Brevet FR2502354A1 — publié le 19820924

La présente invention concerne de façon générale une installation de mise au point automatique pour appareil de prise de vues tel qu'une caméra de télévision à focalevariable et notamment une installation de mise au point automatique des- tinée en particulier à une caméra de télévision comportant une optique à focale variable. Selon le brevet U.S 3 442 193, on connaît une caméra de télévision dont la mise au point se détecte et s'affi- che dans le dispositif de visée. Il est également connu un sys- tème de commande automatique de la mise au point de la caméra en utilisant le système de détection de l'état de mise au point ci-dessus. Dans un tel système de mise au point automatique, on utilise l'installation de mise au point automatique classi- que représentée à la figure 1. Selon la figure 1, la référence 1 concerne l'optique de prise de vues de la caméra et la réfé- rence 2 l'écran de mise au point. La lentille 1 comporte un mécanisme de réglage de mise au point, ce mécanisme étant com- mandé par un élément d'entraînement 3. L'installation comporte une source de lumière 4 et un récepteur de lumière 5 pour mesu- rer la distance séparant l'objet de la caméra. La source de lumière 4 émet par exemple un faisceau de lumière infrarouge dans l'axe optique de la lentille 1; la direction de réception de la lumière par l'élément de réception de lumière 5 varie dans un plan passant par le faisceau de rayonnement infrarouge émis par la source de lumière 4 et l'axe optique de la lentille 1, de sorte que la lumière qui correspond au faisceau de rayon- nement infrarouge de la source 4 tombe sur le sujet ou l'objet 6 et est réfléchie pour être détectée. Le signal de détection fourni par le récepteur de lumière 5 est appliqué à un circuit de traitement de signal 7 qui mesure la distance. En d'autres termes, pour mesurer la distance, la source lumineuse 4 est mise en oeuvre par un signal fourni par le processeur 7 et en même temps la direction de réception de lumière du récepteur de lumière 5 change progressivement ou se déplace de la direction parallèle à l'axe optique de la lentille 1 vers l'intérieur comme le montre la flèche P de la figure 1. Lorsque le faisceau de lumière réfléchi par le sujet 6 est détecté par le récepteur de lumière 5, le signal de détection correspondant à l'angle de la direction de réception de la lumière par le récepteur 5 est fourni au processeur 7 qui mesure ainsi la distance entre le corps de la caméra et le sujet 6. Le signal correspondant à la distance mesurée est fourni par le processeur 7 au dispositif d'entraînement 3 pour régler la focale ou la mise au point de l'optique 1. De plus comme représenté à la figure 1, l'optique de prise de vues 1 comporte également un système Zoom ou sys- tème à focale variable 8. Dans cet exemple de système de mise au point automatique de l'art antérieur, le système à focale variable 8 se compose d'une lentille concave Sa et d'une len- tille convexe 8b; ce système est utilisé comme un télé- objectif lorsque la lentille concave 8a est proche de la len- tille convexe 8b et comme grand angulaire lorsque la lentille concave 8a est éloignée de la lentille convexe 8b. Le réglage de la mise au point de cette optique 1 se fait en déplaçant une lentille convexe la vers l'avant ou vers l'arrière. Dans ce cas, on a une autre lentille convexe lb qui est une lentille fixe. Selon la figure 1, lorsque l'optique est en grand angu- laire, l'objet 6 reçoit le flux lumineux W et lorsque l'optique est en télé-objectif, l'objet 6 reçoit le flux lumineux T. Dans ce système de mise au point automatique, du fait que la lentille 1 et le système optique comprenant la source lumineuse 4 et le récepteur de lumière 5 pour la télé- métrie sont des éléments réalisés de façon indépendante, même si le champ optique de la lentille 1 qui est par exemple utili- séecomme lentille-zoom, varie suivant que l'optique fonctionne en téléobjectif ou en grand angulaire, la plage S du flux lumineux irradié à partir de la source lumineuse 4 n'est pas modifiée. Cette situation sera exposée de façon plus détail- lée à l'aide des figures 2A-2C; la figure 2A correspond à titre d'exemple au cas d'une lentille-zoom utilisée comme lentille habituelle. L'objet 6 est alors affiché ou projeté dans le viseur F de la caméra comme l'indique cette figure. On suppose que la plage S du flux lumineux irradié à ce moment est déli- mitée par la ligne en pointillés D. La figure 2B correspond au cas d'une lentille- zoom utilisée comme télé-objectif, si bien que l'objet 6 est représenté à une échelle plus grande dans cette figure 2B. A ce moment bien que la plage S du flux lumineux irradié reste dans la plage fixée par rapport à l'objectif 6, la plage de mesure de distance est nécessairement plus grande et couvre pratiquement toute la surface du champ comme l'indique le trait mixte D': cela provient du fait que l'objet 6 est affiché à échelle agrandie dans le viseur F. La figure 2C correspond au cas d'une lentille- zoom utilisée comme grand angulaire; l'objet 6 affiché dans le viseur F est de dimensions réduites comme le montre cette figure; la plage de mesure de la distance (représentée par le trait mixte à double point D" dans la figure 2C) devient petite. Comme décrit ci-dessus dans le cas de la lentille- zoom, la plage apparente de mesure de distance par rapport au cadre du viseur F change. Mais dans ces cas bien que les plages de mesure de la distance D' et D" par rapport au cadre du viseur F augmentent ou diminuent, cette augmentation ou cette diminution ne sont pas perceptibles dans le viseur F, si bien que l'on ne peut savoir si l'objet 6 est mis au point de façon précise. En d'autres termes dans de tels cas, l'utilisa- teur risque d'utiliser le système de commande de la caméra en considérant que la plage de mesure de distance est fixe (comme indiqué par le pointillé D). Il en résulte que s'il'utilise la lentille-zoom, par exemple comme télé-objectif, il risque de rencontrer un autre sujet ou objet entre les plages de mesure de distance D (pointillés) et D' (traits mixtes) se trouvant en avant ou en arrière du sujet 6, de sorte que le réglage de la mise au point se fera nécessairement en avant ou en arrière du sujet 6, même si le sujet 6 est pris à l'intérieur de la ligne en pointillés D dans le viseur F selon la figure 2B. Il en résulte l'inconvénient que pour la prise de vues d'une image d'un sujet à contour arrondi, telle que l'image d'une personne, le réglage de la mise au point risque de se faire autour de la partie du sujet à prendre; de ce fait, la mise au point ne coïncide pas correctement avec la partie voulue du sujet. Si la lentille-zoom est utilisée comme grand angulaire, même si le sujet 6 est à l'intérieur de la ligne en pointillés D dans le viseur F (figure 2C), on risque également un mauvais réglage de la mise au point si le sujet 6 se trouve à l'extérieur du trait mixte à double point D". Lorsque la lentille fonctionne comme télé-objectif comme la profondeur de champ est faible, il faut régler correcte- ment la mise au point. Au contraire dans le cas d'un fonctionne- ment en grand angle, il n'est pas nécessaire de régler de façon aussi précise la mise au point car la profondeur de champ est importante. En d'autres termes dans le cas du système de mise au point connu, indiqué cidessus, la précision de la distance de mesure est perdue en particulier lorsqu'on utilise la lentille- zoom comme télé-objectif car cela nécessite normalement une très grande précision du réglage de la mise au point. La présente invention a pour but de créer un sys- tème de mise au point automatique permettant de remédier aux inconvénients du système de mise au point classique et qui soit de construction simple et permette d'éviter les variations de la plage de mesure de distance. A cet effet, l'invention concerne un système de mise au point automatique comportant une lentille de mise au point avec un système de lentille-zoom, une source de lumière de mesure de distance et un récepteur de lumière de mesure de distance, la lentille de prise de vues étant équipée d'un méca- nisme de réglage de mise au point, la source de lumière de mesure de distance étant éclairée et le dispositif de détection étant prévu pour détecter l'angle du faisceau de lumière réflé- chi et émis par la source de lumière et réfléchi par le sujet, le mécanisme de réglage de mise au point étant commandé en fonc- tion du signal de sortie de mesure de distance détecté- la source de lumière de mesure de distance ou le récepteur de lumière de mesure de distance étant placésderrière le système- zoom dans la lentille de prise de vues. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de la structure d'un système de mise au point connu. - les figures 2A-2C sont des schémas servant à expliquer le fonctionnement d'un système de mise au point auto- matique connu, selon la figure 1. - la figure 3 est un schéma d'un mode de réalisa- tion d'un système de mise au point selon l'invention. - les figures 4A, 4B sont des schémas explicatifs servant à montrer le résultat obtenu par un système de mise au point automatique selon l'invention. DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION PREFERENTIEL Selon la figure 3, il est prévu entre le système- zoom 8 et la lentille convexe du système optique 1, un semi- miroir 3 faisant un angle de 450 par rapport à l'axe optique du système optique. Le récepteur de lumière 5 servant à mesurer la distance est situé dans une position dans laquelle l'axe optique du système optique 1 est réfléchi par le semi-miroir 9. La source lumineuse 4 est prévue dans une position du récepteur de lumière 5 telle que celle indiquée précédemment à la figure 1. Le sens de l'arrivée du faisceau venant de la source lumineuse 4 est susceptible de changer suivant un plan qui passe par l'axe optique de la lentille 1. Dans ce système de mise au point automatique selon l'invention, ainsi réalisé, la mesure de la distance se fait comme suit. Pour effectuer une mesure de distance, la source lumineuse 4 est commandée par un signal fourni par le proces- seur 7 et le sens de l'éclairement du faisceau lumineux varie en passant d'une direction parallèle à celle de l'axe optique de la lentille 1 pour venir progressivement vers l'intérieur selon la flèche P. Lorsque le faisceau de lumière réfléchi par le sujet 6 arrive dans la lentille convexe la, puis passe le système-zoom 8 et est réfléchi par le semimiroir 9 pour tomber sur le réception de lumière 5, le signal de détection corres- pondant à l'angle de la direction d'émission du faisceau lumi- neux par la source de lumière 4 est fourni par le récepteur de lumière 5 au processeur 7 qui mesure la distance entre le corps de l'appareil de prise de vues et le sujet 6. C'est pourquoi selon le système de l'invention, puisque le récepteur de lumière 5 se trouve derrière le système- zoom 8, la plage (plage de mesure de distance) de la lumière reçue par le récepteur de lumière 5 est toujours fixée en sui- vant l'augmentation ou la réduction du champ du système de zoom 8 et la plage de mesure de la distance dans la lentille fonc- tionnant comme télé-objectif ou comme grand angulaire, donne des valeurs constantes par rapport au cadre du viseur F; on peut ainsi fixer sans difficulté le sujet 6. En d'autres termes, selon la figure 3, dans le cas d'une lentille fonctionnant en télé-objectif, la mesure de la distance se fait dans la plage représentée par la ligne en pointillés T; dans le cas d'une lentille fonctionnant comme grand angulaire, la mesure de la distance se fait dans la plage représentée par la ligne en poin- tillés double W. Dans le cas d'une lentille fonctionnant comme télé- objectif, la mesure de la distance se fait avec une précision supérieure à celle pour la lentille fonctionnant corimme grand angle. Du fait que lorsque la lentille est en grand angle, la position focale de la lumière réfléchie vers toutes les surfaces du sujet 6 est déplacée de façon importante dans la plage dési- gnée par la double flèche LW à la figure 3, ce qui augmente la dispersion de la position de mise au point. Au contraire en mode de télé-objectif, la zone de la lumière réfléchie est rela- tivement étroite, si bien que la position focale est seulement déplacée dans la plage désignée par la double flèche LT à la figure 3. Cela améliore ainsi la précision du réglage de la mise au point en mode de télé-objectif par comparaison avec le mode en grand angulaire. De cette façon, on mesure la distance et on règle la mise au point du système optique 1. Selon le mode de réali- sation de l'invention, comme la plage de mesure de la distance dans le viseur F n'est pas modifiée dans les deux cas correspon- dant au fonctionnement au télé-objectif et au fonctionnement en grand angulaire, il n'y a pas de risque d'erreur de mise au point du système de mise au point automatique. De plus dans le cas d'une optique fonctionnant en télé-objectif, on a une mesure de distance beaucoup plus précise et c'est pourquoi, on peut toujours réaliser une bonne mise au point. En outre bien que dans le cas du système de mise au point automatique de l'art antérieur selon la figure 1, on risque une erreur de mesure de la distance en particulier lors- qu'on fait une mesure d'une distance courte, puisque le fais- ceau de la source lumineuse 4 est décalé par rapport à l'axe de la lentille 1, le système de mise au point automatique selon l'invention comporte un récepteur de lumière 5 qui est prévu de façon qu'il reçoive la lumière passant suivant l'axe optique de l'optique 1, ce qui supprime le risque d'erreur de mesure de la distance. Cela sera explicité en particulier à l'aide des fi- gures 4A et 4B qui montrent respectivement la présence ou l'absence de Parallaxe dans la mesure de la distance dans le cas d'un système de mise au point classique et d'un système de mise au point selon l'invention. Selon les figures 4A, 4B, la référence numérique 10 se rapporte au corps de l'appareil de prise de vues. Selon la figure 4A, étant donné que la direction d'émission de la lumière infrarouge par la source lumineuse 4 est fixe selon l'art antérieur, les surfaces de rayonnement Sx, S.t Sz suivant les sujets X, Y, Z par le faisceau émis par la source lumineuse 4 sont décalées suivant la distance qui sépare les sujets X, Y, Z du corps 10 de l'appareil de prise de vues. Ainsi la valeur du flux lumineux détecté par le récepteur de lumière 5 varie en fonction de la distance séparant le corps 10 de l'appareil de prise de vues et les sujets X, Y, Z; il en résulte une erreur de mesure de la distance. La figure 4B montre le cas de l'invention dans laquelle la source lumineuse et le récepteur de lumière sont échangés par comparaison avec la figure 3. Dans le cas de la figure 4B, la lumière infrarouge est émise par une source lumineuse 12 intégrée au corps 10 de l'appareil de prise de vues pour éclairer les sujets respectifs X, Y, Z par un miroir 13. Selon cet exemple, il est clair que les surfaces éclairées Sxi Syd Sz coïncident toujours avec les sujets respectifs X, Y, Z quelle que soit la distance séparant le corps 10 de l'appareil de prise de vues et les sujets X, Y, Z, si bien qu'il n'y a pas de parallaxe. Dans le cas d'un système de mise au point classi- que représenté à la figure 1, comme il y a une source lumineuse 4 et un récepteur de lumière 5 en plus de l'optique 1, cela limite considérablement les possibilités de réalisation du sys- tème de mise au point automatique. Par contre dans le système de mise au point automatique selon l'invention, comme seule la source lumineuse 4 est prévue en plus de l'optique 1, cela réduit considérablement les limites de conception du système. Dans le système de mise au point automatique selon l'invention, le semimiroir 9 est un miroir dichrolque qui réfléchit le faisceau de lumière infrarouge pour l'envoyer sur le récepteur de lumière 5 et sert également à envoyer la lumière visible sur un écran-cible (non représenté) du tube de prise de vues. Ainsi grâce à l'invention, il est possible de mesurer la distance sans filtre de blocage du rayonnement infra- rouge qui se trouve normalement en avant du tube de prise de vues. Dans ce mode de réalisation du système de mise au point automatique, la source lumineuse et le récepteur de lu- mière peuvent tourner de façon relative pour mesurer la distance qui sépare le sujet du corps de l'appareil de prise de vues; le mode de réalisation n'est toutefois pas limité à cet exemple et des variantes sont possibles permettant d'avoir une source lumineuse et un récepteur de lumière qui ne sont pas rotatifs mais fixes et d'avoir simplement deux récepteurs de lumière parallèles l'un à l'autre de façon que les angles de rotation de ces récepteurs de lumière correspondent au rapport de sortie des deux récepteurs de lumière pour détecter la mise au point. Dans ce cas, pour le mode de réalisation ci-dessus, il est possible d'interchanger la source lumineuse 4 et le récepteur de lumière 5 (figure 4B) et de placer la source lumi- neuse 4 dans la lentille 1. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Système de mise au point automatique pour une optique de prise de vues comportant un système à lentille-zoom, une source lumineuse de mesure de distance et un récepteur de lumière de mesure de distance, l'optique de prise de vues ayant un mécanisme de réglage de mise au point, et la source de lu- mière de mesure de distant étant éclairée, système caractérisé par un moyen de détection (9, 5) ayant un moyen pour détecter l'angle du faisceau de lumière réfléchi émis par la source lumineuse (4) ou réfléchi par le sujet (6), le mécanisme de réglage de mise au point (3) étant commandé (7) en fonction du signal de sortie de mesure de distance, détecté, et soit la source lumineuse de mesure de distance (4) soit le récepteur de lumière de mesure de distance (9, 5) étant placés derrière le système-zoom dans l'optique de prise de vues. 2 ) Système de mise au point automatique compor- tant une optique de prise de vues avec un système-zoom, une source lumineuse de mesure de distance, un récepteur de lumière de mesure de distance, l'optique de prise de vues ayant un méca- nisme de réglage de mise au point, la source de lumière de mesure de distance étant éclairée, système caractérisé par un moyen (9, 5, 7) de détection de l'angle du faisceau de lumière réfléchi émis par la source lumineuse (4) et réfléchi par le sujet (6), le mécanisme de réglage de mise au point (3) étant commandé suivant le signal de sortie de mesure de distance détecté, et soit la source de lumière de mesure de distance (4), soit le récepteur de lumière de mesure de distance (9, 5) étant placés derrière le système-zoom dans l'optique de prise de vues. ) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de détection (9, 5) pour détecter l'angle du faisceau de lumière réfléchi est formé d'un moyen pour faire tourner soit la source lumineuse (4), soit le récepteur de lumière (9, 5), de façon relative. 4 ) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source lumineuse (4) est une source lumineuse émettant un rayonnement infrarouge et le récepteur de lumière (9, 5) comporte un miroir (9) pour réfléchir une partie du rayonnement infrarouge et les dérivés. ) Système de mise au point automatique pour un appareil de prise de vues dans lequel un faisceau de lumière est envoyé vers un sujet par une source lumineuse dans l'appa- reil de prise de vues, une partie de la lumière étant réflé- chie par le sujet vers l'appareil de prise de vues, système caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de détection (9, 5) prévu dans l'appareil de prise de vues et qui transforme l'angle entre le faisceau émis et le faisceau réfléchi à l'aide d'un moyen mécanique pour obtenir un mouvement mécanique (3) qui est une fonction de la distance du point de réflexion (6). ) Appareil photographique de prise de vues com- portant une lentille-zoom avec au moins une composante mobile suivant l'axe optique de l'optique pour modifier la distance focale réelle de l'optique, appareil caractérisé en ce qu'il compotte un moyen de mise au point automatique pour régler auto- matiquement la distance focale réelle de la lentille-zoom, pour assurer une mise au point précise par cette lentille.