Objetivo ojo de pez

Hill/Beck "Lente Sky" (1923, GB 225,398)[12]

En 1924, Robin Hill describió por primera vez una lente con cobertura de 180 ° que se había utilizado para un estudio de nubes en septiembre de 1923.[13] La lente, diseñada por Hill y R. & J. Beck, Ltd., fue patentada en diciembre de 1923.[14] La Lente Hill Sky ahora se acredita como la primera lente ojo de pez.[15]^: 146 Hill también describió tres funciones de mapeo diferentes de una lente diseñada para capturar un hemisferio completo (estereográfica, equidistante y ortográfica).[13][16]

La distorsión es inevitable en una lente que abarca un ángulo de visión superior a 125 °, pero Hill y Beck afirmaron en la patente que la proyección estereográfica o equidistante eran las funciones de mapeo preferidas.[17] El diseño de lente de tres elementos y tres grupos utiliza una lente de menisco altamente divergente como el primer elemento para traer luz sobre una vista amplia seguida de un sistema de lentes convergentes para proyectar la vista en una placa fotográfica plana.[17]

La Lente Hill Sky fue incorporada a una cámara de cielo entero, generalmente se usa en un par separado por 500 metros (1,600 pies) para imágenes estéreo, y equipado con un filtro rojo para contraste; en su forma original, la lente tenía una distancia focal de 0,84 pulgadas (21 mm) y proyectaba una imagen de 2,5 pulgadas (64 mm) de diámetro f / 8.[18] Conrad Beck describió el sistema de cámaras en un artículo publicado en 1925.[19] Al menos uno ha sido reconstruido.[20]

Schulz/AEG Weitwinkelobjektiv (1932, DE 620538)

En 1932, la empresa alemana Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft AG (AEG) solicitó una patente sobre Weitwinkelobjektiv (lente gran angular), un desarrollo de 5 elementos y 4 grupos de la lente Hill Sky.^: 148  En comparación con el Hill Sky Lens de 1923, el Weitwinkelobjektiv de 1932 presentaba dos elementos de menisco divergentes delante de la parada y utilizaba un grupo acromático cementado en la sección convergente.Miyamoto atribuye al Dr. Hans Schulz el diseño del Weitwinkelobjektiv.[21] El diseño patentado básico se produjo para la grabación en la nube como una lente de 17 mm f / 6.3,[22] y el artista conocido como Umbo utilizó la lente AEG con fines artísticos, con fotografías publicadas en un número de 1937 de Volk und Welt.[23]

El AEG Weitwinkelobjektiv formó la base del posterior lente ojo de pez Nikkor 16 mm f / 8 de 1938, que se utilizó con fines militares y científicos (cobertura de nubes)[24][25] Nikon, que tenía un contrato para suministrar ópticas a la Armada Imperial Japonesa, posiblemente obtuvo acceso al diseño de AEG bajo el Pacto de Acero.[25] Después de la guerra, la lente se acopló a una cámara de formato medio y se produjo en una forma ligeramente modificada (la distancia focal aumentó ligeramente a 16,3 mm) como la "Cámara de grabación de imágenes del cielo" en marzo de 1957 para el gobierno japonés,[26] seguido de un lanzamiento comercial como Nikon Fisheye Camera (también conocida como "Nikon Sky Camera" o "Nikon Cloud Camera") en septiembre de 1960, que tenía un precio minorista de ¥ 200,000 (equivalente a ¥ 1,130,000 en 2019).[27] La lente revisada creó una imagen circular de 50 mm (2,0 pulgadas) de diámetro y cubrió un campo hemisférico completo de 180 °.[28] Solo se fabricaron 30 ejemplares de la cámara Nikon Fisheye y, de ellos, 18 se vendieron a clientes, principalmente en Estados Unidos; Nikon probablemente destruyó el stock restante para evitar sanciones fiscales.[29] Una fotografía del saltador con pértiga Bob Gutowski tomada por la Fisheye Camera se publicó en Life en 1957.[30]

Richter/Zeiss Pleon (1938, US 2,247,068)

También en 1938, Robert Richter de Carl Zeiss AG patentó la lente Pleon de 6 elementos y 5 grupos, que se utilizó para vigilancia aérea durante la Segunda Guerra Mundial. El grupo trasero convergente del Pleon era simétrico, lo que recuerda al diseño Topogon de 4 elementos, también diseñado por Richter para Zeiss en 1933. Las pruebas en una lente capturada después de la guerra mostraron que el Pleon proporcionaba una proyección equidistante para cubrir un campo de aproximadamente 130 °, y los negativos se imprimieron utilizando una ampliadora rectificadora especial para eliminar la distorsión.[3]^: 149[31]  El Pleon tenía una distancia focal de aproximadamente 72,5 mm con una apertura máxima de f / 8 y usaba un elemento frontal plano-cóncavo de 300 mm (12 pulgadas) de diámetro; la imagen del negativo tenía aproximadamente 85 mm (3,3 pulgadas) de diámetro.[31]

Merté/Zeiss Sphaerogon (1935, DE 672 393 and US 2,126,126)

Aproximadamente al mismo tiempo que Schulz estaba desarrollando el Weitwinkelobjektiv en AEG, Willy Merté [de] en Zeiss estaba desarrollando el Sphaerogon, que también fue diseñado para abarcar un campo de visión de 180 °.A diferencia del Weitwinkelobjektiv, el Sphaerogon de Merté no se limitó a cámaras de formato medio; se construyeron versiones prototipo del Sphaerogon para la cámara de formato en miniatura Contax I. Los primeros prototipos de lentes Sphaerogon construidos tenían una apertura máxima de f / 8, pero los ejemplos posteriores se calcularon media parada más rápido, f / 6.8.[32] Varios ejemplos de prototipos de lentes Sphaerogon fueron recuperados como parte de la Colección de Lentes Zeiss incautada por el Cuerpo de Señales del Ejército como reparaciones de guerra en 1945;[33] la colección, que la firma Zeiss había conservado como registro de sus diseños, fue documentada más tarde por Merté, el ex jefe de cómputo óptico de CZJ, que trabajaba bajo las órdenes del oficial del Cuerpo de Señales Edward Kaprelian.[34][35]

La cámara Nikon Fisheye se suspendió en septiembre de 1961,[36] y Nikon posteriormente introdujo el primer objetivo ojo de pez de producción regular para cámaras en miniatura en 1962,[16] el Nikkor ojo de pez 8 mm f / 8,[37] que requería que el espejo réflex de sus cámaras Nikon F y Nikkormat estuviera bloqueado antes de montar el objetivo. Antes de principios de la década de 1960, los objetivos de ojo de pez eran utilizados principalmente por fotógrafos profesionales y científicos, pero la llegada del ojo de pez al formato 135 aumentó su uso popular.[38] El Nikkor 8 mm f / 8 tiene un campo de visión de 180 ° y utiliza 9 elementos en 5 grupos; es de enfoque fijo y tiene filtros integrados destinados principalmente a la fotografía en blanco y negro. Las investigaciones indican que se fabricaron menos de 1400 lentes.[39]

Posteriormente, Nikon lanzó varios objetivos de ojo de pez circulares más importantes en la montura Nikon F durante las décadas de 1960 y 1970:

• 10 mm f / 5.6 OP (1968), el primer ojo de pez en presentar proyección ortográfica, que también fue el primer objetivo en presentar un elemento asférico[40]
• 6 mm f / 5.6 (1969), el primer ojo de pez que presenta un campo de visión de 220 °;[6] Curiosamente, la patente que acompaña a esta lente incluye un diseño para una lente con un campo de visión de 270 °. Posteriormente se produjo un ojo de pez SAP de 6.2 mm f / 5.6 en cantidades limitadas con una superficie asférica, que abarca un campo de visión de 230 °.[41]
• 8 mm f / 2.8 (1970), el primer ojo de pez circular con enfoque variable, apertura automática y visualización réflex (ya no es necesario el bloqueo del espejo).[6]

Ojo de pez Takumar 11/18mm en un Pentax K-1 DSLR moderno.

Mientras tanto, otros fabricantes japoneses estaban desarrollando los llamados ojos de pez de fotograma completo o diagonales, que capturaban aproximadamente un campo de visión de 180 ° en la diagonal del fotograma de la película. El primer ojo de pez diagonal de este tipo fue el ojo de pez Takumar 18 mm f / 11, lanzado por Pentax (Asahi Optical) en 1962,[42][43][44] seguido por el UW Rokkor-PG 18 mm f / 9.5 ligeramente más rápido de Minolta en 1966.[45] Ambos fueron de visualización réflex y de enfoque fijo, y Pentax y Minolta siguieron con lentes más rápidos con enfoque variable en 1967 (Super Fish-eye-Takumar 17 mm f / 4)[46] y 1969 (Rokkor-OK 16 mm f / 2.8) respectivamente[47] El Rokkor de 16 mm fue adoptado más tarde por Leica como Fisheye-Elmarit-R (1974) y luego convertido a enfoque automático (1986) para el sistema Alpha. A partir de 2018, todavía se vende el mismo diseño óptico básico que el Sony SAL16F28.

La distancia focal está determinada por la cobertura angular, la función de mapeo específica utilizada y las dimensiones requeridas de la imagen final. Las distancias focales para los tamaños de cámaras de aficionados populares se calculan como:

Longitudes focales de ojo de pez calculadas (1*)

		Estereográfico	Equidistante	Ángulo equisólido
Función de mapeo inverso[48]		${\displaystyle f={\frac {r}{2\tan(\theta /2)}}}$	${\displaystyle f={\frac {r}{\theta }}}$	${\displaystyle f={\frac {r}{2\sin(\theta /2)}}}$
Circular (2*)	APS-C( = 8.4 mm)${\displaystyle r}$	4.2	5.3	5.9
	135( = 12 mm)${\displaystyle r}$	6.0	7.6	8.5
	6×6( = 28 mm)${\displaystyle r}$	14.0	17.8	19.8
Full-frame (3*)	APS-C ( = 15.1 mm)${\displaystyle r}$	7.5	9.6	10.6
	135 ( = 21.7 mm)${\displaystyle r}$	10.8	13.8	15.3
	6×6 ( = 39.6 mm)${\displaystyle r}$	19.8	25.2	28.0

Notas

1. Asume un ángulo de visión máximo de 180 para la función de mapeo, 0 = π / 2.
2. Para ojos de pez circulares, la dimensión máxima ${\displaystyle r}$ es la mitad de la longitud del lado más corto.
3. Para ojos de pez full-frame, la máxima dimensión ${\displaystyle r}$ es la mitad de la longitud de la diagonal.

Los primeros tipos de lentes de ojo de pez que se desarrollaron fueron los "ojo de pez circular", lentes que tomaban un hemisferio de 180 ° y lo proyectaban como un círculo dentro del marco de la película. Algunos ojos de pez circulares estaban disponibles en modelos de proyección ortográfica para aplicaciones científicas. Estos tienen un ángulo de visión vertical de 180 ° y el ángulo de visión horizontal y diagonal también son de 180 °. Por diseño, la mayoría de los lentes de ojo de pez circulares cubren un círculo de imagen más pequeño que los lentes rectilíneos, por lo que las esquinas del marco estarán completamente oscuras.

Sigma fabrica actualmente una lente ojo de pez de 4,5 mm que captura un campo de visión de 180 grados en un sensor de menos de 35mm de cuerpo de película.[49] Sunex también fabrica una lente ojo de pez de 5,6 mm que captura un campo de visión circular de 185 grados en una cámara Nikon de 1,5x y una cámara DSLR de Canon de 1,6x.

Fisheye-Nikkor 6mm f/2.8 montada en una Nikon F2 en el Museo Nikon.

Nikon produjo una lente ojo de pez circular de 6 mm que fue diseñada inicialmente para una expedición a la Antártida. Presentaba un campo de visión de 220 grados, diseñado para capturar todo el cielo y el terreno circundante cuando se apunta hacia arriba. Este objetivo ya no es fabricado por Nikon,[50] y se utiliza hoy en día para producir imágenes interactivas de realidad virtual como QuickTime VR e IPIX. Debido a su amplio campo de visión, es muy grande y engorroso: pesa 5,2 kilogramos (11 libras), tiene un diámetro de 236 milímetros (9,3 pulgadas), una longitud de 171 milímetros (6,7 pulgadas) y un ángulo de visión de 220 grados. Empequeñece una cámara SLR normal de 35 mm [51] y tiene su propio punto de montaje de trípode, una característica que normalmente se ve en lentes grandes de enfoque largo o teleobjetivo para reducir la tensión en la montura de la lente porque la lente es más pesada que la cámara. La lente es extremadamente rara.[52]

La lente objetivo de pez Laowa 4 mm f/2,8 de la compañía Venus Optics

Sin embargo, hay nuevos desarrollos del fabricante japonés Entaniya para el estándar Micro Cuatro Tercios, que ofrecen un ángulo de visión de 250 grados con lentes que tienen una distancia focal de 2,3 milímetros (0,091 pulgadas) a 3,6 milímetros (0,14 pulgadas), una apertura de f / 2.8 a f / 4.0, un peso de 1.6 kilogramos (3.5 libras), un diámetro de 120 milímetros (4.7 pulgadas) y una longitud por debajo de 100 milímetros (3.9 pulgadas).[53] En 2018, Venus Optics presentó una lente ojo de pez de 210 ° para el sistema Micro Cuatro Tercios.[54]

Una lente ojo de pez de 8 mm, también fabricada por Nikon, ha demostrado ser útil para fines científicos debido a su proyección equidistante (equiangular), en la que la distancia a lo largo del radio de la imagen circular es proporcional al ángulo cenital.

A medida que los lentes de ojo de pez ganaban popularidad en la fotografía general, las empresas de cámaras comenzaron a fabricar lentes de ojo de pez que agrandaban el círculo de la imagen para cubrir todo el marco rectangular, lo que se denomina "ojo de pez de fotograma completo"[55]

El ángulo de imagen producido por estos lentes solo mide 180 grados cuando se mide de esquina a esquina: estos tienen un ángulo de visión diagonal de 180 °, mientras que los ángulos de visión horizontal y vertical serán más pequeños; para un ojo de pez de fotograma completo de 15 mm con ángulo equisólido, el ángulo de visión horizontal será de 147 ° y el ángulo de visión vertical será de 94 °.[56]

Uno de los primeros objetivos de ojo de pez de fotograma completo que se produjo en masa fue el Fisheye-Nikkor 16 mm f / 3.5, fabricado por Nikon a principios de la década de 1970. Las cámaras digitales con sensores de tamaño APS-Crequieren una lente de 10,5 mm (o, para las cámaras Canon APS-C, una lente de 10 mm) para obtener el mismo efecto que una lente de 16 mm en una cámara con sensor de fotograma completo.[57]

Las cámaras digitales en miniatura, especialmente cuando se utilizan como cámaras de seguridad, suelen tener lentes de ojo de pez para maximizar la cobertura. Las lentes de ojo de pez en miniatura están diseñadas para lectores de imágenes CCD / CMOS de formato pequeño que se utilizan comúnmente en cámaras de seguridad y de consumo.[58][59] Los tamaños de formato de sensor de imagen más populares utilizados incluyen 1⁄4 ", 1⁄3" y 1⁄2 ". Dependiendo del área activa del sensor de imagen, la misma lente puede formar una imagen circular en un sensor de imagen más grande ( por ejemplo, 1⁄2 ") y un fotograma completo en uno más pequeño (por ejemplo, 1⁄4").

El sensor de imagen APS-C utilizado en las cámaras Canon es de 22,3 mm × 14,9 mm (0,88 pulg. × 0,59 pulg.) o 26,82 mm (1,056 pulg.) En diagonal, que es un poco más pequeño que el tamaño del sensor utilizado por otros fabricantes populares de cámaras con Sensores APS-C, como Fuji, Minolta, Nikon, Pentax y Sony. Los otros sensores APS-C comunes varían de 23,6 a 23,7 mm (0,93 a 0,93 pulgadas) en la dimensión larga y 15,6 mm (0,61 pulgadas) en el lado más corto, para una medida diagonal de 28,2 a 28,4 mm (1,11 a 1,12 pulgadas) .

• Sigma 4.5 mm f / 2.8 para sensores APS-C.
• Lensbaby 5.8 mm f / 3.5 ojo de pez circular.

• Nikon 10,5 mm f / 2,8.
• Samyang 8 mm f / 3.5. Destaca por su proyección estereográfica.
• Samyang 8 mm f / 2.8. Para varias cámaras sin espejo. Destaca por su proyección estereográfica.
• Sigma 10 mm f / 2.8.

• Pentax 10–17 mm f / 3.5–4.5 / Tokina 10–17 mm f / 3.5–4.5 (desarrollado conjuntamente)

Una Peleng 8mm con lente ojo de pez circular.

• Peleng 8 mm f/3.5.
• Sigma 8 mm f/4.0.
• Sigma 8 mm f/3.5 - reemplaza la Sigma 8 mm f/4.0 EX DG.

• Canon EF 15 mm f / 2.8 (descontinuado)
• Canon Fisheye FD 15 mm f / 2.8 (lente antigua, no funciona con montura EF)
• Fuji Photo Film Co. EBC Fujinon Fish Eye 16 mm F2.8 (soportes m42 & X-Fujinon) (descontinuado)
• Minolta AF 16 mm f / 2.8
• Sigma 15 mm f / 2.8 EX DG Ojo de pez diagonal
• Fisheye-Nikkor AF 16 mm f / 2.8 D
• Samyang 12 mm f / 2.8 ED AS NCS Ojo de pez diagonal
• Lente ojo de pez Zenitar 16 mm f / 2.8

• Canon EF 8-15 mm f / 4L Fisheye USM: el objetivo se puede utilizar como ojo de pez de fotograma completo y ojo de pez circular en una película de fotograma completo de 35 mm o DSLR, como las cámaras 5D (Mark I - IV); solo se puede utilizar como una circular recortada o como un ojo de pez de fotograma completo en las cámaras réflex digitales EOS con sensores de tamaño APS-C / H (se incluye un bloqueo de zoom).
• Nikon AF-S Fisheye-Nikkor 8–15 mm f / 3.5–4.5E ED: diseñado para las DSLR FX de fotograma completo de Nikon, este objetivo es un ojo de pez circular en el extremo corto del rango de zoom y se convierte en un ojo de pez de fotograma completo a más longitudes focales.
• Tokina AT-X 10–17 mm f3.4-4.5 AF DX: un objetivo con zoom de ojo de pez diseñado para cámaras con sensor APS-C. También se vende como una versión NH que viene sin parasol de lente integrado, luego el lente ojo de pez se puede usar en cámaras de fotograma completo. La lente también se vende bajo la marca Pentax.
• Pentax F 17–28 mm 1: 3,5–4,5 Fisheye: el objetivo nació para las cámaras de película de fotograma completo, para ocupar el lugar del 16 mm f / 2,8 en la era del AF. Comienza con un ojo de pez de fotograma completo de 17 mm y llega al final de la excursión como un 28 mm sobredistorsionado. Se pensó como una lente de "efectos especiales" y nunca tuvo grandes ventas.[60]
• Pentax DA 3,5-4,5 / 10-17 ED IF Fisheye está diseñado para cámaras APS-C, pero se puede usar en un fotograma completo después de una pequeña modificación del parasol.