Brevet FR2108112A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne un objectif grand-angulaire extrême et, plus précisément, le groupe avant de lentilles de cet objectif. 'Les grand-angulaires extrêmes diffèrent, en ce qui concerne 5 la projection, des objectifs ordinaires et ils présentent une distorsion de 100 io pour un angle de champ de 180°. Ceci indique que le grand-angulaire permet de focaliser dans une plage limitée un champ d'angle égal à 180°. Pour obtenir une telle caractéristique, on dispose un groupe de lentilles divergeant dans la partie avant 10 du système optique, de manière à provoquer une distorsion négative de grande amplitude. La configuration de ce groupe divergent est essentiellement de deux types. Dans un groupe, le rayon de courbure de la première surface du système optique a une grande valeur comparée au diamètre 15 utile de cette surface, comme décrit dans le brevet, allemand M 672 393 par exemple. Dans l'autre groupe, la première surface convexe se trouve du côté de l'objet du système optique et le rayon de courbure de la première surface est plus petit que. son diamètre utile, comme décrit dans le brevet japonais N° 18718/1964. Dans 20 cex deux types, on place habituellement une butée en arrière de la ■ première surface. Le groupe divergent de lentilles du premier type cité contribue à la réduction des dimensions du système optique dans son ensemble, mais simultanément, le grand angle d'incidence des rayons 25 obliques sur la première surface provoque une réfraction importante à cette surface. En conséquence, la section du faisceau lumineux, après réfraction, est bien plus grande que celle du faisceau non réfracté, et ceci peut provoquer à son tour non seulement un manque -de lumière périphérique, .mais aussi la formation 30 d'aberration^iuesà la réfraction brutale de la lumière. Lorsque la première surface du système optique est plane', comme dans le brevet allemand cité, la quantité de lumière périphérique dans l'angle de champ de 180° devient nulle. On verra donc que le groupe de lentilles de ce type présente de sérieuses difficultés lorsqu'on 35 veut l'utiliser comme grand-angulaire dont l'angle de champ dépasse 180°. 71 35090 2 2108112 Dans le cas du second type cité, les dimensions du système sont plus élevées, mais la profondeur plus grande de la première surface donne un angle d'incidence relativement faible pour les rayons obliques, et en conséquence une réfraction relativement 5 faible de la lumière au niveau de cette surface. Ceci permet en conséquence de conserver une section relativement modérée du fais-• ceau lumineux avant et après réfraction,dans un rapport à peu près égal à 1:1. Ainsi, la quantité de lumière périphérique ne peut pas devenir insuffisante et elle est en réalité supérieure à la 10 quantité de lumière passant au centre du champ. Cependant, la plus faible convergence de la première surface nécessite un accroisse-' ment de la convergence due aux seconde et troisième surfaces, pour rendre les rayons parallèles à l'axe optique. Ceci signifie que la seconde surface doit avoir un rayon 15 de courbure inférieur à son diamètre utile. En d'autres termes, il faut que les surfaces assurant une divergence des lentilles suc- des cessives de la partie avant du grand-angulaire aient/ configurations telles qu'elles courbent peu à peu les rayons obliques, c'est-à-dire que les surfaces doivent être plus inclinées du côté de l'image. 20 Ainsi, un objectif grand-angulaire ayant un groupe avant de lentilles du type cité est difficile à mettre en forme et il faut un grand nombre de lentilles. Cependant, il est avantageux lorsque les caractéristiques sont à considérer en premier lieu, car il fournit^ne grande quantité de lumière périphérique et peut assu-25 rer un grand angle de champ. l'invention concerne un objectif grand-angulaire dont l'angle de champ est compris entre 180 et 220°, et qui comprend un objectif à surface concave en trois éléments. Selon 1'invention, le groupe avant de l'objectif comprend trois lentilles divergentes dont les 30 faces convexes sont tournées vers l'objet, une lentille biconcave et une lentille convergente placée au voisinage de la lentille biconcave, toutes ces lentilles étant disposées dans l'ordre cité, depuis l'objet. Dans un mode de réalisation, la lentille convergente est collée à la lentille biconcave et dans un autre mode de réalisa-35 tion, la lentille convergente se trouve à une certaine distance de la lentille biconcave et laisse un espace entre elles. La surface de la lentille convergente, tournée vers la lentille biconcave, est 71 35090 2108112 convexe?. Ces lentilles sont disposées de façon à satisfaire certaines conditions qu'on décrit plus en détail .dans la suite. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-sortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence 5 aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation de l'invention (exemple 1) ; les figures 2A, 2B et 2C représentent graphiquement l'aberration sphérique, l'astigmatisme et la distorsion du dispositif de 10 la figure 1 ; la figure 3 est une coupe d'un second mode de réalisation de l'invention (exemple 2) ; les figures 4A, 4B et 4C sont des diagrammes analogues à ceux de la figure 2, mais concernant le second mode de réalisation ; 15 la figure 5 est une coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation de l'invention (exemple 3) ; et les figures 6A, 6B et 60 sont des diagrammes analogues à ceux de la figure 2, irais ils concernent le troisième mode de réalisation. On se réfère maintenant aux dessins, et notamment aux figures 20 1, 3 et 5 qui représentent le grand-angulaire de l'invention qui comprend un groupe avant de lentilles comportant trois lentilles divergentes L1, 12 et 13 dont les faces convexes sont tournées vers l'objet, une lentille biconcave 14 et une lentille convergente 15. la lentille 15 peut être collée à la lentille 14, comme représenté 25 sur les figures 1 et 3, ou elle peut se trouver à une certaine distance de celle-ci, en laissant un espace d'air, comme représenté sur la figure 5. la surface de la lentille 15, voisine de la lentille 14, est convexe. On dispose ces lentilles dans l'ordre cité, depuis l'objet, de manière à satisfaire aux relations suivantes : dans lesquelles R^ à Rg représentent les rayons de courbure des surfaces successives 11 à 13 et 0^ h 0 g sont les diamètres utiles de ces surfaces. Ces conditions assurent que les rayons lumineux 71 35090 2108112 10 correspondant à l'angle de champ de 180° ou plus sont réfractés convenablement, et elles sont importantes pour la détermination du type et de la nature de l'objectif . La surface de la lentille 13 qui est tournée vers la lentille L2 a un rayon de 5 courbure supérieur au diamètre utile de cette surface, car les rayons obliques pénétrant dans la lentille 13 ont déjà été réfractés par les lentilles précédentes 11 et 12. C'est pour la même raison que la lentille 14 est biconcave, la surface^tournée vers la lentille 13 étant concave, la lumière, 10 réfractée par les lentilles 11 à 13, est à nouveau réfractée par la lentille 14 qui traverse la lentille 15 pour pénétrer dans le groupe convergent placé derrière, avec un petit angle d'incidence, ce qui assure efficacement la planéité du champ image. Si les pouvoirs dispersifs des lentilles 14 et 15 sont 15 représentés par et respectivement, on a la relation suivante : V4 > V5 Comme les lentilles L1 à 14 sont divergentes, cette relation assure la correction des aberrations dans les surfaces d'agrandissement, la construction décrite du groupe avant d'objectif grand-20 angulaire assure un angle de champ pouvant atteindre 220°, mais un tel groupe dont la distance focale est négative doit être suivi d'un groupe convergent, car il ne peut pas former d1 image réelle, la configuration du groupe convergent placé après le groupe avant n'est pas particulièrement importante selon l'invention, comme le 25 montrent les divers exemples donnés plus loin. Dans les tableaux qui suivent, R présente la courbure des surfaces successives de la lentille (y compris le groupe arrière), 0 représente le diamètre utile des surfaces successives des lentilles, d est l'épaisseur de la lentille ou de l'espace d'air entre les lentilles, n 30 est l'indice de réfraction du verre constituant la lentille pour la raie jaune d de l'hélium, et représente la dispersion des verres des lentilles (nombres d'Abbe). Exemple 1 Distance focale du système entier f = 6,3 Distance focale du groupe arrière B.f. 37,657 Luminosité f/2,8 Angle de champ 220°, R1 = + 143,47 * 1 =5 213 d1 = 7,0 n1 = 1,5168 Yd = 64,2 R2 = + 52,5 h = 104,6 d2 = 28,0 R3 = + 76,4 H = 100,0 d3 = 00 lo n2 - 1,5168 Vd = 64,2 R4 = + 31,521 h = 61,0 d4 = 21,8 R5 = + o o O LTv *5 = 56,0 d5 = 3,0 n3 1,5168 Vd 64,2 R6 = + 17,1 h = 33,0 d6 = 16,5 R7 = - 60,0 d7 = 7,0 n4 = 1,62041 Yd 60,3 R8 = + 22,625 d8 = 0,6 R9 = 23,9 d9 =' 12,6 n5 = 1,72825 Vd 28,3 R10 = + 78,988 d10 = 25,0 R11 = oo d11 = 1,8 n6 - 1,51823 (Filtre) R12 = 00 d 12 = 2,8 R13 = + 278,333 d13 = 3,00 n^ = 1,64831 Yd = 33,8 Y-± UT O O IV) O OO h-A h-* ro Exemple R14 =s -185,420 d14 = 0,1 *15 = + 52,03 d15 = 7,0 E16 = - 28,5 d16 = 2,0 R17 = - 77,0 d17 r= 13,0 R18 = + 45,0 d18 = 8,0 R19 = - 14,4 d19 = 0,6 o C\J PS = - 34,5 d20 = 0,1 R21 = -110,0 d21 = 1,0 R22 = + 35,0 d22 = ■ 3,5 R23 = - 25,763 (Suite) I-* nft = 1,53375 Vd = 55,4 Uï O np = 1,7725 Vd = 49,5 ^ y O n10 = 1,51823 Vd = 59,0 nn = 1,79631 Vd = 40,8 n12 = 1,71736 Vd = 29,5 n15 = 1,5168 Vd = 64,2 ro o oo ro Exemple 2 Distance focale du système entier f = 2,0 Distance focale du groupe arrière B.f. = 22,306 luminosité f/2 Angle de champ 220° R1 + 143,47 *1 = 215 d1 = 7,0 n1 = 1,51729 Vd = 64,3 R2 ■ = + 52,63 02 = 104,5 d2 = 28,0 R3 = + 76,4 05 = 101,2 d3 = 3,8. n2 = 1,51707 Vd = 64,1 R4 = + 33,0 = 63,0 d4 = 21,2 R5 = + 125,114 h as 57,2 d5 = 3,0 n3 = 1,51707 Vd = 64,1 R6 = + 17,1 h = 33,0 d6 = 16,5 R7 = - 40,0 d7 = 5,0 n4 = 1,69037 Vd = 54,9 R8 + 20,0 d8 = 15,0 n5 = 1,68871 Vd = 31,1 R9 = + 139, 1 d9 = 240,00 R10 = + 600,0 d10 = 3,0 n6 = 1,61995 Vd = 60 5 4 R11 = - 234,7 d11 = 0,1 R12 = + 53,0 d12 = 7,0 n7 = 1-, 48617 Vd = 82,0 R13 = - 53,0 d13 = 1,2 n8 = 1, 60321 • Vd = 38,1 VJ LnJ Uï O 'vO o ro !—^ O co i\3 Exemple 2 Ri 4 — + 55,0 d14 = R15 = - 788,91 d15 = R16 = + 48,789 dl6 = R17 = - 44,5 d17 = R18 = + 63,1 d 18 = R19 s +1077,78 d19 = R20 SB + 40,0 3 20 = R21 = - 60,0 d21 ss R22 S + 60,0 d22 = R23 = -1466,043 (Suite) 4,7 ng = 1,61624 Vd = 31,0 ^ 48,1 4,7 n1Q = 1,48617 Vd = 82,0 q 0,7 nn = 1,60294 Vd = 38,1 o 4,0 n12 = 1,61624 Vd = 31,0 1i0 4,7 n15 = 1,48617 Vd = 82,0 0,8 n14 = 1,68871 Vd = 31,1 co 4,0 n15. = 1,61995 Vd = 60,4 ro h-* o oo IV) r1 = + 143,47 . r2 = + 52,5 r3 = + 76,4 r4 :■ = + 31,521 *5 =: + ■125,0 *6 = + 17,1 r? • = - .90,0 fi8 = + 25,5 *9 = + 27,16 r10 = + 180,0 r11 = + . 31,0 s12 = - 29,0 h'13 - , 58,0 Exemple 3 Distance focale du système entier f » Distance focale du groupe arrière B.f Luminosité f/4 Angle de champ 220° = 215 d1 us 7,0 ^2 = 104,5 d2 = 28,0 05 = 101,2 d3 = 3,8 04 = 63,0 d4 s 21,8 h = 56,0 d5 s 3,0 *6 = 33,0 d6 = 15,5 d7 = 7,0 d8 « 0,7 d9 ss 12,6 d10 = 10,0 ' '*11 = 10,0 d12 s 2,0 d13 ss 8,0 10,2 .= 25,09 ^ Ul U1 o vo n1 = 1,5168 Vd = 64,2 0 n2 « 1,5168 74 s 64,2 n3 = 1,5168 Vd = 64,2 \ n4 = 1,62041 Vd = 60,3 n5 = 1,72825. Vd = 28,3 vo ng = 1,51454 Vd = 54,6 IV) !—^ n7 = 1,7847 Vd = 26,1 O CO I—^ h-i IV) Exemple *14 " + 65,00 d14 b,5 - - 16,0 d15 E16 " - 36, 14 d16 R17 = + 40,0 d17 R18 = - 26,0 d18 r19 = - 679,823 3 (Suite) VI 11,3 n8 = 1,51454 Vd = 54,6 H* 1»6 = 1,7495 Vd = 35,0 10,0 ° ' VO 10,0 n10 = 1,56384 Vd = 60,8 ° 1,0 nt1 = 1,71736 Vd = 29,5 o ro M- o oo i-^ ro 71 35090 11 - 2108112 Il faut noter que sur les figures 2A, 4A et 6A, le trait continu représente l'aberration sphérique et le trait interrompu l'aberration correspondant à la satisfaction de la condition des sinus. Sur les figures 2.B, 4B et 6B, le trait continu'représente 5 la distorsion sagittale et le trait interrompu la distorsion méridionale . L'invention concerne donc un objectif grand-angulaire amélioré, dont la simplicité et le rendement sont supérieurs à ceux des systèmes de la technique antérieure. 10 II est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutif sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. - 71 35090 12 2108112 RHygroicATio:,':; 1. Objectif grand-angulaire extrême, caractérisé en ce qu'il comprend un. groupe avant et un groupe arrière de lentilles, le groupe arrière étant convergent et étant placé derrière le groupe 5 avant, ce dernier comprenant trois lentilles divergentes ayant une surface convexe tournée vers l'objet, une lentille biconcave et une lentille convergente placée au voisinage de ladite lentille biconcave, les diverses lentilles étant disposées dans l'ordre cité dans la direction allant de l'objet à l'image, en satisfaisant les 10 conditions suivantes : 0i \ . \ \ ?, > R, / 1,0 '' / 1,0 1 H2 y 1'5 2)k>U5-' 2)i)V'5i T4> dans lesquelles à Rg et 0^ à 0g représentent les rayons de courbure et les diamètres utiles des surfaces successives des trois 15 lentilles divergentes, et et représentent les pouvoirs dis-persifs de la lentille biconcave et de la lentille convergente respectivement . 2. Objectif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lentille biconcave est associée à la lentille convergente. 20 3- Objectif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lentille biconcave est montée à une certaine distance de la lentille convergente, un espace étant compris entre elles.