Brevet FR2743638A1 — publié le 19970718

L'invention concerne un dispositif de commande de position d'un objectif et un appareil optique l'utilisant, et elle permet en particulier d'exécuter d'une manière simple le réglage du tirage mécanique image dans un objectif de prise de vues possédant la fonction de mise au point automatique, dans lequel une certaine unité à lentille entrant dans la constitution de l'objectif de prise de vues est animée d'un très petit mouvement alternatif dans la direction de l'axe optique pour effectuer ainsi la détection de l'état focalisé ou au point. L'un des procédés de mise au point automatique utilisé jusqu'à présent dans des caméras vidéo, des caméras de télévision, etc. est un procédé dit par escalade, dans lequel on détecte le degré de finesse d'un écran de prise de vues à partir d'une composante à haute fréquence d'un signal d'image obtenu à partir d'un objectif de prise de vues, et on règle la position d'une lentille de mise au point afin que le degré de finesse puisse devenir maximal. Le procédé de mise au point utilisant cette méthode par escalade utilise le fait que la lumière de l'objet (image) entrant dans l'objectif de prise de vues est convertie en un signal électrique (signal vidéo) par une partie de traitement de signaux et la composante à haute fréquence de ce signal électrique est faible si l'objectif de prise de vues n'est pas bien au point, et elle est forte si l'objectif de prise de vues est au point. En particulier, le signal électrique provenant d'un élément capteur d'image et converti par la partie de traitement de signaux est transmis à travers un filtre passehaut, après quoi il est détecté et intégré pendant une période au cours de laquelle une trame d'image est formée, c'est-à-dire une période de trame (1/60 de seconde dans le cas d'un système de télévision) pour détecter alors l'état de la mise au point. Une lentille de mise au point constituant la lentille de prise de vues est alors déplacée par un moteur (moyen d'entraînement) afin qu'une composante à haute fréquence puisse être obtenue pour que l'on obtienne ainsi l'état au point. Jusqu'à présent, on utilisait habituellement, en tant que procédé de détection de la direction de défaut de mise au point (direction de mise au point), un procédé consistant à déplacer sur une distance très petite (oscillation) une certaine unité à lentille de l'objectif de prise de vues, en va-et-vient le long de la direction de son axe optique. Jusqu'à présent, dans un tel objectif de prise de vues (objectif à longueur focale variable) possédant la fonction de mise au point automatique, le tirage mécanique image de l'objectif de prise de vues était ajusté par déplacement d'une partie de la totalité d'une lentille relais entrant dans la constitution de l'objectif de prise de vues, dans la direction de son axe optique, afin d'ajuster le tirage mécanique image de l'objectif de prise de vues à la valeur du tirage mécanique d'image d'un appareil de prise de vues (appareil optique). Jusqu'à présent, dans l'objectif de prise de vues (objectif à longueur focale variable) ayant la fonction de mise au point automatique comme décrit ci-dessus, dans lequel une certaine unité à lentille entrant dans la constitution de l'objectif de prise de vues est animée d'un très petit mouvement pour déplacer ainsi la lentille de mise au point sur la base d'un signal de détection de mise au point obtenu par l'élément capteur d'image, le réglage du tirage mécanique image au moment où l'objectif de prise de vues est monté sur un corps d'appareil de prise de vues était réalisé par l'utilisation d'une partie ou de l'ensemble de la lentille relais afin que le plan focal puisse coincider avec l'élément capteur d'image, et ceci avait tendance à rendre compliquée la structure du barillet de la lentille relais. De plus, pour un opérateur, il était nécessaire d'effectuer sans faute le réglage du tirage mécanique image lors d'un changement de l'objectif de prise de vues, et ceci était ennuyeux. En particulier, lorsque l'objet est sombre, il est difficile d'estimer si la mise au point a atteint la position optimale lorsque le réglage du tirage mécanique image doit être effectué, et le problème qui en résulte est que le réglage doit être effectué plusieurs fois pour déterminer le tirage mécanique image approprié. En général, lorsque l'opération de réglage du tirage mécanique image n'est pas effectuée et que l'objectif de prise de vues est utilisé sans que le tirage mécanique image établi pendant l'expédition de l'objectif de prise de vues ne soit modifié, le problème est le petit écart du tirage mécanique image du côté de l'objectif de prise de vues, la précision du montage de l'élément capteur d'image du côté du corps de l'appareil de prise de vues et l'écart du tirage mécanique image dû à une variation avec le temps s'accumulent et que l'état non au point ou autre apparaît lorsqu'on fait varier la longueur focale (effet de zooming). En outre, dans un objectif de prise de vues du type à mise au point automatique dans lequel une lentille de mise au point est entraînée le long de son axe optique et est ainsi mise au point, si l'écart du tirage mécanique image subsiste, il arrivait que l'opération de mise au point à force par le mouvement de l'unité à lentille de mise au point se produise même si la correction devait initialement porter sur la partie de réglage du tirage mécanique image principalement d'une lentille relais. A ce moment, l'inconvénient qui apparaît est que, lorsque l'objectif à longueur focale variable est vers le grand angle en raison de la relation du degré d'efficacité optique, l'unité à lentille de mise au point exige une très grande amplitude de mouvement et la plage de mouvement initialement établie devient déficiente. De plus, même si la plage de mouvement est comprise dans une plage permettant un tel mouvement, le mouvement initialement inutile de l'unité à lentille de mise au point a lieu, et un problème qui en résulte est que non seulement l'opérateur perçoit une sensation de problème physique, mais, aussi, qu'un bruit d'entraînement excessif est produit ou que la consommation d'énergie est augmentée. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de réglage de position d'un objectif pour une caméra vidéo, une caméra de télévision ou analogue, dans lequel un réglage du tirage mécanique image, lorsqu'un objectif de prise de vues ayant la fonction de mise au point automatique, dans lequel une lentille mobile entrant dans la constitution de l'objectif de prise de vues est animée d'un très petit mouvement alternatif dans la direction de son axe optique et, à ce moment, l'unité à lentille de mise au point de l'objectif de prise de vues est déplacée sur la base d'un signal d'image obtenu par un moyen capteur d'image prévu à proximité du plan image de l'objectif de prise de vues pour effectuer ainsi l'opération de mise au point, est monté sur un corps de caméra, peut être effectué aisément et de façon très fiable par un opérateur en utilisant de façon appropriée ladite lentille mobile et en manoeuvrant simplement un commutateur, ainsi qu'un appareil optique utilisant ce dispositif et un procédé de réglage du tirage mécanique image. Conformément à l'invention, un objectif dans lequel un réglage de mise au point est effectué sur la base du signal de sortie d'un moyen capteur d'image situé sur le plan image de l'objectif, est pourvu d'une unité à lentille de mise au point d'une unité à lentille oscillante effectuant un mouvement oscillant de va-et-vient dans la direction d'un axe optique, ayant une position prédéterminée en tant que référence ; et d'un moyen de changement destiné à modifier la position de référence pour le réglage du tirage mécanique image. De plus, un procédé de réglage du tirage mécanique image d'un objectif à longueur focale variable, ayant une lentille de mise au point et une lentille oscillante exécutant un mouvement alternatif oscillant dans la direction de son axe optique, sur la base d'un signal de sortie d'un moyen capteur d'image situé sur un plan image de l'objectif à longueur focale variable, comprend la première étape de réglage de l'objectif à longueur focale variable du côté télé-objectif la deuxième étape de déplacement de la lentille de mise au point sur la base du signal de sortie la troisième étape de réglage de l'objectif à longueur focale variable du côté grand angle ; et la quatrième étape de déplacement de la lentille oscillante sur la base du signal de sortie. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue schématique des parties essentielles d'une première forme de réalisation de l'invention la figure 2 est une vue schématique des parties essentielles d'une deuxième forme de réalisation de l'invention ; et la figure 3 est une vue schématique des parties essentielles d'une troisième forme de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue schématique montrant les parties essentielles d'une première forme de réalisation d'un appareil optique utilisant le dispositif de réglage de position d'ojectif selon l'invention. Au moins les éléments désignés par les références numériques 9, 10 et 15 sont situés dans un corps d'appareil de prise de vues ou de caméra, et les autres éléments sont situés dans un barillet d'objectif pouvant être monté de façon amovible sur le corps de la caméra. Sur la figure 1, la référence numérique 1 désigne une unité à lentille de mise au point qui est déplacée dans la direction de son axe optique par une partie d'entraînement 11 pour effectuer ainsi l'opération de mise au point. La référence numérique 2 désigne une partie de changement de longueur focale qui porte un variateur 2a et un compensateur 2b et qui est déplacée dans la direction de l'axe optique par une partie d'entraînement 12 pour faire varier ainsi la longueur focale (effet de zooming). La référence numérique 3 désigne une partie à diaphragme destinée à régler l'exposition, qui est entraînée par une partie d'entraînement 13. La référence numérique 4 désigne une lentille mobile (lentille oscillante) qui est animée d'un très petit mouvement alternatif dans la direction de l'axe optique par une partie d'entraînement 14 à des fins de détection de mise au point. Les références numériques 5 et 7 désignent des unités à lentilles relais qui effectuent l'action de formation d'image. La référence numérique 9 désigne un dispositif capteur d'image (élément capteur d'image) et la référence numérique 10 désigne un circuit de traitement de signaux d'image qui traite un signal d'image provenant de l'élément capteur d'image 9. La référence numérique 6 désigne une allonge qui comporte deux lentilles 6a et 6b et qui est placée de façon amovible dans le chemin optique et décale la plage de longueur focale de l'ensemble du système. La référence numérique 8 désigne une monture d'objectif, et la référence numérique 15 désigne un moyen de commande (dispositif de calcul) qui attaque les parties d'entraînement 11 et 14 pour effectuer ainsi la détection de mise au point automatique et qui attaque-commande les parties d'entraînement 12 et 13 pour effectuer ainsi la commande d'entraînement de l'ensemble de la caméra ou de l'appareil de prise de vues, telle que la variation de la longueur focale et la commande d'exposition. La référence numérique 16 désigne une partie à mémoire dans laquelle sont stockées des informations de position d'origine ou analogue de la lentille mobile 4 comme décrit ci-après. On désigne par T.M.I. le tirage mécanique qui correspond à la distance allant de la monture d'objectif 8 jusqu'à l'élément capteur d'image 9. La référence numérique 17 désigne un interrupteur (moyen de mise en marche) destiné à déclencher le réglage du tirage mécanique image, nécessaire, par exemple, lorsque le corps de la caméra est changé, et le signal de cet interrupteur est appliqué en entrée au moyen de commande 15. La référence numérique 22 désigne un détecteur de position qui détecte la position de l'unité 1 à lentille de mise au point dans la direction de l'axe optique. La référence numérique 23 désigne un détecteur de position qui détecte le diamètre choisi de l'ouverture de la partie à ouverture ou diaphragme 3. La référence numérique 24 désigne un détecteur de position qui détecte la position de la lentille mobile (lentille oscillante) 4 dans la direction de l'axe optique. Les signaux provenant des détecteurs de position 22, 23 et 24 sont appliqués en entrée aux parties d'entraînement 11, 13 et 14, respectivement. Dans la présente forme de réalisation, on sélectionne un mode à mise au point automatique (premier mode) dans lequel la lentille 1 de mise au point est déplacée par un commutateur (non représenté) sur la base d'un signal de détection de mise au point obtenue dans le circuit 10 de traitement de signaux d'image, et un mode manuel (second mode) dans lequel la lentille 1 de mise au point est déplacée par une opération manuelle effectuée par un opérateur pour réaliser ainsi l'opération de prise de vues. L'unité 1 à lentille de mise au point, la partie 2 de changement de longueur focale, la lentille mobile 4 et les unités à lentilles relais 5, 7 constituent ensemble un objectif de prise de vues (objectif à longueur focale variable ou objectif zoom) ayant une partie de changement de la longueur focale, et l'image de l'objet prise par cet objectif est formée sur le dispositif capteur d'image 9. Dans l'objectif de prise de vues de la présente forme de réalisation, dans le cas du premier mode dans lequel l'opération de mise au point est effectuée par l'utilisation du signal d'image obtenu à partir du dispositif capteur d'image 9, la lentille oscillante 4 pour la détection de la mise au point est réglée de manière que, même si elle est animée d'un très petit mouvement alternatif dans la direction de l'axe optique, l'agrandissement de l'image ne puisse pratiquement pas varier et seule la mise au point puisse ne pas être réalisée. La lentille oscillante 4 est alors animée d'un très petit mouvement alternatif dans la direction de l'axe optique, par la partie d'entraînement 14, et la position au point sur la surface captrice d'image du dispositif capteur d'image 9 est modifiée de façon très petite pour détecter ainsi toute variation du signal d'image. La variation du signal d'image, à ce moment, est envoyée au moyen de commande 15 où le signal est traité pour que l'on obtienne ainsi un signal de détection de mise au point dans lequel l'amplitude et le sens du flou du foyer (au point) sont calculés. Le moyen de commande 15 délivre en sortie un signal d'attaque conforme à l'amplitude et au sens du flou du foyer, et la lentille 1 de mise au point est entraînée par la partie d'entraînement 11 afin d'effectuer une mise au point automatique. Par ailleurs, dans le mode manuel, le photographe déplace la lentille 1 de mise au point, à la main ou par une commande à distance pour effectuer ainsi l'opération de mise au point. La description portera à présent sur le réglage du tirage mécanique image lorsque, par exemple, le barillet d'objectif est monté sur un autre corps de caméra. Lorsque le photographe sélectionne un objet approprié et qu'il actionne ensuite l'interrupteur 17, le moyen de calcul 15 arrête immédiatement l'opération habituelle de mise au point automatique par un signal produit par l'interrupteur 17, et l'appareil optique passe dans le mode de réglage automatique du tirage mécanique image. Dans le mode de réglage automatique du tirage mécanique image, le diaphragme 3 est d'abord réglé à force, par la partie d'entraînement 13, à une ouverture donnant une faible valeur à la profondeur de champ. Ensuite, l'unité 2 à lentilles à longueur focale variable est déplacée à force vers le côté à effet télé-objectif maximal (fin de course télé-objectif) sur la partie d'entraînement 12. Ensuite, la lentille oscillante 4 est soumise à un mouvement très petit en utilisant comme référence la position d'origine, établie initialement et stockée dans la partie à mémoire 16 et, comme décrit précédemment, similairement à l'opération habituelle de mise au point automatique, le signal obtenu à partir du moyen 15 de calcul est appliqué en entrée à la partie d'entraînement 11 qui entraîne alors l'unité 1 à lentille de mise au point jusque dans la position au point. Ici, cette unité 1 à lentille de mise au point est immobilisée dans sa position d'arrêt, après quoi l'unité 2 à lentilles à longueurs variables est entraînée jusqu'à prendre la position du plus grand angle (fin de course à grand angle) par la partie d'entraînement 12. Ensuite, la lentille oscillante 4 est déplacée dans la direction de l'axe optique par la partie d'entraînement 14 afin d'être focalisée sur l'élément capteur d'image 9. Ainsi est réalisé le réglage du tirage mécanique image. Pendant l'opération de mise au point automatique, la lentille oscillante 4 est animée d'un mouvement très petit pour détecter uniquement la direction de la position au point et l'opération réelle de mise au point est effectuée avec l'unité 2 à lentilles de mise au point déplacée, mais, dans le mode de réglage automatique du tirage mécanique image, la lentille oscillante 4 seule est entraînée et la position au point est détectée par l'utilisation de l'élément capteur d'image 9, le circuit 10 de traitement de signaux d'image, etc. Comme décrit précédemment, dans la présente forme de réalisation, la position au point du côté télé-objectif et la position au point du côté grand angle sont amenés à coïncider l'une avec l'autre. Autrement dit, le tirage mécanique image est convenablement réglé. Dans la présente forme de réalisation, l'opération décrite jusqu'à présent peut de nouveau être répétée et, par conséquent, la précision peut être davantage améliorée. Ensuite, le moyen de calcul 15 définit de nouveau la position de l'unité 4 à lentille oscillante après le réglage en tant que position d'origine et amène ceci à être mémorisé par la partie à mémoire 16. Puis, dans l'opération de mise au point automatique, la lentille oscillante 4 est soumise à un mouvement très petit en utilisant cette position comme origine. La figure 2 est une vue schématique des parties essentielles d'une deuxième forme de réalisation de la présente invention. Cette forme de réalisation diffère de la première forme de réalisation montrée sur la figure 1 par la présence d'une partie d'affichage 18 indiquant que le réglage automatique du tirage mécanique image a été effectué et que le tirage mécanique image a été ajusté à une valeur appropriée, les autres points étant identiques à ceux de la première forme de réalisation. La référence numérique 18 désigne, sur la figure 2, la partie d'affichage, les autres constituants étant identiques à ceux de la figure 1. La conception est telle que, lorsque l'opération de réglage du tirage mécanique image, décrite pour la première forme de réalisation, est en cours, la partie d'affichage 18 clignote pour avertir ainsi le photographe de l'impossibilité d'effectuer une opération normale et, lorsque l'opération de réglage s'est achevée, la partie d'affichage 18 s'allume fixement pour indiquer que le tirage mécanique image a été réglé. La figure 3 est une vue schématique montrant les parties essentielles de la troisième forme de réalisation de la présente invention. Cette forme de réalisation diffère de la première forme de réalisation illustrée sur la figure 1 par le fait que la conception est telle que, lorsque l'objet est trop volumineux et qu'une détection appropriée de mise au point ne peut pas être effectuée si la partie à diaphragme 3 est amenée dans l'état ouvert pendant le réglage automatique du tirage mécanique image, un filtre destiné à limiter la lumière et disposé sur toute la surface de l'élément capteur d'image 9 peut être automatiquement sélectionné. En ce qui concerne les autres points, cette forme de réalisation est identique à la première forme de réalisation. Sur la figure 3, la référence numérique 19 désigne un disque à filtre dans lequel des filtres gris neutre 21 ayant plusieurs sortes de densité sont disposés. La référence numérique 20 désigne une partie de commande qui entraîne le disque à filtre 19. Les autres constituants de la figure 3 sont identiques à ceux de la figure 1. Dans la présente forme de réalisation, lorsque l'éclairement lumineux (luminence) de l'objet est grand et que le signal émis par l'élément capteur d'image 9 est trop fort, le signal d'image du circuit 10 de traitement de signaux d'image peut être saturé et une détection appropriée de la position au point peut être impossible à réaliser ; par conséquent, la conception est telle que le niveau du signal d'image est contrôlée par le moyen de calcul 15 et qu'un ordre est envoyé à la partie d'entraînement 20 du disque à filtres 19 afin que le signal d'image puisse prendre un niveau approprié et que le filtre puisse être sélectionné. Dans la présente forme de réalisation, la conception peut également être telle que, lorsque l'objet est trop lumineux, le gain du circuit 10 de traitement de signaux d'images soit modifié automatiquement et qu'une détection appropriée de la position au point puisse être effectuée, comme précédemment. De plus, lorsque, inversement, l'objet est sombre, le gain du circuit 10 de traitement de signaux d'images peut être augmenté et, ainsi, un bon réglage du tirage mécanique image peut de la même manière être réalisé. Conformément à l'invention, comme décrit précédemment, on peut obtenir un dispositif de réglage de la position d'un objectif convenant à une caméra vidéo, une caméra de télévision ou analogue, dans lequel un réglage du tirage mécanique image, lorsqu'un objectif de prise de vues ayant la fonction de mise au point automatique, dans lequel une lentille mobile entrant dans la constitution de l'objec- tif est animée d'un très petit mouvement alternatif dans la direction de son axe optique et, simultanément, l'unité à lentille de mise au point de l'objectif de prise de vues est déplacée sur la base d'un signal d'image obtenu par un moyen capteur d'image prévu à proximité du plan image de l'objectif de prise de vues pour effectuer ainsi l'opération de mise au point, est monté sur un corps de caméra, peut être effectué aisément et de façon plus fiable par un photographe utilisant de manière appropriée la lentille mobile et manoeuvrant simplement un interrupteur, ainsi qu'un appareil optique utilisant ce dispositif. En particulier, conformément à l'invention, un système optique et un système d'entraînement préparés pour une commande de mise au point automatique sont utilisés pour automatiser ainsi le réglage du tirage mécanique image qui est toujours nécessaire lors du remplacement d'un objectif de prise de vues et avant une prise de vues, et qui était une opération difficile, ce qui permet de commencer rapidement les prises de vues. De plus, même dans un milieu ambiant où l'éclairement est insuffisant, il devient possible d'effectuer un réglage précis du tirage mécanique image, et il est possible d'utiliser au maximum les caractéristiques de l'objectif de prise de vues. Par ailleurs, pendant le réglage de l'assemblage, aussi, il devient possible de simplifier le réglage du tirage mécanique image pendant l'expédition, ce qui était réalisé jusqu'à présent, il devient possible de simplifier le travail de réglage. Il devient également possible de simplifier notablement la structure utilisée pour le réglage, et ceci aboutit à une diminution du travail de réglage et à une réduction du coût de fabrication tandis que, par ailleurs, ceci permet de diminuer les dimensions et le poids de l'appareil. De plus, dans un appareil capteur d'image du type à mise au point automatique, d'un type effectuant l'opération de mise au point au moyen d'une lentille de mise au point, auquel la présente invention a trait, un réglage précis du tirage mécanique image peut être réalisé, grâce à quoi l'opération de mise au point de l'unité à lentille de mise au point, en particulier pendant une modification de la longueur focale, ou un effet de zooming, qui est initialement inutile, peut être réduite, et le photographe peut photographier sans ressentir de désordre physique. En outre, même dans le cas où un son particulier doit être enregistré en même temps que la prise de vues, il devient possible de supprimer l'émission d'un bruit d'entraînement inutile et ceci est efficace. En outre, la manoeuvre inutile de la partie d'entraînement pour la mise au point, qui considérée comme occasionnant la plus grande consommation d'énergie, est supprimée, ce qui permet de réduire l'énergie consommée et de prendre des vues pendant une durée plus longue dans le cas d'une alimentation en énergie par batterie. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'objectif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Objectif dans lequel une mise au point est effectuée sur la base d'un signal de sortie d'un moyen capteur d'image (9) situé dans un plan image de l'objectif, caractérisé en ce qu'il comporte une unité à lentille de mise au point ; une unité à lentille oscillante (4) exécutant un mouvement alternatif oscillant dans la direction d'un axe optique et ayant une position prédéterminée en tant que référence ; et des moyens de changement destinés à modifier la position de référence. 2. Objectif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la modification de la position de référence est réalisée pour un réglage du tirage mécanique image (TMI). 3. Objectif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit de commande (15) destiné à déplacer l'unité à lentille de focalisation le long de son axe optique sur la base du signal de sortie pour effectuer ainsi un réglage de mise au point pendant une prise de vues ordinaire, et à déplacer l'unité à lentille oscillante le long de son axe optique pour modifier la position de référence, sur la base du signal de sortie, avec l'unité à lentille de mise au point fixe, pendant le réglage du tirage mécanique image. 4. Procédé de réglage du tirage mécanique image (TMI) d'un objectif à longueur focale variable ayant une lentille (1) de mise au point et une lentille oscillante (4) et exécutant un mouvement alternatif oscillant dans la direction de son axe optique, sur la base du signal de sortie d'un moyen capteur d'image (9) situé dans le plan image de l'objectif à longueur focale variable, caractérisé en ce qu'il comprend la première étape de réglage de l'objectif à longueur focale variable du côté télé-objectif ; la deuxième étape de déplacement de la lentille de mise au point sur la base du signal de sortie ; la troisième étape de réglage de l'objectif à longueur focale variable du côté grand angle et la quatrième étape de déplacement de la lentille oscillante sur la base du signal de sortie. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'ouverture du diaphragme (3) de l'objectif à longueur vocale variable, entre la première étape et la deuxième étape.