Brevet FR2399678A1 — publié le 19790302

La présente invention concerne un-objectif à grande luminosité et à champ important dit aussi grand angle qui est destiné notamment à la reproduction photographique d'images produites par des tubes cathodiques, par exemple sur des écrans d'appareils à rayons X ou d'oscilloscopes. Les objectifs connus à ce jour et utilisés dans ce domaine sont constitués en considérant le sens de l'incidence de la lumière, c'est-à-dire de l'objet vers l'image, par un ensemble de lentilles convexes, une lentille biconcave une lentille bi- convexe ainsi que par deux éléments de lentille dont l'avant- dernier affecte la forme d'un ménisque épais et creux sur le côté de l'image tandis que le dernier élément est une lentille de Smyth de forme plan-concave dont côté plan fait face à limage.Cet objectif ou des objectifs de conception analogue ne conviennent qutà des champs dimage relativement étroits et d'un diamètre maximal correspondant à la distance focale multipliée par 0,9 ce qui provoque alors une courbure du champ limage d'une importance telle qu'un agrandissement supplémentaire du champ d'image utile devient impossible. Lorqu'il s'agit de champs d'image plus larges, il se produit en plus de la courbure du champ d'image également et de façon gênante une distorsion. Du point de vue technique l'inconvénient de ces objectifs connus réside dans le fait que l'ensemble de lentilles convexes comporte deux lentilles dont le verre présente des indices de réfraction supérieurs à 1,6. Ces verres sont généralement très lourds et d'un prix relativement élevé, ce qui a son importance notamment lorsqu'on doit augmenter, pour des champs d'image plus étendus, le diamètre des lentilles par rapport au diamètre du faisceau axial. Dans le modèle d'utilité est-allemand 107 348 on a essayé d'améliorer, de fagon rationnelle, la qualité de reproduction de limage d'un tel objectif à l'intérieur d'un diamètre de champ d'image ne dépassant pas la distance focale multipliée par 0,9 en utilisant pour la lentille de Smyth des verres dont les indices de réfraction sont extremement élevés et dépassent 1,7.. Cependant dans ce cas il subsiste encore une distorsion élevée d'aspect bombé qui est supérieure à 5 % et se manifeste notamment pour des champs d'image correspondant à peu près à 0,9 fois la distance focale. Il n'est pas possible d'utiliser des lentilles dont les verres présentent un indice de réfraction élevé pour un diamètre supérieur à la distance focale parce que dans ce cas tous les rayons de coma seraient réfléchis par la surface plane de la lentille de Smyth. La présente invention a pour objet de permettre la reproduction photographique d'images produites par des écrans luminescents de convertisseurs d'images en utilisant des temps d'ex- position rapides et des dispositifs d'un faible encombrement. En conséquence l'invention crée un objectif qui, pour une ouverture d'au moins 1:0, reproduit une image dont le diamètre est supérieur à la distance focale. La masse effective du verre utilisé pour la lentille frontale de cet objectif doit etre réduite afin de pouvoir réaliser une économie en renonçant aux lentilles frontales en crown-glass lourd de sorte que l'objec- tif ne comporte plus qu'un groupe de lentilles assemblées au moyen d'un adhésif ou ciment. Ce problème a été résolu, conformément à l'invention, étant donne que l'ensemble de lentilles convergent est formé par trois lentilles convexes individuelles de sorte que l'effet de réfraction est réparti sur plusieurs surfaces. On obtient ainsi également une meilleure aberration sphérique et une répartition plus uniforme de l'indice de réfraction convergent grâce à un effet convergent final du ménisque épais se trouvant devant la lentille de Smyth. I1 devient alors possible d'utiliser pour Slensemble ou groupe de lentilles convexes, c'est-à-dire pour les lentilles frontales, des lentilles en crown-glass d'un très faible prix de revient et d'un faible ponds spécifique, par exemple, en verre BK ou en verre BaX. Etant donné que la lentille de Smyth ne doit pas être réalisée en un verre à indice de réfraction élevé en raison ae la réflexion totale qui se produirait lorsque le diamètre du champ limage est supérieur à la distance focale, on doit, en vue d'une correction uniforme de la courbure du champ d'image, arriver à modifier géométriquement le trajet des faisceaux lumineux incidents sous une forte inclinaison Ce résultat est obtenu en donnant à l'espace, se trouvant entre ltélement de lentille biconcave et la lentille biconvexe, la forme d'un ménisque convergent, à courbure prononcée et creux du côté de l'image, ce qui a pour effet de provoquer une réfraction extrême des fais ceaux obliques et notamment des rayons de coma supérieurs de ces derniers.De cette manière on obtient le prolongement désiré Gu trajet optique. Les surfaces à réfraction optiques qui forment le ménisque d'air, doivent alors présenter une courbure dont le rayon est inférieur à la distance focale de S'objectif, Une correction astigmatique trop importante du bord de l'image est évitée par suite de l'effet dispersant du ménisque d'air dont la surface de réfraction optique située côté image, présente un rayon qui est au moins de 10 Cj supérieur à celui de la face côté objet. En raison de la courbure prononcée du ménisque d'air et de son épaisseur qui est comprise entre 5 et 20 * de la distance focale, on peut, en plus du redressement de champ, également corriger le coma.Cependant cet effet spécifique du ménisque d'air ne peut etre obtenu que pour un élément de lentille biconcave d'une épaisseur suffisante. Lorsque cette épaisseur est supérieure à 0,3 fois la distance focale, on se trouve en présence d'un objectif comportant les caractéristiques de l'invention. Par suite du pouvoir de réfraction relativement élevé de l'élément de lentille biconcave on peut renoncer dans cette forme de réalisation, à une surface prévue pour titre rendue adhérente ou cimentée à l'intérieur de l'ensemble et destinée à ltachromatisation, de sorte que tout objectif n'est composé que de huit lentilles. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de ltobjet de l'invention sont représentées, à titre exemples non limitatifs, aux dessins annexés. La figure 1 montre, en coupe, un objectif correspondant au tableau 1 ci-après. La figure 2 est une coupe d'un objectif suivait le tableau 2 ci-après. Les tableaux 1, 2 et 3 indiquent chacun les caractéristiques de construction pour un exemple de réalisation d'un type d'objectif suivant l'invention. Dans chacun des trois cas on a utilisé le verre BK7 pour les lentilles frontales. Les trois exemples cités sont d'une fabrication particulièrement économique. Les traits interrompus à la fig. 2 indiquent les trajets d'un faisceau lumineux axial 1 et dtun faisceau lumineux din- cidence oblique 2. Ce dernier montre clairement le prolongement géométrique du parcours optique, notamment pour les rayons de coma supérieurs par suite de l'infléchissement prononcé de ces rayons à l'intérieur du ménisque d'air entre l'élément de lentille biconcave et la lentille biconvexe.Dans tous les exemples cités le diamètre des lentilles frontales peut etre relativement petit en raison de la meilleure correction des comas supérieurs. I1 suffit, par exemple, que le diamètre de la première lentille soit supérieur à celui du faisceau lumineux axial d'une valeur nexcédant pas 10 %. L'invention est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. Tableau 1 Distance focale f = 1 ouverture relative 1:0,8 Echelle de reproduction diamètre du cercle de l'image ss' = 1:6,3 = 1,05 f rayons épaisseurs et indice de hombres intervalles d'air réfraction d'Abbé ne #e r1 = + 1,4659 d1 = 0,2150 1,5188 63,9 r2 = - 51,3920 l1 = 0,0048 r3 = + 1,8501 d2 = 0,1433 1,5186 63,9 r4 = + 3,8481 r5 = + 1,0320 d3 = 0,1624 1,5186 63,9 r6 = + 4,5914 l3 = 0,1194 r7 = - 2,5184 13 = 0,1194 d4 = 0,3296 1,7045 29,8 r8 = + 0,7749 r9 = + 0,8679 l4 = 0,0930 d5 = 0,2914 1,6152 58,4 r10 = - 1,5467 l5 = 0,0048 r11 = + 1,1896 d6 = 0,4777 1,5360 55,1 r12= - 0,5247 d6 = C,4777 1,536Q d7 = 0,0932 1,6465 47,5 r13= + 4,8866 d7 13 16 = 0,2532 r14= - 0,5449 d8 = 0,0430 1,5186 63,9 r15 = # Tableau 2 Distance focale f = 1 ouverture relative 1::0,8 Echelle de reproduction diamètre du cercle de l'image = 1:4 = 1,1 f rayons épaisseurs et indice de nombres intervalles d'air réfraction d'Abbé ne Ye r1 = + 1,4672 d1 = 0,2686 1,5186 63,9 r2 = -17,6051 0,0016 r3 = + 1,7097 d2 = 0,1709 1,5186 63,9 r4 = + 5,7292 l2 = 0,0016 r5 = + 1,1023 d3 = 0,1831 1,5186 63,9 r6 = + 4,0704 l3 = 0,1123 r7 = - 3,0629 d4 = 0,3288 1,7343 28,1 r8 = + 0,7660 r9 = + 0,9637 14 = 0,1494 d5 = 0,2832 1,6102 49,0 r10 = - 1,7431 l5 = 0,1095 r11 = + 1,3931 d6 = 0,4843 1,6241 36,1 r12 = - 0,5582 d7 = 0,0769 1,7231 29,3 r13 = + 4,3358 r14 = - 0,6884 l6 = 0,2828 d8 = 0,0488 1,6241 36,1 r15 = # Tableau 3 Distance focale f = 1 ouverture relative 1:0,78 Echelle de reproduction diamètre du cercle de l'image =1: :4 = 1,1 f rayons épaisseurs et indice de nombres intervalles d'air réfraction d'Abbé ne #e r1 = + 1,5524 d1 = - 0,2960 1,5186 63,9 r2 = - 6,6711 l1 = 0,0049 r3 = + 2,0229 d2 = 0,1291 1,5186 63,9 r4 = + 5,4987 d2 = 0,1291 1,5186 63,9 l2 = 0,0049 r5 = + 1,1523 d3 = 0,1609 r6 = + 3,7488 d3 = 0,1609 1,5186 63,9 r7 = - 2,7205 r8 =+0,7861 d4 = 0,3432 1,7045 29,8 l4 = 0,1754 r9 = + 0,9258 d5 = 0,3978 1,6152 58,4 r10 = - 1,6607 l5 = 0,0570 r11 = + 1,1489 r12 = - 0,5354 d7 = 0,1309 1,6251 52,8 r13 = + 4,1591 l6 = 0,2961 r14 = - 0,6158 16 = 0,2961 d8 = 0,0432 1,5713 55,7 r15 = # REVENDICATIONS 1 - Objectif à grande luminosité et à champ important qui, en considérant le sens de l'incidence de la lumière, est constitué par un groupe ou ensemble de lentilles convexes, un élément de lentille biconcave, une lentille biconvexe ainsi que par deux autres éléments de lentilles dont llavant-dernier présente la forme d'un ménisque épais et creux du côté de l'image, tandis que le dernier élément est une lentille plan concave de Smyth dont le côté plan se trouve face à l'image, objectif caractérisé en ce que l'ensemble de lentilles convergent est composé de trois lentilles convexes individuelles, en ce que le ménisque épais se trouvant devant la lentille de Smyth produit un effet convergent et présente, sur le coté tourné vers ltobjet, une surface de collage creuse et dispersante, en ce que l'élément biconcave est constitué par une lentille unique dont la surface de réfraction, tournée vers l'image, présente une courbure qui est d'au moins 10 % plus prononcée que celle de la surface de réfraction de la lentille biconvexe suivante, les rayons des courbures des deux surfaces étant inférieurs à la distance focale de l'objectif. 2 - Objectif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première lentille est biconvexe, les deux lentilles convergentes suivantes étant des ménisques et en ce que les indices de réfraction des verres, utilisés à la fabrication de ces lentilles, sont inférieurs à 1,52. 3 - Objectif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ses caractéristiques correspondent aux données suivant les tableaux 1 à 3.