり、損失の効果を補償している。
【００４９】
Ｙ方向に配向したリア式アナモルフの３個のシリンドリカル面要素は、約−１５５．２４ｍｍという例示のズームレンズシステムでの近軸有効焦点距離を作成し、これは、画像の垂直伸張を実施するのに必要な光学パワーを提供する。Ｘ方向に配向したリア式アナモルフの５個のシリンドリカル面要素は、約−２５０５．６０ｍｍという例示のズームレンズシステムでの近軸有効焦点距離を作成し、これは、比較的小さな光学パワーを表している（光学パワーは、１／焦点距離に等しいため）。従って、−２５０５．６０／−１５５．２＝１６．１４であるため、アナモフィックパワーの大部分は、Ｙ方向に配向したリア式アナモルフの３個のシリンドリカル面要素に存在している。それでも、Ｘ方向に配向したリア式アナモルフの５個のシリンドリカル面要素は、いくらかのアナモフィックパワーを提供し、収差制御を主に実施している。
【００５０】
図７は、本発明の実施形態に係る、図５と図６のレンズシステムに関する光線収差プロットを示す。これらの光線収差プロットは、別々の５つのプロット対を用いる従来の方法で示しており、各プロット対は、別々の相対フィールド高(relative field height)でレンズシステムに入る光線を表している。各プロット対の左プロットは、ｙ扇形(fan)を示し、右プロットは、ｘ扇形を示す。各プロットは、５つの異なる波長の構成に関する光線収差を示している。
【００５１】
第１（底側）プロット対は、相対フィールド高（像空間で正規化）がｘ＝０．００，ｙ＝０．００で、ｘ軸とｙ軸に対する角度（０．００°，０．００°）でレンズシステムに入る光線をそれぞれ表す（即ち、像の中心での光軸に沿って）。第２プロット対は、相対フィールド高がｘ＝０．００，ｙ＝１．００で、ｘ軸とｙ軸に対する角度（０．００°，１８．０°）でレンズシステムに入る光線をそれぞれ表す（即ち、像の最上中心で、光軸に対して１８．０°の角度でレンズシステムに入る）。第３プロット対は、相対フィールド高がｘ＝１．００，ｙ＝０．００で、ｘ軸とｙ軸に対する角度（３７．９°，０．００°）でレンズシステムに入る光線をそれぞれ表す（即ち、像の最右中心で、光軸に対して３７．９°の角度でレンズシステムに入る）。第４プロット対は、相対フィールド高がｘ＝０．７０，ｙ＝０．７０で、ｘ軸とｙ軸に対する角度（２８．２°，１３．０°）でレンズシステムに入る光線をそれぞれ表す（即ち、像の右上象限で光軸の右上において、ｘ軸に対して２８．２°の角度とｙ軸に対して１３．０°の角度でレンズシステムに入る）。第５（上側）プロット対は、相対フィールド高がｘ＝１．００，ｙ＝１．００で、ｘ軸とｙ軸に対する角度（３８．１°，１８．５°）でレンズシステムに入る光線をそれぞれ表す（即ち、像の最右上角で、ｘ軸に３８．１°の角度とｙ軸に１８．５°の角度でレンズシステムに入る）。当業者に容易に判るように、比較的フラット（垂直方向）で群を成す性能曲線は、全ての位置において、本発明のリア式アナモルフを含むズームレンズシステムが非常に良好に働いていることを立証している。
【００５２】
図８は、本発明の実施形態に係る、図５と図６のレンズシステムに関して、像面（面Ｓ６２）での５つの分離スポット図を示す。これらの５つの分離スポット図は、図７の５つの光線収差プロットに対応しており、各スポット図は、図７で示した同じ相対フィールド高でレンズシステムに入る光線を表している。図８の左側のフィールド位置には、光線の像空間での実際のＸフィールド高およびＹフィールド高（ミリメータ単位、書式［Ｘｍｍ，Ｙｍｍ］の括弧で示す）が含まれる。これらの実際のフィールド高は、図７にも同様に適用できる。当業者に容易に判るように、比較的きちんと群を成すスポット図は、全ての位置において、本発明のリア式アナモルフを含むズームレンズシステムが非常に良好に働いていることを立証している。
【００５３】
図９は、本発明の実施形態に係る、面Ｓ６０での全ての視野絞りの効果を含む、図５と図６のレンズシステムに関して選択した光線の軌跡(footprint)を示す。（表１）では、視野絞りが、面Ｓ１１，Ｓ４４，Ｓ６０に存在している。選択した光線は、図７と図８で示した相対フィールド高でレンズシステムに入る同じ光線である。図９において、図７と図８のプロットおよびスポット図に対応する軌跡は、右上象限で見られ、視認性のため太くしている。さらに、他の象限での対応する光線に関する対応した軌跡も図９に示している。先端が切られた側の軌跡は、面Ｓ６０の制限アパーチャに起因しており、角の軌跡の遮断エッジは、面Ｓ１１，Ｓ４４，Ｓ６０の制限アパーチャの組合せ効果に起因していることに留意する。相対照度の意味では、角の軌跡は、中心（軸上）の軌跡と比べて約５０％の面積であり、これは、像の中心から最も遠くの領域で、それほど多くの光が失われないことを示す。
【００５４】
図１０は、本発明の実施形態に係る、図７〜図９に示した相対フィールド高でレンズシステムに入る同じ光線に関する回折変調伝達関数（ＭＴＦ）を示す。図１０において、ｘ軸は、空間周波数（分解能）（サイクル／ｍｍ）を表し、ｙ軸は、相対変調値（画像品質の度数）を表す。図１０の回折ＭＴＦは、多色のものであり、図７と同じ波長および同じＹフィールド扇形を用いているが、波長の重み付けを伴う。約２０サイクル／ｍｍの空間周波数では、プロットの最右端部において、７つのフィールド扇形に関する回折ＭＴＦは、約０．７５〜０．８２の変調範囲で群れを成し、３つのフィールド扇形に関する回折ＭＴＦは、約０．６０〜０．６５の変調範囲で群れを成していることに留意する。一般に、０．５０より大きい回折ＭＴＦが望まれている。比較のため、米国特許第６１２２１１１号の表２の欄３に示した多色回折ＭＴＦデータは、０．４０の範囲にある回折ＭＴＦデータを含んでいる。こうして、本発明の実施形態に係るリア式アナモルフを、米国特許第６１２２１１１号のズームレンズに追加することは、ズームレンズの性能を実際に改善する。さらに、米国特許第６１２２１１１号の表２の欄３に示した全フィールド歪みは、−４．５％であり、これに比べて、本発明の実施形態に係るリア式アナモルフを用いて、約２％という低い全フィールド歪みが達成できる。
【００５５】
図３の例を再び参照して、本発明の実施形態では、シリンドリカル面要素の間に空隙が形成される。図３の例では、空隙ＡＧ１は、リア式アナモルフ３００に装着される例示のズームレンズの最終要素２３と要素２４との間に配置され、空隙ＡＧ２は、要素２６と要素２７との間に配置され、空隙ＡＧ３は、要素３１と像面３１２との間に配置される。他の空隙も他の要素間に配置される。
【００５６】
上述のように、本発明の実施形態に係るリア式アナモルフは、２つの焦点距離を有し、各焦点距離は、異なる２つの方向のうちの１つに配向したレンズ要素のグループから由来している。２つの焦点距離は、製造誤差に起因して、製作したままの製品では僅かに相違するようになる。２つの異なる焦点距離では、２つの像面が形成され、像面が整列していない場合、像は２つの方向で鮮明に見えるが、両者の間で滲むようになる。
【００５７】
本発明の実施形態では、ｙ方向に配向したシリンドリカル面要素（例えば、図３での要素２４〜２６）は、グループとして移動可能で、像面３１２に対して光軸３０８に沿って調整可能であり、そして、ｘ方向に配向したシリンドリカル面要素（例えば、図３での要素２７〜３１）もグループとして移動可能で、ｙ方向に配向したシリンドリカル面要素の調整とは独立して、像面３１２に対して光軸３０８に沿って調整可能である。好ましい実施形態では、要素２４〜２６および要素２７〜３１は、光軸に沿って、約±１．１ｍｍと約±１．５ｍｍの軸上運動をそれぞれ有してもよい。さらに、全体のリア式アナモルフ（要素２４〜３１）が一緒に移動してもよく、例示のズームレンズ（その要素２３だけが図３に示される）も要素２４に対して移動してもよい。
【００５８】
これらの独立した調整を用いて、空隙ＡＧ１，ＡＧ１，ＡＧ３は個々に変化させることができ、要素が作成する水平方向および垂直方向の２つの焦点距離によって形成される２つの像面は、製造誤差を許容した後に、カメラの像面と整列させることができ、これによりリア式アナモルフによって生成した画像の固有の鮮明さまたはコントラストを改善する。代替の実施形態では、シリンドリカル面要素の個別またはグループとしての移動によって、要素間の他の空隙を調整してもよく、２つの像面を整列して、画像の固有の鮮明さまたはコントラストを改善する。これらの整列の結果、球面レンズと同様な収差制御および画像品質が得られる。画像は、ワイドスクリーン方式で取り込み可能であり、実用的には、通常の１６：９方式で取り込んだ画像と同じ性能を持つ。
【００５９】
本発明の代替の実施形態では、図３と図４のリア式アナモルフは、サイズ縮小が可能であり、リア式アナモルフの全体頂点長さ（軸長）が約２０ｍｍとなるように、再び最適化することができる。このサイズ縮小したリア式アナモルフは、広角プライム（固定焦点距離）レンズなどの短い後側焦点距離レンズに好適である。
【００６０】
本発明の更なる代替の実施形態では、垂直方向に配向した、リア式アナモルフの３つのシリンドリカル面要素は、垂直方向に圧縮された画像を生成するように設計してもよい。代わりに、第４のシリンドリカル面要素を垂直方向に再配向させて（即ち、垂直方向に配向した４つの要素および水平方向に配向した４つの要素が得られる）、垂直方向に圧縮された画像を生成してもよい。そして、得られる画像は、電子検出器を用いて取り込まれる。取り込まれた画像は、水平に圧縮され、デジタル撮像技術を用いて表示される。例えば、ズームレンズおよび本発明のこの代替の実施形態に係るリア式アナモルフを持つ携帯電話または全自動カメラは、取り込みの際、垂直に画像を圧縮し、そして画像を水平に電子的に圧縮して、最終画像を携帯電話またはカメラのディスプレイに表示することができる。
【００６１】
図１１は、上述した代替の実施形態に係る、８個のレンズ要素（図１１での符号２４〜３１）を持つリア式アナモルフ１１００の側面（正面）図である。ここでは、垂直方向に配向した３つのシリンドリカル面要素（要素２４〜２６）が、垂直方向に圧縮または押しつぶされた画像を生成する。要素２３は、リア式アナモルフ１１００に装着されるレンズユニットの最後のレンズ要素であることに留意する。リア式アナモルフ１１００のレンズ要素は、面Ｓ４７〜Ｓ６０を含む。Ｓ６２は、像面３１２の表面であり、光軸１１０８はφで示している。ダミー面Ｓ６１を有する反射ミラー１１１０が、リア式アナモルフ１１００と像面１１１２との間に配置される。
【００６２】
図１１の実施形態では、要素２６は正のパワーを有し、要素２７は正のパワーを有し、要素２８，２９はダブレットであり、要素３０，３１もダブレットである。要素２８，２９からなるダブレットおよび要素３０，３１からなるダブレットに関して、面が一致したレンズ表面は、単一の面番号Ｓ５６，Ｓ５９がそれぞれ付与されている点に留意する。各レンズ表面の実際の半径は下記（表２）に記述されている。最終結果は、図１１のリア式アナモルフは、物体空間での４：３画像を、像空間での１６：９画像に垂直に圧縮している。そして、取り込んだ画像は、電子的処理技術を用いて水平に圧縮され、オリジナルの４：３画像を再生することができる。従って、この代替の実施形態は、従来の４：３テレビジョン方式が望ましい場合に、特に有用である。
【００６３】
図１２は、本発明の代替の実施形態に係る、図１１のリア式アナモルフの上面（平面）図であり、図１２において参照符号１２００で示す。再び、要素２３は、リア式アナモルフ１２００に装着されるレンズユニットの最終レンズ要素であることに留意する。図１２において、レンズ要素２７〜３１が水平（Ｘ）方向に配向していることは、これらの曲率から明らかである。
【００６４】
図１１と図１２の代替のリア式アナモルフと、米国特許第６１２２１１１号の例示のズームレンズとを含むレンズシステムに関するレンズ構成および組み立てデータは、下記（表２）に記述されている。例示のズームレンズのレンズ構成および組み立てデータは、（表１）で示したものと同一であり、例示のズームレンズの構成（米国特許第６１２２１１１号の表２での位置Ｆ１，Ｚ１）は、図５と図６に示したものと同一であって、（表１）のデータに表されているため、そのデータは（表２）で繰り返していない。こうして（表２）は、例示のズームレンズの最終要素（要素２３）および、図１１と図１２の代替実施形態のリア式アナモルフの８個の要素（要素２４〜３１）に関するデータだけを含む。
【００６５】
【表２】
2008511018.tif 000005
【００６６】
表２の最後の欄は、「方向での最大アパーチャ高」で、所定の方向に関して、光線が通過する各面に関する最大直径を提供している。全部の最大アパーチャ直径は、５４６．１ナノメータの波長で、像面において８．１６ｍｍの最大半径像高およびｆ／３．６６の一定のｆナンバーに関して与えられる。面Ｓ６０は、Ｙ方向７．００ｍｍの最大アパーチャ高およびＸ方向５．６０ｍｍの最大アパーチャ高を有する。他の多くの面の円形アパーチャと比べて、面Ｓ６０は長方形のアパーチャを有する。
【００６７】
図１１と図１２の代替実施形態のリア式アナモルフと、米国特許第６１２２１１１号の例示のズームレンズを位置Ｆ１，Ｚ１で含む例示のズームレンズシステムは、Ｙ方向で約１２．４０ｍｍ、Ｘ方向で約１５．３５ｍｍの近軸有効焦点距離を有する。例示のズームレンズシステムに関するｆナンバーは、Ｙ方向で約３．１５、Ｘ方向で４．１１であり、約３．６６という理論的な有効組合せｆナンバーを提供している。例示のズームレンズシステムは、最終像面に配置された、１６：９画像取り込みエリアを持つ電子検出器を含むべきであることに留意する。
【００６８】
図１３は、本発明の代替の実施形態に係るリア式アナモルフに関する回折変調伝達関数（ＭＴＦ）を、図８に示す像空間において実際のＸおよびＹフィールド高の６０％であるフィールド位置でレンズシステムに入る光線について示している。図１３の回折ＭＴＦ曲線は、多色のものであって、異なる波長の重み付けを伴う。約２０サイクル／ｍｍの空間周波数では、プロットの最右端部において、９つのフィールド扇形に関する回折ＭＴＦは、約０．７１〜０．８４の変調範囲で群れを成し、１つのフィールド扇形に関する回折ＭＴＦは、約０．６３の変調を有することに留意する。上述したように、一般に、０．５０より大きい回折ＭＴＦが望まれている。さらに、米国特許第６１２２１１１号の表２の欄３に示した全フィールド歪みは、−４．５％であり、これに比べて、本発明の代替実施形態を用いて、約２％という低い全フィールド歪みが達成できる。
【００６９】
本発明の更なる代替実施形態では、図１１と図１２のリア式アナモルフは、光軸回りに９０°回転し得る。換言すると、ＸおよびＹ方向は、本質的に交換される。さらに、Ｘ，Ｙおよび半径の方向に利用可能な異なるスペースを考慮するために、レンズ要素のエッジはサイズ変更の必要がある。この回転の最終結果は、リア式アナモルフは、物体空間での２．４０：１画像を、像空間での１６：９画像に水平に圧縮する。そして、取り込んだ画像は、電子的処理技術を用いて垂直に圧縮され、オリジナルの２．４０：１画像を再生することができる。従って、この代替実施形態のリア式アナモルフは、ワイドスクリーン方式が望ましい場合に、特に有用である。
【００７０】
この代替実施形態のリア式アナモルフに関する光学仕様書は、（表２）に与えられた仕様書と同様である。しかしながら、「Ｙ曲率半径」と「Ｘ曲率半径」の欄は要素２４〜３１に関して交換される。さらに、Ｙ，Ｘおよび半径の方向に利用可能な異なるスペースを考慮するために、半径、ＹおよびＸの方向に関する「方向での最大アパーチャ高」の欄も再計算し、（表２）に掲載したものから変更される。この代替実施形態のリア式アナモルフの性能は、図１３に示した性能と実質的に同様である。
【００７１】
更なる代替実施形態では、レンズ要素の形状を変化させる必要なしで、Ｘ方向またはＹ方向に配向して動作可能な単一のリア式アナモルフのレンズ設計が、開発可能である。こうした実施形態では、リア式アナモルフの配向に依存して、半径、ＹおよびＸの方向に関する「方向での最大アパーチャ高」の欄は、最大値をとるようにして計算される。
【００７２】
本発明の好ましい実施形態に係る、図３と図４のリア式アナモルフも、９０°回転してもよいことに留意すべきである。図３と図４の配向では、リア式アナモルフは、物体空間で２．４０：１画像を取り込んで、それを１６：９検出器の上で垂直に伸張する。そして、取り込んだ画像は、光学的またはデジタル処理技術を用いて水平に伸張し、最終の２．４０：１画像を生成できる。図３と図４のリア式アナモルフを９０°回転した場合、リア式アナモルフは、４：３画像を取り込んで、それを１６：９検出器の上で水平に伸張する。そして、取り込んだ画像は、デジタル処理技術を用いて垂直に伸張し、最終の４：３画像を生成できる。
【００７３】
上述した回転可能な代替実施形態のリア式アナモルフのレンズ設計は、４：３標準テレビジョン方式および２．４０：１ワイドスクリーン方式の両方が、１６：９電子検出器のアスペクト比に対してほぼ同じ換算係数で関連付けられことに由来している。換言すると、４：３標準テレビジョンのアスペクト比１．３３：１は、約１．３４の圧縮係数で乗算すると、近似的に１６：９電子検出器のアスペクト比１．７８：１をもたらし、そして、１．７８：１のアスペクト比は、この圧縮係数で乗算すると、近似的に２．４０：１ワイドスクリーンのアスペクト比をもたらす。その結果、上述した単一の回転可能な代替実施形態のリア式アナモルフは、アナモルフを回転させるだけで、４：３標準テレビジョン画像または２．４０：１ワイドスクリーン画像を、１６：９検出器で取り込むために使用できる。さらに、このリア式アナモルフの差し込み式(drop-in)版が利用できる。このオプションを用いて、使用者は、１６：９デジタルテレビジョン（例えば、ＨＤＴＶ）画像、４：３標準テレビジョン画像（第１配向にあるリア式アナモルフの場合）または、２．４０：１画像ワイドスクリーン画像（第１配向から９０°回転したリア式アナモルフの場合）のいずれかを全て同じ１６：９検出器で取り込む能力を有する。
【００７４】
本発明の更なる代替実施形態では、シリンドリカル面要素は、これらの配向で４５°差分で整列させて、より多くの方向での収差制御を可能にできる。こうした実施形態では、最終画像は、４つの象限に分離するように観察でき、目標は、４つの象限全てにおいてほぼ同一の撮像特性を有することである。回転対称な光学系では、これは問題とならない。しかしながら、４５°差分で配向した要素を持つシリンドリカルリア式アナモルフでは、対角にある象限は同様な画像特性を有するが、これらは他の２つの象限と相違するようになる。画像品質は非対称になる。これを回避するには、他の要素は、４５°で配向した要素とは別に９０°で配向させる必要がある（即ち、１３５°で配向）。換言すると、ｘ軸およびｙ軸に沿って配向した要素に加えて、全部で４つの方向が必要であり、要素は、ｘ軸に対して４５°とｘ軸に対して１３５°で整列させる必要がある。代わりに、シリンドリカル面要素は、他の方向（例えば、水平に対して１０°）で配向でき、そして、対称性のために追加される対応した要素は、９０°オフセット（例えば、１００°）で配向させることができる。さらに他の代替として、対応した要素は、９０°以外のオフセット（例えば、−１０°）で配向させてもよく、対称性は失われる。
【００７５】
本発明の更なる代替実施形態では、例えば、トロイド面(toroid)または非球面のトロイド面などの、ハイブリッド面を採用することができる。トロイダル面は、ＸおよびＹ方向の両方に配向したシリンドリカル面要素の組み合わせた効果を有する複合面である。トロイダル面は、必要なレンズ要素の数を減少させることができ、携帯電話および全自動カメラなど、小型サイズが必要とされる応用において極めて有益となる。
【００７６】
本発明の更なる代替実施形態では、リア式アナモルフの差し込み式(drop-in)版は、１６：９アスペクト比の電子検出器を持つ高級カムコーダー(camcorder)での使用のために設計でき、カムコーダーは、１６：９画像だけでなくワイドスクリーン画像も取り込み可能になる。標準アスペクト比を持つ電子検出器またはフィルム上にワイドスクリーン画像を取り込むことができる従来のカムコーダーは、検出器の上部および底部にある画素を単に無視して、ワイドスクリーンのアスペクト比を形成する検出器の中心部分にある画素を利用するだけで動作している。こうしてデータが実際には失われながら、このワイドスクリーン方式を提供している。これに対して本発明のリア式アナモルフは光学的なものであるため、より多くの情報が検出器に取り込まれ、そして、取り込んだ画像が電子的に伸張されて、ワイドスクリーン画像を生成する。
【００７７】
本発明は、添付図面を参照してその実施形態に関連して全て説明したが、種々の変化および変更が当業者に明らかになることに留意すべきである。こうした変化および変更は、添付請求項によって規定されるような本発明の範囲内に含まれるものとして理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】パナビジョン（登録商標）アナモフィック方式を用いて生成したフィルムフレームに関するＳＭＰＴＥ１９５−２０００の投影アパーチャ規格を示す。
【図２】高さで３つの穿孔だけ最大化した画像取り込みエリアを利用し、実用的には、映画またはデジタル応用のフィルムまたは電子検出器の利用可能幅の全体にまで拡張した、１．３４：１圧縮を持つアナモフィック撮像システムを示す。
【図３】本発明の好ましい実施形態に係る８個のレンズ要素を持つリア式アナモルフの側面（正面）図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態に係る８個のレンズ要素を持つリア式アナモルフの上面（平面）図である。
【図５】例示のズームレンズに装着された、本発明の好ましい実施形態に係るリア式アナモルフの側面（正面）図を示す。
【図６】例示のズームレンズに装着された、本発明の好ましい実施形態に係るリア式アナモルフの上面（平面）図を示す。
【図７】本発明の実施形態に係る、図５と図６のレンズシステムに関する光線収差プロットを示す。
【図８】本発明の実施形態に係る、図５と図６のレンズシステムに関する５つの分離スポット図を示す。
【図９】本発明の実施形態に係る、面Ｓ６０での全ての視野絞りの効果を含む、図５と図６のレンズシステムに関して選択した光線の軌跡(footprint)を示す。
【図１０】本発明の実施形態に係る、図５と図６のレンズシステムに関して選択した光線の回折変調伝達関数（ＭＴＦ）を示す。
【図１１】本発明の代替の実施形態に係る、垂直圧縮を生成する８個のレンズ要素を持つリア式アナモルフの側面（正面）図である。
【図１２】本発明の代替の実施形態に係る、垂直圧縮を生成する８個のレンズ要素を持つリア式アナモルフの上面（平面）図である。
【図１３】図１１と図１２の代替の実施形態のリア式アナモルフおよび例示のズームレンズを含むレンズシステムに関して選択した光線の回折ＭＴＦを示す。
【図１】
2008511018.tif 000006
【図２】
2008511018.tif 000007
【図３】
2008511018.tif 000008
【図４】
2008511018.tif 000009
【図５】
2008511018.tif 000010
【図６】
2008511018.tif 000011
【図７】
2008511018.tif 000012
【図８】
2008511018.tif 000013
【図９】
2008511018.tif 000014
【図１０】
2008511018.tif 000015
【図１１】
2008511018.tif 000016
【図１２】
2008511018.tif 000017
【図１３】
2008511018.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月24日(2007.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の光軸に整列した複数のレンズ要素で形成され、物体空間からの放射を受けて、該放射を像空間へ伝送するためのリア式アナモルフであって、
第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素と、
第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素とを備え、
第２アナモフィックパワーは第１アナモフィックパワーと異なり、第２方向は第１方向と異なり、２つの異なる焦点距離を生成して、集められた放射が像空間において圧縮または拡大されるようにしたリア式アナモルフ。
【請求項２】
全てのレンズ要素が、シリンドリカル面である請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項３】
集められた放射は、２：１より低い比率で、像空間において圧縮または拡大される請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項４】
集められた放射は、約１．３４：１の比率で、像空間において圧縮または拡大される請求項３記載のリア式アナモルフ。
【請求項５】
第１方向は、第２方向に対して９０°配向している請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項６】
第１方向は垂直方向であり、第２方向は水平方向である請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項７】
第１の複数のレンズ要素は、主として画像を圧縮または拡大するためのものであり、第２の複数のレンズ要素は、主として収差制御のためのものである請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項８】
第１の複数のレンズ要素は、互いに隣接して、物体空間に向けて配置されており、第２の複数のレンズ要素は、互いに隣接して、像空間に向けて配置されている請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項９】
第１の複数のレンズ要素および第２の複数のレンズ要素は、リア式アナモルフが約２６ｍｍの軸長を有するように構成されている請求項８記載のリア式アナモルフ。
【請求項１０】
第１の複数のレンズ要素および第２の複数のレンズ要素は、リア式アナモルフが約２０ｍｍの軸長を有するように、短い後側焦点距離レンズ用に構成されている請求項８記載のリア式アナモルフ。
【請求項１１】
第１の複数のレンズ要素と第２の複数のレンズ要素との間に空隙をさらに備え、
２つの異なる焦点距離から形成される像面を整列させるように、第１の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能であり、第２の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項８記載のリア式アナモルフ。
【請求項１２】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、全てのレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項１３】
リア式アナモルフは、像面に対して、光軸に沿って移動可能である請求項１記載のリア式アナモルフ。
【請求項１４】
第１の複数のレンズ要素は、物体空間から像空間へ向かう順序で並んだ３つのレンズ要素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を備え、第２の複数のレンズ要素は、物体空間から像空間へ向かう順序で並んだ５つのレンズ要素Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８を備える請求項８記載のリア式アナモルフ。
【請求項１５】
レンズ要素Ｅ１〜Ｅ４はシングレットであり、レンズ要素Ｅ５，Ｅ６はダブレットを形成し、レンズ要素Ｅ７，Ｅ８はダブレットを形成している請求項１４記載のリア式アナモルフ。
【請求項１６】
レンズ要素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は垂直方向に配向し、レンズ要素Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８は水平方向に配向している請求項１５記載のリア式アナモルフ。
【請求項１７】
レンズ要素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は水平方向に配向し、レンズ要素Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８は垂直方向に配向している請求項１５記載のリア式アナモルフ。
【請求項１８】
レンズ要素Ｅ３とレンズ要素Ｅ４との間に空隙をさらに備え、
２つの異なる焦点距離から形成される像面を整列させるように、レンズ要素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は、光軸に沿ってグループとして移動可能であり、レンズ要素Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８は光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項１５記載のリア式アナモルフ。
【請求項１９】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、全てのレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項１５記載のリア式アナモルフ。
【請求項２０】
共通の光軸に整列した複数のレンズ要素で形成され、物体空間からの放射を受けて、該放射を像空間へ伝送するためのリア式アナモルフであって、
収差制御および、集められた放射を像空間で圧縮または拡大する屈折を提供するための第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素と、
収差制御を提供するための第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素と、を備えるリア式アナモルフ。
【請求項２１】
２つの異なる焦点距離から形成される像面を整列させるように、第１の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能であり、第２の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項２０記載のリア式アナモルフ。
【請求項２２】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、全てのレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項２０記載のリア式アナモルフ。
【請求項２３】
リア式アナモルフは、像面に対して、光軸に沿って移動可能である請求項２０記載のリア式アナモルフ。
【請求項２４】
共通の光軸に整列した複数のレンズ要素で形成され、物体空間からの放射を受けて、該放射を像空間へ伝送するためのリア式アナモルフであって、
第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素と、
第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素とを備え、
第２アナモフィックパワーは第１アナモフィックパワーと異なり、第２方向は第１方向と異なり、２つの異なる焦点距離を生成して、物体空間において約２．４０：１のアスペクト比で集められた放射が、１６：９検出器に取り込まれるようにしたリア式アナモルフ。
【請求項２５】
リア式アナモルフは、光軸回りに９０°回転可能であり、物体空間において約４：３のアスペクト比で集められた放射が、１６：９検出器に取り込まれるようにした請求項２４記載のリア式アナモルフ。
【請求項２６】
共通の光軸に整列した複数のレンズ要素で形成され、物体空間からの放射を受けて、該放射を像空間へ伝送するためのリア式アナモルフであって、
第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素と、
第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素とを備え、
第２アナモフィックパワーは第１アナモフィックパワーと異なり、第２方向は第１方向と異なり、２つの異なる焦点距離を生成して、物体空間において約４：３のアスペクト比で集められた放射が、１６：９検出器に取り込まれるようにしたリア式アナモルフ。
【請求項２７】
リア式アナモルフは、光軸回りに９０°回転可能である請求項２６記載のリア式アナモルフ。
【請求項２８】
共通の光軸に整列した複数のレンズ要素で形成され、物体空間からの放射を受けて、該放射を像空間へ伝送するためのアナモフィック光学システムであって、
物体空間からの放射を集めるためのレンズユニットと、
物体空間から伝送される放射を像空間で受けるための検出器と、
レンズユニットと検出器との間に連結され、レンズユニットからの放射を受けて、検出器へ伝送するためのリア式アナモルフとを備え、
該リア式アナモルフは、第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素と、
第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素とを備え、
第２アナモフィックパワーは第１アナモフィックパワーと異なり、第２方向は第１方向と異なり、２つの異なる焦点距離を生成して、レンズユニットから受けた放射が検出器上で圧縮または拡大されるようにしたシステム。
【請求項２９】
全てのレンズ要素が、シリンドリカル面である請求項２８記載のシステム。
【請求項３０】
集められた放射は、像空間において、２：１より低い比率で圧縮または拡大されるようにした請求項２８記載のシステム。
【請求項３１】
集められた放射は、像空間において、約１．３４：１の比率で圧縮または拡大されるようにした請求項３０記載のシステム。
【請求項３２】
第１方向は水平方向であり、第２方向は垂直方向である請求項２８記載のシステム。
【請求項３３】
第１の複数のレンズ要素は、主として画像を圧縮または拡大するためのものであり、第２の複数のレンズ要素は、主として収差制御のためのものである請求項２８記載のシステム。
【請求項３４】
第１の複数のレンズ要素は、互いに隣接して、物体空間に向けて配置されており、第２の複数のレンズ要素は、互いに隣接して、像空間に向けて配置されている請求項２８記載のシステム。
【請求項３５】
第１の複数のレンズ要素および第２の複数のレンズ要素は、リア式アナモルフが約２６ｍｍの軸長を有するように構成されている請求項２８記載のシステム。
【請求項３６】
第１の複数のレンズ要素および第２の複数のレンズ要素は、リア式アナモルフが約２０ｍｍの軸長を有するように、短い後側焦点距離レンズ用に構成されている請求項２８記載のシステム。
【請求項３７】
第１の複数のレンズ要素と第２の複数のレンズ要素との間に空隙をさらに備え、
２つの異なる焦点距離から形成される像面を整列させるように、第１の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能であり、第２の複数のレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項３４記載のシステム。
【請求項３８】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、全てのレンズ要素は、光軸に沿ってグループとして移動可能である請求項３４記載のシステム。
【請求項３９】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、レンズユニットは、リア式アナモルフに対して光軸に沿って移動可能である請求項３４記載のシステム。
【請求項４０】
像面に最も接近したレンズ要素と像面との間に配置された反射ミラーをさらに備える請求項３４記載のシステム。
【請求項４１】
請求項２８記載のシステムを含むカムコーダー。
【請求項４２】
請求項２８記載のシステムを含む携帯電話。
【請求項４３】
請求項２８記載のシステムを含む全自動カメラ。
【請求項４４】
リア式アナモルフは、光軸回りに水平向きまたは垂直向きに選択的に回転可能である請求項２８記載のシステム。
【請求項４５】
リア式アナモルフは、光軸回りに９０°回転可能であり、物体空間において約２．４０：１または約４：３のアスペクト比で集められた放射は、１６：９検出器に選択的に取り込み可能である請求項２８記載のシステム。
【請求項４６】
リア式アナモルフは、該システムを通過する光路の中に選択的に挿入可能であって、光軸回りに９０°選択的に回転可能であり、物体空間において約２．４０：１または約４：３のアスペクト比で集められた放射は、１６：９検出器に選択的に取り込み可能であり、
リア式アナモルフは、光路から選択的に除去可能であり、物体空間において約１６：９のアスペクト比で集められた放射は、１６：９検出器に選択的に取り込み可能である請求項２８記載のシステム。
【請求項４７】
レンズシステムによって物体空間から集められた放射を受けて、該放射を圧縮または拡大して、該放射を像空間へ伝送するための方法であって、
共通の光軸に整列され、第１アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第１方向に整列した光学面を有する第１の複数のレンズ要素に、集められた放射を通過させることと、
第２アナモフィックパワーを有し、光軸回りの第２方向に整列した光学面を有する第２の複数のレンズ要素に、集められた放射を通過させることとを含み、
第２アナモフィックパワーは第１アナモフィックパワーと異なり、第２方向は第１方向と異なり、２つの異なる焦点距離を生成して、集められた放射が像空間において圧縮または拡大されるようにした方法。
【請求項４８】
集められた放射は、約１．３４：１の比率で、像空間において圧縮または拡大される請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
第１方向は垂直方向であり、第２方向は水平方向である請求項４７記載の方法。
【請求項５０】
第１の複数のレンズ要素を用いて、像を圧縮または拡大させることと、
第２の複数のレンズ要素を用いて、収差制御を行うことをさらに含む請求項４７記載の方法。
【請求項５１】
第１の複数のレンズ要素を、互いに隣接して、物体空間に向けて配置することと、
第２の複数のレンズ要素は、互いに隣接して、像空間に向けて配置することをさらに含む請求項４７記載の方法。
【請求項５２】
第１の複数のレンズ要素と第２の複数のレンズ要素との間の空隙を調整して、２つの異なる焦点距離から形成される像面を整列させるように、第１の複数のレンズ要素を光軸に沿ってグループとして移動させることと、第２の複数のレンズ要素を光軸に沿ってグループとして移動させることをさらに含む請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
リア式アナモルフによって形成される画像を像面と整列させるように、全てのレンズ要素を光軸に沿ってグループとして移動させることをさらに含む請求項５１記載の方法。
【請求項５４】
リア式アナモルフを像面に対して光軸に沿って移動させることをさらに含む請求項５１記載の方法。
【請求項５５】
像空間で集められた放射を、光学的または電子的に拡大または圧縮することによって、最終画像を得ることをさらに含む請求項５１記載の方法。
【国際調査報告】
2008511018.tif 000019
2008511018.tif 000020