Brevet FR2137598A1 — publié le 19721229

La présente invention se rapporte à un système optique . à distance focale continûment variable ou objectif zoom. ' % ' Un des objets de la présente invention est de prévoir un ensemble de lentille compensatrice perfectionné pour un système op-5 tique à distance focale continûment variable ou objectif zoom constitué d'un ensemble de lentille de mise au point, d'un ensemble de lentille à puissance variable et d'un ensemble de lentille compensatrice, tel que décrit dans les brevets japonais n° 39-13841, n° 44-2 5423 et n° 44-22959, et particulièrement de donner à l'ensemble 10 de lentille compensatrice un pouvoir de mise au"point pour une macrophotographie en plus d'un pouvoir de variation de façon continue de la distance focale. Un autre objet de la présente invention est de donner un pouvoir de mise au point pour une macrophotographie à au.moins une 15 partie de l'ensemble de lentille compensatrice dans le système optique à distance focale continûment variable afin d'éviter l'augmentation de dimension de ce système et de rehausser ses performances. De manière classique, il est connu de déplacer une len-20 tille intermédiaire en tant que procédé pour donner un pouvoir de mise au point pour une macrophotographie. Cependant, dans ce cas, il est difficile d'intégrer un mécanisme pour l'opération de mise au point pour macrophotographie et un mécanisme de variation de façon continue de la distance focale dans un corps unitaire du fait 25 du trajet optique du viseur et du mécanisme de diaphragme. Pour éliminer les difficultés précédentes au moins une partie de l'ensemble de lentille compensatrice du système optique à distance focale continûment variable reçoit un pouvoir de mise au point pour macrophotographie en plus d'un pouvoir de compensation 30 du déplacement du foyer au moment de la variation de la distance focale. Un exemple de réalisation de la présente invention sera maintenant décrit à titre d'exemple en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels : 35 La figure 1 représente le principe du système optique constitué d'un objectif à distance focale continûment variable conformément à la présente invention. La figure 2 représente un mécanisme de formation d'image du système optique constitué de l'objectif à distance focale conti-40 nûment variable conformément à la présente invention : la figure 72 16280 2. 2137598 2a indiquant l'utilisation d'une lentille de mise au point ordinaire et la figure 2b représentant.le cas de la macrophotographie. La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un barillet à distance focale continûment variable .classique. 5 La figure 4 représente une vue développée d'une bague à cames classique. Les figures 5 et 6 représentent respectivement une vue développée d'une bague à cames utilisée dans la présente invention. Les figures 7 et 8 représentent respectivement un exemple 10 de réalisation de structure d'objectif à distance focale continûment variable selon la présente invention, utile pour la macrophotogra-phie. Le système d'objectif à distance focale continûment variable représenté dans la figure 1. est constitué par un ensemble de 15 lentille convergente de mise au point, un ensemble de lentille divergente de puissance variable, un ensemble de lentille compensatrice divergente et un ensemble de lentille convergente postérieure, disposés dans cet ordre à partir du côté avant. Ces ensembles de lentilles constituent une partie afocale du système d'objectif à 20 distance focale continûment variable, qui compense le déplacement du foyer par le déplacement en va-et-vient d'un ensemble de lentille compensatrice et permet la macrophotographie en déplaçant vers l'avant cet ensemble de lentille compensatrice divergente qui divise le trajet lumineux du viseur à partir de l'arrière de la partie 25 à distance focale continûment variable. En général, dans la structure représentée dans la figure 1, c'est-à-dire dans une structure dans laquelle la partie à distance focale continûment variable est constituée d'un ensemble de lentille avant convergente L-^ de mise au point, d'un ensemble de len-30 tille divergente Lg de puissance variable, d'un ensemble de lentille compensatrice divergente L^, et d'un ensemble de lentille postérieure convergente L^ fixe, ces ensembles de lentilles allant jusqu'à l'ensemble de lentille fixe constituant la partie afocale, il est nécessaire que le grossissement de l'image de l'ensemble de 35 lentille divergente à puissance variable Lg ait une valeur positive, dans le cas de la macrophotographie car, à moins que la condition précédente: ne soit satisfaite, il est impossible de prendre une photographie rapprochée d'un objet éitué. en-deçà du point focal de la lentille convergente de mise au point de manière telle que l'objet 40 puisse être rapproché aussi près que possible. Cependant, lorsque 72 16280 3. 2137598 l'objet est en-deçà du point focal, l'image est formée par la lentille convergente de mise au point en avant de la lentille à puissance variable L^, tel que représenté dans la figure 2b, et cette image est formée par la lentille en-deçà de son point fo-5 cal arrière P2'. Dans le cas où les ensembles de lentilles à L^ constituent la partie afocale à distance focale continûment variable, il est nécessaire que le point focal combiné F^ des ensembles de lentilles Lj et L^ coïncide avec la position d'image de l'objet dans le système optique jusqu'à l'ensemble de lentille à puissance 10 variable, afin de former l'image sur le film. Datas le cas d'une photographie ordinaire, dans laquelle aucune macrophotographie n'est ^ faite et dans laquelle la mise au point ou focalisation est effectuée par la lentille avant, la position de l'image donnée par les ensembles de lentilles L-^ et est toujours à l'extérieur du point 15 focal P2' de l'ensemble de lentille L2 et cette position coïncide avec le point focal composé des ensembles de lentilles et L^, comme représenté dans la figure 2a. En conséquence, lorsqu'une macrophotographie est prise, le point focal combiné Fdes ensembles de lentilles et L^, qui 20 sont à l'extérieur du point focal de l'ensemble de lentille Iv>, doit être déplacé vers la position du point dans la figure 2b. En supposant que le point focal combiné de et est à une distance X de l'ensemble de lentille L^, on obtient la relation suivante pour cette distance^. 25 . 1 + 0 e - 0,04 e2 ^ ■- 0? + \ - 0^4 e dans laquelle 0^ et 04 respectivement indiquent le pouvoir réfléchissant des lentilles et L^, e indique la distance entre le point principal de et celui de L^. Si l'on considère la différentielle de par rapport à e, 30 on obtient la formule suivante jJ_ = 03(l-04e) (20^ + 03 - 0^04e) = de (05 + 04 - e)2 55 042 40 (05 + ^4 " 0-J04 e)2 Lorsque 04 obéit à la condition de - V~20T 0 ( V 2 - 1) -V 20 e 72 16280 4. 2137598 on obtient d-ê de En conséquence, il devient possible de rendre la quantité de déplacement de Lj plus petite que le déplacement du point focal combiné 5 réel lorsque le point focal combiné F^ de L^L^ est déplacé depuis l'extérieur du point focal côté arrière de Lg vers l'intérieur du point focal F0'. Puisque d ^ est minimum, la distance Â devient ^ de plus petite lorsque la distance entre et est augmentée. C'est-à-dire, que le point focal combiné de se déplace dans 10 l'intérieur du point focal de l'ensemble de lentille à puissance variable à partir de l'extérieur de celui-ci. Lorsque la distance entre L^ et est augmentée, tout en maintenant fixe, l'espace de déplacement de l'ensemble de lentille à puissance variable peut être utilisé communément pour la variation de façon continue de la 15 distance focale, et il n'est pas nécessaire de prévoir un espace spécial du fait que le pouvoir macrophotographique est donné et ainsi il est possible d'éviter l'augmentation du diamètre extérieur de l'objectif. On expliquera maintenant en se référant aux figures 3 à 20 6, la structure d'un barillet à distance focale continûment variable dans lequel le système optique à distance focale continûment variable possède un pouvoir de mise au point pour la macrophotographie, et cela au moyen d'une came formée en prolongeant une came de commande de l'ensemble de lentille compensatrice, qui est soli-25 daire de la came de commande de l'ensemble de lentille à puissance variable au moment de la macrophotographie. La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un barillet spécifique à distance focale continûment variable pour un système optique classique et à distance focale continûment variable qui 30 n'est pas capable de réaliser une macrophotographie. La référence 1 indique une monture ou bague de mise au point pour l'ensemble de lentille convergente L^ de mise au point, et une partie 2 de cette monture comporte un filetage hélicoïdal et est engagée avec la partie hélicoïdale du barillet fixe 3 supportant l'ensemble de lentil-35 le L^, de sorte que la bague de mise au point peut tourner autour du barillet fixe 3 pour effectuer la mise au point. La référence 5 indique une bague supportant la lentille Lg à puissance variable et un galet cylindrique J est fixé par une vis 8 à une partie de cette bague 5* La référence 6 indique une bague supportant la lentille 40 compensatrice L-^ et un galet cylindrique 9 est fixé par une vis 10 72 16280 5. 2137598 à une partie de cette bague 6. Les vis 8 et 10 traversent des rainures de guidage respectives prévues dans le barillet fixe 3 et les galets 7 et 9 peuvent tourner autour des vis 8 et 10. La référence 4 indique une bague à cames pouvant tourner autour du barillet fi-5 xe 3 et comportant des fentes de came 7A et 9A pour déplacer les ensembles de lentilles L^ et L^ dans la direction de l'axe optique. Les galets 7 et 9 sont engagés dans les fentes 7A et 9A de cames respectivement. Comme le montre la figure 4, la bague à cames 4 comporte 10 la fente "Jk de variation de puissance et la fente 9A de compensation sous forme d'une courbe quadratique continue afin de faire va-u rier la distance relative X sur l'axe optique entre l'ensemble de lentille à puissance variable Iv, et l'ensemble de lentille compensatrice L^ à l'intérieur d'un certain angle de rotation de 0°. Ain-15 si en faisant tourner la bague à cames 4 autour du barillet fixe 3, les ensembles de lentilles 1^ et L^ sont retenus par les fentes 7A et 9A de came et un organe (non représenté) empêchant le mouvement de rotation autour de l'axe optique est conçu de façon à être parallèle à la direction de l'axe optique et ainsi une photographie or-20 dinairede puissance focale variable est réalisée en changeant les distances Y, X et Z parmi les ensembles de lentilles. Selon la présente invention, l'agencement sur l'axe optique de chacun des ensembles de lentille au moment de la macrophotographie est tel que la distance Y entre les ensembles de lentilles 25 lors de l'opération de variation de façon continue de la distance focàle est gardée telle qu'elle, tandis que les distances X et Z sont changées. Dans ce but, un organe séparé pour le fonctionnement en macrophotographie peut être considéré, mais des exigences pour une possibilité de fonctionnement et une précision de fonctionne-30 ment sont considérées plus complètement dans la présente invention. Ceci est dû au fait que la tolérance de chaque constituant est très stricte et aussi petite que 10 à 20 microns, et une simplification des organes opératifs est nécessaire pour éliminer les inconvénients de fonctionnement. 35 Un exemple de réalisation de barillet à distance focale continûment variable qui fournit une puissance de mise au point pour la macrophotographie et de structure simple avec un petit nombre de constituants et convient pour un fonctionnement très précis et facile,est représenté dans la figure 5. Cet exemple de réalisa-40 tion permet la macrophotographie en changeant uniquement la bague 72 16230 6. 2137598 cames 4 du barillet à distance focale variable.. Dans la figure 5, les fentes de came 7 A et 9A nécessaires pour la variation de la distance focale ordinaire sont prévues sur la bague à came 4° à l'intérieur de l'angle ô° et les parties de 5 fentes 7A° et 9A° sont prévues à l'intérieur de l'angle ô-^ pour déplacer et régler l'ensemble de lentille Lg dans la direction de l'axe optique et garder constante la position de l'ensemble de lentille Lg dans la direction de l'axe optique. Avec cette structure, les fentes fk° et 9A° peuvent être conçues par le même procédé de fa-10 brication que les fentes de came Jk et 9A sur la même bague à cames 4 et ainsi il est possible de fournir un pouvoir de mise au point pour la macrophotographie de manière précise et avec un coût faible. Au moment de la macrophotographie, l'ensemble de lentille compensatrice uniquement est déplacé dans la direction de l'axe optique 15 par la rotation de la bague à cames 4° de 0 Q à tandis que X et Y sont changés, Y étant maintenu constant en atteignant ainsi le but mentionné. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté dans la figure 5, les parties de jonction entre les fentes 7A, 9A et les 20 fentes Jk et 9A ont la forme d'une ligne discontinue telle que représentée par les lignes en traits pleins dans la figure 6, lorsqu'elles sont délimitéespar les points centraux des fentes de came. Dans cette partie, le déplacement des ensembles de lentilles n'est pas susceptible d'être réalisé de manière uniforme et il est 25 clair qu'il est avantageux de constituer les parties de jonction sous forme de courbes uniformes telles que représentées par les lignes en pointillés dans la figure 6, au lieu des lignes en traits pleins ou de prévoir un cliquet ou un dispositif d'arrêt de variation de distance focale etc. à la position extrême (le point situé 30 à l'angle 0 ) de la variation de distance focale classique afin d'éviter les inconvénients dans l'opération de variation de façon continue de la distance focale. Le barillet à variation de distance focale comportant la bague à cames comme représenté dans les figures 5 et 6 a un degré 35 élevé de précision, peut être produit en série à un coût faible et est très avantageux pour constituer un objectif à distance focale continûment variable avec un pouvoir de macrophotographie, sans nécessiter un quelconque organe supplémentaire. Comme on le comprendra facilement d'après la description 40 précédente, lorsque le pouvoir de mise au point pour la macrophoto 72 16280 7' 2137598 graphie est donné par la came se prolongeant depuis la came de commande pour l'ensemble de lentille compensatrice, came de commande qui est solidaire de la came de commande de l'ensemble de lentille à puissance variable au moment de la macrophotographie, la 5 présente invention est très avantageuse, comme le confirme à la fois le calcul et les expériences, lorsque la macrophotographie est réalisée en déplaçant vers l'arrière, au moins une partie de l'ensemble de lentille compensatrice dans un système optique à distance focale continûment variable, comprenant au moins un ensemble 10 de lentille convergente de mise au point, un ensemble de lentille divergente de puissance variable et un ensemble de lentille convergente compensatrice. Une structure d'ensemble d'objectif ayant un barillet pour lentilles à distance focale continûment variable et ayant un 15 pouvoir de macrophotographie comme expliqué précédemment est représentée dans les figures 7 et 8. On décrira une structure spécifique ainsi que son fonctionnement pour le passage du fonctionnement à distance focale continûment variable au fonctionnement en macrophotographie . 20 Dans les figures 7 et 8, des mêmes références sont utili sées pour les constituants communs à ceux représentés dans les figures 3 à 6. La référence 1 indique line monture de support pour supporter l'ensemble de lentille L-^ de manière mobile le long de l'axe optique. La saillie la de la monftire de support est en contact avec 25 une surface de came lia d'une came 11 supportée par un axe 20 traversant le bâti extérieur 11' de la structure de l'ensemble d'objectif, cette surface de came étant formée par la courbe d'Archimède. En conséquence, en faisant tourner l'organe rotatif 12 fixé de manière réglable à la came 11 à l'aide d'un levier, situé à l'extérieur 30 de la structure de l'ensemble d'objectif, la came tourne et la monture de support 1 est levée d'une quantité correspondant à la rotation, par l'intermédiaire de la saillie la pour effectuer la mise au point. La référence 15 indique un ergot d'arrêt fixé sur le bâ-35 ti extérieur 11' pour restreindre la rotation de l'organe rotatif. La référence 14 indique une plaque de support solidaire du bâti extérieur 11' qui supporte un miroir 13 pour le trajet lumineux 0 - 0' du viseur indiqué dans la figure 7. La référence 4b indique une partie dentée autour de la circonférence de la bague.à cames 4 40 et cette partie s'engage avec un pignon denté pour la variation de la distance focale prévue sur l'organe d'entraînement (non repré 72 16280 8. 2137598 senté) pour faire tourner la bague à cames 4. La référence 21 indique une plaque de renforcement pour la bague à cames 4. Cette plaque est fixée sur la circonférence de la bague à cames 4 et comporte les mêmes fentes de came fk et 9k que celles de la bague à cames. 5 Les vis 8 et 10 mentionnées en relation avec la figure J>, saillent à travers les fentes 7A et 9k de manière coulissante sur la circonférence intérieure des fentes. Dans la figure 8, la référence 16 indique un organe coulissant qui est pourvu de fentes allongées 16b et 16c guidées par des vis 17 et 20' fixées sur le bâti extérieur 10 11' et sert de moyen d'inversion pour la macrophotographie. Ce moyen d'inversion, c'est-à-dire l'organe coulissant 16 représenté, est poussé par un ressort hélicoïdal 18, prévu entre la vis 17 et la vis 19 fixée sur l'organe coulissant 16, afin de venir en contact avec la saillie 4a sur la circonférence de la bague à cames 4. 15 La macrophotographie est possible en faisant coulisser l'organe coulissant 16 contre la force du ressort 18 en direction du côté droit de la figure 8, à partir de la position d'arrêt sur le côté GRAND angle, réglé par l'engagement de l'extrémité de dessus 16a de l'organe coulissant 16 avec l'organe d'arrêt 4a prévu 20 sur la bague à cames 4, afin de libérer l'engagement avec cet organe d'arrêt 4a, et ensuite en faisant tourner la bague à cames 4 depuis une position d'arrêt de mise au point sur le côté GRAND angle vers une position d'arrêt de mise au point pour la macrophotographie afin d'entraîner vers l'arrière le système compensateur sans chan-25 ger la position du système à puissance variable. Le passage de la photographie ordinaire à la macrophotographie peut être effectué mécaniquement par une simple opération en tirant vers l'arrière la partie d'extrémité l6d de l'organe coulissant 16 et à l'aide d'un levier d'inversion prévu à l'extrémité 30 d'une caméra de cinéma dans laquelle la structure d'objectif selon la présente invention est incorporée. En outre, la bague à cames 4 comporte une partie d'encoche 22 sur sa surface latérale, afin que le trajet lumineux 0 - 0' du viseur ne rencontre pas d'obstacle, lorsqu'elle est située à une 35 position quelconque à partir de la position d'arrêt sur le côté angle TELE vers la position d'arrêt sur le côté GRAND angle, et en outre, vers toute autre position jusqu'à la position d'arrêt de macrophotographie. Par cette partie d'encoche, l'engagement de l'élément d'arrêt 4a sur la bague à cames 4 avec l'organe coulis-40 sant 16 est libéré, et la bague à cames 4 est en outre tournée pour 72 16280 9- 2137598 obtenir une zone dans laquelle elle peut être tournée depuis la position d'arrêt sur le côté GRAND angle vers la position d'arrêt de macrophotographie. En introduisant des informations de macrophotographie telles que par exemple depuis un viseur couleur vers le 5 trajet lumineux 0 - 0' du viseur dans la zone précédente rotative, il est. possible d'indiquer à l'intérieur du viseur l'état de macrophotographie qui est réalisé en déplaçant au moins l'un des systèmes à puissance variable et de compensation. En outre, l'indication dans le trajet lumineux du viseur 0 - 0' des changements du rapport 10 d'agrandissement d'image ou des informations de ^quantité de rotation de la bague pour la variation de la distance focale jusqu'à un. grossissement élevé en correspondance avec un rapport de variation de distance focale prédéterminé d'une caméra de cinéma, peuvent être aisément effectués du fait de la structure d'ouverture du vi-15 seur. Comme on le comprendra d'après la description précédente, le barillet d'objectif à distance focale continûment variable comportant la bague à cames comme représenté dans les figures 5 à 8 est très avantageux pour la production en série d'une structure d'ensem-20 ble d'objectif à distance focale continûment variable ayant un pouvoir de macrophotographie avec un coût faible et un degré de précision élevé sans nécessiter d'organe séparé supplémentaire. Puisque la présente invention donne un pouvoir de mise au point pour une macrophotographie au moyen de la came s'étendant de-25 puis la came de commande de l'ensemble de lentille compensatrice qui est solidaire de la came de commande de 1'ensemble de lentille à puissance variable au moment de la macrophotographie, il est possible d'effectuer une macrophotographie en déplaçant vers l'arrière au moins une partie de l'ensemble de lentille compensatrice dans 30 un systèmè optique à distance focale continûment variable comprenant un ensemble de lentille convergente, un ensemble de lentille variable divergente et un ensemble de lentille compensatrice convergente et ainsi la présente invention est très avantageuse pour être utilisée dans xme oaméra de cinéma. 35 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 72 16280 2137598 REVENDICATIONS 1 - Système optique à distance focale continûment variable comprenant au moins un ensemble de lentille convergente de mise au point, un ensemble de lentille divergente à puissance variable, 5 et un ensemble de lentille compensatrice qui se déplace en fonction du déplacement de l'ensemble de lentille divergente à puissance variable, caractérisé en ce que l'ensemble de lentille compensatrice peut se déplacer pour effectuer une macrophotographie ayant une dis tance de photographie plus courte que celle de la photographie or-10 dinaire. 2 - Système optique à distance focale continûment variable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une par tie de l'ensemble de lentille compensatrice peut se déplacer vers l'avant pour effectuer la macrophotographie. 15 3 - Système optique à distance focale continûment varia ble selon la revendication l, caractérisé en ce que le pouvoir de mise au point pour la macrophotographie est donné par une came âe prolongeant depuis une came de commande de l'ensemble de lentille compensatrice solidaire d'une came de commande de l'ensemble de len 20 tille à puissance variable. 4 - Système optique à distance focale continûment variable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une par tie de l'ensemble de lentille compensatrice peut se déplacer vers l'arrière pour effectuer la macrophotographie. 25 5 - Système optique à distance focale continûment varia ble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pouvoir de mise au point pour la macrophotographie est donné par une came se prolongeant depuis une came de commande de l'ensemble de lentille compensatrice solidaire d'une came de commande de l'ensemble de 30 lentille à puissance variable. 6 - Système optique à distance focale continûment variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ayant une bague à cames comportant une fente de came pour restreindre le déplacement d'un ensemble de lentille à puissance variable et d'un ensem 35 ble de lentille' compensatrice dans la direction de l'axe optique, caractérisé en ce qu'une fente de came qui permet la macrophotographie est prévue sur une partie prolongée d'une fente de came pour l'opération de variation de façon continue de la distance focale, un organe d'inversion pour passer du fonctionnement à distance fo-40 cale continûment variable au fonctionnement en macrophotographie 72 16280 2137598 et un organe d'arrêt engageable avec l'organe d'inversion pour restreindre le déplacement fonctionnel de variation de façon continue de la distance focale au moment de cette opération, tous ces organes étant prévus dans la structure d'ensemble d'objectif et 5 caractérisé en outre en ce que la macrophotographie est effectuée en libérant l'engagement de l'organe d'inversion avec l'organe d'arrêt. 7 - Système optique à distance focale continûment variable selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un dispositif 10 indicateur est prévu pour indiquer que la macrophotographie peut être effectuée en libérant l'engagement de l'organe d'inversion et de l'organe d'arrêt.