Brevet FR2000590A1 — publié le 19690912

La presente invention est relative à un objectif de projection et plus particulièrement, à un objectif du type Petzval perfectionné et très bien corrigé. Les objectifs du type Petzval comprennent ordinairement deux doublets nettement séparés, chacun composé de verres collés ou très peu espacés. Le champ angulaire est relativement petit et, en général, on ne prévoit aucune correction particulière pour remédier à l'astigmatisme ou à la courbure de champ. Cependant, ces objectifs ont un bon pouvoir séparateur à pleine ouverture. A-cause de la courbure de champ, ces objectifs comprennent généralement un verre pour aplanir le champ, placé:immédiatement en avant du plan focal. Il est aussi relativement courant de disposer un verre convergent entre les deux doublets pour utiliser au mieux l'objectif à pleine ouverture. On a remarqué que de tels objectifs, dans iesquels les doublets sont nettement séparés présentent encore un bon pouvoir séparateur pour une ouverture de f/1,0. Un objectif de ce type est décrit par exemple au brevet français 1 386 081 ; cet objectif du type Petzval présente un--astismatisme inférieur à 4/100 de la distance focale. Suivant la pressente invention, on réalise un objectif du type Petzval perfectionné ouvert à f/1,0 et particulièrement corrigé de la courbure de champ, des aberrations sphériques, chromatiques, de l'astigmatisme, de la coma, ainsi que de la distorsion. L'objectif du type Petzval suivant la présente invention est caractérisé en ce que le doublet postérieur comprend un verre divergent exceptionnellement épais combiné avec un verre pour aplanir le champ,classiquevafin de réduire la courbure du champ, et en ce que les intervalles separant les verres de chaque doublet sont plus grands que ceùx des dombinaisons classiques du même type. Le verre convergent biconvexe placé entre les doublets, est disposé bon tre le doublet postérieur de manière à -re'dtiire l'aberration sphérique. On utilise pour tous les verres des materiaux qui possèdent des indices de réfraction élevés, sauf pour le verre convergent placé entre les doublets. Ces grands indices de réfraction permettent de mieux choisir le rayon de courbure des dioptres pour réduire l'aberration sphérique aux grandes ouvertures. On réalise un objectif perfectionné du type Petzval qui comprend deux doublets séparés, un verre biconvexe convergent placé entre ces doublets, et un verre divergent pour aplanir le champ placé derrière le doublet postérieur, et dont les parametres respectifs répondent aux valeurs du tableau suivant où "D désigne l'indice de réfraction des verres pour la raie D du sodium, 3 la constringence, R les rayons de courbure des dipptres, T ltépaisseur des verres et S les intervalles d'air séparant les verres, ces divers paramètres étant affectés dtindices croissant dans le sens de propagation de la lumière. f = 100 mm f/l,O Verres nD # Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (mm) R1= 95 à 120 I 1,60 à 1,72 52 à 60 T1= 20 à 30 R2- 750 à -1500 Si = 10 à 20 R3 = -135 à -160 II 1,66 à 1,73 27 à 33 T2 = 10 à 25 R4= 200 à 1700 S2 = 40 à 65 R5= 50 à 67 III 1,50 à 1,53 63 à 65 5 T3= 25 à 35 R6=-150 à - 2000 S3 = 1,5 à 2,5 R7 = 60 à 75 IV 1,60 à 1,73 52 à 59 T4 8 à 14 |R8| > 275 S4= 1 à 2,5 | | R9=-140 à -190 V 179 à 1,77 26 à 30 T5= 20 à 35 R10= 190 à 350 S5=3,0 à 5,5 R11=- 50 à -75 VI 1,70 à 1,77 20 à 30 T6 = 2 à 4 R12 > 230 D'après les données du tableau ci-dessus, l'objectif suivant la présente invention se distingue des objectifs classiques du même type, essentiellement par la valeur des intervalles S1, S3 et S4, et par l'épaisseur T5 du verre V Les intervalles S1 et S4 entre les deux doublets sont plus grands que dans un objectif classique, S1 étant supérieur à 0,1.f et S4 étant supérieur à 0,01.f. Le verre III est placé très près du doublet postérieur de telle sorte que S3 soit inférieur à 0,025 f ; l'intervalle S3 est donc plus petit. que les intervalles correspondants des combinaisons classiques du même type. Le verre V présente une épaisseur supérieure à 0,2.f alors que les verres correspondants des combinaisons du type Petzval classiques présentent une épaisseur de 1,5.f ou moins. Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemples: - la Fig. 1 est une coupe méridianne d'un mode de réalisation de l'objectif suivant l'invention, - la Fig.2 comprend une série de courbes représentant les variations des aberrations de l'objectif décrit à l'exemple 1 : la courbe 2A représente l'aberration sphérique pour les raies D du sodium, et C et F de l'hydrogène, la courbe 2B représente l'astigmatisme tangentiel et sagittal et la courbe 2C la distorsion -la Fig. 3 représente les mêmes courbes pour l'objectif décrit à l'exemple 2 ci-dessous. L'objectif représenté à la Fig.l comprend six verres coaxiaux séparés par des intervalles, à savoir, un premier doublet convergent formé d'un premier verre I peu séparé d'un second verre II, un verre biconvexe III, un second doublet convergent formé d'un premier verre IV peu séparé d'un second verre V, et enfin un verre divergent VI pour aplanir le champ placé derrière le second doublet à peu près dans le plan focal de l'objectif. Les verres I, III et IV sont biconvexes et les verres II et V sont biconcaves ; le verre VI est plan eoncave. Toutefois, on peut utiliser à la place du verre biconvexe IV un ménisque convergent comme cela est le cas dans l'exemple VI. De plus, on peut utiliser aussi comme cela est décrit à l'exemple VII un verre VI biconcave. Les exemples suivants, non limitatifs, illustrent l'invention. EXEMPLE I f = 100 nini f/l,O Verres nD # Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 107,3 I 1,713 53,9 T1 = 27,6 R2 =-870,3 S1 = 17,1 R3 =-154,4 II 1,728 28,3 T2 = 11,4 R4 = 232,0 R5 = 51,24 III 1,516 64,0 T3 = 30,0 R6 =-325,1 R7 = 63,48 IV 1,713 59,3 T4 = 10,7 R8 = -2845 R9 =-151,9 V 1,755 27,5 T5 = 22,5 R10 = 321,0 S5 = 4,95 R11 =-50,70 Verres nD # Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (mm) VI 1,553 27,5 T6 = 3,18 R12 = # EXEMPLE 2 f = 100 mm f/l,O Verres nD # Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 112,0 I 1,713 53,8 T1 = 26,3 R2 =-776,1 S1 = 19,1 R3 =-153,3 II | 1,728 28,4 R4 = 265,4 T2 22,2 R5 = 51,55 III 1,517 64,2 T3 = 33,7 IV 1,713 53,8 T4 = 8,82 R8 = -2313 R9 =-145,4 V 1,755 27,6 T5 = 24,2 R10 = 29,1 R11=- 53,03 S5 = 3,68 VI 1,755 27,6 T6 = 3,54 R12 = # On constate a l'examen des courbes des Fig. 2 et 3 que les objectifs décrits aux exemples 1 et 2 respectivement sont corrigés de telle manière que l'aberration sphérique pour la raie D du sodium soit inférieure à 0,1/100 de la distance focale, que l'astigmatisme tangentiel et sagittal ne subit pas de variation supérieure à 0,15/100 de la distance focale et que la distorsion reste inférieure à 2/100. EXEMPLE 3 f = 100 min f/l,O Verres nD Rayon (min) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 98,13 I 1,613 58,6 T1 = 26,3 R2 =-988,5 R3 =-137,1 S1 = 13,0 II 1,672 32,2 R3 =-137,1 T2 = 11,4 R4 - 390,6 82 = 41,5 R5 = 66,13 III 1,516 64,0 R3 = 26,4 E6 = 196,0 S3 = 2,27 R7 = 73,38 IV 1,613 58,6 T4 = 13,0 R8 =-281,4 S4 = 1,35 R9 =-149,6 V 1,717 29,5 T5 = 33,4 R10 = 278,0 S5 = 4,95 R11 = -52,49 VI 1,717 29,5 -52 > 49 T6 = 3,18 R12 = # EXEMPLE 4 f = 100 min f/1,0 Verres nD i Rayon (min) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 97,88 I 1,611 58,8 R2 =-885,6 R3 =-141,4 II 1,672 32,0 T2 = 12,7 R4 = 472,4 R5 = 64,24 III 1,517 64,5 T3 = 25,9 R6 =-251,2 S3 = 2,27 R7 = 74,10 IV 1,611 58,8 T4 = 12,8 R8 = -277,5 S4 = 1,23 R9 =-153,7 V 1,720 29,3 T5 = 31,9 R10 = 246,9 S5 = 5,05 R11 =-52,05 VI 1,720 29,3 T6 = 3,18 R12 = # EXEMPLE 5 f = 100 mm f/1,0 Verres nD # Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 105,6 I 1,697 56,2 R2 =-1126 T1 = 28,6 S1 = 17,0 R3 =-154,8 II 1,720 29,3 T2 = 11,4 R4 = 250,0 S2 = 52,2 R5 = 54,18 III 1,517 64,5 T3 = 30,8 R6 =-317m3 R7 = 64,14 IV 1,697 56,2 R3 --1560 T4 = 10,9 R8 =-@@@ S4 = 2,22 R9 = -155,6 V 1,751 27,8 T5 = 24,1 R10 = 340,5 S5 = 4,75 R11 =-54,93 VI 1,751 27,8 T6 = 3,18 R12 = # EXEMPLE 6 f = 100 mm f/1,0 Verres nD # Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 114,3 I 1,674 56,2 T1 = 25,7 R2 =-762,5 II 1,720 29,3 T2 = 19,6 R4 = 291,2 III 1,517 64,5 T3 = 33,5 R6 =-234,2 S3 = 2,04 R7 = 61,42 IV 1,697 56,2 T4 = 8,94 R8 = 1816,3 S4 = 2,07 R9 =-149,4 V 1,751 27,8 T5 = 25,8 R10 = 258,5 S5 = 4,19 R11 =-53,85 VI 1,751 27,8 T6 = 2,50 R12 = # EXEMPLE 7 f = 100 mm Verres nD &gamma; Rayon (min) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 109,6 I 1,611 58,8 T1 = 22,7 R2 =-828,8 S1 = 19,6 R3 =-147,1 II 1,720 29,3 T2 = 11,4 S2 = 63,2 R5 = 60,19 III 1,517 64,5 T3 = 25,4 R6 =-252,9 S3 = 2,33 R7 = 70,71 IV 1,697 56,2 7 T = 12 9 R8 =-442,9 S4 = 1,08 R9 =-189,6 V 1,751 27,8 T5 = 26,6 R10 = 192,6 S5 = 3,14 R11 =-71,00 VI 1,751 27,8 T6 = 3,64 R12 = 234,0 REVENDICATIONS f 1 - Objectif de projection de type Petzval de distance focale/et comprennent, dans le sens de propagation de la lumière, un doublet antérieur convergent constitué par un verre antérieur biconvexe I et un verre postérieur biconcave II,non collés, un verre biconvexe III, un doublet postérieur convergent constitué par un verre antérieur IV convergent et un verre biconcave V postérieur,non collés, et, derrière ce doublet, un verre VI pour aplanir le champ,- caractérisé en ce que l'intervalle séparant les verres I et II du doublet antérieur est supérieur à 0,1 f et l'intervalle séparant les verres IV et V du doublet postérieur est supérieur à 0,01f 2 - Objectif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle séparant le verre biconvexe III et le doublet convergent postérieur est inférieur à 0,025f; 3 - Objectif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le verre biconcave V du doublet postérieur a une épaisseur supérieure à 0,2f 4 - Objectif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les verres I à VI présentent des paramètres qui répondent aux valeurs du tableau suivant où nD désigne l'indice de réfraction des verres pour la raie D du sodium, # laconstringence, R le rayon de courbure des dioptres, T l'épaisseur des verres et S l'intervalle d'air séparant les verres, ces divers paramètres étant affectés d'indices croissants dans le sens de propagation de la lumière. Verres nD # Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 95 à 120 I 1,60 à 1,72 52 à 60 T1 = 20 à 30 R2 =~ 750 à - 1500 1 8 = 10 à 20 R3 =-135 à -10 II 1,66 à 173 27 à 33 T2 = 10 à 25 R4 = 200 à 1700 S2 = 40 à 65 III 1,50 à 1,53 63 à 65 R5 = 50 à 67 T3 = 25 à 35 R6 - 150 à -2000 S3 = 1,5 à 2,5 IV 1,60 à 1,73 52 à 59 R7 = 60 à 75 T4 = 8 à 14 |R8| > 275 S4 = 1 à 2,5 R9 = -140 à-190 V 1,70 à 1,77 26 à 30 T5 = 20 à 35 R10= 190 à 350 R11=- 50 à - 75 S5 = 3,0 à 5,5 VI 1,70 à 1,77 20 à 30 R12 > 230 T6 = 2 à 4 5 - Objectif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les verres I à VI présentent des paramètres qui répondent aux valeurs du tableau suivant où nD, désignel'indice de réfraction des verres pour la raie D du sodium, 9 la la constringence, R le rayon de courbure des dioptres , T l'épaisseur des verres et S l'intervalle d'air séparant les verres, ces divers paramètres étant affectés d'indices croissants dans le sens de propagation de la lumière Verres nD # Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (min) R1= 107,3 I 1,713 53,9 T1 = 27,6 R2 =-870,3 S1 = 17,1 R3 = -154,3 II 1,728 28,3 T2 = 11,4 R4 = 232,o 82= 56,8 R5 = 51,24 III 1,516 64,0 T = 30,0 R6 =-325,1 S3 = 2,27 R7 = 63,48 IV 1,713 53,9 T4 = 10,7 R8 -2845 4 R =-151,9 84 = 1,99 V 1,755 27,5 T5 - 22,5 R10=321,0 S5 = 4,95 R11=-50,70 VI 1,755 27,5 27,5 T6 = 3,18 R12 = # 6 - Objectif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les verres I à VI présentent des paramètres qui répondent aux valeurs du tableau suivant où nD, désigne l'indice de réfraction des verres pour la raie D du sodium, &gamma;; la constringence, R le rayon de courbure des dioptres, T l'épaisseur des verres et S l'intervalle d'air séparant les verres, ces divers paramètres étant affectés d'indices croissants dans le sens de propagation de la lumière. Verres nD # Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 112,0 I 1,713 53,8 T1 = 26,3 R2 =-776,1 S1 = 19,1 R3=-153,3 II 1,728 28,4 T2 = 22,2 R4 = 265,4 R5 = 51,55 III 1,517 64,2 T3 = 33,7 R6 = -247,9 S3 = 1,79 R7 = 63,22 IV 1,713 53,8 T4 = 8,82 R8 =-2313 R9 =-145,4 V 1,755 27,6 T5 = 24,2 R10 = 291,2 S5 = 3,68 T11 =-53,03 VI 1,755 27,6 T6 = 3,54 R12 = # 7 - Objectif conforme à a revendication 4, caractérisé en ce que les verres I à VI présentent des paramètres qui répondent aux valeurs du tableau suivant où nD, désigne l'indice de réfraction des verres pour la raie D du sodium, # la constringence R le rayon de courbure des dioptres, T l'épaisseur des verres et S l'intervalle d'air séparant les verres, ces divers paramètres étant affectés d'indices croissants dans le sens de propagation de la lumière. Verres nD Rayon (min) Epaisseur D # Intervalle (mm) R1 = 96,13 I 1,613 58,6 T1 = 26,3 R2 =-988,5 R3 =-137,1 II 1,672 32,2 R4 = 390,6 T2 = 11,4 S2 = 41,5 R5 = 66,13 III 1,516 64,0 T3 = 26,4 R6 =-190,0 S3 = 2,27 R7 = 73,38 IV 1,613 58,6 R a =-281,4 T4 = 13,o R9 =-149,6 84 = 1,35 V 1,717 29,5 T5 = 33,4 R10= 278,0 S5 = 4,95 R11 =-52,49 VI 1,717 29,5 T6 = 3,18 R12 = # 8 - Objectif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les verres I à VI présentent des paramètres qui répondent aux valeurs du tableau suivant où nD désigne l'indice de réfraction des verres pour la raie D du sodium, &gamma; lacontringence, R le rayon de courbure des dioptres, T l'épaisseur des verres et S l'intervalle d'air séparant les verres, ces divers paramètres étant affectués d'indices croissants dans le sens de propagation de la lumière Verres nD &gamma; Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 97,88 I 1,611 58,8 T1 = 27,4 R2 =-885,6 S1 = 11,5 R3 =-141,4 II 1,672 32,0 T2 = 12,7 R4 = 427,4 S2 = 44,3 R5 = 62,24 III 1,517 63,5 T3 = 25,9 R6 =-215,2 S3 = 2,27 R7 = 74,10 IV 1,611 58,8 T4 = 12,8 R8 =-277,5 S4 = 1,23 R9 =-153,7 V 1,720 29,3 T5 = 31,9 R10 = 246,9 S5 = 5,05 R11=-52,07 VI 1,720 29,3 T6 = 3,18 R11 = # 9 - Objectif con forme à la revendication 4, caractérisé en ce que les verres I à VI présentent des paramètres qui répondent aux valeurs du tableau suivant où nD désigne l'indice de réfraction des verres pour la raie D du sodium, ) la constringence R le rayon de courbure des dioptres, T l'épaisseur des verres et S l'intervalle d'air séparant les verres, ces divers paramètres étant affectés d'indices croissants dans le sens de propagation de la lumière. Verres nD | # Rayon (min) Epaisseur Intervalle (min) R1 = 105,6 I 1,697 56,2 R1 = R2 =-1126 S1 = 17,0 R3 =-154,8 II 1,720 29,3 T2 = 11,4 R4 = 250,0 R5 = 54,18 III 1,517 64,5 T3 = 30,8 R6 = -317,3 R7 = 64,14 IV 1,697 56,2 T6 = 10,9 R8 =-1560 S4 = 2,22 R9 =-155,6 V 1,751 27,8 T5 = 24,1 R10 = 340,5 R11 = -54,93 VI 1,751 27,8 T6 = 3,18 R12 = # 10 - Objectif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les verres I à VI présentent des paramètres qui répondent aux valeurs du tableau suivant où nD désigne l'indice de réfraction des verres pour la raie R D du sodium, # la constringence le rayon de courbure des dioptres, T l'épaisseur des verres et S l'intervalle d'air séparant les verres, ces divers paramètres étant affectés d'indices croissants dans le sens de propagation de la lumière. Verres nD # Rayon (mm) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 114,3 I 1,697 56,2 T1 = 25,7 R2 -762,5 1 25,7 R3= 151,6 II 1,720 29,3 T2 = 19,6 R4 = 291,2 R5 = 52,45 III 1,517 64,5 T3 = 33,5 R5 =-234,2 S3 = 2,04 IV 1,697 56,2 T4 = 8,97 R8 = 1816 S4 = 2,07 R9 =-149,4 V 1,751 27,8 T5 = 25,8 R10 = 258,5 Sg 4,19 R11=-53,89 VI 1,751 27,8 R12 = # T6 = 2,50 11 - Objectif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les verres I à VI présentent des paramètres qui répondent aux valeurs du tableau suivant où nD désigne l'indice de réfraction des verres pour la raie D du sodium, # -7constringence, R le rayon de courbure des dioptres, T l'épaisseur des verres et S l'intervalle d'air séparant les verres, ces divers paramètres étant affectés d'indices croissants dans le sens de propagation de la lumière. Verres nD # Rayon (mm ) Epaisseur Intervalle (mm) R1 = 109,6 I 1,611 58,8 T1 = 22,7 R2 =-828,8 II 1,720 29,3 T2 = 11,4 S2 = 63,2 R5 = 60,19 III 1,517 64,5 T3 = 25,4 R6 =-252,9 S3 = 2,33 R7 = 70,71 IB 1,697 56,2 T4 = 12,9 R8 =-442,9 S4 = 1,08 R9 =-189,6 V 1,751 27,8 T5 = 26,6 R10 = 192,6 S5 = 3,14 R11 =-71,00 VI 1,751 27,8 T6 = 3,64 R12 = 234,0