Dispositif optique présentant un objectif. La présente invention se rapporte à un dispositif optique présentant un objectif au quel est adjoint au moins un élément com pensateur servant à augmenter la profondeur du champ focal de cet objectif. Ce dispositif est utile, par exemple, en photographie pour les prises de vues ordinaires ou cinématogra phiques et en télévision.
Suivant l'invention, ce dispositif se carac térise en ce qu'il comprend au moins un élé ment compensateur disposé de façon à être traversé par une partie du faisceau lumineux qui passe à travers l'objectif, cet élément étant annulaire et formé par la partie péri phérique d'une lentille.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue latérale d'un élément compensateur.
La fig. 2 est une coupe diamétrale faite suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est un schéma montrant l'effet optique d'un élément compensateur appli qué à un objectif d'un type connu.
La fig. 4 est un schéma d'un dispositif optique comprenant quatre éléments compen sateurs.
L'élément compensateur, représenté sur les fig. 1 et 2, est annulaire et constitue la zone périphérique d'une lentille en matière trans parente et réfringente. Le diamètre de l'élé ment, celui de l'ouverture, la puissance opti- que de la zone extérieure et l'espacement des éléments dans le système de lentilles, dépen dent des conditions d'utilisation des éléments compensateurs, comme on l'indiquera plus loin.
La fig. 3 représente un élément compen sateur de ce genre combiné avec un système de lentilles ordinaire d'un type connu. L'élé ment compensateur est désigné par 20 et le système de lentilles ordinaire comprend les lentilles 22, 23 et 24 ainsi qu'un diaphragme 25. Les objets à projeter ou à photographier sont situés sur la gauche et l'écran ou la pla que photographique est à droite. Hl et HZ indiquent les plans principaux du système ordinaire, et hl et h2 indiquent les plans prin- eipaux correspondants de l'élément compen sateur.
b' est le plan focal dans lequel se forme rait une image avec le système ordinaire, non compensé, s'il était seul, pour les objets si tués à l'infini. .F3 désigne le plan dans le quel le système ordinaire, non compensé, s'il était seul, produirait une image d'un objet situé en P (flèche) qu'on peut prendre comme étant, par exemple, à un mètre de la lentille. Cette image est indiquée par le point de rencontre des rayons Li et L qui, partant du point P, passent respectivement par le centre optique et par les bords extérieurs de l'objectif.
(La place limitée ne permet pas de représenter les distances avec des proportions correctes.) Si alors le système ordinaire est au point pour l'infini optique, les images des objets situés à cette distance seront bien au point dans le plan F. Mais l'image de l'ob jet P situé à Lui mètre ne sera pas du tout au point dans ce plan, comme l'indique la dif férence D entre ce plan et le point Pi qui re présente le foyer conjugué de P pour cet ob jectif.
Si l'on considère l'effet de l'élément com pensateur seul (c'est-à-dire en supposant qu'on ait enlevé les lentilles), il est évident que le chemin suivi par -un rayon partant du point P et passant par le centre de l'ouver ture qui coincide avec le centre optique de cet élément,
sera celui qui est indiqué par L I. La puissance optique de l'élément compensateur peut être choisie de faon que le rayon lumi neux LZ qui part du point P et traverse la niasse de l'élément coupera l'axe principal en un point Pl tel que le rayon soit alors pa rallèle au rayon Lg qui passe par le centre optique, comme l'indique le dessin.
Comme ces rayons sont parallèles, l'image PZ de l'ob jet P formée par ces rayons sera rejetée à l'infini. Si maintenant on utilise simultanément l'élément compensateur et le système ordi- v.aire, l'image de P formée à l'infini par l'élé ment compensateur servira d'objet fictif pour le système ordinaire et l'image finale de P se formera dans le plan<B>P</B> au lieu du plan b'3;
c'est-à-dire que l'image finale sera déplacée, grâce à l'élément compensateur, de la distance D (fig. 3).
En raison de l'effet qui vient d'être indi qué, si l'on utilise simultanément l'objectif ordinaire et l'élément compensateur, on pourra obtenir simultanément des images nettes d'objets situés à l'infini et d'objets si tués en P, ces images se formant dans le même plan.
Dans ce qu'on vient d'exposer à l'aide de la fig. 3, on a essayé d'expliquer la théorie qui rend compte des résultats obtenus en se reportant au cas simple d'un seul élément compensateur. Par l'emploi d'un seul élément, on obtiendra déjà des résultats supérieurs à ceux obtenus avec des dispositifs connus. On a découvert cependant qu'on obtenait des ré sultats bien meilleurs, au point de vue de l'universalité de la mise au point, en utili sant plusieurs éléments compensateurs ré partis le long de l'axe optique.
Les divers élé ments compensateurs doivent avoir des dia mètres extérieurs à peu près égaux à ceux des lentilles normales dont ils sont respective ment voisins, de faon à laisser passer le même faisceau lumineux et les ouvertures cen trales doivent, en général, être différentes pour les différents éléments.
Dans ce dispo sitif, le groupe des éléments compensateurs considéré dans son ensemble aura son effet le plus grand sur les rayons qui traversent la zone extérieure (ce sont ceux qui causent les phis grands défauts de mise au point), tandis que les rayons seront de moins en moins affectés par le groupe des éléments compen sateurs à mesure qu'ils se rapprocheront du centre du faisceau.
La fig. 4 représente un système qui com prend quatre éléments compensateurs dans une disposition qu'on a trouvé donner d'excel lents résultats et qu'on peut considérer comme caractéristique de diverses modifications em ployées avec succès pour la prise de vues ci nématographiques.
Sur la fig. 4, les numéros de référence 22, 23, 24a et 24b désignent les lentilles, et 25 le diaphragme, d'in type connu d'objectif com posé utilisé pour la photographie. Avec cet objectif sont combinés quatre éléments com pensateurs figurés en A, B,<I>C et D.</I> A est fi guré immédiatement en avant du diaphragme et sur l'arrière de la lentille divergente 23. B est placé immédiatement derrière le dia phragme et sur l'avant de la lentille 24a. C et D sont voisins l'un de l'autre et à une faible distance<B>-</B>en arrière de la lentille 24b. Tous ces éléments compensateurs ont individuelle ment des pouvoirs réfringents relativement faibles.
A a mie ouverture axiale relative ment petite, de l'ordre du huitième de son diamètre. Les ouvertures de B, C et D vont progressivement en croissant, celle de D étant environ de trois quarts de son diamètre. L'or dre et la position des divers éléments com pensateurs les uns par rapport aux autres et par rapport aux lentilles de l'objectif peuvent varier considérablement sans sacrifice net sur les résultats. De même, le nombre des élé ments peut varier avec la profondeur de champ focal et la perfection de mise au point néces saires ainsi qu'avec l'ensemble de lentilles particulier que l'on se propose de compenser.
L'expérience montre que trois ou quatre élé ments compensateurs ou davantage, différant entre eux, comme on l'a indiqué plus haut, donnent de meilleurs résultats qu'un nombre inférieur d'éléments. Un seul élément com pensateur laissera subsister une zone qui ne sera pas au point et il donnera vraisembla blement quelques effets de duplication d'ima ges. On va donner maintenant des spécifica tions exactes pour le cas particulier d'un sys tème semblable à celui qui est représenté sur la fig. 4. Un objectif d'appareil de cinéma de 47 mm, de foyer et d'ouverture relative<B>1 2,5,</B> qu'on peut trouver dans le commerce, a des lentilles correspondant comme construction aux éléments 22, 23, 24a et. 24b de la fig. 4, et un diaphragme placé comme indiqué en 25 sur cette figure.
Les lentilles 22 et 24b ont 20 mm de diamètre et les lentilles 23 et 24a 7 7 mm. On obtiendra d'excellents résultats du genre de ceux qu'on a indiqués plus haut, si l'on ajoute à cet objectif quatre éléments com pensateurs placés dans les positions désignées par<I>A, B, C et D,</I> ayant des diamètres exté rieurs respectivement égaux à ceux des lentil les auprès desquelles ils se trouvent et des dia mètres intérieurs (ouvertures) indices de ré fraction et courbures respectivement comme suit:
EMI0003.0004
Elément <SEP> Diamètre <SEP> Courbure <SEP> Indice <SEP> de
<tb> compensateur <SEP> intérieur <SEP> en <SEP> dioptries <SEP> réfraction
<tb> A <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 0,25 <SEP> 1,523
<tb> B <SEP> 7 <SEP> mm <SEP> 0,25 <SEP> 1,.523
<tb> C <SEP> 12 <SEP> mm <SEP> 0,25 <SEP> 1,523
<tb> D <SEP> 15 <SEP> mm <SEP> 0,50 <SEP> 1,523 Les éléments compensateurs A et B sont placés aussi près que possible des lentilles 23 et. 24a respectivement. Les éléments compen- sateurs <I>C et D</I> sont placés de même près l'un de l'autre et écartés du centre de la face voi sine de la lentille 24b d'environ iui milli mètre. Les diamètres extérieurs donnés dans cet exemple pour les lentilles sont les diamè tres utiles.
De nombreux essais avaient été faits jus qu'ici pour obtenir une mise au point simul tanée dans un même plan d'objets situés à des distances très différentes. Ces efforts avaient échoué probablement parce qu'on uti lisait un certain nombre de lentilles indivi duelles séparées pour les diverses distances, chacune mise au point, ou construite de façon à avoir une distance focale pour une certaine distance. On a constaté en utilisant ces dispo sitifs qu'ils donnaient inévitablement des images doubles, dont certaines peuvent. être individuellement nettes, mais qui, dans l'en semble, causent de la distorsion et une sensa tion désagréable de défaut de mise au point quand on considère la photographie résul tante, et ces résultats étaient commerciale ment inacceptables.
Les éléments compensa teurs décrits évitent ces défauts, ils donnent une forte impression de netteté pour les pho tographies et les résultats se sont révélés par faitement acceptables pour des buts commer ciaux.