Brevet FR2532765A1 — publié le 19840309

La présente invention concerne un dispositif de détection de position de mise au point destiné à un dispositif optique tel qu'appareil de prise de vues Il est conçu pour éli- miner les aberrations qui altèrent le fonctionnement d'un dis- positif de détection de position de mise au point agissant, pour détecter la mise au point, en détectant l'alignement de deux parties d'image qui sont obtenues par division de l'image d'un objet De plus, l'invention propose un système optique compact et d'un faible coût de fabrication. Un système divisant une image en deux parties d'image et alignant les deux parties d'image pour mesurer une aberration est connu dans la technique (confère "Optical Technique Handbook"i p 246) Il est utilisé une lame polarisante ou une lame de déviation angulaire comme système optique pour la mise en pratique de ce système Une des applications du système à un dispositif de détection de position de mise au point consiste en un prisme à image scindée s'incorporaht au verre dépoli de mise au point d'un appareil de prise de vues. En ce qui concerne les dispositifs de détection de position de mise au point, on dispose des deux procédés suivants de division d'image. ( 1) Selon le premier procédé, l'image est divisée en deux parties dans le plan image. ( 2) Selon le deuxième procédé, le faisceau lumineux formant une image est divisé en deux faisceaux lumineux en un autre emplacement du trajet optique que dans le plan image. Le premier procédé est utilisé pour le verre dépoli de mise au point d'un appareil de prise de vues Avec ce procédé, différentes parties d'un objet sont observées Par conséquent, le procédé révèle des inconvénients en ce que, si les parties de l'objet ainsi observé sont différentes et ont comme frontière la ligne de division, alors la mise au point ne peut être réalisée. Le deuxième procédé ne présente pas cet inconvénient, puisque la même partie d'un objet est observée. Diverses demandes de brevets japonais ont été déposées relativement au deuxième procédé et, par exemple, les demandes suivantes: demande de brevet japonais mise à la disoosi- tion du public n 39544/1975, "Focus Detecting Device"; demande de brevet japonais mise à la disposition du public N O 82419/1977, "Device for Photo-Electrically Determining where an Image is sharp"; et demande de brevet japonais publiée N O 13929/1982, "Focus Adjusting De, ice". Le système optique existant dans chacun de ces dispositif comprend un groupe de lentilles relais servant à trans- mettre l'image d'un objet à un capteur disposé en arrière et un élément optique servant à diviser un faisceau lumineux de formation d'image en deux faisceauxlumineux Certains de ces systèmes optiques comportent également d'autres constituants, le cas échéant. Toutefois, tous ces systèmes optiques connaissent des problèmes importants en ce qui concerne les aberrations. Le premier problème se situe dans l'objectif relais. Dans le cas o une image est formée sensiblement dans le rapport 1:1 par le système de réfraction comme dans la technique antérieure, il est très difficile de réduire les aberrations asymétriques telles que aberration sphérique, astigmatisme, courbure de champ et aber- ration chromatique sur l'axe Par conséquent, il faut nécessaire- ment augmenter le nombre des lentilles constituant le système optique. Le deuxième problème est constitué par la position à donner à l'élément optique diviseur servant à diviser le faisceau lumineux de formation d'image en deux faisceaux lumineux Le plus efficace est de placer l'élément à l'endroit o l'image de la pu- pille, ou diaphragme, de sortie de l'objectif photographique est formée par l'objectif relais et les autres systèmes optiques, comme par exemple un condenseur qui est disposé à proximité immédiate du plan image La mise en place de l'élément optique à cet endroit est très efficace pour empêcher la réduction de la quantité de lumière par vignettage 'Pour l'image de la pupille de sortie égale- ment, les aberrations asymétriques se révèlent nuisibles Même dans le cas o, lorsque ces aberrations asymétriques existent, la lumière est appliquée uniformément à la pupille par un objet de luminance uniforme, les signaux de sortie des éléments du capteur ne sont pas uniformes si l'image de la pupille de sortie se trouve dans les limites du diamètre effectif de l'élément optique de division. C'est pourquoi un but de l'invention est de proposer un dispositif détecteur de position de mise au point dans lequel les deux problèmes cidessus décrits sont résolus et qui est simple, compact et constitué de systèmes optiques d'un coût faible. Selon l'invention, un système optique relais de détection de mise au point comporte un système de lentilles optique destiné à former l'image de la pupille de sortie d'un objectif photographique, et tout ou partie du système de lentilles optique servant à former une image secondaire d'une image qui est formée sur un plan de mise au point par l'objectif photographique. Un'miroir réfléchissant est placé dans le plan o l'image de la pupille de sortie se forme Le miroir réfléchissant est constitué de plusieurs parties de miroir réftéchissant que l'on obtient par division du miroir réfléchissant Lesparties de miroir divisent l'image de la pupille de sortie et possèdent des axes optiques différents, si bien que l'image forméepar l'objectif photographique est formée d'images secondaires, en un nombre égal à celui des parties de miroir Des capteurs sont prévus pour recevoir les images secondaires respectives, afin de détecter la mise au point à partir de la corrélation des images arrivant sur les capteurs. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: les figures 1 et 2 sont des schémas explicatifs donnant une description du système optique de base de l'invention; la figure 3 est un schéma explicatif montrant la structure d'un miroir concave divisé; la figure 4 est un schéma explicatif montrant un premier mode de réalisation de dispositif détecteur de position de mise au point selon l'invention; la figure 5 illustre un deuxième mode de réalisa- tion de dispositif détecteur de position de mise au point selon l'invention; et les figures 6 et 7 A, 7 B, 7 C sont des schémas explicatifs montrant d'autres exemples du miroir concave divisé appartenant au dispositif de l'invention. La structure de base du système optique est du type dit "grandeur nature", o l'image d'un objet se forme, en vraie grandeur, sur le capteur, comme cela est représenté sur la figure 1. Sur la figure 1, le numéro de référence 1 désigne un objectif photographique; le numéro 2 la pupille de sortie de l'objectif photographique 1; le numéro 3 le plan image de l'objectif photo- graphique 1; le numéro 4 un condenseur; le numéro 5 l'objectif relais; le numéro 6 un condenseur; et le numéro 7 un capteur. Lorsque les éléments optiques 4 et 6 sont disposés symétriquement par rapport à l'objectif relais 5 de la manière présentée sur la figure 1, l'image de la pupille de sortie 2 est proche de l'objectif relais, et les aberrations asymétriques telles que comas et dis- torsions, peuvent être complètement éliminées Toutefois, dans ce cas, il est difficile d'éliminer l'aberration asymétrique attribuée à l'objectif relais, de sorte que le premier problème n'est pas résolu. Si l'on utilise un miroir concave 8 à la place de l'objectif relais pour infléchir le système optique de la figure 1 au niveau du miroir concave, comme cela est présenté sur la fi- gure 2, il n'est alors produit aucune aberration chromatique puisque la réfraction n'est pas employée En outre, l'utilisation d'un miroir concave dans le système du type grandeur nature permet d'éliminer complètement l'aberration sphérique Sur la figure 2, l'image de la pupille de sortie 2 de l'objectif photographique 1 est formée sur le miroir concave 8 par le condenseur 4. Pour constituer un dispositif détecteur de position de mise au point avec le système optique-de la figure 2, il faut que les conditions suivantes soient satisfaites (J) Un capteur est placé dans le plan de formation d'image d'un système optique relais comprenant le condenseur 4 et le miroir concave sans que ceci n'exerce une mauvaise influence sur le système comme par exemple des effets de vignettage en d'autres parties ( 2) L'image est divisée en plusieurs parties, et les parties d'image sont c respectivement formées sur des capteurs présents en nombre égal à celui des parties d'image. La figure 3 montre un miroir concave 9 pour le cas o l'image est divisée en deux parties Le miroir concave 9 est divisé en deux parties: respectivement la partie droite et la partie gauche Les centres de courbure des parties de miroir sont légèrement décalés suivant la ligne de division, La figure 4 montre un mode de réalisation préféré selon l'invention, utilisant le système optique présenté sur les figures 2 et 3 Sur la figure 4, le numéro de référence 9 désigne le miroir concave divisé tel que décrit en relation avec la figure 3; le numéro 10 désigne une fente; le numéro 11 désigne un filtre; et les numéros 12 et 13 désignent des capteurs destinés à recevoir des parties d'image O Le miroir concave divisé 9 est incliné par rapport à l'axe optique de l'objectif photographique 1 afin de dévier le faisceau lumineux réfléchi par rapport à l'axe optique La fente 10 est placée dans le plan image afin d'emp 8 cher l'interférence de parties d'image ou la lumière parasite entre les deux capteurs. Le filtre est employé pour compenser les caractéristiques de sen- sibilité spectrale des capteurs 12 et 13 e Dans ce système, un faisceau lumineux venant de l'objectif photographique 1 est appliqué via le filtre Il et la fente 10 au condenseur 4 Le faisceau lumineux traversant le con- denseur est divisé en deux faisceaux lumineux au moment de la réflexion par le miroir concave 9 Les deux faisceaux lumineux sont appliqués au condenseur dans un mode condensation, puis sont respectivement appliqués aux deux capteurs 12 et 13. La figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention, employant également le système optique décrit en relation avec les figures 2 et 3 Sur la figure 5, le numéro de référence 9 désigne le miroir concave divisé qui est représenté sur la figure 3 De plus, sur la figure 5, le numéro de référence 20 désigne une fente; les numéros 21 et 22 des éléments de prisme; le numéro 23 un miroir réfléchissant; les numéros 24 et 25 deux capteurs destinés à recevoir les parties d'image qui sont obtenues par division d'une image; et le numéro 26 un filtre servant à compenser les caractéristiques de sensibilité spectrale des capteurs 24 et 25 La fente 20 est placée dans le plan image afin d'empêcher l'interférence de parties d'image et la lumière para- site, et elle peut être solidaire du filtre 26 Le miroir réflé- chissant 23 modifie la direction d'un faisceau lumineux arrivant sur le système optique détecteur de façon que le faisceau lumineux incident puisse ne pas chevaucher les faisceaux lumineux de forma- tion d'image envoyés aux capteurs Les éléments de prisme 21 et 22 sont utilisés pour maintenir le miroir réfléchissant et pour rendre égales les distances optiques des faisceaux lumineux de formation d'images aux deux capteurs. Un faisceau lumineux provenant du dessus et ayant traversé la filtre 26 et la fente 20 est réfléchi par le miroir réfléchissant, puis est applique au condenseur 4 Le faisceau lumineux qui a traversé le condenseur 4 est divisé en deux fais- ceaux lumineux lorsqu'il est réfléchi par le miroir concave divisé 9. Les deux faisceaux lumineux sont appliqués au condenseur 4 dans un mode de condensation Les faisceaux lumineux ayant traversé le condenseur 4 sont appliqués aux deux capteurs 24 et 25 via les espaces respectivement situés au-dessus et au-dessous du miroir réfléchissant 23. Dans les modes de réalisation présentés sur les figures 4 et 5, chacune des parties de miroir ( 9) se présente sous la forme d'un demi-cercle Toutefois, d'autres configurations peuvent être employées pour les parties de miroir et utiliser efficacement les caractéristiques de l'invention, afin d'améliorer le fonctionnement. La figure 6 montre un autre exemple du miroir con- cave divisé Dans cet exemple, le miroir concave divisé 9 ' com- prend des parties de miroir concave en forme de secteurs Dans ce cas} les composantes du faisceau lumineux qui ne contribuent pas au déplacement de l'image dans la direction latérale sont éliminées, si bien qu'il y a accroissement de la quantité de décalage entre parties d'image par rapport à un allongement donné de l'objectif photographique; ainsi la sensibilité de détection est augmentée. 32765 -7 Dans les modes de réalisation des figures 4 et 5, la détection ne s'effectue que dans une direction perpendiculaire aux capteurs Inversement, si l'on modifie le système optique de la figure 4 de façon à constituer un miroir concave divisé 9 " compre- nant quatre parties de miroir telles que présentées sur la fi- gure 7 A, on peut disposer quatre capteurs a, b, c et d en corres- pondance respective avec les surfaces a, b, c et d des parties de miroir, comme cela est montré sur la figure 7 B Egalement, il est présenté sur la figure 7 C une fente en forme de croix qui peut être utilisée, auquel cas il peut être produit un dispositif détecteur de position de mise au point dans lequel la détection s'effectue dans la direction longitudinale'et dans la direction latérale. Comme cela résulte clairement de la description donné ci-dessus, selon l'invention, l'image d'un objet est divisée en deux parties d'image par un miroir concave divisé qui est placé dans le plan de formation d'image de la pupille de sortie de l'objectif photographique, et l'alignement des parties d'image est détecté On obtient alors les particularités suivantes. ( 1) La non-uniformité de la quantité de lumière qui résulte du vignettage n'est pas importante, si bien que la quantité de lumière peut être efficacement utilisée. ( 2) Aucune interférence optique n'a lieu entre les parties d'image. ( 3) L'aberration symétrique et l'aberration sphérique du système optique, ainsi que l'aberration chromatique sur l'axe, qui altèrent la détection de mise au point, sont éliminées. ( 4) Les constituants optiques ont une structure simple et sont peu nombreux Par conséquent, le dispositif détecteur de position de mise au point est d'un faible coût de fabrication. ( 5) Puisqu'il est compact, le dispositif peut être par exemple installé sur l'arrière de prise de vues. *Le dispositif détecteur de position de mise au point selon l'invention présente les avantages ci-dessus énumérés. 2532765- Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des dispositifs dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 o Dispositif détecteur de position de mise au point constitunt un système optique relais, caractérisé en ce qu'il comprend un système de lentilles optique destiné à former l'image de la pupille de sortie ( 2) d'un objectif photographique ( 1), tout ou partie dudit système de lentilles optiques étant destiné à former une image secondaire d'une image qui est formée sur un plan de mise au point ( 3) par ledit objectif photographique, et un miroir réfléchissant ( 9; 9 X; 9 ") disposé dans le plan o l'image de la pupille de sortie se forme, ledit miroir réllé- chissant étant constitué de plusieurs parties de miroir réflé- chissant qui sont obtenues par division dudit miroir réfléchis- sant, lesdites parties de miroir divisant l'image de ladite pupille de sortie et ayant des axes optiques différents si bien qu'une image formée par ledit objectif photographique est formée de plusieurs images secondaires en nombre égal à celui des parties de miroir, et des capteurs ( 12, 13; 24, 25) respectivement disposés de façon à recevoir lesdites images secondaires afin de détecter la mise au point à partir de la corrélation des images sur lesdits capteurso 20 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit miroir réfléchissant utilisé est un miroir concave divisé ( 9). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit miroir concave divisé ( 9 ') est constitué d'une paire de parties de miroir concave en forme de secteurs dont les angles verticaux sont mutuellement opposéso Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit miroir concave divisé ( 9 ") est constitué de deux paires de parties de miroir concave en forme de secteurs (a, b, c, d) dont les angles verticaux sont respectivement opposés, lesdites paires étant-combinées perpendiculairement entre elleso , Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une fente ( 10; 20) est placée dans le plan de mise au point dudit objectif photographique. 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un miroir réfléchissant ( 23) destiné à produire un changement d'axe optique dans une partie dudit système de lentilles optique, lesdites parties de miroir étant disposées de façon que leurs axes optiques soient dans des plans comportait les axes optiques avant et après rflexo lesdites images secon- daires étant formées dans les plans de réflexion desdites parties de miroir qui sont perpendiculaires audit miroir réfléchissant opérant le changement d'axe optique. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé an ce que lesdites images secondaires sont indépendantes les unes des autreso 8 o Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites images secondaires sont formées dans un plan de réflexion desdites parties de miroir qui est vertical vis-b-vis dudit miroir réfléchiîsant de cangeent d'ae optique. 9 o Dispositif selon la revendication 6, caractérisd en ce que lesdites images secondaires sa-Lt formées dans un plan de réflexion deadites parties de miroir qui est horizontal vis-à- vis dudit mairoir réfléchissant de changement d'axe optique. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit miroir réfléchissant divisé est un miroir concave divisé ( 9), il Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit miroir concave divisé ( 9 ') est constitué d'une paire de parties de miroir concave en forme de secteurs dont les angles verticaux sont mutuellement opposés. 12 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit miroir concave divisé ( 9 'l) est constitué de deux paires de parties de miroir concave en forme de secteurs (a, b, c, d) dont les angles verticaux sont respectivement opposés, lesdites paires se combinant perpendiculairement entre elles. 13 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une fente ( 10, 20) est placée dans le plan de mise au point dudit objectif photographique.