Brevet FR2026975A1 — publié le 19700925

La présente invention se rapporle à. un ob jec tif permettant de cvnt'i:i J .io lance m.Ln Iras-, le à l'objet ssina • ! i >iuer 1."- o'.-ti jtio du l ' .Imge pour i:-t 'Photographie rappro chée . 5 v^uand on ph._>f ographie uri objet rapproché avec un appareil photographique, il est usuel de monter une lentille auxiliaire; appelée bonnette d'approche devant l'objectif. Cela eat cependant très gênant, et en outre plusieurs.! sortes de- lentilles auxiliaires sont nécessaires, car chacune ne couvre qu'un domaine de grossis-10 seraent réduit, de sorte qu'il n'est pas possible de raccourcir la distance minimale avec une seule bonnette. Des tentatives ont déjà eu lieu pour remédier à de tels inconvénients-. Dans l'un des objectifs connus, le groupe de mise au point est le groupe le plus voisin de l'objet à photographier, on 15 l'appelle le premier groupe, et il est en général constitué par un système convergent. Pour diminuer la distance la plus faible avec ce système, on augmente le déplacement du premier groupe, et il faut augmenter notablement le diamètre de l'objectif. A cet effet, on a proposé de diviser le premier groupe en systèmes convergent et di-20 vergent et de donner au premier groupe une puissance positive dans son ensemble et de déplacer le système divergent. Avec cette disposition, il est possible de diminuer la distance minimale sans augmenter à l'excès le diamètre de l'objectif. Dans ce genre d'objectifs classiques, il fallait, pour dimi-25 nuer la variation des aberrations, qui était due à la variation de la focale du système divergent que ce dernier soit constitué par au moins deux ensembles de trois éléments et que le système convergent ait également une constitution assez complexe, et cependant le résultat n'était pas satisfaisant. 30 La présente invention a en conséquence pour objet un objec tif dans lequel un premier groupe est constitué par un système divergent et par un système convergent L^ ^ e"k ^ans lequel on déplace le système convergent en même temps que le système divergent et dans le même sens que lui mais sur une longueur inférieure, 35 à l'aide d'une came ayant une l'orme d'ensemble non linéaire, afin d'empêcher que la courbure du plan image ne devienne négative et que la correction de l'aberration sphérique ne soit insuffisante de manière à diminuer considérablement la distance minimale possible et de conserver une bonne correction des aberrations. BAD ORIGINAL 69 44720 2 2026975 D'autres caractéristiques et-avantages de la présente inven-t Loti remîortiront de lu description qui va suivre, faite en regard des dessins annexes, sur lesquels : La figure 1 est une coupe axiale d'une forme d'exécution de 5 1'invention appliquée à un système d'objectif de caméra de 8 mm. La figure 2 représente un groupe ue graphiques de J 1 a lier ration pour l'objectif de la figure 1 aux distances focales respec-tivi-'iitiiit minimale, moyenne et maximale quand l'objet est à l'infini , e t 10 La figure 3 représente un groupe de graphiques de l'aberra tion pour l'objectif aux distances focales respectivement minimale f moyenne et maximale quand la distance de l'objet au plan du film est de 421,4 mm. Gomme le montre la figure 1, illustrant l'objectif conforme 15 à l'invention, le premier groupe L^ est constitue par un système divergent L^ ^ et par un système convergent L^ ^ constitution simple. Le système divergent L^ ^ est constitué par un doublet, et le système convergent L^ ^ Par deux doublets et une lentille simple unique, 20 L'ensemble à distance focale variable L.,, L2 et L^ de cet objectif est du type dans lequel on déplace principalement le second groupe I12 en vu'e du grossissement et/on déplace simultanément le troisième groupe L^ pour maintenir la surface de l'image à une position définie. Le premier groupe L^ est constitué à une position 25 définie. Le premier groupe L^ est constitué par le système divergent L^_^ et le système convergent L-j_2> il constitue un ensemble convergent. Le système divergent L^_^ est un doublet dans lequel une lentille convergente est collée à une lentille divergente, et le système convergent L-j_2 es^ constitué par deux doublets dans 30 chacun desquels une lentille convergente est collée à une lentille divergente, et par une lentille convergente unique. Dans la mise au point, on déplace les deux systèmes L^ ^ et L^_2 ; le second groupe Lp est un système divergent de lentilles constitué au moins par deux ensembles de trois éléments, l'un des ensembles étant achro-35 matique, Le troisième groupe L^ est un système convergent et est constitué par au moins, deux ensembles de trois éléments, l'un des ensembles étant achromatique, et le système de~ relais qui suit est constitué par un groupe divergent L^ et un groupe convergent L^. Les rayons de courbure et R.^ des surfaces avant et arrière du BAD ORIGINAL 69 44720 3 2026975 doublet divergent qui constitue le système divergent L.^ du premier groupe , et les rayons de courbure R^, Rg et Riq, ainsi que R,j ^ des surfaces avant et arrière des ensembles avant et arrière du système convergent I ^ + Rx —■—* -°,5 - R^ C1) — R.» + R/r — 10 0 4 6 -6,0 I*11 ^--0,5 (3) 15 *10 -R11 et, à la mise au point, on déplace le système divergent I^^'i du premier groupe L^, tandis que, pour diminuer la distorsion due aux différentes aberrations, on déplace également simultanément le système convergent L-j^ dans le même^ sens que le système divergent 20 mais sur une distance inférieure. On explique ci-après pourquoi le système n'est pas efficace si les valeurs ne sont pas comprises dans les intervalles indiqués par les formules. La condition (1) est destinée à maintenir un bon équilibre 25 de la distorsion sur la totalité de la plage de variation de la focale. Quand la valeur de la fraction est inférieure à -0,5, la distorsion dans la plage de la grande distance focale devient trop positive, et quand cette valeur est supérieure à 1,0, la distorsion dans la plage de la distance focale minimale devient trop négati-50 ve. Dans les deux cas, on ne peut pas corriger la distorsion par la courbure des autres systèmes. La condition (2) est destinée à réduire l'encombrement de l'ensemble de l'objectif en diminuant la distance séparant le système divergent L^et le système convergent L^ g du premier grou-55 pe, en particulier pour diminuer le diamètre de l'objectif. Quand la valeur de la fraction est inférieure à la limite inférieure, le premier plan principal du système convergent L^_g se déplace vers l'avant de ce dernier, et la distance réelle entre le système convergent L^_2 et le système divergent L^ ^ augmente. La lumière 69 44720 4 2026975 .oblique ne peut alors pas traverser l'objectif à moins que le diamètre de ce dernier ne soit augmenté, ce qui augmente l'encombrement de l'ensemble. Par ailleurs, si la valeur de la fraction est supérieure à la limite supérieure, le premier plan principal pénè-5 tre à l'intérieur du système e"t l'ensemble en est rendu com pact, mais la distorsion devient extrêmement forte non seulement à la distance focale minimale mais aussi sur tout l'intervalle de variation de la focale et il est difficile de corriger la distorsion, même avec le système-de lentilles de relais disposé à la suite. 10 La condition (3) est destinée à équilibrer la courbure de la surface de l'image sur la totalité de la plage de la variation de la focale. Quand la valeur de la fraction de la formule (3) est inférieure à la limite inférieure, la courbure de la surface de l'image dans la plage de la grande distance focale devient positive, 15 et quand la valeur dépasse la limite supérieure, la courbure de la surface de l'imagé devient trop négative. Dans les deux cas, il n'existe aucun autre moyen de bien équilibrer la courbure de la surface de l'image. Il est donc possible d'obtenir un objectif qui donne d'excel-20 lents résultats sans modification sensible des aberrations dans la plage comprise entre l'infini et une disfcance rapprochée, en donnant au premier groupe une forme satisfaisant aux conditions (1), (2) et (3), en déplaçant le système divergent 1-|_-| du premier groupe de lentilles lors de la mise au point à une distance rapprochée 25 et en déplaçant le système convergent L^^ dans le même sens que ce système divergent L^_^ mais sur une distance inférieure afin de corriger la modification des aberrations, en d'autres termes la distorsion de la courbure de la surface de l'image dans le sens négatif et la correction insuffisante de l'aberration sphérique. 30 L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant à un exemple. La figure 1 est un exemple de l'objectif à focale variable pour caméra de 8 mm à laquelle l'invention est appliquée. Les éléments de cet objectif pour une ouverture relative f 35 1,8 et une distance focale fo comprise entre 9,5 et 50 mm sont les suivants : 27,7 60,3 R1 = -79,1 R2 = -56,0 = 3>9 n1 7 M4077 T1 = â2 = °,8 n2 = 1,62041 Vj = 69 44720 5 2026975 R_ = 110,61 -, r -z 3 ' 3 = R4 = 131,135 = 1U2 = 1,5168 v3 = 64,2 R5 = -40,0 Rg = -59,05 R? = 85,4 R8 = 39,5 Rq = -260,753 10 d9 = ^ lu R1q = 52,824 y Ru = 90,946 R12 = 345,3 *1 5 — ^8,2 R16 = 130,440 20 *17 = ^0,0 R18 = -51,315 R19= 33,64 R2q = -16,78 25 R21 = -95,933 R22 = ~28»8 R25 = 21,047 *24 = °° R26 = 148,995 R2? = -19,704 R2g = -14,29 r30 = 34,322 d5 = 1,6 n4 = 1,69895 v4 =■ 30,0 d6 = 0,2 d ^ = 1,4 n5 = 1,76182 v5 = 26,5 d8 = 9,1 n6 = 1,6516 v6 = 58,5 R._ = 16,261 • 15 ^ d^ = 5,4 R14 = -30,253 ^ dlQ = 3,0 n? = 1,6516 = 58,5 d1t = 1,8144 à 27,8144 d12 = 1,0 ng = 1,717 vg = 48,2 d14 =. 0,7 h9 = 1,5168 v9 = 64,2 dfej = 3,7 H^q= 1,72825 ^10 = 2®»3 d1g = 39,4096 à 2,0358 d1? = 2,7 n1t = 1,6583 v11 = 57,3 d1g = 0,1 6,3 n12 = 1,6583 v12= 57,3 d20 = 0,8 n13 = 1*72342 v13 = 38,0 d2l = 1,8788 à 13,2526 d22 = 0,8 n14 = 1»51454 Vu = 54,6 d25 = 1,2 ' dp, = 9,0 n1R= 1,57515 v1t- = 41,3 d19 ~ 30 R OO 24 ~ 15 ~ 15 25 d25 = 9,8 d26 = 6,9- n1g= 1,62230 v16 = 53,1 d27 = 0,4 R28= 18,9 35 _ d28 = 4,9 n1? = 1,66755 v1? = 4Î,9 d2g = 1,2 ni8 = 1,80518 v18 = 25,5 69 44720 6 2026975 les lettres désignant : R : le rayon de courbure d : l'épaisseur de la lentille à son centre et la distance entre 'deux lentilles 5 v : le coefficient de Abbe ou inverse du pouvoir de dispersion du verre utilisé n : l'indice de réfraction du verre utilisé pour la ligne d. 10 Soit jd la longueur du déplacement vers l'avant du système divergent L-j_^ du premier groupe pour une mise au point rapprochée et £ la correction du système convergent L.j_2. On déplace le premier groupe vers l'avant en tenant compte de la relation : dans le présent exemple0 Le diviseur de lumière de l'exemple, déterminé par les rayons de courbure R24 et R25' Pr élève une partie de la lumière incidente destinée au viseur. lonnes et trois lignes. Les trois colonnes se rapportent respectivement, de la gauche à la droite, à la distance focale fo- minimale 9,5, intermédiaire 19,4 et maximale 50,0 mm. Dans la ligne supé-25 rieure, les courbes en trait continu se rapportent à l'aberration sphérique et les lignes en traits interrompus, à la relation des sinus. Les graphiques de la ligne intermédiaire se rapportent à l'astigmatisme, les lignes en trait continu et les lignes en traits interrompus se rapportant respectivement à l'astigmatisme méridien 30 et à l'astigmatisme sagittal. La ligne inférieure indique la distorsion. Les ordonnées indiquent la hauteur de l'image. Les graphiques de la figure 3 sont analogues à ceux de la figure 2 mais pour une distance entre l'objet et le plan du film égale à 421,4 mm. 35 Les courbes montrent que les corrections des aberrations sont excellentes pour toutes les distances focales depuis l'infini jusqu'à une distance rapprochée. 15 q = 0,7596p 20 Les neuf graphiques de la figure 2 se rapportent à un objet situé à l'infini. Les graphiques sont disposés suivant trois co- COPY 69 44720 7 2026975 Suivant l'invention, et ainsi que cela a été décrit ci-dessus, oh peut empêcher complètement la distorsion de l'image pour une mise au point rapprochée, et en conséquence diminuer la distance la plus courte à l'objectif, d'où son avantage, 5 II va de soi que la présente invention n'a été' décrite et représentée qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif, et qu'on pourra y apporter toutes modifications utiles et ce, sans sortir de son cadre. COPY 69 44720 a 2026975 RjiViîWPICATIONS 1. Objectif photographique dans lequel, pour la mise au point, on déplace un premier groupe constituant une partie de'l'objectif, tourné vers l'objet à photographier et ayant un caractère 5 convergent, cet objectif étant caractérisé en ce que le premier groupe comprend un système divergent qu'on déplace vers l'objet quand la mise au point passe de l'infini à une distance finie, et un système convergent placé derrière le système divergent et qu'on déplace vers l'objet sur une distance inférieure à celle du systè- 10 me divergent quand la mise au point passe de l'infini à une distance finie. 2, Objectif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le système divergent est constitué par un doublet dans lequel un élément convergent est collé à un élément divergent et le sys- 15 tème convergent est constitué par un premier doublet dans lequel un élément convergent est collé à un élément divergent, par un second i doublet situé derrière le premier et dans lequel un élément divergent est collé à un élément convergent, et par un élément simple unique situé derrière le second doublet. 20 3. Objectif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système à focale variable comprenant un second groupe divergent situé derrière le premier groupe et qu'on ne déplace pas à la mise au point, mais principalement pour faire varier la focale, et un troisième groupe convergent situé derrière 25 le second groupe divergent et qu'on ne déplace pas pour la mise au point mais pour maintenir un point image à une position définie. 4. Objectif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le second groupe comprend un système constitué par un élément simple et un doublet dans lequel un élément divergent est collé à 30 un élément convergent, et le troisième groupe comprend un système constitué par un élément simple et un doublet dans lequel un élément convergent est collé à un élément divergent. 5. Objectif suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système de relais comprenant un quatriè- 35 me groupe divergent placé derrière le système à focale variable et occupant une position déterminée par rapport au point image, et un cinquième groupe convergent placé derrière le quatrième groupe et occupant une position déterminée par rapport au point image. / COPY 69 44720 9 2026975 6. Objectif selon la revendication 5, caractérise en ce qu'il comprend en outre un diviseur de lumière situe derrière le système à focale variable et au voisinage du système de relais, le diviseur de lumière occupant une position déterminée par rapport au point image et dirigeant sur un viseur une partie des rayons de la lumière incidente pénétrant dans l'objectif. 7. Objectif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rayons de courbure R, de la surface avant et R^ de la surface arrière du système divergent R^ de la surface avant et Rg de la surface arrière du premier doublet du système convergent, et R^q de la surface avant et R^ ^ de la surface arrière du dernier élément du système convergent satisfont aux conditions suivantes : R.j R^ 15 -0,5-C 1,0, R1 " R3 10 25 S4 + R6 20 S4 ~ R6 Ri o + R-j 1 1,0, -6,0 ^ R10- 8. Objectif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le système divergent du premier groupe est constitué par un doublet dans lequel un ménisque convergent concave- vers un point objet est collé à un élément divergent bi-concave, le système convergent du 30 premier groupe est constitué par un premier doublet dans lequel un élément convergent bi-convexe est collé à un ménisque concave vers le point objet, par un second doublet intermédiaire dans lequel un ménisque divergent convexe vers le point objet est collé à un élément convergent bi-convexe, et par un troisième élément simple cons-35 xitué par un ménisque convergent convexe vers le point objet, l'élément antérieur du second groupe est constitué par un unique ménisque divergent convexe vers le point objet, le système arrière du second groupe est un doublet dans lequel un élément divergent biconcave est collé à un ménisque convergent convexe vers le point COPY 69 44720 10 2026975 10 objet, l'élément avant du troisième groupe est simple, convergent et bi-convexe, le système arrière du troisième groupe est un doublet dans lequel un élément convergent bi-convexe est collé à.un ménisque divergent concave vers le point objet, le quatrième groupe comprend un système avant constitué par un élément unique divergent bi-concave et un élément arrière formé d'un.diviseur de lumière à plans parallèles, le cinquième groupe conrorend un système , , convergent anterieur constitue par un element unique j bi-convexe et un système arrière constitué par un doublet dans lequel un élément convergent bi-convexe est collé à un élément divergent bi-concave, l'ensemble optique ayant les valeurs numériques suivantes : ouverture f 1,8 distance focale fo de 9,5 à 50 mm 15 20 R, = 25 30 35 R1 = -79,1 d1 = 3,9 n1 = 1,74077 V1 = 27,7 R2 = -56,0 c. R, __ 110,61 d2 = 0,8 n2 = 1,62041 V2 = 60,3 3 d. =r 6,3 R4 = 131,135 ' J R — -40,0 d4 = 11,2 n3 = 1,5168 v3 = 64,2 R6 = -59,05 d5 — 1,6 0,2 n4 1,69895 v4 — 30,0 R7 R8 Rq = 85,4 b 39,5 d? = 1,4 n5 — 1,76182 v5 = 26,5 -260,753 d8 = 9,1 n6 = 1,6516 v6 = 58,5 y d9 0,1 fo to ->• o — 52,824 90,946 d10 = 3,0 n7 = 1,6516 v7 = 58,5 d11 - '1,8144 à 27, 8144 R1 2 R13 345,3 _ 16,261 d1 2 = 1,0 n8 1,717 V8 = 43,2 dl3 =: 5,4 RU rr -30,253 « 4 R1 5 R16 18,2 d14 = 0,7 n9 1,5168 V9 = 64,2 _ 130,440 d15 = 3,7 n10 = 1,72825 V10 = 28,3 i O d1 6 = 39,4096 3, 2, 0358 R17 = 60,0 d17 = 2', 7 nu = 1,6583 V11 = 57,3 COPY 69 44720 2026975 10 15 *18 =-51,315 d1& = 0,1 *19 = 33,64 R2q = -16,78 H21 = -95,933 *22 = -28,8 R25 = 21,047 h24 = OQ R25 = oo R26 = 148,995 *27 = "19'704 *28 = '8,9 *29 = "U'29 R3q = 34,322 al 9 = 6,3 n12 = 1,6583 v12 = 57,3 O CM T* = 0,8 n13 - 1,72342 V13 = 38,0 d21 = 1,8788 à 13, 2526 CM CM = 0,8 n14 = 1,51454 v14 = 54,6 d23 = 1,2 d24 --- 9,0 n1 5 = 1,57515 v15 = 41,3 d25 = 9,8 d26 -- 6,9 nl 6 = 1,62230 v, ^ = 1 o 53,1 a27 = 0,4 d28 = 4,9 n1? = 1,66755 v17 = 41,9 d29 = 1,2 n18 = 1,80518 V18 = 25,5 20 les lettres désignant : ■ R : le rayon de courbure ' d : l'épaisseur de la lentille à son centre et la distance entre deux lentilles v : le coefficient de Abbe ou inverse du pouvoir de dispersion 25 du verre utilisé n : l'indice de réfraction du verre utilisé pour la ligne d_. -• COPY