Brevet FR2106359A1 — publié le 19720505

L'invention est relative aux objectifs à focale variable et,, plus particulièrement, aux objectifs de ce type qui sont compacts et qui présentent un axe optique coudé utilisés par exemple dans les appareils de prise de vues de type réflex. 5 La plupart des objectifs à focale variable utilisés dans des appareils cinématographiques occupent un espace important pour permettre aux différents éléments qui les composent de se déplacer. L'inconvénient majeur réside dans le fait que,à la plus grande des dimensions de cet objectif s'ajoute la plus grande des dimensions des appareils cinématographiques. Les appareils cinémato-10 graphiques sont généralement organisés de manière que l'axe optique de l'objectif soit perpendiculaire au couloir où défile le film dans l'appareil cinématographique. Pour diminuer les dimensions des appareils cinématographiques, on a déjà proposé par exanple dans la demande de brevet français 71 26823 de couder l'axe 15 optique de l'objectif grâce à des miroirs et de disposer le couloir dans un plan perpendiculaire au plan objet. Dans la technique antérieure, la mise au point sur la scène à enregistrer est obtenue, en général, en déplaçant le verre avant l'objectif. De ce fait, la monture de ce verre doit être relativement importante et ne peut pas être fixe 20 par rapport à l'appareil ; ceci ne permet pas d'avoir des objectifs étanches à la poussière, à l'humidité, etc... On connaît des objectifs à focale variable dont le verre avant est fixe et dont la mise au point est obtenue en déplaçant son élément arrière mais, lorsqu'on fait varier la. focale on change la mise au point. 25 Un objectif à focale variable pour former d'un objet une image dans un plan image comprend, dans le sens de propagation de la lumière, un élément avant, un variateur pour en modifier la vergence, un compensateur pour maintenir la mise au point de l'image dans le plan image et un élânent arrière. Cet objetif est caractérisé suivant l'invention en ce que,d'une part, l'élément 30 avant présente un verre avant divergent fixe et un verre arrière convergent mobile pour faire la mise au point de l'image et;d'autre part, une surface réfléchissante est disposée entre deux verres pour couder l'axe optique de l'objectif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent et à l'examen du 35 dessin annexé, dans lequel : - la Fifg. 1 est une coupe méridienne de l'objectif suivant l'invention ; et - la Fig. 2 est une vue perspective de l'objettif représenté à la Fig. 1 associé à un appareil cinématographique de prises de vues. Comme on le-voit sur la Fig. 1, un objectif à focale variable suivant 40 l'invention comprend un élément avant I de type Galilée inversé, un variateur II 71 31738 2 2106359 pour changer le gr andi s s ement de l'image, un condensateur III pour maintenir une image nette sur le film après mise au point lors du changement de focale et un élément arrière IV. Entre le compensateur III et l'élément IV est disposé un diviseur de faisceau B tel qu'une surface réfléchissante 56 partiellement 5 transparente pour diriger une partie de la lumière vers un viseur (voir Fig. 2) tandis qu'une autre partie du faisceau traverse l'élément IV pour former une image dans un plan-image. L'élément avant I comprend un verre avant 1 divergent séparé d'un verre arrière 2 convergent ; le verre avant 1 peut être avantageusement un ménisque. 10 L'agencement de cet élément I permet de placer xrne surface réfléchissante tel un miroir M, entre le verre avant et le verre arrière, pour couder l'axe optique. Il est clair que puisque l'objectif avant de type Galilée inversé est caractérisé par une distance focale relativement courte et que cette distance focale est au plus égale au tirage de l'objectif à focale variable complet, cet élément 15 I donne un champ angulaire relativement grand sans accroître de manière importante le diamètre des verres. Le verre avant 1 est fixe par rapport à l'élément XV. De cette manière, la totalité de l'objectif peut être rendue étanche pour empêcher la poussière d'y pénétrer ; on évite aussi les détériorations par moisissures ou autre. De plus, ce verre avant fixe permet de construire un 20 appareil cinématographique de prise de vues qui présente une face avant peu encombrante. Le verre arrière 2 peut se déplacer suivant l'axe de l'objectif afin de permettre la mise au point, dans un plan image fixe par rapport à l'élément IV. Le déplacement du verre 2 permet de faire la mise au point sans pour autant changer le grandissement de l'image. Il est évident que les verres 25 1 et 2 peuvent être composés de plusieurs verres pour permettre des corrections d'abberrations plus poussées. La variation de la focale de l'objectif suivant l'invention est obtenue grâce à un variateur II qui comprend deux verres 3 et 4. Le verre 3 est un ménisque dont la partie concave est tournée vers l'arrière tandis que le verre 30 4 est un ménisque dont la partie concave est tournée vers l'avant. De plus, la vergence du verre 4 est relativement faible et les bords des deux ménisques sont au contact l'un avec l'autre. Le compensateur III est un doublet présentant deux verres 5 et 6 collés. Le verre 5 est un ménisque divergent tandis que le verre 6 biconvexe est conver-35 gent. Le variateur II et le compensateur III sont reliés mécaniquement de manière à se déplacer dans des sens opposés, afin que lorsque le variateur modifie la focale de l'objectif, le compensateur III maintienne la mise au point de l'image dans le plan image fixe. 40 On dispose un diaphragme D entre le variateur et le compensateur ainsi que 71 31738 3 2106359 des moyens, non représentés, pour faire varier l'ouverture de ce diaphragme lorsque le variateur et le compensateur se déplacent. Puisque le variateur et le compensateur sont situés entre le miroir M et le diviseur de faisceau B ils peuvent se déplacer pour changer la focale de l'objectif sans que le miroir 5 et le diviseur de faisceau aient à intervenir. Ainsi, l'appareil muni d'un objectif à focale variable suivant l'invention dont l'axe optique est coudé par deux surfaces réfléchissantes permet de réduire notablement la dimension maximale de cet appareil. On peut utiliser plusieurs types d'élément IV en association avec les 10 variateurs et compensateurs. Dans le mode de réalisation décrit, l'élément arrière IV est composé de trois verres dont les verres avant et arrière sont convergents et dont le verre intermédiaire divergent. Un des modes de réalisation préférés de l'objectif à focale variable suivant l'invention est construit avec des verres dont les paramètresjn indices 15 des verres, ^constringence des verres, E rayon de courbure des dioptres, T épaisseur des verres et S intervalle entre les verres affectés d'indices croissant dans le sens de propagation de la lumière, satisfont au tableau suivant ; TABLEAU Verre n 20 25 30 1,50 1,64 1,50 1,50 35 40 )iaphrag*e 5 6 1,72 1,66 1,49 67,0 60,1 67,0 67,0 29.3 50,8 57.4 Rayons (mm) R1 = 35,6 *2 = 24,1 R3 = 32,6 R4 =403,6 R5 = 51,8 R6 = 9,27 h =-19,4 E8 = -54,8 Kg = 16,4 V 7,92 R =-62,9 11 RBf Epaisseurs et intervalles (mm) t1 = 3,48 S1 =36,02 *2 = 2,73 S2 = 3,06 à 13,28 *3 = 0,90 S3 = 2,17 *4 = 2,92 S4 =17,74 à 7,52 S5 = 7,2 à 1,53 *5 » 0,97 = 4,37 S6 = 2,02 à 7,67 *B =11,13 71 31738 4 2106359 TABLEAU (SUITE ) Verre n r Rayons (mm) Epaisseurs et intervalles (mm) R„ = ac> B2 S = 0,85 5 E12 = 13,2 / 7 1,69 56,2 t7 = 2,58 R13 = -267,8 / S8 0,93 R14 = - 19,3 10 8 1,62 36,6 t8 = 2,73 R15 9,56 SQ = 0,83 Rl6-= 12, 9 y 9 1,61 58,8 tg = 2,96 15 R17 = -33,4 y L'objectif à focale variable suivant l'invention dont les caractéristiques sont portées au tableau précédent à un tirage de 7 et me longueur totale de 105,6 mm. Il présente une correction satisfaisante pour des ouvertures allant jusqu'à f/2,7 ; sa distance focale varie entre 9,95 mm et 22,42 mm. 20 Comme on le voit, la Fig. 2 représente l'objectif suivant l'invention avec les parties mécaniques qui lui sont associées. La lumière issue d'une scène à enregistrer traverse le verre avant 1 puis est réfléchie par le miroir M qui fait un angle de 45° avec l'axe optique. Le miroir réfléchit cette lumière vers le verre arrière dont l'axe optique, confondu avec celui du verre 1, est 25 coudé à angle droit par rapport à celui-ci de manière que les axes optiques de ces verres soient perpendiculaires l'un à l'autre. Le verre 2 est fixé dans une monture 20, qui peut se déplacer axialement grâce à un filetage 23, venant en prise avec un siçport 22. Le déplacement du verre 2 permet de faire la mise au point de la scène 30 à enregistrer dans le plan image. Le variateur II et le compensateur III sont fixés dans des barillets 24 et 26, respectivement, qui coulissent suivant l'axe optique sur des barres 28. La commande du déplacement du variateur II et du compensateur III est obtenue de toute manière appropriée bien connue en optique. Dans le mode de 35 réalisation représenté à la Fig. 2, cette commande comprend un levier 30, basculant autour d'un axe 32, dont les extrémités sont reliées respectivement au variateur et au compensateur. Ainsi les déplacements relatifs du variateur et du compensateur sont déterminés par la position de l'axe 32 par rapport aux extrémités du levier 30. Le déplacement du variateur, ou du compensateur, est 40 obtenu par un renvoi de sonnette 40 basculant autour d'un axe 42. L'une des 71 31738 5 2106359 extrémités du renvoi de sonnette est liée par une liaison à fente 44 et cheville 46 au condensateur (ou au variateur) ; l'autre des extrémités présente un bouton 48 sur lequel agit l'opérateur pour déplacer le variateur et le compensateur. Le bouton 48 pénètre dans un logement 50 de l'appareil cinématographique de prise 5 de vues. Lorsqu'on déplace le bouton 48 la Fig. 2, le renvoi de sonnette entraîne le compensateur III qui à son tour, grâce au levier 30 basculant autour de l'axe 32, déplace le variateur II. Les dimensions du levier 30 sont calculées pour que la mise au point soit conservée pour toute la course. Comme indiqué 10 précédemment, on dispose un diaphragme D entre le variateur et le compensateur. On remarquera que toutes les parties mobiles sont situées entre le miroir M et le diviseur de faisceau B ce qui simplifie la cinématique utilisée pour déplacer variateur et compensateur. Le diviseur de faisceau B est situé en arrière du compensateur III afin la 15 de transmettre une partie du faisceau contribuant ^Formation de l'image à un viseur tandis qu'une autre partie de ce faisceau traverse l'élément IV qui forme de l'objet une image dans le plan image. Le diviseur de faisceau B comprend deux prismes 50 et 52 dont la surface réfléchissante 56 transmet une partie de la lumière incidente et réfléchit l'autre partie dans une direction perpendicu-20 laire à la direction d'incidence. De ce fait, le diviseur de faisceau B coude, une fois de plus, l'axe optique de l'objectif à focale variable. La lumière transmise par le diviseur de faisceau qui ne traverse pas l'élément IV est reprise par une lentille 58, puis traverse un redresseur 60, 62 muni d'un masque 64 et traverse enfin un verre d'oeil 66. On remarquera que l'introduction du 25 miroir M dans l'objectif permet d'utiliser un redresseur compact ne présentant que trois surfaces réfléchissantes. 71 31738 6 2106359 REVENDICATIONS. 1. - Objectif à focale variable pour former d'un objet une image dans un plan image comprenant;, dans le sens de propagation de la lumière, un élément avant, un variateur pour en modifier la vergence, un compensateur 5 pour maintenir la mise au point de l'image dans le plan image et un élé ment arrière, objectif caractérisé en ce que, d'une part (l'élément avant présente un verre avant divergent fixe et un verre arrière convergent mobile pour faire la mise au point de l'image et(d'autre part, une surface réfléchissante est disposée entre ces deux verres pour couder l'axe opti*-10 que de l'objectif. 2. - Objectif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend ure deuxième surface réfléchissante comprise entre le compensateur et l'élément arrière pour couder à nouveau l'axe optique. 3. - Objectif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxiè-15 me surface réfléchissante est partiellement transparente pour diriger la lumière vers un viseur et en ce que l'élément arrière est un triplet convergent. 4. - Objectif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractéri sé en ce que les paramètres, n indice des verres,>7"constringence des 20 verre, S rayon de courbure des dioptres, T épaisseur des verres et S-': intervalle entre les verres affectés d'indices croissant dans le sens de propagation de la lumière satisfont au tableau suivant : TABLEAU Verre n r Rayons ( mm) Epaisseurs et intervalles (mm) 25 R1 " 35,6 1 I y 50 67,0 t1 " 3,48 R? = 24,1 d. S1 = 36,02 = 32,6 30 2 1,64 60,1 R4 ~ Rs = -103,6 51,8 t2=' S2 = 2,73 3,06 à 13,28 3 1,50 67,0 *3 = 0,90 35 9,27 O S3 = 2,17 h = -19,4 J 4 1,50 67,0 t4 = 2,92 R8 = Rq = -54,8 40 Diaphragme 16,4 17,74 à 7,2 à 7.52 1.53 5 1,72 29,3 y V 0,97 R10 = 7,92 71 31738 7 2106359 TABLEAU ( SUITE ) Verre n r Rayons (mm) Epaisseurs et intervalles (mm) 6 1,66 50,8 t = 4,37 Rn =-52'9 O 5 S, = 2,02 à 7,67 II B 1,49 57,4 tB =11.13 R =00 B2 S- = 0,85 10 ï12 = 13,2 R , =467,8 / 7 1,69 56,2 t? = 2,58 I *-» S8 = 0,93 V"'19'3 15 8 1,62 36,6 t8 = 2,73 S = 0,83 R15= 9'56 R16 = 12,9 y 9 1,61 58,8 t = 2,96 20 R 7 =-33,4 y