EP2635931A2 - Systeme optique de formation d'image sur une surface spherique concave - Google Patents

Systeme optique de formation d'image sur une surface spherique concave

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EP2635931A2
EP2635931A2 EP11832144.7A EP11832144A EP2635931A2 EP 2635931 A2 EP2635931 A2 EP 2635931A2 EP 11832144 A EP11832144 A EP 11832144A EP 2635931 A2 EP2635931 A2 EP 2635931A2
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EP
European Patent Office
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lens
concave
optical system
lenses
thickness
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11832144.7A
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German (de)
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Inventor
Cyrille Pornin
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/003—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having two lenses
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G02B13/006—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element at least one element being a compound optical element, e.g. cemented elements
    • G—PHYSICS
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    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
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    • G02B9/14—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - +
    • G02B9/16—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - + all the components being simple

Definitions

  • the present invention relates to an optical system adapted to form an image on a concave spherical surface.
  • the concave spherical surface comprises a matrix of pixels adapted to constitute the detector of a digital image-taking device, usable for example in a portable device.
  • axial parallel rays 3 form an image focused at a point F situated on an image plane 5.
  • the field aperture is large, it is impossible to not consider that non-axial rays 7 focus on a focal plane. Instead, these non-axial rays focus at points, such as the point F ', on a focusing surface 9 which is generally a sphere portion.
  • a complex optical system such as that described in, for example, US Pat. No. 7,180,687, which includes a six-lens complex aspherical lens surfaces for correct field curvature defects, and the various aberrations and distortions inherent in an optical system.
  • US Patent 7688531 discloses an image forming system on a flat surface and is essentially intended to perform astigmatism corrections, but does not relate to field curvature aberrations.
  • An object of embodiments of the present invention is to overcome the drawbacks of known systems and more particularly to provide an objective capable of forming an image on a concave spherical surface, corrected for the various aberrations and distortions inherent in current optical systems. using a minimum of lens surfaces.
  • the present invention provides an optical imaging system comprising a concave spherical surface, perpendi ⁇ angles to the optical axis of the spherical surface from the object side: a first elliptical plano-convex lens with convexity turned towards the object side; a second aspherical plano-concave lens whose radius of curvature decreases with the axis deviation, concavity turned towards the image side, a material Abbe number lower than that of the first lens; a parallel-faced blade on which the flat faces of the first and second lenses rest; and a third aspherical plano-convexo / concave lens having a convex shape in its central portion and a concave shape at its periphery.
  • Figure 1 shows a conventional optical system
  • Fig. 2 shows an optical system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a detailed view of a mode Réali ⁇ tion of one of the lenses of an optical system according to the present invention.
  • Figure 4 is a view of a visualization provided by an optical system simulation software such as ZEMAX software.
  • the ZEMAX program will be considered more particularly here as an example.
  • the ZEMAX program initially makes it possible, when the components of an optical system are generally provided, to visualize the wavefronts provided by this optical system.
  • the designer of an optical system can:
  • the ZEMAX software includes an optimization system that provides accurate and precise parameters of an optimized optical system having a satisfactory optical transfer function to certain criteria. These criteria correspond to obtaining a sharp image in which one can distinguish with a contrast greater than 50% alternating black and white lines at a desired period and for a desired angle of view.
  • the inventor proposes an optical system with only three lenses as shown in FIG. 2 to provide a sharp image on a detector formed on a portion of a concave focusing sphere.
  • This system comprises a first plane-convex lens L1 and a second plane-concave lens L2 disposed on either side of a transparent plate S1, and a third lens L3 formed on a transparent plate S2.
  • the axial distance between the rear face of the blade SI and the front face of the blade S2 is equal to D1.
  • the axial distance between the rear face of the blade S2 and the axial focal point is equal to D2.
  • the axial distance between the front face of the lens L1 and the axial focal point F is equal to D3.
  • the first lens L1 is an elliptical plano-convex lens with convexity turned towards the object side.
  • the second lens L2 is a plano-concave aspherical lens whose radius of curvature decreases with the deviation to the axis, concavity turned towards the image side.
  • the lens L2 is in a material Abbe number distinct from that of the first lens L1 to allow correction of chromatic aberrations.
  • a converging lens Ll with a diverging lens L2 form an achromatic doublet (the chromatic aber ⁇ rations that appear on the lens Ll are compensated by the lens L2).
  • the spherical aberrations due to L1 are also compensated by L2 because of the sign of their opposite focal distances.
  • the aberration of coma is minimized on both lenses thanks to an aspherization of the latter.
  • the lens L3 allows the control of the distortion (compression or stretching of the image), and corrects the astigmatism (duplication of the focusing surface according to the plane in which the light rays propagate). For that it is also aspherical. Its small curvatures also adjust the focal length.
  • Figure 3 shows the general appearance of the third lens L3.
  • This lens L3 is a lens whose one face is flat and the other is aspherical with a convex shape in its central part and a concave shape at its periphery.
  • This lens has an effective aperture dL3.
  • a point of inflection 11 separates the convex and concave portions.
  • FIG. 4 represents the image that is obtained on a screen when the device is submitted to a ZEMAX simulation.
  • FIG. 4 corresponds to a finalized device for which the image obtained is indeed well focused on the surface of the concave detector 9.
  • the point F corresponds to the axial focus and the points F1, F2 ... Fn correspond to successive foci off-axis corresponding to the various INCLI ⁇ binations of the incident beam.
  • k-j, R-j and A-j_j are characteristic parameters of the lens i, k-j_ being a taper constant, Rj_ a radius of curvature, and Aj_j a coefficient of asperity.
  • the inflection ring between the convex part and the concave part is between 0.6 and 0.8 of the value of the useful radius of this lens.
  • the lens L2 is composed of a material that is less constrictive than that of the lenses L1 and L3.
  • the lenses L1 and L3 are made of PMMA (polymethylmethacrylate) and the lens L2 is made of PC (polycarbonate).
  • the blades on which the lenses are deposited are made of glass (D263T from Schott).
  • the PMMA For a wavelength of 587.56 nm, the PMMA has a refractive index Nd equal to 1.4914 and an Abbe Vd equal to 52.6.
  • the PC has, for a wavelength of 587.56 nm, a refractive index Nd equal to 1.5849 and an Abbe Vd equal to 27.56.
  • the D263T (Schott) has, for a wavelength of 587.56 nm, a refractive index Nd equal to 1.5228 and a number of Abbe Vd equal to 57.4951.

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Abstract

L'invention concerne un système optique de formation d'image sur une surface sphérique concave comprenant, perpendi- culairement à l'axe optique de la surface sphérique, à partir du côté objet: une première lentille (L1) plan-convexe elliptique à convexité tournée vers le côté objet; une deuxième lentille (L2) plan-concave asphérique dont le rayon de courbure diminue avec l'écart à l'axe, à concavité tournée vers le côté image, en un matériau à nombre d'Abbe inférieur à celui de la première lentille; une lame à face parallèle (S1) sur laquelle s'appuient les faces planes des première et deuxième lentilles; une troisième lentille (L3) plan-convexo/concave asphérique présentant une forme convexe dans sa partie centrale et une forme concave à sa périphérie.

Description

SYSTEME OPTIQUE DE FORMATION D ' IMAGE SUR UNE SURFACE SPHERIQUE
CONCAVE
Domaine de 1 ' invention
La présente invention concerne un système optique adapté à former une image sur une surface sphérique concave.
Elle s'applique notamment au cas où la surface sphérique concave comporte une matrice de pixels adaptée à constituer le détecteur d'un dispositif numérique de prise d'image, utilisable par exemple dans un appareil portable.
Exposé de 1 ' art antérieur
Comme l'illustre la figure 1, quand on utilise un objectif 1, des rayons parallèles axiaux 3 forment une image focalisée en un point F situé sur un plan image 5. Par contre, si l'ouverture de champ est importante, on ne peut pas considérer que des rayons non axiaux 7 se focalisent sur un plan focal. Au lieu de cela, ces rayons non axiaux se focalisent en des points, tels que le point F', situés sur une surface de focalisation 9 qui est généralement une portion de sphère.
Si on veut que 1 ' image se forme effectivement sur une surface focale plane, on est amené à utiliser un système optique complexe tel que celui décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 7 180 687 qui comprend un objectif comportant six surfaces de lentilles asphériques complexes pour corriger les défauts de courbure de champ, et les diverses aberrations et distorsions inhérentes à un système optique.
Il a été proposé, par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 467 361, un système de prise de vue dans lequel l'image est formée sur une surface sphérique concave. Ce système consiste essentiellement en une lentille boule. Un inconvénient de telles lentilles boules, outre le fait qu'elles n'assurent pas une très bonne correction de distorsion, est que leur fabrication est incompatible avec les procédés collectifs développés pour fabriquer des lentilles par dépôt d'une couche sur une lame transparente, formation simultanée d'un grand nom¬ bre de lentilles identiques par moulage, assemblage et découpe en objectifs individuels. Ces procédés collectifs sont par exemple décrits dans un document intitulé "wafer-level caméras" de Margaret Zoberbier et al présenté au International Image Sensor Workshop, Bergen, Norway 2009.
Le brevet US 7688531 décrit un système de formation d'images sur une surface plane et vise essentiellement à effectuer des corrections d'astigmatisme, mais ne concerne pas les aberrations de courbure de champs.
Ainsi, les systèmes connus présentent divers incon¬ vénients .
Résumé
Un objet de modes de réalisation de la présente inven- tion est de pallier les inconvénients des systèmes connus et plus particulièrement de prévoir un objectif susceptible de former une image sur une surface sphérique concave, corrigée des diverses aberrations et distorsions inhérentes aux systèmes optiques courants en utilisant un minimum de surfaces de lentilles.
Un autre objet de modes de réalisation de la présente invention est de prévoir un tel objectif fabricable par un procédé collectif de fabrication de lentilles sur des lames transparentes . Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un système optique de formation d'image sur une surface sphérique concave comprenant, perpendi¬ culairement à l'axe optique de la surface sphérique, à partir du côté objet : une première lentille plan-convexe elliptique à convexité tournée vers le côté objet ; une deuxième lentille plan-concave asphérique dont le rayon de courbure diminue avec l'écart à l'axe, à concavité tournée vers le côté image, en un matériau à nombre d'Abbe inférieur à celui de la première lentille ; une lame à face parallèle sur laquelle s'appuient les faces planes des première et deuxième lentilles ; et une troisième lentille plan-convexo/concave asphérique présentant une forme convexe dans sa partie centrale et une forme concave à sa périphérie.
Brève description des dessins
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 représente un système optique classique ; la figure 2 représente un système optique selon un mode de réalisation de la présente invention ;
la figure 3 est une vue détaillée d'un mode de réali¬ sation d'une des lentilles d'un système optique selon la présente invention ; et
la figure 4 est une vue d'une visualisation fournie par un logiciel de simulation de système optique tel que le logiciel ZEMAX.
Description détaillée
On rappellera au préalable qu'un concepteur de système optique utilise aujourd'hui couramment des programmes de concep¬ tion. Un exemple d'un tel programme est le programme ZEMAX de Zemax Development Corp. vendu en Europe par Optima Research Ltd., pouvant être acheté sur le site www . zemax . corn. Un autre exemple d'outil d'aide à la conception optique est le programme OSLO de Lambda Research Corp.
On considérera ici plus particulièrement à titre d'exemple le programme ZEMAX. Le programme ZEMAX permet, dans un premier temps, quand on a prévu de façon générale les composants d'un système optique, de visualiser les fronts d'onde fournis par ce système optique. Ainsi, le concepteur d'un système optique peut :
prévoir un système optique initial contenant un nombre déter- miné de surfaces de lentilles ayant des allures générales données,
visualiser les fronts d'onde,
retoucher divers éléments de son système,
visualiser en temps réel les modifications résultantes des fronts d'onde,
répéter les deux dernières étapes pour arriver à un modèle approché .
Dans un deuxième temps, une fois que le modèle appro¬ ché est proche d'un optimum, le logiciel ZEMAX comprend un système d'optimisation qui fournit des paramètres exacts et précis d'un système optique optimisé ayant une fonction de transfert de modulation satisfaisant à des critères déterminés. Ces critères correspondent à l'obtention d'une image nette dans laquelle on peut distinguer avec un contraste supérieur à 50 % une alternance de traits noirs et blancs à une période souhaitée et pour un angle de champ souhaité. Ici, on considérera que l'image est nette quand la "période souhaitée" est de l'ordre de 10 λ.Ν, λ étant la longueur d'onde de la lumière et N =f/d étant le nombre d'ouverture du système optique (f = distance focale et d = diamètre de la pupille de sortie) et que le demi angle de champ est de l'ordre de 30°.
Néanmoins, bien entendu, pour pouvoir arriver à un modèle initial puis à un système optique optimisé, il faut d'abord que le concepteur ait proposé un système optique approché qui puisse amener le logiciel à converger. Dans le cas présent, l'inventeur propose un système optique à seulement trois lentilles tel que représenté en figure 2 pour fournir une image nette sur un détecteur formé sur une portion de sphère concave de focalisation. Ce système comprend une première lentille plan-convexe Ll et une deuxième lentille plan-concave L2 disposées de part et d'autre d'une lame transparente SI, et une troisième lentille L3 formée sur une lame transparente S2. La distance axiale entre la face arrière de la lame SI et la face avant de la lame S2 est égale à Dl . La distance axiale entre la face arrière de la lame S2 et le point focal axial est égale à D2. La distance axiale entre la face avant de la lentille Ll et le point focal axial F est égale à D3.
La première lentille Ll est une lentille plan-convexe elliptique, à convexité tournée vers le côté objet. La deuxième lentille L2 est une lentille plan-concave asphérique dont le rayon de courbure diminue avec l'écart à l'axe, à concavité tournée vers le côté image. La lentille L2 est en un matériau à nombre d'Abbe distinct de celui de la première lentille Ll pour permettre une correction des aberrations chromatiques.
L'association d'une lentille convergente Ll avec une lentille divergente L2 forme un doublet achromatique (les aber¬ rations chromatiques qui apparaissent sur la lentille Ll sont compensées par la lentille L2) . Les aberrations sphériques dues à Ll sont également compensées par L2 du fait du signe de leurs distances focales opposées. L'aberration de coma est quant-à- elle minimisées sur les deux lentilles grâce à une asphérisation de ces dernières .
La lentille L3 permet le contrôle de la distorsion (compression ou étirement de l'image), et corrige l'astigmatisme (dédoublement de la surface de focalisation selon le plan dans lequel se propagent les rayons lumineux) . Pour cela elle est également asphérisée. Ses faibles courbures permettent également d'ajuster la distance focale. La figure 3 représente l'allure générale de la troisième lentille L3. Cette lentille L3 est une lentille dont une face est plane et l'autre est asphérique avec une forme convexe dans sa partie centrale et une forme concave à sa péri- phérie. Cette lentille a une ouverture effective dL3. Dans la vue en coupe, un point d'inflexion 11 sépare les parties convexe et concave .
Une fois effectué ce choix fondamental de nombre, de disposition et de formes des lentilles Ll, L2, L3, définissant un système optique initial, l'homme de l'art peut soumettre le système optique initial à des premières simulations dans un outil d'aide à la conception optique et visualiser les fronts d'onde résultants.
La figure 4 représente l'image que l'on obtient sur un écran quand on soumet le dispositif à une simulation ZEMAX. La figure 4 correspond à un dispositif finalisé pour lequel l'image obtenue est effectivement bien focalisée sur la surface du détecteur concave 9. Dans cette figure, le point F correspond au foyer axial et les points Fl, F2... Fn correspondent à des foyers successifs hors d'axe correspondant aux diverses incli¬ naisons du faisceau incident.
On comprendra qu'avant d'arriver à la visualisation illustrée en figure 4, on est parti du système optique initial tel que défini précédemment dans lequel les divers faisceaux ne convergent pas convenablement sur le détecteur sphérique. Le concepteur du système modifiera successivement divers paramètres des diverses lentilles pour arriver à cette finalisation. Grâce au programme ZEMAX, l'observation de la variation des points de convergence peut se faire en temps réel. On arrive par cette simulation à une structure quasi finalisée (modèle approché) qui est soumise à un programme d'optimisation ultérieur. On soulignera que cette finalisation et cette convergence du programme vers le modèle initial ne sont possibles que parce qu'on a choisi un système à trois lentilles seulement présentant les caractéristiques énoncées ci-dessus. Pour une lentille asphérique de révolution i d'axe z, on peut définir la valeur axiale z en tout point de la surface en fonction de la distance radiale r par l'expression suivante :
r2 / R-i 2 4
z-jjr) = - + _2r + Ai4r + ...
1 + fi (1 + ki) (r / Ri)2
où k-j_, R-j_ et A-j_j sont des paramètres caractéristiques de la lentille i, k-j_ étant une constante de conicité, Rj_ un rayon de courbure, et Aj_j un coefficient d' asphéricité .
Après la première opération d'optimisation faite par approximations successives en partant des formes énoncées précé- demment, et en appelant f la distance focale du système optique, on arrive à une définition du modèle approché du système optique initial, telle que présentée ci-après. Les valeurs indiquées sont données à 10 % près.
- lentille Ll
rayon : R]_ = 0,4*f (convexe)
¾ = 0,3 (ellipse)
épaisseur au centre: fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 um.
- lentille L2
rayon : R2 = f (concave)
A24 = 2,4*f~3
A26 = 38*f"5
épaisseur au centre: 10 p
- lentille L3
A32 = -0,47*f-1
A34 = l,16*f"3
A36 = -0,6*f"5
épaisseur au centre: fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
l'anneau d'inflexion entre la partie convexe et la partie concave est compris entre 0,6 et 0,8 de la valeur du rayon utile de cette lentille.
- lames SI, S2
épaisseur e = 0,2*f Dl = 0,18*f
D2 = 0,57*f
- détecteur
rayon de courbure : Rc = -l,8*f (concave) .
Afin de diminuer les aberrations chromatiques, la lentille L2 est composée d'un matériau moins constringent que celui des lentilles Ll et L3.
Pour les exemples suivants, les lentilles Ll et L3 sont en PMMA (polyméthylméthacrylate) et la lentille L2 est en PC (polycarbonate) . Les lames sur lesquelles les lentilles sont déposées sont en verre (D263T de chez Schott) .
Le PMMA a, pour une longueur d'onde de 587, 56 nm, un indice de réfraction Nd égal à 1,4914 et un nombre d'Abbe Vd égal à 52, 6.
Le PC a, pour une longueur d'onde de 587, 56 nm, un indice de réfraction Nd égal à 1,5849 et un nombre d'Abbe Vd égal à 27,56.
Le D263T (Schott) a, pour une longueur d'onde de 587,56 nm, un indice de réfraction Nd égal à 1,5228 et un nombre d'Abbe Vd égal à 57,4951.
On va maintenant donner trois exemples d'optimisation du modèle approché défini ci-dessus pour trois valeurs de la distance focale f.
EXEMPLE 1
On désire une combinaison optique dont la distance fo¬ cale est de 3 mm. Les paramètres du modèle approché sont donc :
- lentille Ll : R]_=l,2 mm, K]_=0,3, épaisseur au centre: fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
- lentille L2 : R2=3 mm, A24=0, 0889 mm-3, A2g=0,156 mm-5, épais- seur au centre égale à 10 ym
- lentille L3 : A32=-0, 157 mm"1, A34=0, 0430 mm"3, A36=0, 00247 mm"5, épaisseur au centre fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
- lames SI, S2 : e=0,6 mm, Dl=0,54 mm, D2=l,71 mm
- détecteur : Rc=-5,4 mm. Après optimisation des paramètres, on obtient finale¬ ment la configuration suivante :
lentille Ll
R]_ = 1,213 mm
¾ = 0,324
épaisseur au centre fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
lentille L2
R2 = 3,029 mm
A24 = 0, 0910 mm"3
A2g = 0,163 mm"5
épaisseur au centre : 10 ym
lentille L3
A32 = -0, 1582 mm"1
A34 = 0, 0427 mm"3
A36 = -0, 00248 mm"5
épaisseur au centre fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
lames SI, S2
e = 0, 6 mm
Dl = 0,572 mm
D2 = 1,708 mm
détecteur
Rc = -5, 432 mm.
EXEMPLE 2
On désire une combinaison optique dont la distance focale est de 1,5 mm. Les paramètres du modèle approché sont donc :
- lentille Ll : R]_=0,6 mm, K]_=0,3, épaisseur au centre fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
- lentille L2 : R2=l,5 mm, A24=0,711 mm"3, A2g=5,0 mm"5, épais¬ seur au centre égale à 10 ym
- lentille L3 : A32=-0,313 mm"1, A34=0,344 mm"3, A36=0, 079 mm"5, épaisseur au centre fixée par une épaisseur minimale au bord - lames S1,S2 : e=0,3 mm, Dl=0,27 mm, D2=0,855 mm
- détecteur : Rc=-2,7 mm.
Après optimisation des paramètres, on obtient finale¬ ment la configuration suivante :
lentille Ll
¾ = 0, 610 mm
¾ = 0,302
épaisseur au centre fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
lentille L2
R2 = 1,540 mm
A24 = 0, 7176 mm"3
A26 = 4, 878 mm"5
épaisseur au centre égale à 10 ym
lentille L3
A32 = -0,3154 mm"1
A34 = 0, 3438 mm"3
A36 = -0, 0662 mm"5
épaisseur au centre fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
lames SI, S2
e = 0, 3 mm
Dl = 0,2834 mm
D2 = 0,855 mm
détecteur
Rc = -2, 712 mm.
EXEMPLE 3 :
On désire une combinaison optique dont la distance fo¬ cale est de 5 mm. Les paramètres du modèle approché sont donc : - lentille Ll, R]_=2 mm, K]_=0,3, épaisseur au centre: fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
lentille L2 : R2=5 mm, A24=0,0192 mm"3, A2g=0,012 mm"5, épaisseur au centre: 10 ym - lentille L3 : A32=-0, 094 mm"1, A34=0, 00928 mm"3, A36=0, 000206 mm~J, épaisseur au centre fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
- lames SI, S2 : e=l mm, D1=0, 9 mm, D2=2,85 mm
- détecteur : Rc=-9 mm.
Après optimisation des paramètres, on obtient finalement la configuration suivante :
lentille Ll
Rl = 2,016 mm
Ki = 0,333
épaisseur au centre fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
lentille L2
R2 = 5,015 mm
A24 = 0, 01975 mm"3
A26 = 0,01301 mm"5
épaisseur au centre égale à 10 ym
lentille L3
A32 = -0, 09501 mm"1
A34 = 0, 009208 mm"3
A36 = -0, 0002058 mm"5
épaisseur au centre fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym
lames SI, S2
e = 0, 9 mm
Dl = 0, 957 mm
D2 = 2,8442 mm
détecteur
Rc = -9,058 mm.
Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système optique de formation d'image sur une surface sphérique concave comprenant, perpendiculairement à l'axe optique de la surface sphérique, à partir du côté objet :
une première lentille (Ll) plan-convexe elliptique à convexité tournée vers le côté objet ;
une deuxième lentille (L2) plan-concave asphérique dont le rayon de courbure diminue avec l'écart à l'axe, à concavité tournée vers le côté image, en un matériau à nombre d'Abbe inférieur à celui de la première lentille ;
une lame à face parallèle (SI) sur laquelle s'appuient les faces planes des première et deuxième lentilles ; et
une troisième lentille (L3) plan-convexo/concave asphérique présentant une forme convexe dans sa partie centrale et une forme concave à sa périphérie.
2. Système optique selon la revendication 1, dans lequel l'anneau d'inflexion entre la partie convexe et la partie concave de la troisième lentille est compris entre 0,6 et 0,8 de la valeur du rayon utile de cette lentille.
3. Système optique selon la revendication 1, dans lequel les première et troisième lentilles (Ll et L3) sont en
PMMA (polyméthylméthacrylate) et la deuxième lentille (L2) est en PC (polycarbonate) , les lames sur lesquelles les lentilles sont déposées étant en verre.
4. Système optique selon la revendication 1, dans lequel les divers éléments sont caractérisés, à 10 ~6 près, par les paramètres suivants
- lentille Ll
RI = 0,4*f (convexe)
¾ = 0,3 (ellipse)
épaisseur au centre: fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym.
- lentille L2
R2 = f (concave)
A24 = 2,4*f~3 A26 = 38*f"5
épaisseur au centre: 10 p
- lentille L3
A32 = -0,47*f-1
A34 = l,16*f"3
A36 = -0,6*f~5
épaisseur au centre: fixée par une épaisseur minimale au bord de 10 ym.
- lames SI, S2 (la lentille L3 repose sur une lame S2)
e = 0,2*f
Dl = 0,18*f
D2 = 0,57*f
- détecteur
Rc = -l,8*f (concave)
où f désigne la distance focale du système optique et où les paramètres R, A et K correspondent à la définition de la forme d'une lentille donnée par l'équation suivante :
r2 / R-i 2 4
z-jjr) = + _2r + Ai4r + ...
où k-j_, R-j_ et A-j_j sont des paramètres caractéristiques de la lentille i, k-j_ étant une constante de conicité, Rj_ un rayon de courbure, et A-j_j un coefficient d' asphéricité .
5. Système optique selon la revendication 1, dans lequel les lentilles sont formées sur des plaques, assemblées en objectifs individuels et découpées.
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