Brevet FR2536179A1 — publié le 19840518

1. La présente invention concerne un focomètre possédant un système d'indication de mise au point utilisant la mise au point par mise en concordance d'une image divisée comme moyen auxiliaire de détermination de la mise au point. On a jusqu'ici disposé de deux procédés de détermina- tion visuelle de la mise au point dans les focomètres Un des pro- cédés fait appel a la netteté d'une image comme information de détermination de la mise au point, et ce procédé a été largement utilisé dans de nombreux focomètres L'avantage de ce procédé est que, puisque la mesure de la lentille (ou du système de lentilles) à examiner s'effectue sur toute l'aire d'ouverture du porte-lentille, il est relativement facile de découvrir divers défauts, tels que les défauts de polissage et les stries, de la lentille Toutefois, ce procédé présente l'inconvénient suivant: lorsque la vergence d'une lentille unique (ordinairement une lentille optique) augmente, les aberrations augmentent au point qu'il devient extrêmement dif- ficile de faire une détermination de mise au point, si bien qu'il faut du temps pour effectuer la mise au point et que tout état de mise au point ne peut être facilement reproduit. L'autre procédé s'appuie sur une mise au point par mise en concordance d'une image séparée, comme cela est décrit dans les brevets japonais publiés n 42-12107 et 42-14269 Ce procédé utilise le fait que la faculté de mise au point précise de l'oeil humain est extrêmement bonne et permet d'effectuer la mise au point on un bref laps de temps et avec une excellente possibilité de reproduction de la mise au point Toutefois, le procédé décrit dans les brevets cités ci-dessus présente de nom-, breux inconvénients Une première difficulté est que les défauts de polissage et les stries de la lentille A ezaminer sont difficiles à trouver, puisqu'il est employé, pendant l'examen, un faisceau de lumière étroit Un deuxième problème est qu'il est nécessaire d'employer une source lumineuse brillante pour comrpenser le manque de luminance dû à l'utilisation d'un faisceau lumineux étroit. Une troisième difficulté est le manque de netteté des images dé à la diffraction, même si la profondeur de champ est grande gree au faisceau lumineux étroit Un quatrième inconvénient est que 25361 79 les deux appareils décrits dans les brevets cités ci-dessus sont peu familiers aux personnes habituées au processus de mesure uti- lisé par les focomètres classiques Un cinquième défaut est que. les appareils décrits comportent des systèmes optiques complexes entraînant de nombreuses difficultés de fabrication et de réglage de l'appareil. Un but de l'invention est de proposer un focomètre qui élimine les cinq problèmes ci-dessus indiqués et possède les avantages offerts par le premier et le deuxième procédé classiques ci-dessus décrits. Selon l'invention, il est proposé un focomètre compor- tant un dispositif d'indication de mise au point qui utilise la mise en concordance d'une image divisée et comprenant un conden- seur, une cible qui possède une surface de transmission non dif- fusante et qui porte une mire à fentes, un objectif, une monture de lentille destinée à porter une lentille (ou un système de lentilles) à examiner, une lentille (ou un système de lentille) de projection, un écran, le montage étant tel qu'on lit la distance de déplacement conjoint du condenseur et de la cible dans la direction de l'axe optique pour mesurer la vergence au sommet de la lentille montée sur la monture de lentille, une plaque d'ouver- ture disposée au voisinage d'un point focal avant du condenseur et mobile avec le condenseur et la cible dans la direction de l'axe optique, et au moins deux prismes de déviation qui sont disposés en contact intime avec la mire à fentes se trouvant sur la cible et qui possèdent des bases orientées transversalement à la mire à fentes et sensiblement perpendiculaires entre elles. 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: la figure 1 est un schéma montrant un focomètre classique faisant appel à une détermination de la mise au point à partir de la netteté de l'image; la figure 2 est un schéma d'un focomètre selon l'invention; 2536 1 79 la figure 3 (a) est une vue en perspective de prismes de déviation maintenus en contact intime avec une cible; la figure 3 (b) est une vue en élévation de face des prismes de déviation de la figure 3 (a); la figure 3 (c) est une vue en élévation latérale des prismes de déviation de la figure 3 (a); et les figures 4 (a) à 4 (c) sont des vues montrant diverses Images de mires à fentes sur un écran du focomètre selon l'inven- tion. Sur la figure 1, est représenté un focomètre selon la technique antérieure qui utilise la netteté de l'image pour déter- miner la mise au point On va décrire ci-après le fonctionnement du focomètre de la figure 1. Des rayons lumineux émis par une source de lumière 1 sont transformés en rayons sensiblement parallèles par un col- limateur 2 Les rayons parallèles sont amenés à converger sur une cible 4 par l'action d'un condensateur 3 Les rayons lumineux qui ont traversé une mire à fentes se trouvant sur la cible 4 sont transformés en rayons parallèles par un objectif 5, et l'image de la mire à fentesse trouvant sur la cible 4 est focalisée sur un écran 8 par un objectif de projection 7. Le dispositif de mise au point ci-dessus indiqué ne comporte aucune lentille à examiner Lorsque l'on place une lentille à examiner sur une monture de lentille 6, on déplace conjointement le condenseur 3 et la cible 4 suivant l'axe optique de façon que l'image floue de la mire à fentes sur l'écran 8 soit mise au point avec netteté Lorsque l'image devient nette, on arrête le déplacement du condenseur 3 et de la cible 4 et on lit la distance dont ils ont été déplacés pour déterminer la vergence au sommet de la lentille à examiner. Diverses variantes du focomètre de la figure 1 sont connues dans la technique Par exemple, un phocomètre connu ne possède pas de collimateur 2 ni de condenseur 3, la cible 4 pos- sédant une surface diffusante tournée vers la source de lumière 1. Un autre focomètre ne comporte pas le condenseur 3. Selon l'invention, un focomètre est constitué d'une cible 4, d'un objectif 5, d'une monture 6 de lentille, d'un objec- tif de projection 7 et d'un écran 8, qui constituent les compo- sants minimaux nécessaires pour permettre au focomètre de fonction- ner convenablement Le focomètre selon l'invention comporte en outre un condenseur 3, la cible 4 ne possédant pas de surface diffusante tournée vers la source de lumière On peut atteindre le but de l'invention en modifiant le focomètre de la technique antérieure (tel que représenté sur la figure 1) pour satisfaire les conditions ci-dessus indiquées. On va maintenant décrire la structure et le fonction- nement de l'invention en relation avec les dessins. La figure 2 montre un focomètre selon l'invention. Les parties identiques ou correspondantes de la figure 2 sont désignées par des symboles de référence identiques ou correspon- dants de la figure 1 et ne seront pas décrits Le focomètre selon l'invention diffère du focomètre classique en ce qu'une plaque d'ouverture 11 possédant une ouverture d'une-taille appropriée est placée au voisinage d'un point focal avant du condenseur 3, la surface de la cible 4 sur laquelle la mire à fentes est placée est dirigée vers la source de lumière 1, et des prismes de dévia- tion 12 sont placés en contact intime avec la mire à fentesse trouvant sur la cible 4, les bases des prismes 12 étant orientées de façon à croiser la mire à fente et étant sensiblement perpen- diculaire aux bases adjacentes. On va décrire plusieurs particularités structurelles importantes selon l'invention La première particularité est qu'au moins deux prismes de déviation sont placés de façon que leurs bases croisent la mire à fente et soient sensiblement perpendicu- laires l'une à l'autre Avec ce montage, on peut réduire le flou de la ligne de séparation qui est dû aux parois latérales des prismes, comme cela est rapporté dans le brevet cité N O 42-12107. Le flou de la ligne de séparation est dû aux parois latérales hautes des prismes On peut diminuer la hauteur des parois laté- rales des prismes à l'aide du montage présenté sur les figures 3 (a) à 3 (c). 2536 1 79 ' Cette structure des prismes est également avantageuse en ce qu'on peut placer les parois latérales des prismes à proximité immédiate du centre de la mire à fentes, ce qui est d'une importance cruciale dans la mesure de la vergence au sommet d'une lentille. Les aberrations de l'objectif 5 et de l'objectif de projection 7 font que les rayons lumineux émis par le centre et par la périphé- rie de la cible 4 suivent des positions légèrement différentes de meilleurs plans image dans la direction de l'axe optique Ceci conduit à une altération de la précision de lecture lorsque la vergence au sommet de la lentille est lue dans la mire à fentes. Une pratique courante consiste à lire la vergence au sommet de la lentille au centre de la mire à fentes Par conséquent, il est de toute première importance de placer les parois latérales des prismes dans le voisinage du centre de la mire à fentes Un autre avantage est que les prismes de déviation 12 peuvent être fabriqués aisément La mire à fentes est normalement d'une taille extrêmement petite, et toute tentative pour réduire la taille des prismes de déviation en relation avec la petitesse de la mire à fentes conduit à un colt de fabrication extrêmement élevé Toutefois, le montage selon l'invention permet l'emploi de prismes de déviation d'une grande taille et d'une construction facile. La deuxième particularité structurelle est que l'angle au sommet des prismes de déviation 12 et la taille de l'ouverture de la plaque d'ouverture 11 peuvent être déterminés à partir de la luminance de l'image de la mire à fentes, de la limite de dif- fraction, de la différence entre la luminance d'une aire de l'image de la mire à fentes qui a traversé les prismes de déviation 12 et celle d'une aire de l'image de la mire à fentes qui n'a pas traversé les prismes de déviation 12, et de la sensibilité de mise en con- cordance des images divisées. Puisque la monture de lentille-6 possède une ouverture qui est placée au point focal arrière de l'objectif 5 ', l'image de l'ouverture de la plaque d'ouverture 11 est mise au point par le condenseur 3 et l'objectif 5 en une position identique à celle de l'ouverture de la monture de lentille 6 Les paramètres permettant de déterminer l'angle au sommet des prismes de déviation 12 et la 25361 79 taille de l'ouverture de la plaque d'ouverture 11 sont définis ci-dessous. ( 1) Sensibilité K de mise en concordance des images divisées. La position du centre de gravité d'une zone partagée en commun par l'image de l'ouverture de la plaque d'ouverture 11, telle qu'elle est déplacée par les prismes de déviation, et l'ou- verture de la monture de lentille est mesurée à partir du centre de la monture de lentille sous forme d'un déplacement r M, etpar l'ou- verture de la monture de lentille possède un rayon r 6 Le rapport de ce déplacement au rayon est défini de la manière suivante K =r,,r M/ 6 ( 2) Rapport BC entre les luminances des centres d'images de la mire à fentes. L'image de l'ouverture de la plaque d'ouverture 11 qui n'est pas déplacée par les prismes de déviation possède une aire Sil et l'ouverture de la monture de lentille possède une aire 56- Le rapport de ces aires est défini de la manière suivante Bc Sll/56 ( 3) Rapport BD des luminances des périphéries des images de la mire à fentes. La zone partagée en commun par l'image de l'ouverture de la plaque d'ouverture 11 qui est déplacée par les prismes de déviation et par l'ouverture de la monture de lentille possède une aire S'l, et le rapport entre l'aire S'il et l'aire Sil de l'image de l'ouverture de la plaque d'ouverture 11 qui n'est pas déplacée par les prismes de déviation est défini de la manière suivante BD = 11 l/S il L'aire de l'image de l'ouverture de la plaque d'ouverture 11 qui n'est pas déplacée par les prismes de déviation ne dépasse pas l'aire de l'ouverture de la monture de lentille. Divers modèles sont réalisables, selon le paramètre K, BD ou BD sur lequel il est insisté Il a été confirmé que chaque paramètre obéissait à des conditions aux limites Par exemple, si le paramètre K vaut 0,33 ou moins, il y a alors une sensibi- lité insuffisante de mise en concordance des images divisées Si le paramètre BC d'un focomètre de type projection vaut 0,1 ou moins, le focomètre est alors fortement affecté par la diffraction. Si le paramètre BD vaut 0,7 ou moins, la luminance du bord de l'image de la mire à fentessubit une diminution notable, ce qui entraîne des problèmes de visibilité et de précision de mesure. Pour satisfaire aux conditions ci-dessus indiquées, il faut que la sensibilité K de mise en concordance obéisse à l'inégalité suivante: - 0,33 S K S 0,67 ( 1) Si K> 0,67, il y a alors augmentation de la possibilité que ne soient p as satisfa ites les conditions BC > 1 ou bien BD 07. L'intervalle dans lequel l'angle au sommet a des prismes de déviation satisfaisant l'inégalité ( 1) peut se trouver doit satisfaire l'inégalité suivante 0 > 33 r 6 67 r 6 arctg f (n-l) a arctg f ( 2) 5 o f 5 est la distance focale de l'objectif 5, r 6 est le rayon de l'ouverture de la monture de lentille 6, et N est l'indice de réfraction des prismes de déviation Il est nécessaire que la taille de l'ouverture de la plaque d'ouverture 11 soit choisie de façon à ne pas sortir des conditions aux limites ci-dessus énoncées en ce qui concerne l'angle au sommet a des prismes de déviation qui satisfait l'inégalité ( 2). Le focomètre possédant les première et deuxième parti-, cularités cidessus indiquées donne des indications visuelles identiques à celles des focomètres ordinaires au moment de la mise au point, comme cela est représenté sur la figure 4 (b) Aux instants se trouvant avant et après la mise au point de l'image, comme cela est représenté sur les figures 4 (a) et 4 (c), les lignes d'entrecroisement de la mire à fentes sont floues et sont en même temps séparées suivant les lignes de séparation des parois laté- rales des prismes de déviation. On peut modifier le focomètre selon l'invention de façon que la plaque d'ouverture Il puisse ne pas être exactement placée au point focal avant du condenseur 3, mais soit placée sen- siblement au point focal avant du condenseur 3, sans que ceci entraîne de sensibles problèmes de fonctionnement Puisqu'il suf- fit de connaître les vergences au sommet de deux lignes méridiennes principales perpendiculaires pour réaliser le but de l'invention, deux prismes de déviation 12 sont suffisants Ainsi, on peut attein- dre le but de l'invention au moyen d'un focomètre possédant deux prismes de déviation dont les bases sont orientées sensiblement perpendiculairement l'une à l'autre et coupent les lignes d'entre- croisement d'une mire à fentes Le focomètre présentant la première et la deuxième particularité ci-dessus décrites est avantageux pour les raisons suivantes, puisqu'un faisceau lumineux relativement grand est employé: ( 1) la mise au point-peut 8 tre déterminéafacilement et peut être reproduite sans difficulté; ( 2) il est facile de trouver les défauts de polissage locaux et les stries d'une lentille examinée; ( 3) la luminance de l'image d'une mire à fentesn'est pas diminuée au point d'exiger une source lumineuse plus brillante; ( 4) les images ne sont pas détériorées par la diffraction; et ( 5) l'utilisateur peut manipuler le focomètre de manière très aisée, car le processus de mesure reste sensiblement identique à celui du focomètre selon la technique antérieure. La structure du focomètre selon l'invention, qui diffère de celle des focomètres connus à mise au point par mise en concor- dance d'images, peut être fabriquée plus facilement, puisque le nombre de pièces nécessaires est petit, qu'il est moins co Qteux et qu'il peut être monté et réglé de la manière la plus facile. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont la description vient d'ê 8 tre donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Focomètre comportant un dispositif d'indication de mise au point utilisant la mise en concordance d'une image divisée, comprenant: un condenseur ( 3); une cible ( 4) possédant une surface de transmission non diffusante et portant une mire à fentes; un - objectif ( 5); une monture ( 6) de lentille destinée à porter une lentille à examiner; un objectif de projection ( 7); et un écran ( 8), le montage étant tel qu'on lit la distance de déplacement conjoint du condenseur et de la cible suivant la direction de l'axe optique pour mesurer la vergence au sommet de la lentille portée par la monture de lentille; le focomètre étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une plaque d'ouverture ( 11) disposée au voisinage d'un point focal avant du condenseur et mobile avec le condenseur et la cible suivant la direction de l'axe optique; et au moins deux prismes de déviation ( 12) qui sont placée en contact intime avec la mire à fentes se trouvant sur la cible et qui possèdent des bases coupant la mire à fentes et sensiblement perpendiculaires entre elles. 2 Focomètre selon la revendication 1, o la plaque à ouverture possède une dimension d'ouverture et chacun-des prismes de déviation possède un angle au sommet, caractérisé en ce que la dimension d'ouverture et l'angle au sommet sont déterminé de façon que la sensibilité K de mise en concordance des images, le rapport BC des luminances des centres des images, et le rapport BD des luminances des périphéries des images satisfassent les relations suivantes: K k 0,33 BC X BD O '7 3 Focomètre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la mire à fentes se trouvant sur la cible comprend des lignes d'entrecroisement, les bases des prismes de déviation défi- nissant collectivement une aire sensiblement carrée formant une ouverture en son centre, chaque bord de ladite aire carrée étant perpendiculaire aux lignes d'entrecroisement. 2536 1 79 4 Focomètre selon la revendication 1, 2 ou 3, caracté- risé en ce que chaque prisme de déviation possède un angle au som- met a déterminé de façon à satisfaire la relation suivante: 0,33 r 6 0,67 r 6 arctg f (n-l) a; arctg f o f 5 est la distance focale de l'objectif ( 5), r 6 est le rayon de l'ouverture formée dans la monture de lentille ( 6), et N est l'indice de réfraction des prismes de déviation ( 12).