Brevet FR2237211A1 — publié le 19750207

La présente invention concerne un objectif composé de six éléments et présentant une ouverture relative élevée d'au moins 1 : 0,75 et une grandeur d'image égale à au moins 0,6 fois la distance focale totale f. Des domaines d'application préférées sont la radiophotographie et la photographie d'oscillogrammes. Observé du côté objet, l'objectif se compose de deux lentilles convergentes, d'un élément d'accolement à pouvoir dispersif dont la face tournée vers l'objet est concave et les rayons des deux faces extérieures en contact avec l'air présentent une valeur supérieure à f, d'une lentille convergente biconvexe ainsi que deux éléments formant lentilloeadditionnels dont le dernier est une lentille de Smyth plane concave destinée à aplanir lue champ d'image et qui a sa face plane tournée vers l'image. Les objectifs-connus åusqu'ici présentant cette construction ou une construction analogue ont pour inconvénients qu'ilsne permettent d'obtenir une qualité d'image satisfaisante que jusqu'à une ouverture relative d'environ 1 : 0,85 et que, en particulier dans le cas de champs d'image plus importants et supérieurs à 0,6-f, il subsiste des aberrations de zone de la courbure du champ d'image et/ou le bord du champ d'image fait l'objet, en ce qui concerne la courbure, dlune correction fortement excédentaire.En raison de l'lnfluence perturbatrice de la courbure du champ d'image, un accroissement de l'ouverture relative, telle quton la désire par exemple pour des radiophotographies pour raccourcir le temps de pose, conduit dans de tels objectifs toujours à une perte de pouvoir de résolution. En outre, des objectifs connus de ce type comportent au moins deux eléments d'accolement dont la fabrication rationnelle, en particulier lorsqu'il s'agit de distances focales plus importantes, présente des difficultés technologiques. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients cités. Elle crée un objectif qui, par rapport à des dispositifs connus, présente une ouverture relative accrue et au moins égale à1 : 0,75 et dans lequel l'action optique, en particulier l'aplanissement du champ d'image, se trouve considérablement améliorée. Outre cette amélioration qualitative, un tel objectif doit être réalisé avantageusement du point de vue économique et technologique et comporter un nombre aussi réduit que possible de lentilles et d'éléments-d'accolement,en évitant l'utilisation des verres au lanthane coûteux. Suivant la présente invention, une amélioration sensible en ce qui concerne l'aplanissement du champ d'image est obtenue en utilisant pour la lentille de Smyth un verre à indice de réfraction élevé et supérieur à 1,70 de sorte que le pouvoir de réfraction de cette lentille se trouve certes accru mais que, en définitive, le rayon de la face concave de cette lentille de champ plane-concave devienne néanmoins plus grand, permettant ainsi de réduire, dans le cas de grands champs d'image, l'effet de correction hautement excédentaire. L'effet d'aplanissement du champ d'image que produit la lentille de Smyth repose sur le fait que la flèche g sur la face concave et, par suite, le trajet optique W varient, avec l'augmentation de la hauteur au niveau de cette face, comme suit W = p . n-1 n Lorsquton développe 2 sous la forme d'une série de puissances et que l'on introduit avec = n-I t le pouvoir de réfraction dans l'équation, on obtient Dans ce cas, les puissances de h/r figurant entre les crochets provoquent la forte surcompensation de la courbure du champ d'image en présence de fortes hauteurs d'image, alors que la courbure du champ d'image naturelle à allure parabolique ne contient pas ces puissances.Etant donné que l'utilisation d'une lentille de champ asphérique ne peut pas être envisagée pour des raisons économiques, l'influence des termes plus élevés est réduite en prévoyant un haut indice de réfraction pour la lentille de champ ; dans ce cas, du fait que tP /n est une constante, le rayon concave r de la lentille de champ augmente dans le rapport r # n - 1 par exemple en cas de transition d'une lentille de champ n pr'ésentant un indice de réfraction n = 1,5 à une lentille de champ présentant un indice de réfraction n = 1,7 par le facteur 1,235.L'influence du terme quadratique de la série de puissance de hXr diminue de ce fait déjà de 35 % et l'influence des termes plus élevés diminue encore plus fortement. Etant donné -que I1 effet de correction excédentaire produit par la lentille de champ sur-l'erreur d'ouverture de faisceaux-obliques est ré duit, on obtient en même temps une coma améliorée et une augmen tation du contraste de l'image formée. En même temps, dans le cas d'une telle lentille de champ, il n'est pas besoin de tenir compte de la dispersion de sorte que lton peut utiliser des flints denses usuels. D'une manière analogue à la lentille de champ citée plus haut, la présence dans les élments formant lentille de faces d'accolement à pouvoir dispersif, convexes du côté de l'image et placées à proximité de la lentille de Smyth, produit également un effet de surcompe-nsation sur la courbure du champ d'image, C'est pourquoi, suivant la présente invention, on renonce -tota- lement à prévoir de telles faces et la correction sphérique est assurée, pour une ouverture relative accrue, par une répartition uniforme du pouvoir de réfraction obtenue du fait que quatre des six éléments formant lentille présentent une action convergente. En particulier, l'élément situé devant la lentille de Smyth présente une distance focale inférieure à 5 f, ie-pouvoir de ré fraction à effet convergent de det élément étant concentré en direction de l'objet. Des deux premières lentilles de l'objectif présentant chacune une distance focale supérieure à 2 f, la première est biconvexe et la seconde est réalisée sous forme de ménisque convergent de sorte que, en dépit du fait qu'un élément correcteur est économisé, l'aberration de zone sphérique est réduite par rapport à-des objectifs analogues. Des exemples de réalisation de la présente invention sont représentés aux tableaux 1 à 3 ainsi qu'aux figures correspondantes 1 à 3. Les trois exemples sont prévus pour différentes échel les de formation d'image et pour différents champs image Ils caractérisent, pour les éléments de construction, la plage dans laquelle une correction est possible. Les limites fixées par les exemples sont consignées pour l'essentiel au tableau 4. TABLEAU 1 f = 1 Ouverture relative 1 : 0,73 ss' = 0 Diamètre du cercle d'image = 0,6 f Rayons Epaisseurs et Indices de Nombres d'Abbe intervalles réfraction d'air ne r1 = + 3,7618 d1 = 0,2100 1,5186 63,9 r2 = - 3,8524 - 0,0500 r3 = +0,9409 d2 = " 0,2500 1,6413 55,3 r4 - + 2,6738 12 n 0,1600 r5 - - 1,9586 a = 0,1050 1,6522 33,6 r6 - + 0,5627 d4 = 0,3150 1,6413 55,3 r7 = -12,7727 l3 = 0,1306 r8 = + 1,2258 d5 = 0,1500 1,6615 50,6 r9 = - 4,2100 l4 = 0,0030 r10 = + 1,2810 d6 = 0,4000 1,6254 56,6 r11 = + 2,5217 l5 = 0,1500 r12 = 0,5104 d7 = 0,0400 1,7231 29,3 13 = # les tolérances suivantes sont admises:: Rayons réciproques # 0,05/f + 0,02 f Epaisseurs et intervalles # 0,02 f ; 1, d'air (exception faite de 14) Indices de réfraction + 0,02 Nombres d'Abbe # 5% TABLEAU 2 f - 1 Ouverture relative 1 : 075 #' = 1 : 65 Diamètre du cercle d'image : 0,9 f Rayons Epaisseur et Indices de Nombres d'Abbe intervalles réfraction d'air n r1 = + 1,8289 d1 = 0,2472 1,6152 58,4 r2 = - 4,4415 l1 = 0,0010 r3 = + 1,2039 d2 = 0,2256 1,6152 58,4 r4 = + 5,9927 l2 = 0,1300 r5 = - 2,8995 d3 = 0,1795 1,6776 32,0 r6 = + 0,5918 d4 = 0,2472 1,6152 58,4 r7 = + 2,7289 l3 = 0,2552 r8 = + 7,2998 d5 = 0,2151 1,6251 52,8 r9 = - 1,8580 l4 = 0,0029 r10 = + 0,9321 d6 = 0,5218 1,5713 55,7 r11 = + 3,7194 l5 = 0,1804 r12 = - 0,6127 d7 = 0,0589 1,7471 27,5 r13 = # Les tolérances suivantes sont admises : Rayons réciproques + 0,05/f Epaisseurs et intervalles # 0,02 f; l1 +0,02 f l4 + 0,02 f d'air -0,01 f -0,0029 f (exception faite de l1 et 14) Indices de réfraction + 0,02 Nombres d'Abbe # 5% TABLEAU 3 9 = 1 Ouverture relative 1 : 0,75 = 1:4 Diamètre du cercle d'image = 0,9 f Rayons Epaisseurs et Indices de Nombres d'Abbe intervalles réfraction d'air 1 = +2,1342 d1 = 0,2894 1,6615 50,6 r2 = -4,2103 l1=0,0303 r3 = +1,3599 d2 = 0,2046 1,5914 61,0 4 = +7,3457 12 = 0,1147 5 = -2,6389 d3=0,2794 1,7045 29,8 6 = +0,7742 d4 = 0,2056 1,5914 61,0 7 = +6,7016 l3 = 0,2826 8 =+ 5,7167 d5 = 0,2475 1,5942 58,0 9 = -1,9343 l4 = 0,0399 10 = + 1,0869 d6 = 0,5787 1,5360 55,2 11 = +3,6345 15 = 0,3084 #12 = - 0,6813 d7 = 0,0797 1,7686 26,3 13 = # Les tolérances suivantes sont admises Rayons réciproques + 0,05/f Epaisseurs et intervalles + 0,02 f d'air Indices de réfraction + 0,02 Nombres d'Abbe # 5 % TABLEAU 4 Limites pour des éléments de construction Rayons Epaisseurs et Indices de Nombres d'Abbe # intervalles d'air réfraction n 1,676 0,190 0 0,185 0,095 0,085 0,186 0,111 0,130 0 0,380 0,130 0,020 R E V E N D I C A T I O N S 1 - Objectif qui, prévu à des fins photographiques et présentant une ouverture relative d'au moins 1 : 0,75 et un champ d'image d'au moins 0,6 fois la distance focale totale f, se compose, observé dans la direction de la lumière, de deux lentilles convergentes, d'un élément d'accolement à pouvoir dispersif dont la face côté objet est concave et les rayons des deux faces externes en contact avec l'air présentent une valeur supérieure à f, d'une lentille convergente biconvexe placée à la suite de l'élément d'accolement et présentant une distance focale supérieure-à f ainsi que de deux éléments formant lentillesaddi tionnelles dont le dernier est une lentille de Smyth plane-concave qui a sua surface plane tournée vers l'image, caractérisé en ce que la lentille de Smyth présente un indice de réfraction d'au moins 1,70, en ce que l'élément formant lentille situé devant la lentille de Smyth est une lentille individuelle convergente ayant sa face convexe tournée vers l'objet et présentant la forme d'un ménisque épais dont l'épaisseur est comprise entre 0,38f et 0,60f et dont la distance focale est inférieure à 5 f, en ce que la première lentille de l'objectif est une lentille biconvexe, la deuxième est un ménisque convergent et la distance focale de chacune de ces lentilles est supérieure à 2 f. 2 - Objectif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les rayons r1 à r12, les épaisseurs d1 à d7, les inter valles d'air 11 à l, les indices de réfraction n1 à n7, et les nombres d'Abbe #1 à7 des lentilles L1 à B7 se situent à l'in trieur des plages respectives indiquées au tableau 4. 3 - Objectif-suivant la reVendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend les éléments de construction indiqués aux tableaux 1, 2 et 3.