Brevet FR2638249A1 — publié le 19900427

La présente invention concerne un viseur à foyer variable destiné à être utilisé avec des appareiLs de prise de vues et, plus spéciaLement, un viseur à foyer variable qui possède un obturateur à Lames, est compact et produit un grossissement élevé. Les appareils photographiques à "obturateur à Lames" modernes possèdent un objectif à focale variable intégré dans le système de lentilles de formation d'image. Ceci a entraîné le besoin d'adopter un viseur à. foyer variable dans le système optique de visée. Les viseurs à foyer variable de ce type qui ont été précédemment révélés dans la technique antérieure sont constitués par trois groupes de lentilles présentant, dans cet ordre depuis le c8té objet, une puissance de convergence positive, une puissance de convergence négative et une puissance de convergence positive, Le groupe de lentilles à puissance de convergence négative, c'est-à-dire le groupe divergent, se déplaçant suivant l'axe optique pour réaliser l'effet de variation de la distance focale. On peut trouver des exemples de ce type de viseur à foyer variable dans les demandes de brevet japonais publiées sans examen o n 61-87122 et 63-52114. Toutefois, ces viseurs à focale variable de la technique antérieure ont pour problème d'avoir un grossissement si faible que l'objet semble très petit dans le champs visuel. L'invention a été mise en oeuvre pour résoudre le problème des viseurs à focale variable de la technique antérieure qui a été ci-dessus énoncé. Son but principal est de fournir un viseur à foyer variable qui donne un grossissement élevé et une visée satisfaisante sans qu'il soit nécessaire d'augmenter sa taille. On peut réaliser le but ci-dessus énoncé de l'invention au moyen d'un viseur à foyer variable qui comprend, dans cet ordre depuis le côté objet, un premier système de lentilles convergent mobile suivant l'axe optique, un deuxième système de Lentilles divergent mobile suivant l'axe optique, un troisième système de lentilles divergent dans lequel la surface située du côté de l'oeil fait fonction de miroir semi-transparent, une plaque plane parallèle qui est mobile dans une direction perpendiculaire à l'axe optique et qui possède sur une surface un cadre optique indiquant Le champ de formation d'image, et un quatrième système de lentiLLes convergent. Ce viseur à foyer variable réaLise L'effet de variation de la distance focale par déplacement des premier et deuxième systèmes de lentilles suivant L'axe optique et compense la parallaxe en déplaçant la plaque plane parallèle suivant une direction perpendiculaire à l'axe optique. Ce viseur à foyer variable satisfait en outre les conditions suivantes: 0,5 R2 R3 0,1 o: f1 est la distance focale du premier système de lentilles; f2 est la distance focale du deuxième système de Lentilles; LDt est la longueur totale des lentilles pour un champ visuel étroit et un grossissementé élevé; R2 est Le rayon de courbure para-axial de La deuxième surface; et R3 est le rayon de courbure para-axial de La troisième surface. Chacun des systèmes de lentilLes du viseur à foyer variable selon l'invention est une lentille élémentaire simple, les troisième et quatrième lentilles étant fixes. Le viseur à foyer variable de l'invention utilise de préférence des LentiLles asphériques. Dans un mode de réalisation préféré, la troisième surface, comptée à partir du côté objet, (c'est-à-dire la surface de la deuxième lentille se trouvant du côté objet) satisfait La condition suivante: 0,003 H2/R 6 H2/R AXo(H) = HR+ Y A2.H2i - i 2 2 1=22 2 1 +VI-(K+1).H/R2 1 2 1 + I-H2R o: a est un suffixe d'indexation désignant une surface réfringente; H est la hauteur à partir de l'axe optique; K est le coefficient d'une surface incurvée du deuxième ordre; - R est un rayon de courbure para-axial; et A2i est le coefficient d'une surface asphérique d'ordre élevé. 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 une coupe verticale d'un viseur à foyer variable selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté dans l'exemple 1, pour un champ visuel large et un grossissement faible; la figure 2 est un graphe montrant des courbes d'aberration pour le viseur à foyer variable de la figure 1; la figure 3 est une coupe verticale d'un viseur à foyer variable selon le premier mode de réalisation de l'invention représenté par l'exemple 1, pour un champ visuel étroit et un grossissement élevé; la figure 4 est un graphe montrant les courbes d'aberration pour le viseur à foyer variable de la figure 3; la figure 5 est un graphe montrant les courbes d'aberration obtenues avec un viseur d'Albada selon le premier mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1; la figure 6 est une coupe verticale d'un viseur à foyer variable selon un deuxième mode de réalisation de l'invention représenté dans l'exemple 2, pour un champ visuel large et un faible grossissement; la figure 7 est un graphe montrant des courbes d'aberration pour le viseur à foyer variable de la figure 6; la figure 8 est une coupe verticale d'un viseur à foyer variable selon le deuxième mode de réalisation de l'invention représenté par l'exemple 2, pour un champ visuel étroit et un grossissement élevé; la figure 9 est un graphe montrant les courbes d'aberration du viseur à foyer variable de la figure 8; et la figure 10 est un graphe montrant les courbes d'aberration obtenues avec un viseur d'Albada selon le deuxième mode de réalisation de l'invention représenté par l'exemple 2. La structure des lentilles selon l'invention a été décrite ci-dessus. Les conditions (1) à (5) ci-dessus énoncées doivent être satisfaites par l'invention, tandis que la condition (6) est préférable, mais facultative. Chacune de ces conditions est décrite ci-dessous. Condition (1): 0,5 puisque la longueur générale des lentilles augmente. Condition (2): 0,1 la longueur globale des lentilles augmente. Conditions (3); (4): R2 rayons de courbure para-axiaux des deuxième et troisième surfaces. Si ces conditions ne sont pas satisfaites, les première et deuxième lentilles ne sont pas en mesure de produire une grande puissance et doivent être déplacées d'une grande quantité pour réaliser un rapport élevé de variation du foyer. Ceci n'est pas souhaitable, puisque la longueur globale des lentilles augmente. Condition (5): 0,1 para-axial de la troisième surface à celui de la deuxième surface. Si l'on n'atteint pas la limite inférieure de l'inégalité, les formes des deuxième et troisième surfaces diffèrent tellement qu'il devient difficile de réaliser une compensation efficace de la coma lorsque le champ visuel est étroit et le grossissement élevé. Inversement, si on dépasse la limite supérieure de l'inégalité (5), non seulement les puissances des première et deuxième Lentilles diminuent, mais également leurs formes deviennent très différentes. Par conséquent, on peut facilement compenser la coma pour un champ visuel large et un faible grossissement. Toutefois, on ne peut pas réaliser un rapport élevé de variation du foyer à moins de déplacer d'une grande quantité les première et deuxième lentilles. Condition (6): 0,003 troisième surface asphérique. Si cette condition n'est pas satis- faite, il devient difficile de compenser efficacement la coma et la la distorsion pour un champ visuel large et un faible grossissement Dans le viseur à foyer variable selon l'invention, la plaque plane parallèle possède un cadre optique sur une face, qui indique le champ de formation d'image. La plaque plane parallèle est déplacée perpendiculairement à l'axe optique afin de permettre une compensation aisée de la parallaxe, puisque seul le cadre qui indique le champ de l'image doit être déplacé à l'intérieur du champ visuel du viseur. On va décrire ci-dessous deux exemples de l'invention en relation avec des tableaux de données, o o désigne un numéro de surface compté à partir du côté objet, R est le rayon de courbure ème ème de la meme surface, d est la distance de la èe surface à la ème ( (c + 1)me surface, np (p étant un suffixe d'indixation désignant le matériau optique utilisé) désigne l'indice de réfraction pour la raie d, * désigne une surface asphérique, f3 est la distance focale de la troisième lentille, f4 est la distance focale de la quatrième lentille, et POSITION DE L'OEIL indique Le côté image du viseur. Exemple 1 Numéro de Rayon de cour- Ecartement Indice de ré- Coefficient surface, c bure, Rc axial des fraction, nA d'Abbe, V surfaces, dc 1 24,256 5,157 1,49186 57,4 *2 -42,915 d Exemple I (suite) Numéro de Rayon de cour- Ecartement Indice de ré- Coefficient surface, " bure, R" axial des fraction, n d'Abbe, surfaces, da 3 -22,352 1,400 1,49186 57,4 4 10,308 d -53,776 1,000 1,49186 57,4 6 33,029 9,235 7 0,500 1,49186 57,4 8 0,500 9 35,034 1,518 1,49186 57,4 -29,432 11,000 POSITION DE L'OEIL Dans l'exemple 1, la sixième surface fait fonction de miroir semitransparent, tandis que la septième surface est dotée d'un cadre optique. COEFFICIENTS DES SURFACES ASPHERIQUES Numérode surface, o K A4 A8 -12 I -0,17790 -2,90187x10 1,11976xo10-85, 17127lx10-0 -2,788x10-12 2 -112,403 -3,698x10-5 3,697610-7 -1,17404x 9 7, 51 3x10 13 3 -96,5595 -1,76477x0l4 3,54923x10 6 -2,39254x10e 6 o5043x1011 4 -0,47700 3,l2017x104 -7,44094x10-6 1,70802x107 5,925x10-10 76,15020 4, 66821x105 6,65103x10-6 -9,15617x10-8 2,25245X109 Grossissement du viseur d2 d4 0,487 0,676 13,513 0,896 7,632 2,464 o: f1 = 32,325 f2 = -14,143 f3 = -41,443 f4= 32,773 LDt = 29,406 f1 /LDt = 1,099 if21/LDt = 0,481 R3/R2 = O, 521 Exemple 2 Numéro de Rayon de cour- Ecartement Indice de ré- Coefficient surface, o bure, Ra axial des fraction, nB d'Abbe, V surfaces, d * 1 17,092 6,064 1,49186 57,4 2 -80,832 d 3 -22,152 1,400 1,49186 57,4 4 7,293 d * 4 -179,056 1,000 1,49186 57,4 6 33,414 9,360 7 oo 0,500 1,49186 57,4 8 C 0,450 9 21,500 1,435 1,49186 57,4 -63,118 10,000 POSITION DE L'OEIL Dans l'exemple 2, la sixième surface fait fonction de miroir semitransparent, tandis que la septième surface est dotée d'un cadre optique. COEFFICIENTS DES SURFACES ASPHERIQUES Numé rode surface, a K A4 A6 A8 A1Q 1 -0,75969 -1,34854x10 8,3048x109 2, 92583x1'9 -1,O54x 10 l 2 -351,146 -6,15704x105 9,W0,x10'7 -5,263x10'9 8, 44372x10-2 3 -0,54508 6,25642x10-56,782x6 -21,43062x 8 6,81180x10-11 4 -2, 56267 -2,92764x10-5 3,99482x10-5 -1,296x106 2,15666x108 COEFFICIENTS DES SURFACES ASPHERIQUES (suite) Numérode surface, ocK A4 A6 A8 O5 92,3758 -1, 41267x104 1,43477x10-5 -1,7942x10 1,22857x109 9 0,03788 0 0 -6,864310-8 Grossissement du viseur d2 d4 0,470 1,005 12,786 1,052 8,400 2,367 o: f1 = 29,282 f2 = -10,983 f3 = -57,162 f4 = 32,789 LDt = 30,976 f1/LDt = 0,945 Lf2 /LDt = 0,355 R3/R2 = 0,329 Les figures 1 à 5 décrivent l'exemple 1 de l'invention tel que ci-dessus présenté. La figure 1 est une coupe verticale du viseur à foyer variable selon l'exemple I pour un champ visuel large et un grossissement faible. Une lentille convergente 10 est le plus près du côté objet et est mobile suivant l'axe optique. Une lentille divergente 20 est également mobile sur l'axe optique. Le viseur à foyer variable réalise la variation du foyer en déplaçant les lentilles 10 et 20 sur l'axe optique. Une lentille divergente est fixe et sa surface située du côté de l'oeil fait fonction de miroir semi-transparent. Une plaque plane parallèle 40 est mobile dans une direction perpendiculaire à l'axe optique. De plus, une des surfaces de la plaque plane parallèle 40 possède un cadre optique qui indique le champ d'image. Le viseur à foyer variable compense la parallaxe en déplaçant la lentille 40 dans une direction perpendiculaire à L'axe optique. La lentille convergente est située le plus près de l'oeil et est fixe. Les spécifications relatives aux lentilles 10, 20, 30 et et à la plaque 40 sont données dans les tableaux associés à l'exemple 1 ci-dessus présenté. Le numéro de surface a apparaissant dans les tableaux varie de 1 à 10, o 1 désigne la surface située le plus près du côté objet et 10 la surface située le plus près du côté oeil, comme représenté sur la figure 1. La figure 2 est un graphe montrant diverses courbes d'aberration du viseur à foyer variable représenté sur la figure 1. La figure 3 est une coupe verticale du viseur à foyer variable selon l'exemple 1 pour un champ visuel étroit et un fort grossissement. Les éléments apparaissant sur la figure 3 sont identiques à ceux de la figure 1, mais ils sont placés différemment puisque le champ visuel et le grossissement sont différents. La figure 4 est un graphe montrant diverses courbes d'aberration du viseur à foyer variable de la figure 3. La figure 5 est un graphe montrant diverses courbes d'aberration obtenues à l'aide d'un viseur d'Albada selon l'exemple 1. Les figures 6 à 10 décrivent L'exemple 2 de L'invention tel que ci-dessus présenté. Les figures 6 et 8 montrent respectivement des coupes verticales du viseur à foyer variable selon l'exemple 2, pour un champ visuel large et un faible grossissement, et pour un champ visuel étroit et un fort grossis- sement. Les lentilles 60, 70, 80 et 100 et La plaque plane parallèle 90 correspondent respectivement aux Lentilles 10, 20, 30 et 50 et à la plaque 40 des figures 1 et 3. Les LentiLLes 60, 70, et 100 et la plaque 90 ont les spécifications données dans Les tableaux de l'exemple 2 présentés ci-dessus. Les figures 7 et 9 sont des graphes montrant diverses courbes d'aberration, respectivement pour les viseurs à foyer variable des figures 6 et 8. La figure 10 est un graphe montrant diverses courbes d'aberration obtenues à l'aide d'un viseur d'Albada selon l'exemple 2. Comme décrit ci-dessus, le viseur à foyer variable de l'invention a une structure simple. Toutefois, en satisfaisant Les conditions (1) à (5) (et, de préférence, Les conditions (1) à (6)), ce viseur à foyer variable produit une compensation efficace des aberrations et donne une visée satisfaisante malgré sa compacité et sa capacité de fournir un fort grossissement. Le viseur à foyer variable selon l'invention assure également une compensation facile de la parallaxe par déplacement de la plaque plane parallèle dans une direction perpendiculaire à l'axe optique. Bien entendu, l'homme de l'art semble, imaginer, à partir du viseur dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Viseur à foyer variable, caractérisé en ce qu'iL comprend, dans cet ordre depuis le côté objet: un premier système de lentilles convergent (10; 60) mobile suivant un axe optique; un deuxième système de lentilles divergent (20; 70) mobile suivant ledit axe optique; un troisième système de lentilles divergent (30; 80) possédant une surface située du côté de l'oeil, qui sert de miroir semi-refléchissant; une plaque plane parallèle (40; 90) mobile dans une direction perpendiculaire audit axe optique et possédant, sur une de ses surfaces,un cadre optique qui indique le champ de formation de l'image; et un quatrième système de lentilles convergent (50; 100). 2. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il réalise une variation du foyer en déplaçant lesdits premier et deuxième systèmes de lentilles suivant ledit axe optique. 3. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il compense la parallaxe en déplaçant ladite plaque plane parallèle suivant une direction perpendiculaire audit axe optique. 4. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il satisfait en outre les conditions suivantes: 0,5 R2 R3 0,1 o: f1 est la distance focale du premier système de lentilles; f2 est la distance focale du deuxième système de lentilles; LDt est La Longueur gLobale des Lentilles pour un champ visuel étroit et un fort grossissement; R2 est le rayon de courbure para-axial de La deuxième surface telle que comptée à partir du côté objet; et R3 est le rayon de courbure para-axial de la troisième surface, comptée depuis le côté objet. 5. Viseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface du deuxième système de lentillesse trouvant du côté objet est une surface asphérique et satisfait la condition suivante: 0,003 2/R H2/R H/R 6.2i _R AX((H) = + E A H2i _ 1+'\/ 1-(K+).H2/R 2 2 1+/1-H2/R2 o: est le suffixe d'indexation désignant une surface réfringente; H est la hauteur depuis l'axe optique; K est le coefficient d'une surface courbe du deuxième ordre; R est un rayon de courbure para-axial; et A2i est le coefficient d'une surface asphérique d'ordre supérieur. 6. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un desdits systèmes de lentilles est un système de lentilles asphériques. 7. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits troisième et quatrième systèmes de lentilles sont fixes. 8. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède un obturateur à lame. 9. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits systèmes de lentiLLes est une lentille élémentaire unique. 10. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il satisfait les tables suivantes, ou a désigne Le numéro obtenu pour une surface en comptant depuis le côté objet, R est le rayon éme de courbure de la cme surface, d est la distance de la âme ème surface à la (c + 1)me surface, ne (y étant un suffixe d'indexation désignant le matériau optique utilisé) désigne l'indice de réfraction pour la raie d, désigne une surface asphérique, f3 est la distance focale du troisième système de lentilles, f4 est la distance focale du quatrième système de lentilles, et POSITION DE L'OEIL désigne le côté image du viseur: Numéro de Rayon de courEcartement Indice de ré- Coefficient surface, c bure, Rc axial des fraction, np d'Abbe, Y surfaces, d 1 24,256 5,157 1,49186 57,4 * 2 -42,915 d 3 -22,352 1,400 1,49186 57,4 4 10,308 d4 5 -53,776 1,000 1,49186 57,4 6 33,029 9,235 7 -o 0,500 1,49186 57,4 8 o 0,500 9 35,034 1,518 1,49186 57,4 10 -29,432 11,000 POSITION DE L'OEIL COEFFICIENTS DES SURFACES ASPHERIQUES Numérode surface, a K A4 A6 A8 A10 1 -0,17790 -2,90187x10-6 1,11976x10-8 5,17127x10-10-2,78881x10- 2 -112,403 -3,698x10-5 3,69766x10-7 -1,17404x109 7,51071x10-13 3 -96,5595 -1,76477x10'4 3,54923x10-6 -2,39254x10-8 6,65043x10-11 4 -0,477M0 3, 02017x104 -7,44094x106 1,7080x107 5,98925x10o1 76,15020 4,66_x10-5 6, 65103x106 -9,15617x10-8 2,25245x109 Grossissement du viseur d2 d4 0,487 0,676 13,513 0,896 7,632 2,464 o la sixième surface fait fonction de miroir semi-transparent, tandis que la septième surface est dotée d'un cadre optique, et o: f1= 32,325 f2 = -14,143 f3 = -41,443 f4 = 32,773 LDt = 29,406 f1/LDt = 1,099 !f21/LDt = 0,481 R3/R2 = O, 521 11. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il satisfait les tables suivantes, o a désigne le numéro obtenu pour une surface en comptant depuis le côté objet, R est le rayon de courbure de la oème surface, d est la distance de la me èmne surface à la (a + 1)me surface, nA (p étant un suffixe d'indexation désignant le matériau optique utilisé) désigne l'indice de réfraction pour la raie d, désigne une surface asphérique, f3 est La distance focale du troisième système de lentilles, f4 est la distance focale du quatrième système de lentilles, et POSITION DE L'OEIL désigne le côté image du viseur: Numéro de Rayon de courEcartement Indice de ré- Coefficient surface, a bure, Ra axial des fraction, np d'Abbe, Y surfaces, d * 1 17,092 6,064 1,49186 57,4 2 -80,832 d 3 -22,152 1,400 1,49186 57,4 4 7,293 d4 -179,056 1,000 1,49186 57,4 6 33,414 9,360 7 o 0,500 1,49186 57,4 8 0,450 9 21,500 1,435 1,49186 57,4 -63,118 10,000 COEFFICIENTS DES SURFACES ASPHERIQUES Numnéro de surface, c K A4 5 A6 9 A8 _9 A 1 -5 A -9 A 9 11 I -0,75969 -1,34854x10 8,30418x10 2,92583x10 -1,40754x10 2 -351,146 -6, 15704x105 9,40569x107 -5,03263x109 8,44372x10-12 3 -0,54508 6,25642x105 2, 48782x106 -2,43062x10-8 6,81180x1011 4 -2,56267 -2,92764x105 3,99482x10-5 -1,20998x10-6 2,15666x10'8 92,3758 -1,41267x10-4 1,43477x10 -1,79426x10-7 1,22857x10"9 9 0,03788 0 0 -6,86433x108 0 Grossissement du viseur d2 d4 0,470 1,005 12,786 1,052 8,400 2,367 o la sixième surface fait fonction de miroir semi-transparent, tandis que la septième surface est dotée d'un cadre optique, et o: f1 = 29,282 f2 = -10,983 f3 = -57,162 f4 = 32,789 LDt = 30,976 fl/LDt = 0,945 lf2f/LDt = 0,355 R3/R2 = 0,329