Brevet FR2580412A1 — publié le 19861017

La présente invention concerne les objectifs à longueur focale variable, comprenant plusieurs groupes de lentilles, dont les distances respectives peuvent varier, de telle sorte que le déplacement de certains de ces groupes mobiles permet d'obtenir, indépendamment et de façon continue, d'une part une variation de la longueur focale de l'objectif, l'image restant alors dans un plan fixe pour tout objet situé à une distance déterminée, et d'autre part une variation de la distance de mise-au-point, la longueur focale de l'objectif restant alors fixe. Dans l'état actuel de la technique, ces deux missions indépendantes de variation de la longueur focale et de variation de la distance de mise-au-point sont assurées par des groupes de lentilles spécialisés, de telle sorte que certains groupes de lentilles seulement, qui constituent ce qu'on appelle le "variateur", se déplacent lors des variations de longueur focale, tandis qu'un autre groupe de lentilles ne se déplace que lors des variations de la distance de mise-au-point, et qu'on désignera ici sous le nom de "groupe-de-mise-au-point". Or, plus la distance à l'objet est petite et plus ce groupe de mise-au-point doit se déplacer, et il en résulte une dégradation de la qualité de l'image finale qui devient très importante pour des domaines de distance de mise-au-point étendus. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient, en faisant participer au moins deux groupes de lentilles, par leur déplacement suivant l'axe, aux variations de distance de mise-au-point, de telle sorte que d'une part leurs déplacements sont moindres que si un seul groupe de lentilles mobile devait assurer à lui seul cette mission et d'autre part en assurant, par le positionnement judicieux d'au moins un groupe de mise-au-point, la correction des aberrations induites par la variation de distance de mis e-au- point. Pour mieux faire comprendre la portée de la présente invention, la description suivante concerne un objectif selon l'invention dont la composition structurelle est similaire à celle d'un des objectifs à longueur focale variable les plus répandus. Mais il doit être entendu que la présente invention n'est pas limitée à ce type particulier d'objectifs à longueur focale variable, et qu'elle est au contraire susceptible de nombreuses variantes. La description suivante est donnée en référence au dessin annexé, sur lequel La figure 1 représente le schéma d'un objectif à longueur focale variable du type comportant quatre groupes de lentilles la figure 2 est une vue en coupe longitudinale des lentilles d-'un tel objectif la figure 3 représente les courbes d'astigmatisme (tangentiel et sagittal) en fonction du champ image, pour différentes distances de mise au point de cet objectif La figure 4 représente les courbes d'astigmatisme obtenues avec un objectif selon l'invention dont la compo sition structurelle est du même type que celle de l'objectif selon les figures 1 et 2. Comme déjà indiqué, les figures 1 et 2 représentent un objectif connu à longueur focale variable comportant quatre groupes de lentilles, dont les distances relatives peuvent varier, à savoir 10 Un premier groupe I de mise-au-point, immobile par rapport à l'image finale lors des variations de la longueur focale, mais que l'on déplace suivant l'axe pour effectuer les variations de distance de mise-au-point et qui se trouve à la partie frontale de l'objectif, du c6té de l'objet;; 20 Un second groupe Il et un troisième groupe III, tous deux mobiles suivant l'axe et dont le déplacement suivant une loi optique déterminée fait varier le grandissement donné par ces deux groupes, entraînant ainsi la variation de la longueur focale de l'ensemble, mais conçus pour travailler entre un objet et une image virtuels de positions fixes par rapport à l'image finale, de sorte que ces deux groupes, qui constituent le variateur, sont immobiles par rapport à l'image finale lors des variations de la distance de mise-au-point 30 Enfin un dernier groupe IV de lentilles, situé du côté de l'image finale et immobile par rapport à elle. Sur la figure 1, la flèche 0 désigne la direction de l'objet et la référence i désigne l'image finale. Dans l'état actuel de la technique, dans ce type d'objectif à longueur focale variable constitué de quatre groupes de lentilles, seul le groupe avant I permet d'effectuer, par son déplacement suivant l'axe, par exemple dans la position Ia, une variation de la distance entre l'objet et l'image finale. Ceci présente un certain nombre d'inconvénients. Parmi ceux-ci, l'un des plus importants réside dans le fait qu'en raison de la course de déplacement à prévoir pour cet élément, les aberrations de l'image varient de façon importante selon la distance de mise-au-point. En particulier, l'astigmatisme devient prohibitif pour des objets situés très loin ou très près de l'objectif, selon la distance pour laquelle on a choisi de corriger cette aberration au mieux. Il en résulte une dégradation importante de la fonction de transfert de modulation de l'objectif. Le tableau I donne les caractéristiques d'un tel objectif à longueur focale variable, à savoir : les rayons de courbure en millimètres, le signe plus désignant des surfaces dont la concavité est tournée vers l'image, les épaisseurs des lentilles et entreverres en millimètres, les indices de réfraction et les nombres d'Abbe. TABLEAU I R1 = + 288.40 el = 6.0 ndl = 1.785 vi = 26.1 R2 = + 184.06 e2 = 25.5 nd2 = 1.487 #2 = 70.4 R3 = -1786.00 e3 = 0.2 nd3 = 1. R4 = + 266.24 e4 = 27.0 nd4 = 1.487 v4 = 70.4 R5 = - 319.40 e5 = 5.0 nd5 = 1.613 v5 = d4.3 P.6 = +2004.00 e6 = 0.2 nd6 = 1. R7 = + 163.37 e7 = 18.5 nd7 = 1.486 #7 = 81.8 R8 = +1255.00 nd8 = 1. R9 = +5200.00 e9 = 2.4 nd9 = 1.487 v9 = 70.2 RlO= + 52.98 elO 6.9 nd10= 1. R11= +8198.00 e11= 2.4 nd11= 1.487 v11= 70.2 R12= + 43.51 e12= 11.0 nd12= 1. R13= - 56.50 e13= 1.8 nd13= 1.609 v13= 59.0 R14= + 57.53 e14= 6.5 nd14= 1.847 v14= 23.9 R15= + 456.50 nd15= 1. R16= - 215.25 e16= 2.5 nd16= 1.785 v16= 26.2 R17= + 112.10 e17= 12.0 nd17= 1.603 v17= 65.5 R18= - 112.52 e18= 0.2 nd18= 1. R19= + 299.00 e19= 8.0 nd19= 1.603 v19= 65.5 R20= - 162.55 e20= 0.2 nd20= 1. R21= + 132.20 e21= 9.5 nd21= 1.603 v21= 65.5 R22= - 254.70 nd22= 1. R23= - 81.82 e23= 1.8 nd23= 1.697 v23= 55.5 R24= + 43.04 e24= 6.o nd24= 1.847 v24= 23.9 R25= + 166.79 e25= 24.0 nd25= 1. R26= oe e26= 9.0 nd26= 1.516 v26= 64.2 R27= # e27= 25.0 nd27= 1. R28= + 488.50 e28= 1.8 nd28= 1.806 v28= 40.9 R29= + 80.41 e29= 7.0 nd29= 1.487 v29= 70.2 R30= - 77.20 e30= 0.2 nd30= 1. R31= + 178.34 e31= 1.8 nd31= 1.785 v31= 26.2 R32= + 49.55 e32= 7.0 nd32= 1.487 #32= 70.2 R33= - 136.30 e33= 0.2 nd33= 1. R34= + 50.18 e34= 7.0 nd34= 1.516 v34= 64.1 R35= - 477.40 e35= 1.0 nd35= 1. R36= # e36= 47.9 nd36= 1.517 v36= 64.2 R37= # nd37= 1. Le tableau II donne les valeurs des trois entreverres variables, pour différentes longueurs focales de l'objectif. TABLEAU II distances entre groupes mobiles longueur focale e8 el5 e22 F = 12.3 1.96 202.32 10.00 F = 31.8 56.97 133.47 23.84 F = 62.1 81.41 95.92 36.95 F = 114.6 96.69 65.46 52.13 F = 195.2 106.07 39.62 68.59 F = 375 114.07 5.95 94.26 Ainsi qu'il a déjà été indiqué, la figure 3 représente les courbes d'astigmatisme (tangentiel et sagittal) en fonction du champ image, pour différentes distances de mise-au-point. Comme on peut le constater, ces courbes démontrent une dégradation importante de la qualité de l'image finale pour des domaines étendus de mise-au-point. La présente invention a pour but de corriger l'aberration induite par les variations de la distance de mise-au-point, en déplaçant, dans le cas particulier de l'exemple proposé, une partie du quatrième groupe de lentilles. Le déplacement d'une partie de ce groupe de lentilles pour participer à la variation de la distance de mise-au-point, en combinaison avec le premier groupe de lentilles, a pour effet que ce premier groupe se déplace moins que s'il devait assurer seul cette mission, réduisant par là les aberrations induites par l'amplitude de son déplacement. D'autre part son positionnement judicieux permet de corriger l'astigmatisme créé par toute la partie antérieure de l'objectif. Comme l'astigmatisme dépend à la fois de la longueur focale et de la distance de mise-au-point, le déplacement d'une partie du quatrième groupe de lentilles, permettant de corriger au mieux cette aberration, doit s'opérer selon une loi fonction de deux variables indépendantes. En effet, dans les objectifs à longueur focale variable du type traditionnel comme celui cité en exemple, où la mise-au-point s'effectue par le seul déplacement du premier groupe de lentilles, l'image de l'objet à travers ce premier groupe est dans une position fixe par rapport à l'image finale, quelle que soit la distance de l'objet, et cette position est celle pour laquelle le variateur, constitué du deuxième et du troisième groupes de lentilles, est conçu. le variateur en donne à son tour une image dont la position est fixe par rapport à l'image finale, quelle que soit la longueur focale de l'objectif et la distance de mise-au-point. Dans l'état actuel de la technique, dans ce type d'objectif à longueur focale variable, la mission du premier groupe de lentilles, lorsque l'objet est à une distance finie, est de ramener la position de l'image de l'objet à travers ce premier groupe à cette même position, fixe par rapport à l'image finale, pour laquelle le variateur a été conçu. Mais si le déplacement du premier groupe de lentilles est limité en amplitude, pour éviter l'inconvénient exposé ci-dessus, l'image d'un objet à distance finie à 'travers ce premier groupe de lentilles n'est plus à cette même position, et le variateur en donne une image dont la position par rapport à l'image finale varie lorsque la longueur focale de l'ensemble varie. Il faut alors, pour obtenir une image finale fixe, faire varier la position d'au moins un élément du groupe arrière de lentilles lorsque la longueur focale varie. Quel que soit le type d'objectif à longueur focale variable auquel s'applique la presente invention, la position d'au moins un des groupes de mise-au-point ne peut donc être déterminée que par la combinaison de deux signaux indépendants, donnant des informations sur la distance de mise-au-point d'une part, et sur la longueur focale d'autre part, telles qu'elles sont demandées par l'opérateur de l'objectif. Les déplacements de ce groupe de mise au point, par rapport à l'image finale sont inférieurs en valeur absolue à 5 de sa propre longueur focale lors des variations de distance de mise-au-point, et ses déplacements ont pour effet de corriger certaines aberrations qui apparaîtraient s'il ne se déplaçait pas lors des variations de distance de mise-au-point. Dans une forme de réalisation avantageuse de la présente invention, appliquée à l'exemple du tableau I, l'invention a pour objet un objectif à longueur focale variable, constitué en cinq groupes de lentilles dont les distances respectives peuvent varier, et dans lequel 10 Le groupe de lentilles le plus proche de l'objet se déplace à la fois lors des variations de distance de mise-au-point et des variations de longueur focale 20 Le deuxième et le troisième groupe3 de lentilles se déplacent lors des variations de la longueur focale uniquement 70 le quatrième groupe de lentilles est immobile par rapport à l'image finale 40 le cinquième groupe de lentilles se déplace à la fois lors des variations de la distance de mise-au-point et des variations de la longueur focale. Le tableau III indique les corrections à apporter aux tableaux I et II dans cette forme de réalisation avantageuse. TABLEAU III CORRECTION SUR L'ENTREVERRE e8 distance de mise-au-point longueur distance de mise-au-point focale # 100 m 50 m 30 m 15 m F= 12.3 -0.00 -0.00 -0.00 -0.00 -0.00 F= -31.7 -0.13 -0.12 -0.11 -0.09 -0.06 F= 60.8 -1.16 -1.09 -1.03 -0.85 -0.50 F= 109.0 -1.81 -1.69 -1.49 -1.22 -0.73 F= 179.6 -2.00 -1.86 -1.77 -1.46 -0.89 F= 350.0 -0.80 -0.75 -0.70 -0.60 -0.50 CORRECTION SUR L'ENTREVERRE e27 longueur distance de mise-au-point focale # 100 m 50 m 30 m 15 m F= 12.3 -0,00 -O.CO -0.00 -0.00 -0.00 F 31.7 -0.00 0.00 -0.00 -0.00 -0.00 F= 60.8 "0.11 -0.10 -0.09 -0.08 -0.05 F= 109.0 -0.54 -0.51 -0.34 -0.28 -0.17 F= 179.6 -1.69 -1.58 -1.51 -1.26 -0.78 F 350.0 -2.42 -2.28 -2.14 -1.85 -1.55 Comme déjà indiqué, la figure 4 représente les courbes d'astigmatisme ainsi obtenues. Ces courbes doivent évidemment être comparées à celles de la Figure 3. Ceci permet de se rendre compte des résultats avantageux obtenus avec le présent objectif. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'objectif à longueur focale variable, utilisable dans les appareils cinématographiques, photographiques et de télévision, comprenant d'une part au moins deux groupes de lentilles mobiles suivant l'axe lors des variations de longueur focale commandées par l'opérateur, l'image finale restant fixe pendant ces variations pour un objet situé à une distance donnée de l'objectif, et d'autre part au moins deux autres groupes de lentilles participant, par leur déplacement suivant l'axe, aux variations de distance de mise-au-point commandées indépendamment par l'opérateur, caractérisé en ce que l'un au moins de ces groupes de miseau-point a sa position déterminée par une loi fonction de ces deux variables indépendantes que sont la longueur focale et la distance de mise-au-point commandées pr -l'opérateur, ses déplacements par rapport à l'image finale étant inférieurs en valeur absolue à de sa propre longueur focale lors des variations de distance d mise-au-point, et ses déplacements ayant pour effet de,corriger certaines aberrations qui appa rairaient s'il ne se déplaçait pas lors des variations de distance de mise-au-point. 2. Dispositif d'objectif à longueur focale variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des groupes mobiles de lentilles de mise-au-point, dont la position est déterminée par une loi fonction de ces deux variables indépendantes que sont la longueur focale et la distance de mise-au-point, est le groupe arrière situé du côté de l'image finale. 3. Dispositif d'objectif à longueur focale variable selon la revendication 2, caractérisé en ce que le groupe avant de lentilles, situé du côté de l'objet, participe par son déplacement aux variations de distance de mise-au-point. 4. Dispositif d'objectif à focale variable selon revendication 1, caractérisé en ce que l'un des groupes de lentilles mobiles de mise-au-point, dont la position est déterminée par une loi fonction de la longueur focale et de la distance de mise-au-point, est le groupe avant situé du côté de l'objet.- 5. Dispositif d'objectif à focale variable selon la revendication 4, caractérise en ce que le groupe de lentilles, situé du côté de l'image finale, participe par son déplacement aux variations de distance de mise-au-point.