Brevet FR2722891A1 — publié le 19960126

Viseur à grossissement variable La présente invention a trait à un viseur à grossissement variable pour une utilisation dans des appareils photographiques. Plus particulièrement, l'invention a trait à un viseur dans lequel un objectif est réalisé simplement et de façon compacte, au moyen duquel un champ de vision à grand angle peut être obtenu. De façon classique, la plupart des appareils photographiques compacts utilisent un viseur d'image virtuelle, tel qu'un viseur Albada ou un viseur de Galilée inverse. Ces viseurs procurent un angle de vision relativement grand et possèdent une structure compacte, du fait qu'un prisme pour redresser l'image n'est pas nécessaire. Cependant, dans ces viseurs, la lentille la plus proche d'un objet doit être de grandes dimensions, et le champ de vision du viseur devient flou dans la zone marginale. Du fait des inconvénients des viseurs d'image virtuelle et des exigences continues pour améliorer des appareils photographiques compacts, ces derniers peuvent utiliser un viseur d'image réelle au lieu d'un viseur d'image virtuelle. Une fonction panoramique est également disponible dans un viseur d'image réelle. Le brevet US N 4.832.395; les publications de brevet japonais N SHO 61-156018, 6-151.197, et 6-18.780 divulguent des viseurs d'image réelle. Dans les viseurs divulgués, une pluralité de lentilles d'objectif et une pluralité de lentilles condenseuses forment une image de l'objet, et l'image est observée par l'intermédiaire d'un oculaire agrandi. Cependant, l'image formée par le groupe de lentilles d'objectif est positionnée dans la zone marginale du champ de vision, de sorte que le champ de vision est soumis à une limitation, c'est-à-dire que l'image est divisée par la zone marginale du champ de vision. Lorsqu'on réalise un viseur sans division de l'image, cependant, le viseur résultant devient grand et compliqué. Lorsqu'un appareil photographique est rendu compact, un champ de vision modérément large peut être obtenu en raccourcissant la distance focale de la lentille d'objectif dans la position de grand angle. Cependant, l'image formée à travers la lentille d'objectif est petite. Egalement, le pouvoir de réfraction de la lentille d'objectif augmente lorsque la distance focale est raccourcie et il est difficile de compenser une aberration. La présente invention surmonte les problèmes et inconvénients de l'art antérieur en proposant un viseur à grossissement variable, qui est compact et permet un grand angle de vision. Les coûts de fabrication sont abaissés du fait que la lentille est réalisée en un matériau peu coûteux, tout en permettant un grossissement important et des performances satisfaisantes concernant l'aberration dans toute la plage dans la position de grand angle. Afin d'atteindre le but précité, la présente invention, telle que mise en oeuvre et définie généralement ici, propose un viseur à grossissement variable comportant une pluralité de lentilles d'objectif possédant une puissance positive globale, comprenant, séquentiellement, depuis un objet, un premier groupe de lentilles et un second groupe de lentilles possédant chacun un pouvoir de réfraction négatif, un troisième groupe de lentilles et un quatrième groupe de lentilles possédant un pouvoir de réfraction positif, et un groupe de lentilles d'oculaire possédant un pouvoir de réfraction positif Les second et troisième groupes de lentilles se déplacent pour effectuer un zooming depuis la position à grand angle jusqu'à la position de téléobjectif, et compensent la variation d'une aberration résultant de ce déplacement des second et troisième groupes de lentilles. On comprendra qu'à la fois la description générale précédente et la description détaillée qui va suivre sont données à titre d'exemple et d'explication seulement, et ne limitent pas l'invention, telle que revendiquée. Les dessins annexés représentent plusieurs modes de réalisation de l'invention et, conjointement avec la description, servent à expliquer les principes de l'invention. Sur les Figures, la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un mode de réalisation d'un système optique selon la présente invention pour des champs de vision large, normal et téléobjectif; la Figure 2 est un ensemble de graphiques représentant les aberrations du système optique de la Figure 1; la Figure 3 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un autre mode de réalisation d'un système optique selon la présente invention pour des champs de vision large, normal et téléobjectif; la Figure 4 est un ensemble de graphiques représentant les aberrations du système optique de la Figure 3; la Figure 5 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un autre mode de réalisation d'un système optique selon la présente invention pour des champs de vision large, normal et téléobjectif; et la Figure 6 est un ensemble de graphiques représentant les aberrations du système optique de la Figure 5. Un mode de réalisation de la présente invention est décrit en détail ci- après en référence aux dessins annexés. Les viseurs à grossissement variable représentés sur les Figures 1, 3 et 5 comprennent chacun un premier groupe de lentilles fixes I ayant un pouvoir de réfraction négatif, un second groupe de lentilles mobiles II ayant un pouvoir de réfraction négatif, un troisième groupe de lentilles mobiles III ayant un pouvoir de réfraction positif, et un quatrième groupe de lentilles fixes IV ayant un pouvoir de réfraction positif Les premier, second, troisième et quatrième groupes de lentilles constituent un objectif 10 possédant un pouvoir de réfraction positif global. Le premier groupe de lentilles I est le plus proche de l'objet. Les viseurs comprennent en outre un oculaire 30 comprenant un groupe de lentilles possédant un pouvoir de réfraction positif et un moyen réfléchissant 20 monté entre l'objectif 10 et l'oculaire 30 pour restituer une image d'objectif en tant qu'image redressée. Le moyen réfléchissant 20 peut être un prisme. Chaque groupe de lentilles I, II, II, et IV peuvent être réalisé en un seul matériau, de préférence une matière plastique. Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, on peut utiliser du polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Bien que l'utilisation d'un seul matériau diminue les coûts de fabrication, l'utilisation d'un seul matériau accroit également la difficulté de compensation de l'accroissement de l'aberration chromatique. Cette difficulté peut être surmontée par un agencement approprié de chaque lentille et en utilisant une lentille d'objectif asphérique 10 et un oculaire asphérique 30. Les caractéristiques de l'invention sont décrites en détail ci-après. Dans un mode de réalisation préféré, le premier groupe de lentilles I possédant un pouvoir de réfraction positif est fixé à partir d'un objet pour simplifier la configuration d'une lentille cylindrique. Le premier groupe de lentilles I sert de verre de protection du viseur, évitant une contamination du second groupe de lentilles II et du troisième groupe de lentilles 1m par la poussière, etc. Le second groupe de lentilles II sert d'éléments de compensation, tandis que le troisième groupe de lentilles III sert d'éléments de grossissement. Le pouvoir de réfraction du second groupe de lentilles II, ayant un pouvoir de réfraction négatif, est partagé avec le premier groupe de lentilles I, de sorte que l'aberration résultante de l'élément de compensation ayant le pouvoir le plus grand des deux est réduite. Le côté objet du second groupe de lentilles II est convexe. Ainsi,-le second groupe de lentilles Il (l'élément de compensation) compense l'aberration COMA même lorsque le premier groupe de lentilles est épais. Des performances satisfaisantes d'image peuvent être obtenues sur toute la plage d'un viseur sans perte des performances d'image résultant du déplacement d'une pupille à l'intérieur du champ de vision. Dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 1, la lentille d'objectif 10 grossit avec un pouvoir de réfraction positif. En particulier, le quatrième groupe de lentilles IV possède un pouvoir de réfraction positif et sert de condenseur. Le quatrième groupe de lentilles IV se trouve à l'arrière de l'élément de grossissement pour réduire la dimension de l'oculaire 30 et du prisme 20 dans le système de viseur compact L'image est concentrée sur le côté image du quatrième groupe de lentilles IV dans le plan image 40. Par conséquent, le côté image du quatrième groupe de lentilles IV est plan. Cette structure permet au quatrième groupe de lentilles d'être utilisé même si le repère de zone ou la trame marginale du champ de vision n'est pas formé sur son côté. De plus, un système panoramique, de structure simple, peut être obtenu lorsqu'un moyen panoramique est installé sur son côté. Par conséquent, le quatrième groupe de lentilles IV possède un côté plan et un côté convexe vers un objet. De plus, dans le viseur à image réelle, de la poussière sur un côté de concentration, c'est-à-dire un premier côté de formation d'image, peut être indésirable vue à travers le viseur. Dans ce mode de réalisation, pour résoudre ce problème, un condenseur est réalisé aussi épais que possible, de sorte que la poussière vers un objet, se trouve hors du champ de vision. Les caractéristiques précédentes atteignent les buts de l'invention. Pour réaliser la lentille du viseur à grossissement variable de façonrelativernent-simple. tout en préservant les performances d'aberration acceptables sur toute la plage de grossissement variable, le viseur à grossissement variable peut également présenter les caractéristiques suivantes. Dans l'objectif 10, la surface antérieure du premier groupe de lentilles I est convexe vers un objet, ou le premier groupe de lentilles I est une lentille avec une surface plane ayant un pouvoir de réfraction négatif De plus, le second groupe de lentilles II possède une lentille ou une pluralité de lentilles ayant un pouvoir de réfraction négatif, avec une surface concave vers un oculaire. En outre, le troisième groupe de lentilles III comprend au moins une lentille ayant un pouvoir de réfiaction positif avec une surface convexe vers un objet et un oculaire. En outre, le quatrième groupe de lentilles IV possède une lentille à pouvoir de réfraction positif, une surface convexe vers un objet, et une surface plane vers un oculaire. Lorsque les conditions précédentes sont satisfaites, l'objectif 10 comprenant les premier, second, troisième et quatrième groupes de lentilles I à IV possède un pouvoir de réfraction positif global. Egalement, l'objectif 10 possède un pouvoir de réfraction positif global plus grand lorsqu'une image est concentrée près du quatrième groupe de lentilles IV, c'est-à-dire le groupe de lentilles de condensation o l'image est formée initialement. L'objectif 10 permet des performances d'aberration satisfaisantes: en divisant le pouvoir de réfraction global entre les premier à quatrième groupes de lentilles I à IV, compensant l'aberration sphérique générée par le troisième groupe de lentilles III et le quatrième groupe de lentilles IV avec le second groupe de lentilles II, et en divisant le pouvoir de réfraction négatif des premier et second groupes de lentilles I et II. L'objectif satisfaisant les conditions précédentes est modifié en déplaçant le troisième groupe de lentilles III ayant un pouvoir de réfraction positif. A cet instant, un parallaxe résultant est compensé en déplaçant le second groupe de lentilles II ayant un pouvoir de réfraction négatif Par conséquent, le viseur procure des performances d'aberration globales satisfaisantes. Dans la présente invention, la lentille asphérique- du viseur à grossissement variable est exprimée comme suit CY2 4 6 810 X = +y+A4y + A6y + A8y8 + A10y 1 + {1 - (K + 1) C2y2} 2 Dans cette équation, X désigne la distance axiale optique depuis le sommet de la lentille; y la distance verticale de l'axe optique; C l'inverse du rayon de courbure; K le nombre conique; et A.4, A6, A8 et A0lo les coefficients asphériques. La Figure 10 représente les aberrations du système optique représenté sur la Figure 1. Les Figures 3 et 5 représentent différents modes de réalisation du système optique selon la présente invention, et les Figures 4 et 6 représentent les aberrations des systèmes optiques représentés sur les Figures 3 et 5. Trois exemples de systèmes optiques particuliers sont représentés sur les tableaux 1-24. Les tableaux 1 à 8 correspondent au mode de réalisation représenté sur la Figure 1 Les tableaux 9 a 16 correspondent au mode de réalisation représenté sur les Figures 2 et 3, et les tableaux 17 à 24 correspondent au mode de réalisation représenté sur la Figure 5. Sur les tableaux I à 24, le demi-angle de vision est égal à, les épaisseurs de séparations d'air sont égales à D. Les indices de réfraction et les nombres d'Abbe des verres des éléments de lentilles sont donnés par N et v. Les indices sont numérotés consécutivement de l'objet à l'image (de la gauche à la droite sur les Figures 3, et 5). Sur les tableaux 1 à 4, toutes les données sont indiquées en millimètres. Les tableaux 2, 10 et 18 représentent la séparation d'air pour différents angles de vision 20 pour un grand angle de vision, 21,0 , un angle de vision normale 31,8 , et un angle de vision téléobjectif 65,9 . Les tableaux 3-8, 11-16 et 19-24 représentent le nombre conique K et les coefficients asphériques pour les éléments de lentille. TABLEAU 1 Grossissement = -0,39 à -1,172 Rayon Distance Indice de Ncbre d'Abbe réfraction R1 = 47,021 D1 = 0,80 N1 = 1,49200 vl = 57,4 R2 = 21,718 D2 = Variable R3 = 20,000 D3 = 0,80 N3 = 1,49200 v3 = 57,4 R4 = 15,364 D4 = 1,03 R5 = 16,684 D5 = 0,80 N5 = 1,49200 v5 = 57,4 R6 = 7, 169 D6 = Variable R7 = 17,049 D7 = 2,07 N7 = 1,49200 v7 = 57,4 R8 = -15,364 D8 = 1,65 R9 = -19,619 D9 = 2,45 N9 = 1,49200 v9 = 57,4 R10 = -9, 006 D10 = Variable Rll = 25,574 Dll = 5,50 Nll = 1,49200 vil = 57,4 R12 = - D12 = 4,80 R13 = - D13 = 14,80 N13 = 1,49200 v13 = 57,4 R14 = - D14 = 11,11 R15 = 32,868 D15 = 2,34 N15 = 1,49200 vi5 = 57,4 R16 = -21,495 D16 = 18,95 TABLEAU 2 D 2w = 21,0 2w = 31,8 2w = 65,9 D2 = 1,000 6,427 6,236 D6 = 1,000 6,657 14,000 D10 = 35,904 27,819 17,670 TABLEAU 3 Coefficient asphérique de R2 K = 0,3069989 x 10 A4 = -0,10019439 x 10 A6 = -0,86741314 x 10 1 0 TABLEAU 4 Coefficient asphérique de R5 K = -0,19107742 x 102 A4 = -0,46861886 x 10 4 3 A6 A6 = 0,25666468 x 103 6 - 4 A8 = -0,10889761 x 10 A10 = 0,21014519 x 10 6 TABLEAU 5 Coefficient asphérique de R6 K = -0,13216630 x 102 A = -0,20765375 x 10 2 A = 0,99140566 x 10 6 -5 A8 = -0,35976467 x 10 A10 = 0,61721120 x 10 TABLEAU 6 Coefficient asphérique de R7 K = -0,59009749 x o10+2 A4 = 0, 81157548 x 10 3 A6 = -0,42650485 x 10- A = 0,12636884 x 10 8-7 A10 = -0,19564138 x 10 TABLEAU 7 Coefficient asphérique de R9 K = 0,16088563 x 10 A4 = -0,10512548 x 10 3 A6 = 0,17724245 x 106 A = -0,15983230 x 10-6 8- A10 = 0, 47707047 x 108 TABLEAU 8 Coefficient asphérique de R15 K = 0,17411573 x 10+2 A4 = -0,32605942 x 10-4 A6 = -0,27274708 x 10-6 6-7 A8 = 0,12476988 x 107 A10 = -0, 14327874 x 10 9 l0 TABLEAU 9 Grossissement = -0,359 à -1,168 Rayon Distance Indice de Nombre d'Abbe réfraction R1 = 43,176 D1 = 0,80 Ni = 1,49200 vl = 57,4 R2 = 17,975 D2 = Variable R3 = 22,335 D3 = 0,80 N3 = 1,49200 v3 = 57,4 R4 = 8,091 D4 = Variable R5 = 19,193 D5 = 1,93 N5 = 1,49200 v5 = 57,4 R6 = -31,296 D6 = 0,68 R7 = -29,469 D7 = 2,35 N7 = 1,49200 v7 = 57,4 R8 = -9, 926 D8 =Variable R9 = 22,723 D9 = 5,50 N9 = 1,49200 v9 = 57,4 R10 = - D10 = 4,80 Rll = - Dll = 14,80 Nll = 1,49200 vil = 57,4 R12 = - D12 = 11,60 R13 = 30,822 D13 = 3,90 N13-= 1,49200 v13 = 57,4 R14 = -22,191 D14 = 17,88 TABLEAU 10 D 2 ci= 21,0 2.w= 31,8 2.w = 65,9 D2 = 2,746 7,879 6,739 D4 = 1,000 3,566 14,834 D8 = 36,190 28,490 18,370 TABLEAU 11 Coefficient asphérique de R2 K = -0,95305221 A4 = -0,21215771 x 10 4 - 5 A6 = -0,13377052 x 10 A = -013702x1 1 0 TABLEAU 12 Coefficient asphérique de R3 K = -0,30403221 x 10+2 A4 = -0,30403221 x 102 4 -3 A = 0,25928152 x 10 A8 = -0,12109943 x 104 A10 = -0,19868759 x 10 6 TABLEAU 13 Coefficient asphérique de R4 K = -0,17191929 x 10+2 A = -0,15238223 x 10-2 4 -4 A6 A6 = 0,99704906 x 10 A10 = -0,46051012 x 10 A10 = 0,83222117 x 10 TABLEAU 14 Coefficient asphérique de RS K = -0,88023953 x 10o+2 -3 A = 0, 67463557 x 10 4 -4 A6 = -0,38507764 x 10 6 - 5 A = 0,11678678 x 10 A10 = -0,19868759 x 10 7 TABLEAU 15 Coefficient asphérique de R7 K = -0,13188563 x 102 A4 = -0,47491803 x 10 4 6 -.6 A6 = -0,82788475 x 10 A = -0,11775149 x 10 8- A lo= 0,31178180 x 108 "10 TABLEAU 16 Coefficient asphérique de R13 K = 0,24200984 x 10 A4 = 0,13902687 x 10 4 4 6 A6 = -0,76988788 x 10 A = 0,12884705 x 10 A = -0,41708505 x 10 A10 TABLEAU 17 Rayon Distance Indice de Ncxnire d'Abbe réfraction R1 = D1 = 0,95 N1 = 1,49200 vi = 57,4 R2 = 16,040 D2 = Variable R3 = 10,277 D3 = 0,80 N3 = 1, 49200 v3 = 57,4 R4 = 6,316 D4 = Variable R5 = 17,422 D5 = 0,96 N5 = 1,49200 vS = 57,4 R6 = -36,331 D6 = 0,68 R7 = -28,717 D7 = 3,49 N7 = 1,49200 v7 = 57,4 R8 = -8, 786 D8 = Variable R9 = 18,325 D9 = 5,50 N9 = 1,49200 v9 = 57,4 R10 = - D10 = 3,71 Rll = - Dll = 24,80 Nll = 1,49200 vil = 57,4 R12 = - D12 = 1,89 R13 = 23,470 D13 = 2,63 N13 = 1,49200 v13 = 57,4 R14 = -20,877 D14 = 20,50 TABLEAU 18 D 2w = 21,0 2w = 31,8 2w = 65,9 D2 = 3,595 6,646 2,975 D4 = 1,185 3,000 15,166 D8 = 29,645 24,779 16,290 TABLEAU 19 Coefficient asphérique de R2 K = -0,20582991 x 10+2 A = 0,51936485 x 10 4 - A6 = -0,16123750 x 106 1 0 TABLEAU 20 Coefficient asphérique de R3 K = -0,39780656 x 10 A = -0,43872858 x 10 2 4 -3 A6 = 0,23981111 x 10 A = -0,10931149 x 10-4 8 -6 A10 = 0,18411862 x 10 TABLEAU 21 Coefficient asphérique de R4 K = -0,10701318 x 10+2 A4 = -0,13126990 x 10-2 4 -4 A6 = 0,50047221 x 10 -6 A8 = -0,26951821 x 106 A10 = 0,49415504 x 107 TABLEAU 22 Coefficient asphérique de R5 K = -0,68979563 x o102 A = 0,85397460 x 103 4 -4 A6 = -0,46607284 x 10 A = 0,11684395 x 10 8 -7 A10 = -0,14591877 x 10 TABLEAU 23 Coefficient asphérique de R7 K = -0,74726710 x 10 A4 = -0,18939166 x 10 4 -5 A6 = 0,56234163 x 10 A = -0,13148334 x 106 8 -8 A10 = 0,20636297 x 10 TABLEAU 24 Coefficient asphérique de R13 K = -0,11102512 x 10+2 A4 = 0,13702066 x 10 4 -5 A6 = 0,30673633 x 10 A8 = -0,11332189 x 106 A80 = 0,11713777 x108 A = 0,11713777 x 10 D'autres modes de réalisation de l'invention apparaîtront à l'homme de l'art à la lecture de la description et de la mise en oeuvre de l'invention divulguée ici. Bien entendu, la description et les exemples doivent être considérés en tant qu'exemples seulement, la portée réelle et l'esprit de l'invention étant énoncés dans les revendications suivantes. REVENDICATIONS 1. Viseur à grossissement variable caractérisé en ce qu'il comporte: un groupe de lentilles d'objectif (10) ayant un pouvoir global positif, comprenant, successivement depuis un objet, un premier groupe de lentilles (I) et un second groupe de lentilles (II), possédant chacun un pouvoir de réfraction négatif, mun troisième groupe de lentilles (III) et un quatième groupe de lentilles (IV) possédant chacun un indice de réfraction positif, et un oculaire (30) comprenant un groupe de lentilles (V) ayant un pouvoir de réfraction positif, dans lequel, les second et troisième groupes de lentilles se déplacent pour effectuer un zooming depuis la position de grand angle jusqu'à la position téléobjectif, et compensent la variation d'une aberration résultant de ce déplacement des second et troisième groupes de lentilles. 2. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lentille est réalisée en un unique matériau. 3. Viseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque groupe de lentilles est réalisé en une matière plastique. 4. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la formation initiale d'une image est concentrée près du quatrième groupe de lentilles, et un oculaire ayant un pouvoir de réfraction positif est disposé de façon fixe près du quatrième groupe de lentilles. 5. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier groupe de lentilles comporte une lentille ayant un pouvoir de réfraction négatif. 6. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second groupe de lentilles possède au moins une lentille avant un pouvoir de réfraction négatif et une surface concave vers un oculaire. 7. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième groupe de lentilles comprend au moins une lentille ayant un pouvoir de réfraction positif 8. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le quatrième groupe de lentilles comprend une lentille ayant une surface convexe vers un objet. 9. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des premier, second, troisième et quatrième groupes de lentilles possède une lentille d'objectif asphérique. 10. Viseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un réflecteur (20) entre le quatrièeme groupe de lentilles du groupe de lentilles d'objectif et le groupe de lentilles d'oculaire, et dans lequel le groupe de lentilles d'oculaire se déplace pour compenser la parallaxe du viseur. 11. Viseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le réflecteur comporte un pnsme.