EP3507639A1 - Système optique grand angle à focale variable - Google Patents

Système optique grand angle à focale variable

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EP3507639A1
EP3507639A1 EP17771488.8A EP17771488A EP3507639A1 EP 3507639 A1 EP3507639 A1 EP 3507639A1 EP 17771488 A EP17771488 A EP 17771488A EP 3507639 A1 EP3507639 A1 EP 3507639A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical system
lens
lenses
focal length
group
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17771488.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Emmanuel Hugot
Wilfried Jahn
Marc Ferrari
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aix Marseille Universite, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Aix Marseille Universite
Publication of EP3507639A1 publication Critical patent/EP3507639A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
    • G02B15/1425—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only the first group being negative

Definitions

  • the present invention relates to electronic image forming systems having fisheye wide angle optical systems with variable focal length.
  • the invention relates to a fisheye-type wide angle optical system with variable focal length capable of passing from a diagonal fisheye to a circular fisheye.
  • Such an optical system is intended to be mounted on an electronic image forming system comprising an electronic image sensor, being associated with said sensor positioned in the image space of the optical system.
  • “Fisheye wide-angle optical system” means that the optical system has a maximum field of view greater than 120 degrees in at least one general direction of the field of view of the optical system, and preferably a higher maximum field of view. at 160 degrees or even a maximum angle of field close to 180 degrees.
  • Fisheye wide angle optical system with variable focal length is meant a change in the region of the image formed by the optical system on which the maximum angle of view is reached.
  • such an optical system may be such that the field of view is fixed during the change of focal length.
  • circular fisheye means a configuration in which the entire field of view, whose maximum angle is close to 180 degrees, is written in the electronic sensor. The entire field of view is thus imaged in a circle inscribed on the sensor.
  • diagonal fisheye is meant a configuration in which the maximum angle of example close to 180 degrees, is obtained only in a few directions, especially on diagonals of the image sensor.
  • Such an optical system is for example described in the document EP 2 407 809 A1 and usually comprises substantially aligned along an optical axis OI from an object space 0 to an image space I of the optical system: a first group of lenses A negative vergence , and
  • a second group of positive-verging lenses B the first group of lenses A and the second group of lenses B moving relative to one another along the optical axis between a configuration of shorter focal length fw and a configuration of longer focal length ft.
  • the configuration of shorter focal length then corresponds to a circular fisheye while the configuration of longer focal length corresponds to a diagonal fisheye.
  • EP 2 407 809 A1 has several disadvantages.
  • This system comprises a large number of lenses (14 lenses) made of a similarly large number of different materials (10 different materials). Many of these lenses have aspheric surfaces that are expensive to manufacture and that require demanding manufacturing and alignment tolerances.
  • this optical system has a large vignetting which limits the optical performance of the system in terms of nonuniformity of the distribution of light intensity on the sensor causing a significant drop in this intensity as one moves away from the center of the image.
  • the present invention is intended to overcome these disadvantages.
  • an electronic image forming system comprising an optical system of the kind in question and a non - planar electronic image sensor, the optical system being specially adapted to be mounted on the training system.
  • An electronic image comprising the non - planar electronic image sensor associated with said sensor positioned in the optical system image space is characterized by further satisfying the following condition:
  • C is the radius of curvature of the image formed by the optical system and bfw is the distance between the end lens of the image space of the second lens group B and the object image formed by the optical system in the configuration of shorter focal length, and in that the non-planar electronic image sensor has a fixed radius of curvature, in particular fixed during a change in focal length of the optical system.
  • the optical system satisfies the following condition:
  • Fl is a focal length of the fixed lens group A
  • F2 is a focal length of the second lens group B
  • bfw is the distance between the end lens of the image space of the second lens group B and the image object formed by the optical system in the configuration of shorter focal length
  • said second lens group B comprises, in order from an image space thereof, a positive lens and a negative lens, in particular a positive lens, a negative lens and a positive lens;
  • said second group of lenses B comprises less than eight lenses, preferably less than seven lenses, even more preferably less than six lenses;
  • the optical system satisfies the following condition:
  • the optical system satisfies the following condition:
  • the optical system satisfies the following condition:
  • M2 is an axial displacement of the second lens group B between the shorter focal length configuration and the longer focal length configuration and F2 is a focal length of the second lens group B;
  • said second group of lenses B comprises an alternating juxtaposition of positive and negative lenses, starting with a positive lens from the object space of said lens group;
  • the non-planar electronic image sensor is convex.
  • FIG. 1 diagrammatically illustrates a first exemplary embodiment of an optical system according to the invention in which the first lens group comprises five lenses and the second lens group of the optical system also comprises five lenses,
  • FIG. 2A illustrates four aberration curves of the optical system of FIG. 1 at shorter focal length, respectively from left to right, spherical aberration for three wavelengths 0.4861 ⁇ m, 0.5876 ⁇ m and 0.6563 ⁇ m, the curvature from field to field wavelength 0.5876 ⁇ m, side chromaticism at wavelength 0.5876 ⁇ m and distortion at wavelength 0.5876 ⁇ m,
  • FIG. 2B illustrates the aberration curves of FIG. 2A for an intermediate focal distance of the example of FIG. 1,
  • FIG. 2C illustrates the aberration curves of FIG. 2A for the largest focal length of the example of FIG. 1,
  • FIG. 3 schematically illustrates a second exemplary embodiment of an optical system according to the invention in which the first lens group comprises five lenses and the second lens group of the optical system comprises six lenses,
  • FIG. 4A illustrates four aberration curves of the optical system of FIG. 3 at shorter focal length, respectively from left to right, spherical aberration for three wavelengths 0.4861 ⁇ m, 0.5876 ⁇ m and 0.6563 ⁇ m, the curvature field strength at wavelength 0.5876 ⁇ m, side chromaticism at wavelength 0.5876 ⁇ m and distortion at wavelength 0.5876 ⁇ m,
  • FIG. 4B illustrates the aberration curves of FIG. 4A for an intermediate focal length of the example of FIG. 3,
  • FIG. 4C illustrates the aberration curves of FIG. 4A for the greatest focal length of the example of FIG. 3,
  • FIG. 5 schematically illustrates a third exemplary embodiment of an optical system according to the invention in which the first lens group comprises five lenses and the second lens group of the optical system comprises seven lenses,
  • FIG. 6A illustrates four aberration curves of the optical system of FIG. 5 at shorter focal length, respectively from left to right, spherical aberration for three wavelengths 0.4861 ⁇ m, 0.5876 ⁇ m and 0.6563 ⁇ m, the curvature field strength at wavelength 0.5876 ⁇ m, side chromaticism at wavelength 0.5876 ⁇ m and distortion at wavelength 0.5876 ⁇ m,
  • FIG. 6B illustrates the aberration curves of FIG. 6A for an intermediate focal length of the example of FIG. 5,
  • FIG. 6C illustrates the aberration curves of FIG. 6A for the largest focal length of the example of FIG. 5,
  • FIG. 7 schematically illustrates a fourth embodiment of an optical system according to the invention in which the first lens group comprises five lenses and the second lens group of the optical system comprises six lenses,
  • FIG. 8A illustrates four aberration curves of the optical system of FIG. 7 at shorter focal length, respectively from left to right, spherical aberration for three wavelengths 0.4861 ⁇ m, 0.5876 ⁇ m and 0.6563 ⁇ m, the curvature of FIG. field at wavelength 0.5876 ⁇ m, side chromaticism at wavelength 0.5876 ⁇ m and distortion at wavelength 0.5876 ⁇ m,
  • FIG. 8B illustrates the aberration curves of FIG. 8A for an intermediate focal length of the example of FIG. 7,
  • FIG. 8C illustrates the aberration curves of FIG. 8A for the greatest focal length of the example of FIG. 7,
  • FIG. 9 illustrates an angle between the optical axis and a main ray of an off-axis light beam arriving on the lens closest to the object space
  • Fig. 10 is a schematic illustration of an electronic image forming system according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of an optical system 1 integrated in an electronic image forming system 2 comprising a non-planar electronic image sensor 3 according to the invention.
  • the optical system 1 extends with axial symmetry along an optical axis O from an object space to an image space of the optical system.
  • the optical system comprises, in order from the object space, a first group of lenses A and a second group of lenses B.
  • the first group of lenses A has a negative vergence.
  • the second group of lenses B has a positive vergence.
  • the first group of lenses A and the second group of lenses B move relative to each other along the optical axis during a change of focal length of the optical system.
  • the first lens group A and the second group of lenses B move relative to each other between a configuration of shorter focal length and a configuration of longer focal length.
  • the configuration of shorter focal length corresponds for example to a circular fisheye while the configuration of longer focal length corresponds to a diagonal fisheye.
  • the region of the image formed by the optical system on which the maximum field angle is reached is thus varied between the shorter focal length configuration and the longer focal length configuration.
  • the size of the image formed by the optical system is thus varied between the configuration of shorter focal length and the configuration of longer focal length.
  • the optical system is such that
  • f is a focal length such that fw ⁇ f ⁇ ft and Y is the image size of an incident ray with an angle ⁇ , where ⁇ is the angle, shown in Figure 9, between the optical axis (0) and a main ray (P) of an off-axis light beam arriving on the lens closest to the object space.
  • This projection performed by the wide-angle optical system is called an equisolide angle projection.
  • the optical system has a maximum near-field angle of 180 degrees with reduced distortion at the center of the image.
  • the optical system can also satisfy the following condition: where Yt is a larger image size for the optical system in the longer focal length configuration and Yw is a larger image size for the optical system in the shorter focal length configuration.
  • Condition (2) provides an optical system capable of passing from a configuration of shorter focal length corresponding to a circular fisheye to a configuration of longer focal length corresponding to a diagonal fisheye.
  • condition (2) guarantees the obtaining of a circular fisheye and a diagonal fisheye for a variety of image sensor formats, in particular APS-H format image sensors (with dimensions of 28.1 mm x 18.7 mm and a diagonal of 33.8 mm), APS-C image sensors (with dimensions of 22.5 mm x 15.0 mm and a diagonal of 27.0 mm) and full-size image sensors -size "(with dimensions of 36 mm x 24 mm and a diagonal of 43.2 mm).
  • APS-H format image sensors with dimensions of 28.1 mm x 18.7 mm and a diagonal of 33.8 mm
  • APS-C image sensors with dimensions of 22.5 mm x 15.0 mm and a diagonal of 27.0 mm
  • optical system is such that:
  • C is a radius of curvature of the image formed by the optical system and bfw is a draw of the objective, that is to say a distance between, on the one hand, a last lens of the second group of lenses B disposed the image space of said second lens group, and secondly, an image formed by the optical system in the configuration of shorter focal length.
  • the optical system can satisfy the following condition:
  • the first lens group A When -y ⁇ j exceeds the upper limit of condition (4), the first lens group A has a short focal length and it becomes difficult to correct the field curvature and chromatic side aberrations.
  • the system then has the disadvantages of prior systems discussed above, including greater manufacturing complexity and lower optical performance due to increased aberrations.
  • the first lens group A has a long focal length, it is difficult to obtain a circular fisheye in the configuration of shorter focal length while maintaining a draw bfw sufficient to fit the electronic boxes current.
  • the optical system can also satisfy the following condition:
  • the lens A1 When SF1 exceeds the upper limit of the condition (5), the lens A1 has too strong a vergence and it becomes difficult to correct the aberration of curvature generated as the lateral chromatic aberration.
  • the first lens of the object space of the first lens group A has a weak vergence and it is difficult to obtain a wide angle fisheye lens.
  • the optical system can satisfy the following condition:
  • M2 is an axial displacement of the second lens group B between the shorter focal length configuration and the longer focal length configuration and F2 is a focal length of the second lens group B.
  • the optical system can also satisfy the following condition:
  • the first lens group A When exceeds the upper limit of condition (7), the first lens group A has a very large focal length and it becomes difficult to achieve a circular fisheye.
  • the first lens group A When - is below the lower limit of the condition (7), the first lens group A has a small focal length and it becomes difficult to correct the field curvature and chromatic side aberrations.
  • the optical system may further satisfy the following condition:
  • the first A group of lenses has a negative vergence while the second group of lenses B has a positive vergence.
  • the first group of lenses A has five lenses referenced A1 to A5 from the object space to the image space of the optical system.
  • the first group of lenses A comprises:
  • a first lens A1 which is a negative meniscus with a convex surface towards the object space
  • a second lens A2 which is also a negative meniscus
  • a fourth lens A4 which is a positive lens
  • a fifth lens A5 which is a negative lens.
  • FIG. 1 A first embodiment of the invention is illustrated in FIG. 1
  • the second group of lenses B of the optical system comprises five lenses referenced Bl-1 to B5-1 from the object space to the image space of the optical system.
  • the second group of lenses B thus comprises, from the object space to the image space of the optical system:
  • a first lens Bl-1 which is a positive lens
  • a fifth lens B5-1 which is a positive lens.
  • the second group of lenses B of the optical system comprises, in order from the image space, a positive lens, a negative lens and a positive lens.
  • the second group of lenses B of the optical system thus does not include a field flattener, in particular formed by a succession of several positive lenses at the end of the image space of the optical system.
  • the second group of lenses B comprises an alternating juxtaposition of positive and negative lenses, starting with a positive lens from the object space of said lens group.
  • r is the radius of curvature in millimeters of each surface
  • d is the distance in millimeters separating two successive surfaces
  • nd is the refractive index of the material for the wavelength of the line.
  • sodium d (587.56 nm)
  • vd is the corresponding Abbe number.
  • the second group of lenses B of the optical system comprises six lenses referenced Bl-2, B2-2, B3-2, B4-2, B5-2 and B6-2 from the object space to the image space of the optical system.
  • the second group of lenses B thus comprises, from the object space to the image space of the optical system:
  • a first lens Bl-2 which is a positive lens
  • an optical doublet (B2-2, B3-2) formed of a lens B2-2 which is a negative lens and a third lens B3-2 which is a positive lens,
  • an optical doublet (B4-2, B5-2) formed of a fourth lens B4-2 which is a positive lens, and a fifth lens B5-2 which is a negative lens,
  • a sixth lens B6-2 which is a positive lens.
  • the second group of lenses B of the optical system comprises, in order from the image space, a positive lens, a negative lens and a positive lens and thus does not include a field flattener.
  • FIG. 1 A third embodiment of the invention is illustrated in FIG. 1
  • the second group of lenses B of the optical system comprises seven lenses referenced Bl-3, B2-3, B3-3, B4-3, B5-3, B6-3 and B7-3 from the object space to the image space of the optical system.
  • the second group of lenses B thus comprises, from the object space to the image space of the optical system:
  • a first lens Bl-3 which is a positive lens
  • a first optical doublet (B2-3, B3-3) formed of a second lens B2 which is a negative lens and a third lens B3-3 which is a positive lens,
  • a second optical doublet (B4-3, B5-3) formed of a fourth lens B4 which is a positive lens, and a fifth lens B5 which is a negative lens, and a third optical doublet formed of a sixth lens additional B6-3 which is a negative lens and a seventh lens B7-3 which is a positive lens.
  • the second group of lenses B of the optical system comprises, in order from the image space, a positive lens, a negative lens and a negative lens and thus does not include a field flattener.
  • the second group of lenses B of the optical system comprises six lenses referenced Bl-4, B2-4, B3-4, B4-4, B5-4 and B6-4 from the object space to the image space of the optical system.
  • the second group of lenses B thus comprises, from the object space to the image space of the optical system:
  • a first lens Bl-4 which is a positive lens
  • an optical doublet (B2-4, B3-4) formed of a lens B2-4 which is a negative lens and a third lens B3-4 which is a positive lens,
  • an optical doublet (B4-4, B5-4) formed of a fourth lens B4-4 which is a positive lens, and a fifth lens B5-4 which is a negative lens,
  • a sixth lens B6-4 which is a positive lens.
  • the second group of lenses B of the optical system comprises, in order from the image space, a positive lens, a negative lens and a positive lens and thus does not include a field flattener.
  • SOI is the first embodiment
  • SO2 is the second embodiment
  • SO3 is the third embodiment
  • SO4 is the fourth embodiment.
  • FIG. 10 illustrates the integration of an optical system 1 in an electronic image forming system 2 comprising a non-planar electronic image sensor 3 according to the invention.
  • the non-planar electronic image sensor 3 is placed in the image space of the optical system 1 at the location of the image formed by said optical system.
  • the image sensor 3 comprises a photo element transducer array and forms a CCD sensor or a CMOS sensor for example.
  • the image sensor 3 is not flat and therefore has a non-infinite radius of curvature.
  • the image sensor may be a sensor of variable radius of curvature or, advantageously, perhaps an image sensor with a fixed radius of curvature, so as to simplify the operation of the electronic image forming system.
  • the image sensor 3 has a fixed radius of curvature, in particular fixed during a change in the focal length of the optical system 1.
  • a fixed curvature has certain advantages, especially with respect to a variable or adjustable curvature:
  • variable curvature necessitates a deformation mechanism of the additional image sensor, which is heavy, bulky and subject to the fatigue of the materials;
  • variable curvature can lead to additional fragilities of the image sensor which can degrade the quality of the image in the long run;
  • a flat image sensor can easily be replaced by a non-planar image sensor with a fixed radius of curvature in an electronic box. Conversely, the replacement of a planar image sensor by an image sensor with a variable radius of curvature necessitates major modifications of the case, which implies a different design or production line in order to realize the system of production. image formation.
  • the image sensor 3 is advantageously convex. This is notably different from the majority of electronic image forming systems which have a sensor having a concave radius of curvature.
  • the radius of curvature of the image sensor may for example be between 161 and 280 mm, or even between 161 and 262 mm.
  • the electronic image forming system 2 may be a digital SLR camera.
  • the optical system 1 can be integrated and mounted on a camera body 4 comprising the image sensor 3.
  • the lens can in particular be removably mounted on the camera body 4.
  • the apparatus body 4 may furthermore comprise a removable mirror 5 adapted, in a first position, to be placed on the optical axis to reflect the light coming from the optical system 1 in the direction of a viewing optical system 6 comprising a ocular 7 and, in a second position, deviate from the optical axis of the optical system 1 to let light from the optical system 1 reach the image sensor 3 disposed in the camera body 4.
  • a removable mirror 5 adapted, in a first position, to be placed on the optical axis to reflect the light coming from the optical system 1 in the direction of a viewing optical system 6 comprising a ocular 7 and, in a second position, deviate from the optical axis of the optical system 1 to let light from the optical system 1 reach the image sensor 3 disposed in the camera body 4.

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Abstract

Système optique (1) grand angle de type fisheye à focale variable monté sur un système de formation d' image électronique (2) comportant un capteur d'image électronique non-planaire (3) à rayon de courbure fixe. Le système optique comprend un premier groupe de lentilles (A) à vergence négative et un deuxième groupe de lentilles (B) à vergence positive se déplaçant l'un par rapport à l'autre entre une configuration de plus courte distance focale et une configuration de plus longue distance focale. Le système optique satisfait à la condition (I) où C est le rayon de courbure de l'image formée par le système optique et bfw est la distance entre la lentille d'extrémité de l'espace image du deuxième groupe de lentilles et l'image objet formée par le système optique dans la configuration de plus courte distance focale.

Description

Système optique grand angle à focale variable .
La présente invention est relative aux systèmes de formation d' image électronique comportant des systèmes optiques grand angle de type fisheye à focale variable.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un système optique grand angle de type fisheye à focale variable apte à passer d'un fisheye diagonal à un fisheye circulaire .
Un tel système optique est destiné à être monté sur un système de formation d' image électronique comportant un capteur d'image électronique, en étant associé avec ledit capteur positionné dans l'espace image du système optique.
Par « système optique grand angle de type fisheye », on entend que le système optique présente un angle de champ maximal supérieur à 120 degrés selon au moins une direction générale du champ de vision du système optique, et de préférence un angle de champ maximal supérieur à 160 degrés voire un angle de champ maximal proche de 180 degrés.
Par « système optique grand angle de type fisheye à focale variable », on entend un changement de la région de l'image formée par le système optique sur laquelle l'angle de champ maximal est atteint. En particulier, un tel système optique peut être tel que le champ de vue soit fixe lors du changement de focale.
Ainsi, par « fisheye circulaire », on entend une configuration dans laquelle tout le champ de vue, dont l'angle maximale est proche de 180 degrés, est inscrit dans le capteur électronique. Tout le champ de vue est ainsi imagé dans un cercle inscrit sur le capteur.
Et par « fisheye diagonal », on entend une configuration dans laquelle l'angle de champ maximal, par exemple proche de 180 degrés, est obtenu uniquement sur quelques directions, notamment sur des diagonales du capteur d'image.
Un tel système optique est par exemple décrit dans le document EP 2 407 809 Al et comprend usuellement, sensiblement alignés selon un axe optique O-I depuis un espace objet 0 vers un espace image I du système optique: un premier groupe de lentilles A à vergence négative, et
un deuxième groupe de lentilles B à vergence positive, le premier groupe de lentilles A et le deuxième groupe de lentilles B se déplaçant l'un par rapport à l'autre le long de l'axe optique entre une configuration de plus courte distance focale fw et une configuration de plus longue distance focale ft .
La configuration de plus courte distance focale correspond alors à un fisheye circulaire tandis que la configuration de plus longue distance focale correspond à un fisheye diagonal.
Le système optique décrit dans le document
EP 2 407 809 Al présente toutefois plusieurs inconvénients. Ce système comporte un nombre important de lentilles (14 lentilles) réalisées en un nombre également important de matériaux différents (10 matériaux différents). Plusieurs de ces lentilles présentent des surfaces asphériques dont la fabrication est coûteuse et qui imposent des tolérances de fabrication et d'alignement exigeantes. Par ailleurs, ce système optique présente un vignettage important qui limite les performances optiques du système en terme de non- uniformité de la répartition d'intensité lumineuse sur le capteur causant une chute importante de cette intensité dès lors que l'on s'éloigne du centre de l'image. Il existe un besoin pour améliorer les caractéristiques optiques d'un système de formation d'image électronique comportant un tel système optique, ainsi que pour réduire la complexité et le coût de fabrication.
La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients.
A cet effet, selon l'invention, un système de formation d' image électronique comportant un système optique du genre en question et un capteur d' image électronique non-planaire, le système optique étant spécialement destiné à être monté sur le système de formation d' image électronique comportant le capteur d' image électronique non-planaire en étant associé avec ledit capteur positionné dans l'espace image du système optique, est caractérisé en ce qu'il satisfait en outre la condition suivante :
C
3.5 <—— < 7.5
bfw
où C est le rayon de courbure de l'image formée par le système optique et bfw est la distance entre la lentille d'extrémité de l'espace image du deuxième groupe de lentilles B et l'image objet formée par le système optique dans la configuration de plus courte distance focale, et en ce que le capteur d' image électronique non-planaire présente un rayon de courbure fixe, en particulier fixe lors d'un changement de distance focale du système optique.
Grâce à ces dispositions, il est possible d'utiliser un nombre réduit de lentilles et un nombre réduit de matériaux de fabrication. Il est également possible d'améliorer les performances optiques du système en supprimant de manière importante le vignettage.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
- le système optique satisfait la condition suivante :
\F1\.F2
0.20 <- ■—T≤ 0.30
(bfWy
où Fl est une distance focale du groupe de lentilles fixe A, F2 est une distance focale du deuxième groupe de lentilles B et bfw est la distance entre la lentille d'extrémité de l'espace image du deuxième groupe de lentilles B et l'image objet formée par le système optique dans la configuration de plus courte distance focale ;
- ledit deuxième groupe de lentilles B comprend, dans l'ordre à partir d'un espace image de celui-ci, une lentille positive et une lentille négative, en particulier une lentille positive, une lentille négative et une lentille positive ;
- ledit deuxième groupe de lentilles B comprend moins de huit lentilles, de préférence moins de sept lentilles, encore plus préfèrentiellement moins de six lentilles ;
- le système optique satisfait la condition suivante :
bfw
2.50 < -L- < 3.40 où bfw est la distance entre la lentille d'extrémité de l'espace image du deuxième groupe de lentilles B et l'image objet formée par le système optique dans la configuration de plus courte distance focale et Fl est une distance focale du premier groupe de lentilles A ;
- le système optique satisfait la condition suivante :
0.30 < SF1≤ 0.50
où SF1 est un facteur de forme d'une première lentille depuis l'espace objet du groupe de lentilles fixe A tel que SFL1 = (rl— r2)/(rl + r2) où rl est un rayon de courbure depuis l'espace objet de ladite première lentille et r2 est un rayon de courbure depuis l'espace image de ladite première lentille ;
- le système optique satisfait la condition suivante :
M2
0.45 < < 0.6
F2
où M2 est un déplacement axial du deuxième groupe de lentilles B entre la configuration de plus courte distance focale et la configuration de plus longue distance focale et F2 est une distance focale du deuxième groupe de lentilles B ;
- ledit deuxième groupe de lentilles B comprend une juxtaposition alternée de lentilles positives et négatives, débutant par une lentille positive depuis l'espace objet dudit groupe de lentilles ;
le capteur d' image électronique non-planaire est convexe.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs de ses formes de réalisation, données à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints.
Sur les dessins :
- la figure 1 illustre schématiquement un premier exemple de réalisation d'un système optique selon l'invention dans lequel le premier groupe de lentilles comporte cinq lentilles et le deuxième groupe de lentilles du système optique comprend également cinq lentilles,
- la figure 2A illustre quatre courbes d'aberration du système optique de la figure 1 à plus courte distance focale, respectivement de gauche à droite, l'aberration sphérique pour trois longueurs d'onde 0.4861 pm, 0.5876 pm et 0.6563 pm, la courbure de champ à la longueur d'onde 0.5876 pm, le chromatisme latéral à la longueur d'onde 0.5876 pm et la distorsion à la longueur d'onde 0.5876 pm,
la figure 2B illustre les courbes d'aberration de la figure 2A pour une distance focale intermédiaire de l'exemple de la figure 1,
la figure 2C illustre les courbes d'aberration de la figure 2A pour la plus grande distance focale de l'exemple de la figure 1,
- la figure 3 illustre schématiquement un deuxième exemple de réalisation d'un système optique selon l'invention dans lequel le premier groupe de lentilles comporte cinq lentilles et le deuxième groupe de lentilles du système optique comprend six lentilles,
- la figure 4A illustre quatre courbes d'aberration du système optique de la figure 3 à plus courte distance focale, respectivement de gauche à droite, l'aberration sphérique pour trois longueurs d'onde 0.4861 pm, 0.5876 pm et 0.6563 pm, la courbure de champ à la longueur d'onde 0.5876 pm, le chromatisme latéral à la longueur d'onde 0.5876 pm et la distorsion à la longueur d'onde 0.5876 pm,
la figure 4B illustre les courbes d'aberration de la figure 4A pour une distance focale intermédiaire de l'exemple de la figure 3,
la figure 4C illustre les courbes d'aberration de la figure 4A pour la plus grande distance focale de l'exemple de la figure 3,
la figure 5 illustre schématiquement un troisième exemple de réalisation d'un système optique selon l'invention dans lequel le premier groupe de lentilles comporte cinq lentilles et le deuxième groupe de lentilles du système optique comprend sept lentilles,
- la figure 6A illustre quatre courbes d'aberration du système optique de la figure 5 à plus courte distance focale, respectivement de gauche à droite, l'aberration sphérique pour trois longueurs d'onde 0.4861 pm, 0.5876 pm et 0.6563 pm, la courbure de champ à la longueur d'onde 0.5876 pm, le chromatisme latéral à la longueur d'onde 0.5876 pm et la distorsion à la longueur d'onde 0.5876 pm,
- la figure 6B illustre les courbes d'aberration de la figure 6A pour une distance focale intermédiaire de l'exemple de la figure 5,
la figure 6C illustre les courbes d'aberration de la figure 6A pour la plus grande distance focale de l'exemple de la figure 5,
la figure 7 illustre schématiquement un quatrième exemple de réalisation d'un système optique selon l'invention dans lequel le premier groupe de lentilles comporte cinq lentilles et le deuxième groupe de lentilles du système optique comprend six lentilles,
la figure 8A illustre quatre courbes d'aberration du système optique de la figure 7 à plus courte distance focale, respectivement de gauche à droite, l'aberration sphérique pour trois longueurs d'onde 0.4861 pm, 0.5876 pm et 0.6563 pm, la courbure de champ à la longueur d'onde 0.5876 pm, le chromatisme latéral à la longueur d'onde 0.5876 pm et la distorsion à la longueur d'onde 0.5876 pm,
la figure 8B illustre les courbes d'aberration de la figure 8A pour une distance focale intermédiaire de l'exemple de la figure 7,
la figure 8C illustre les courbes d'aberration de la figure 8A pour la plus grande distance focale de l'exemple de la figure 7,
- la figure 9 illustre un angle entre l'axe optique et un rayon principal d'un faisceau lumineux hors axe arrivant sur la lentille la plus proche de l'espace objet, et
la figure 10 est une illustration schématique d'un système de formation d'image électronique selon un mode de réalisation de l'invention.
Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
La figure 1 illustre un premier mode de réalisation d'un système optique 1, intégré dans un système de formation d' image électronique 2 comportant un capteur d'image électronique non-planaire 3 selon l'invention. Le système optique 1 s'étend avec une symétrie axiale le long d'un axe optique 0 depuis un espace objet vers un espace image du système optique.
Le système optique comprend, dans l'ordre depuis l'espace objet, un premier groupe de lentilles A et un deuxième groupe de lentilles B.
Le premier groupe de lentilles A présente une vergence négative .
Le deuxième groupe de lentilles B présente une vergence positive.
Le premier groupe de lentilles A et le deuxième groupe de lentilles B se déplacent l'un par rapport à l'autre le long de l'axe optique lors d'un changement de focale du système optique.
Plus précisément, lors d'un changement de focale du système optique d'une distance focale courte fw à une distance focale longue ft, le premier groupe de lentilles A et le deuxième groupe de lentilles B se déplacent l'un par rapport à l'autre entre une configuration de plus courte distance focale et une configuration de plus longue distance focale.
La configuration de plus courte distance focale correspond par exemple à un fisheye circulaire tandis que la configuration de plus longue distance focale correspond à un fisheye diagonal.
La région de l'image formée par le système optique sur laquelle l'angle de champ maximal est atteint est ainsi variée entre la configuration de plus courte distance focale et la configuration de plus longue distance focale.
La taille de l'image formée par le système optique est ainsi variée entre la configuration de plus courte distance focale et la configuration de plus longue distance focale.
De manière avantageuse, le système optique est tel que
r = 2*/*sinQ(85°<0<9O°) (1)
où f est une distance focale telle que fw < f < ft et Y est la taille image d'un rayon incident avec un angle Θ , où Θ est l'angle, illustré sur la figure 9, entre l'axe optique (0) et un rayon principal (P) d'un faisceau lumineux hors axe arrivant sur la lentille la plus proche de l'espace objet. Cette projection réalisée par le système optique grand angle est appelée une projection à angle équisolide.
De cette manière, le système optique présente un angle de champ maximal proche de 180 degrés avec une distorsion réduite au centre de l'image.
Par ailleurs, le système optique peut également satisfaire la condition suivante : où Yt est une plus grande taille d' image pour le système optique dans la configuration de plus longue distance focale et Yw est une plus grande taille d' image pour le système optique dans la configuration de plus courte distance focale.
La condition (2) permet d'obtenir un système optique apte à passer d'une configuration de plus courte distance focale correspondant à un fisheye circulaire à une configuration de plus longue distance focale correspondant à un fisheye diagonal.
En particulier, la condition (2) garantit l'obtention d'un fisheye circulaire et d'un fisheye diagonal pour une diversité de formats de capteurs d'image, notamment des capteurs d'images au format APS-H (avec des dimensions de 28.1 mm x 18.7 mm et une diagonale de 33.8 mm), des capteurs d'image au format APS-C (avec des dimensions de 22.5 mm x 15.0 mm et une diagonale de 27.0 mm) et des capteurs d'image au format « full-size » (avec des dimensions de 36 mm x 24 mm et une diagonale de 43.2 mm) .
Par ailleurs le système optique est tel que:
3.5<-^<7.5 (3)
bfw
où C est un rayon de courbure de l'image formée par le système optique et bfw est un tirage de l'objectif, c'est- à-dire une distance entre, d'une part, une dernière lentille du deuxième groupe de lentilles B disposée de l'espace image dudit deuxième groupe de lentilles, et d'autre part, une image formée par le système optique dans la configuration de plus courte distance focale.
c
Si le rapport est inférieur à la limite inférieure bfw
de la condition (3) , le rayon de courbure requis pour le capteur d' image est trop important et les aberrations optiques deviennent préjudiciables ou la fabrication du capteur d'image devient difficile voire impossible. Si le c
rapport -^— est supérieur à la limite supérieure de la condition (3), le rayon de courbure requis pour le capteur d' image est trop grand et le système présente les inconvénients des systèmes de l'art antérieur discutés plus haut, notamment une plus grande complexité de fabrication et des performances optiques inférieures.
En considérant tout d'abord plus particulièrement le premier groupe de lentilles A, le système optique peut satisfaire la condition suivante :
2.50 <^< 3.40 (4)
|F1|
où Fl est une distance focale du premier groupe de lentilles A.
bfw
Lorsque -y^j excède la limite supérieure de la condition (4), le premier groupe de lentilles A présente une distance focale trop courte et il devient difficile de corriger les aberrations de courbure de champ et chromatique latérale. Le système présente alors les inconvénients des systèmes antérieurs discutés plus haut, notamment une plus grande complexité de fabrication et des performances optiques inférieures dues à l'augmentation des aberrations .
bfw
Lorsque -—- est inférieure a la limite inférieure de
|F1|
la condition (4), le premier groupe de lentilles A présente une distance focale trop longue, il est difficile d'obtenir un fisheye circulaire dans la configuration de plus courte distance focale tout en maintenant un tirage bfw suffisant pour s'adapter aux boîtiers électroniques actuels.
Le système optique peut également satisfaire la condition suivante :
0.30 < SF1≤ 0.50 (5)
où SF1 est un facteur de forme d'une première lentille Al de l'espace objet du groupe de lentilles fixe A tel que SF1 = (rl— r2)/(rl + r2) où rl est un rayon de courbure depuis l'espace objet de ladite première lentille et r2 est un rayon de courbure depuis l'espace image de ladite première lentille .
Lorsque SF1 excède la limite supérieure de la condition (5) , la lentille Al a une vergence trop forte et il devient difficile de corriger l'aberration de courbure engendrée tout comme l'aberration chromatique latérale.
Lorsque SF1 est inférieure à la limite inférieure de la condition (5), la première lentille de l'espace objet du premier groupe de lentilles A présente une vergence trop faible et il est difficile d'obtenir un objectif fisheye grand angle.
En considérant à présent plus particulièrement le deuxième groupe de lentilles B, le système optique peut satisfaire la condition suivante :
0.45≤—≤ 0.6 (6)
F2
où M2 est un déplacement axial du deuxième groupe de lentilles B entre la configuration de plus courte distance focale et la configuration de plus longue distance focale et F2 est une distance focale du deuxième groupe de lentilles B.
M2
Lorsque — excède la limite supérieure de la condition
(6), la valeur maximale de déplacement M2 du deuxième groupe de lentilles B devient excessivement grande et les variations d'aberrations optiques deviennent trop importantes pour être suffisamment corrigées. M2
Lorsque — est inférieure a la limite inférieure de la
^ F2
condition (6), la valeur maximale de déplacement M2 du deuxième groupe de lentilles B devient trop faible pour assurer le facteur de zoom désiré.
Le système optique peut également satisfaire la condition suivante :
0.2 <— <0.5 (7)
F2
Lorsque excède la limite supérieure de la condition (7), le premier groupe de lentilles A a une distance focale très grande et il devient difficile de réaliser un fisheye circulaire.
Lorsque —- est inférieure à la limite inférieure de la condition (7), le premier groupe de lentilles A a une distance focale trop faible et il devient difficile de corriger les aberrations de courbure de champ et chromatique latérale.
Le système optique peut par ailleurs satisfaire la condition suivante :
0 20 ≤ \FllF2 ≤ 0
{pfw
Lorsque \pl\-F2 excède la limite supérieure de la
{pfwy
condition (8), il devient difficile de réaliser un fisheye circulaire tout en maintenant un tirage bfw suffisant pour s'adapter aux boîtiers électroniques actuels.
Lorsque ^F1^F2 est inférieure à la limite inférieure de
{pfwy
la condition (8), il devient difficile de corriger les aberrations de courbure de champ et chromatique latérale.
Quatre modes de réalisation de l'invention vont à présent être décrits plus en détail.
Dans chacun de ces modes de réalisation, le premier groupe de lentilles A présente une vergence négative tandis que le deuxième groupe de lentilles B présente une vergence positive .
Par ailleurs, le premier groupe de lentilles A comporte cinq lentilles référencées Al à A5 depuis l'espace objet vers l'espace image du système optique.
Le premier groupe de lentilles A comporte ainsi :
une première lentille Al qui est un ménisque négatif avec une surface convexe vers l'espace objet,
une deuxième lentille A2 qui est également un ménisque négatif,
une troisième lentille A3 qui est également un ménisque négatif,
une quatrième lentille A4 qui est une lentille positive, et
une cinquième lentille A5 qui est une lentille négative .
Les caractéristiques précises des lentilles A1-A5 du premier groupe de lentilles A sont variables selon les modes de réalisation de l'invention décrits ci-après.
PREMIER MODE DE REALISATION
Un premier mode de réalisation de l'invention est illustré sur la figure 1.
Dans ce mode de réalisation, le deuxième groupe de lentilles B du système optique comprend cinq lentilles référencées Bl-1 à B5-1 depuis l'espace objet vers l'espace image du système optique.
Le deuxième groupe de lentilles B comporte ainsi, depuis l'espace objet vers l'espace image du système optique :
une première lentille Bl-1 qui est une lentille positive, un triplet optique (B2-1 , B3-1 , B4-1 ) formé d'une deuxième lentille B2-1 qui est une lentille négative, d'une troisième lentille B3-1 qui est une lentille positive, et d'une quatrième lentille B4-1 qui est une lentille négative,
et une cinquième lentille B5-1 qui est une lentille positive .
On remarque ainsi que le deuxième groupe de lentilles B du système optique comprend, dans l'ordre à partir de l'espace image, une lentille positive, une lentille négative et une lentille positive.
Le deuxième groupe de lentilles B du système optique ne comprend ainsi pas d' aplatisseur de champ, notamment formé par une succession de plusieurs lentilles positives à l'extrémité de l'espace image du système optique.
Plus généralement, dans ce premier mode de réalisation, le deuxième groupe de lentilles B comprend une juxtaposition alternée de lentilles positives et négatives, débutant par une lentille positive depuis l'espace objet dudit groupe de lentilles.
Pour les quatre modes de réalisation qui suivent, r est le rayon de courbure en millimètre de chaque surface, d est la distance en millimètre séparant deux surfaces successives, nd est l'indice de réfraction du matériau pour la longueur d'onde de la raie d du sodium (soit 587, 56 nm) , et vd est le nombre d'Abbe correspondant.
Effective
Surface
r d nd vd semi- n°
diameter
1 54.398 2.000 1.8502 32.17 33.50
2 24.959 13.870 22.92
3 218.238 1.500 1.5952 67.74 22.92 4 18.550 10.682 16.02
5 -87.368 1.522 1.5891 61.27 16.02
6 18.131 9.022 1.7847 26.08 14.60
7 -90.911 2.951 14.60
8 -32.499 1.396 1.8340 37.30 14.20
9 -116.119 (VARIABLE) 14.20
10 26.682 6.958 1.7725 49.62 7.80
11 -56.429 0.035 7.80
12 STOP 1.122 5.34
13 -25.931 5.741 1.8340 37.30 5.60
14 22.342 5.655 1.4875 70.41 8.20
15 -10.442 3.724 1.8061 40.61 8.20
16 -16.760 0.000 10.70
17 64.436 3.843 1.4970 81.61 12.90
18 -40.124 (VARIABLE) 12.90
Plan
221.16
image
DEUXIEME MODE DE REALISATION Un deuxième mode de réalisation de l'invention est illustré sur la figure 3.
Dans ce mode de réalisation, le deuxième groupe de lentilles B du système optique comprend six lentilles référencées Bl-2, B2-2, B3-2, B4-2, B5-2 et B6-2 depuis l'espace objet vers l'espace image du système optique.
Le deuxième groupe de lentilles B comporte ainsi, depuis l'espace objet vers l'espace image du système optique :
une première lentille Bl-2 qui est une lentille positive,
un doublet optique (B2-2,B3-2) formé d'une lentille B2-2 qui est une lentille négative et d'une troisième lentille B3-2 qui est une lentille positive,
un doublet optique (B4-2,B5-2) formé d'une quatrième lentille B4-2 qui est une lentille positive, et d'une cinquième lentille B5-2 qui est une lentille négative,
et une sixième lentille B6-2 qui est une lentille positive .
On remarque ici également que le deuxième groupe de lentilles B du système optique comprend, dans l'ordre à partir de l'espace image, une lentille positive, une lentille négative et une lentille positive et ne comprend ainsi pas d' aplatisseur de champ.
Effective
Surface
r d nd vd semi- n°
diameter
1 48.607 2.000 1.8502 32.17 32.40
2 25.344 12.399 23.04
3 111.048 1.502 1.5952 67.74 23.00
4 16.696 10.980 15.16 5 -101.843 1.998 1.5952 67.74 15.10
6 15.843 8.120 1.7552 27.58 12.98
7 535.082 4.414 12.60
8 -25.266 7.550 1.8830 40.76 11.80
9 -49.708 (VARIABLE) 12.00
10 28.745 2.106 1.7858 44.05 8.90
11 -170.673 5.372 8.70
12 STOP 1.379 5.23
13 -22.641 2.117 1.8830 40.76 5.60
14 24.206 3.841 1.4970 81.61 7.00
15 -23.143 0.000 7.90
16 171.813 5.195 1.48.75 70.41 9.24
17 -13.077 3.360 1.8830 40.76 9.60
18 -21.915 0.000 11.90
19 210.431 4.782 1.4970 81.61 13.80
20 -26.933 (VARIABLE) 13.90
Plan
162.04
image
TROISIEME MODE DE REALISATION
Un troisième mode de réalisation de l'invention est illustré sur la figure 5.
Dans ce mode de réalisation, le deuxième groupe de lentilles B du système optique comprend sept lentilles référencées Bl-3, B2-3, B3-3, B4-3, B5-3, B6-3 et B7-3 depuis l'espace objet vers l'espace image du système optique .
Le deuxième groupe de lentilles B comporte ainsi, depuis l'espace objet vers l'espace image du système optique :
une première lentille Bl-3 qui est une lentille positive,
un premier doublet optique (B2-3,B3-3) formé d'une deuxième lentille B2 qui est une lentille négative et d'une troisième lentille B3-3 qui est une lentille positive,
un deuxième doublet optique (B4-3,B5-3) formé d'une quatrième lentille B4 qui est une lentille positive, et d'une cinquième lentille B5 qui est une lentille négative, et un troisième doublet optique formé d'une sixième lentille additionnelle B6-3 qui est une lentille négative et d'une septième lentille B7-3 qui est une lentille positive .
On remarque que le deuxième groupe de lentilles B du système optique comprend, dans l'ordre à partir de l'espace image, une lentille positive, une lentille négative et une lentille négative et ne comprend ainsi pas d' aplatisseur de champ .
Surface Effective r d nd vd
n° semi-diameter
1 47.855 2.500 1.8502 32.17 30.52
2 17.158 15.548 17.06
3 -1093.713 1.600 1.5952 67.74 16.90
4 28.795 6.007 14.30
5 -61.102 1.500 1.5952 67.74 14.03
6 16.926 7.238 1.7552 27.58 12.71
7 -79.977 2.758 12.60
8 -24.685 1.200 1.8830 40.76 12.31 9 -48.508 (VARIABLE) 12.42
10 26.873 1.833 1.8830 40.76 8.29
11 -1433.545 4.133 8.16
12 Infinity 1.953 5.78
13 -29.287 1.797 1.8830 40.76 6.28
14 21.022 3.976 1.4875 70.41 7.45
15 -25.623 0.000 8.18
16 298.549 4.602 1.4875 70.41 9.23
17 -13.218 2.499 1.8830 40.76 9.44
18 -24.073 0.000 11.32
19 112.279 1.000 1.8502 32.17 13.12
20 65.848 5.939 1.4970 81.61 13.43
21 -24.712 (VARIABLE) 13.57
Plan
261.75
image
QUATRIEME MODE DE REALISATION
Un quatrième mode de réalisation de l'invention est illustré sur la figure 7.
Dans ce mode de réalisation, le deuxième groupe de lentilles B du système optique comprend six lentilles référencées Bl-4, B2-4, B3-4, B4-4, B5-4 et B6-4 depuis l'espace objet vers l'espace image du système optique.
Le deuxième groupe de lentilles B comporte ainsi, depuis l'espace objet vers l'espace image du système optique :
une première lentille Bl-4 qui est une lentille positive,
un doublet optique (B2-4, B3-4) formé d'une lentille B2-4 qui est une lentille négative et d'une troisième lentille B3-4 qui est une lentille positive,
un doublet optique (B4-4, B5-4) formé d'une quatrième lentille B4-4 qui est une lentille positive, et d'une cinquième lentille B5-4 qui est une lentille négative,
et une sixième lentille B6-4 qui est une lentille positive .
On remarque ici également que le deuxième groupe de lentilles B du système optique comprend, dans l'ordre à partir de l'espace image, une lentille positive, une lentille négative et une lentille positive et ne comprend ainsi pas d' aplatisseur de champ.
Effective
Surface
r d nd vd semi- n°
diameter
1 70.456 3.000 1.9037 31.42 37.00
2 27.196 13.474 25.02
3 102.014 2.000 1.5935 67.33 23.50
4 20.378 11.656 17.22
5 -70.549 2.000 1.5935 67.33 16.5
6 20.676 9.925 1.7847 25.72 15.00
7 -90.768 5.843 14.50 8 -28.19 6.179 1.883 40.81 11.50
9 -110.466 (VARIABLE) 11.50
10 24.447 2.451 1.788 47.52 8.00
11 -174.400 1.396 8.00
12 STOP 2.298
13 -23.968 3.617 1.883 40.81 7.00
14 23.525 3.911 1.49 70.42 8.70
15 -23.127 0.1 8.70
16 482.532 3.745 1.497 81.60 10.00
17 -19.170 1.189 1.883 40.81 10.50
18 -27.411 0.1 11.00
19 144.600 3.708 1.497 81.60 12.50
20 -32.942 (VARIABLE) 12.50
Plan
280
image
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d'exemples ; elle s'étend à d'autres variantes.
D'autres réalisations sont possibles.
Le tableau suivant résume les valeurs de chaque expression conditionnelle pour les différents exemples détaillés ci-dessus.
où SOI est le premier mode de réalisation, S02 est le deuxième mode de réalisation, S03 est le troisième mode de réalisation et S04 est le quatrième mode de réalisation.
La figure 10 illustre l'intégration d'un système optique 1 dans un système de formation d' image électronique 2 comportant un capteur d' image électronique non-planaire 3 selon l'invention.
Le capteur d' image électronique non-planaire 3 est placé dans l'espace image du système optique 1 à l'endroit de l'image formé par ledit système optique.
Le capteur d'image 3 comporte une matrice d'élément photo transducteurs et forme un capteur CCD ou un capteur CMOS par exemple.
Le capteur d'image 3 n'est pas plan et présente donc un rayon de courbure non-infini. Le capteur d'image peut être un capteur à rayon de courbure variable ou, avantageusement, peut-être un capteur d'image avec un rayon de courbure fixe, de sorte à simplifier le fonctionnement du système de formation d'image électronique.
Avantageusement, le capteur d'image 3 présente un rayon de courbure fixe, en particulier fixe lors d'un changement de distance focale du système optique 1. Une courbure fixe présente certains avantages, notamment par rapport à une courbure variable ou ajustable :
- une courbure variable nécessite un mécanisme de déformation du capteur d'image additionnel, qui est lourd, volumineux et soumis à la fatigue des matériaux ;
- une courbure variable peut conduire à des fragilités supplémentaires du capteur d' image qui peuvent dégrader la qualité de l'image sur le long terme ; et
- un capteur d'image plan peut facilement être remplacé par un capteur d' image non-planaire avec un rayon de courbure fixe dans un boitier électronique. A l'inverse, le remplacement d'un capteur d'image plan par un capteur d' image à rayon de courbure variable nécessite des modifications importantes du boitier, ce qui implique une conception ou une chaîne de production différente afin de réaliser le système de formation d'image.
En outre, un tel capteur d'image 3 à rayon de courbure fixe permet de corriger les aberrations optiques même lorsque le champ de vue a un angle maximale élevé, par exemple proche de 180 degrés. Il n'est donc pas nécessaire d'utiliser un capteur d'image 3 ayant un rayon de courbure variable .
En outre, le capteur d'image 3 est avantageusement convexe. Cela est notamment différent de la majorité des systèmes de formation d' image électronique qui ont un capteur ayant un rayon de courbure concave.
Le rayon de courbure du capteur d' image peut par exemple être compris entre 161 et 280 mm, voire entre 161 et 262 mm.
Le système de formation d' image électronique 2 peut être un appareil photo numérique reflex. Dans ce mode de réalisation, le système optique 1 peut être intégré et monté sur un corps d'appareil 4 comportant le capteur d'image 3. L'objectif peut en particulier être monté de manière amovible sur le corps d'appareil 4.
Le corps d'appareil 4 peut par ailleurs comporter un miroir 5 amovible adapté pour, dans une première position, être placé sur l'axe optique pour réfléchir la lumière provenant du système optique 1 en direction d'un système optique de visualisation 6 comportant un oculaire 7 et, dans une deuxième position, s'écarter de l'axe optique du système optique 1 pour laisser la lumière provenant du système optique 1 atteindre le capteur d'image 3 disposé dans le corps d'appareil 4.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de formation d'image électronique (2) comportant :
- un système optique (1) grand angle de type fisheye à focale variable,
un capteur d'image électronique non-planaire (3), le système optique (1) étant spécialement destiné à être monté sur le système de formation d' image électronique (2) comportant le capteur d'image électronique non-planaire (3) en étant associé avec ledit capteur positionné dans l'espace image du système optique,
le système optique (1) comprenant, sensiblement alignés selon un axe optique depuis l'espace objet vers l'espace image du système optique:
un premier groupe de lentilles A à vergence négative, et
un deuxième groupe de lentilles B à vergence positive, le premier groupe de lentilles A et le deuxième groupe de lentilles B étant aptes à se déplacer l'un par rapport à l'autre le long de l'axe optique entre une configuration de plus courte distance focale fw et une configuration de plus longue distance focale ft lors d'un changement de focale f du système optique tel que :
le système optique satisfaisant les conditions suivantes :
Y = 2 * / * sin (85° < Θ≤ 90°)
où Yt est la plus grande taille d' image pour le système optique dans la configuration de plus longue distance focale ft, Yw est la plus grande taille d'image pour le système optique dans la configuration de plus courte distance focale, f est une distance focale telle que fw < f < ft et Y est une taille d'image d'un rayon incident avec un angle Θ,
caractérisé en ce que le système optique satisfait en outre la condition suivante :
C
3.5 <—— < 7.5
bfw
où C est le rayon de courbure de l'image formée par le système optique et bfw est la distance entre la lentille d'extrémité de l'espace image du deuxième groupe de lentilles B et l'image objet formée par le système optique dans la configuration de plus courte distance focale,
et en ce que le capteur d' image électronique non- planaire (3) présente un rayon de courbure fixe, en particulier fixe lors d'un changement de distance focale du système optique (1) .
2. Système de formation d'image électronique (2) selon la revendication 1, dans lequel le système optique satisfait la condition suivante :
\F1\.F2
0.20 <- ■—T≤ 0.30
(bfw)2
où Fl est une distance focale du groupe de lentilles fixe A, F2 est une distance focale du deuxième groupe de lentilles B et bfw est la distance entre la lentille d'extrémité de l'espace image du deuxième groupe de lentilles B et l'image objet formée par le système optique dans la configuration de plus courte distance focale.
3. Système de formation d'image électronique (2) selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ledit deuxième groupe de lentilles B comprend, dans l'ordre à partir d'un espace image de celui-ci, une lentille positive et une lentille négative, en particulier une lentille positive, une lentille négative et une lentille positive.
4. Système de formation d'image électronique (2) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit deuxième groupe de lentilles B comprend moins de huit lentilles, de préférence moins de sept lentilles, encore plus préfèrentiellement moins de six lentilles.
5. Système de formation d'image électronique (2) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le système optique satisfait la condition suivante :
bfw
2.50 < -L- < 3.40 où bfw est la distance entre la lentille d'extrémité de l'espace image du deuxième groupe de lentilles B et l'image objet formée par le système optique dans la configuration de plus courte distance focale et Fl est une distance focale du premier groupe de lentilles A.
6. Système de formation d'image électronique (2) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le système optique satisfait la condition suivante :
0.30 < SF1≤ 0.50
où SF1 est un facteur de forme d'une première lentille depuis l'espace objet du groupe de lentilles fixe A tel que SFL1 = (rl— r2)/(rl + r2) où rl est un rayon de courbure depuis l'espace objet de ladite première lentille et r2 est un rayon de courbure depuis l'espace image de ladite première lentille .
7. Système de formation d'image électronique (2) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le système optique satisfait la condition suivante :
M2
0.45 < < 0.6
F2
où M2 est un déplacement axial du deuxième groupe de lentilles B entre la configuration de plus courte distance focale et la configuration de plus longue distance focale et F2 est une distance focale du deuxième groupe de lentilles B.
8. Système de formation d'image électronique (2) selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel ledit deuxième groupe de lentilles B comprend une juxtaposition alternée de lentilles positives et négatives, débutant par une lentille positive depuis l'espace objet dudit groupe de lentilles .
9. Système de formation d'image électronique (2) selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le capteur d'image électronique non-planaire (3) est convexe.
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