FR2660765A1 - Appareil de visee a foyer variable pour appareil de prise de vues. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un viseur à foyer variable, notamment pour appareil de prise de vues du type à obturateur d'objectif. Le viseur comprend un système optique d'objectif (101 à 106) possédant une puissance globale positive et un système optique d'occulaire (109, 110) possédant une puissance globale positive. Le système optique d'objectif comprend, dans cet ordre depuis le côté de l'objet, un premier groupe de lentilles (101, 102) possédant une puissance positive, un deuxième groupe de lentilles (103, 104) possédant une puissance négative, et un troisième groupe de lentilles (105, 106) possédant une puissance positive, l'image formée par le système optique d'objectif étant focalisée dans le voisinage (108) de la première surface du système optique d'occulaire, les deuxième et troisième groupe de lentilles étant déplacés pour réaliser l'effet de variation de la focale alors que la vision via le viseur est maintenue constante.

Description

La présente invention concerne un appareil de prise de vues du type à

obturateur d'objectif possédant un système optique de formation d'image à focale variable, un système optique de visée séparé dudit système optique de formation d'image à focale variable, et un dispositif dit flash électronique L'invention concerne un viseur à foyer variable Plus particulièrement, elle concerne un viseur à foyer variable susceptible de réaliser un effet de variation de la distance focale alors que la vision effectuée au travers du viseur est maintenue constante, lorsqu'il est utilisé avec un appareil de prise de vues du type à obturateur d'objectif, un appareil de prise de vues vidéo ou d'autres types d'appareils de prise de vues, qui sont équipés d'un système de

lentilles à focale variable.

Les progrès récents de la technique de réalisation d'appareils de prise de vues à obturateur d'objectif offrant une possibilité de variation de la focale ont été remarquables et il existe actuellement sur le marché commercial des versions possédant des rapports de variation de focale de 3 ou plus Les problèmes qui ont découlés des efforts visant à augmenter le rapport de variation de focale concernent la manière d'assurer la longueur de trajet optique du système optique de visée On peut doter un viseur d'Albada, qui a été en usage courant, d'une possibilité de variation de la focale, mais ceci est difficile à obtenir si le

rapport de variation de focale doit dépasser une certaine valeur.

Bien que le viseur à image réelle (de type Kepler) semble être inévitablement la seule autre solution possible, celui-ci demande un trajet optique plus long que le viseur d'Albada, car l'image réelle d'un sujet formé à l'aide d'une lentille d'objectif doit être retournée et inversée dans le sens droite-gauche à l'aide d'éléments tels que d'autres lentilles, un prisme et un miroir, pour permettre la vision après agrandissement à l'aide d'un système d'occulaire Ce problème devient important si l'on prévoit une possibilité de faire varier la focale, puisqu'il faut autoriser un trajet optique plus long pour le déplacement d'un objectif à focale variable et puisque la longueur du trajet optique augmente

en même temps que le rapport de variation de focale.

Par conséquent, un appareil de prise de vues du type à obturateur d'objectif qui adopte un viseur à foyer variable à image réelle et qui est conçu pour présenter un grand rapport de variation de focale n'est pas en mesure d'assurer la longueur nécessaire de trajet optique dans la configuration traditionnelle de l'appareil de prise de vues, ce qui a rendu nécessaire de

modifier la configuration de l'appareil de prise de vues lui-même.

En d'autres termes, il est devenu difficile d'utiliser la configuration traditionnelle de l'appareil de prise de vues et de réaliser un viseur à foyer variable à image réelle possédant un

rapport élevé de variation de focale.

D'autre part, des appareils de prise de vues tels que les appareils de prise de vues à obturateur d'objectif et des appareils de prise de vues vidéo utilisent un système de formation d'image et un système de visée se présentant sous la forme de composants séparés mécaniquement Si on doit utiliser un objectif à focale variable dans le système de formation d'image, il est souhaitable d'employer un viseur à foyer variable dont le grossissement varie en fonction du degré de variation de focale, et un tel viseur à foyer variable existe déjà La plupart des viseurs à foyer variable utilisés aujourd'hui se classent soit en viseurs du type galiléen renversé dont un exemple est décrit dans JP-A-53-63014 (le sigle "JP-A" tel que présentement utilisé désigne une "demande de brevet japonais publiée sans examen") soit en viseurs à image réelle dont

un exemple est décrit dans JP-A-61-156018.

Un viseur du type galiléen renversé est conçu de manière à faire voir une image virtuelle formée à l'aide d'une lentille d'objectif, mais il est difficile, avec ce viseur, d'augmenter le grossissement et le rapport de variation de focale de celui-ci De plus, il se pose un problème du fait que le cadre du viseur n'est pas net Pour éviter ces problèmes, il est souhaitable d'utiliser

un viseur à image réelle permettant de faire voir une image réelle.

Toutefois, un viseur à image réelle présente une structure telle que la longueur globale augmente inévitablement Le viseur à foyer variable décrit dans JP-A-61-156018 est ainsi conçu que le premier groupe de lentilles possède une puissance de convergence négative, mais il faut réduire le grossissement du viseur pour raccourcir la longueur globale, ou bien on ne peut pas augmenter le rapport de variation de focale sans provoquer une augmentation de la distance

globale lors de l'action consistant à faire varier la focale.

Des versions récentes d'appareils de prise de vues à obturateur d'objectif et d'appareils de prise de vues vidéo sont caractérisées par l'utilisation croissante d'objectif focale variable ayant un rapport élevé de variation de focale dans le système de formation d'image, tandis que, inversement, la taille du boîtier de l'appareil lui-même devient plus petite Par conséquent, on souhaite installer sur ces appareils de prise de vues un viseur à foyer variable qui est compact et qui est construit de façon qu'on puisse obtenir facilement un rapport de variation de focaleélevé sans devoir subir aucune variation importante des aberrations au moment de l'action consistant à

faire varier la focale.

Un but de l'invention est donc de fournir un appareil de prise de vues du type à obturateur d'objectif qui utilise un viseur à foyer variable à image réelle et qui permet néanmoins d'adopter la configuration classique de l'appareil de prise de vues, même s'il est conçu pour donner un rapport de variation de focale

supérieur ou égal à 3.

La demanderesse a noté le fait que le flash électronique, classiquement intégré à l'appareil de prise de vues, a sa partie d'émission de lumière qui est placée sur la face avant de l'appareil de prise de vues, si bien qu'il reste de la place libre dans la zone située derrière celui-ci On a réalisé l'invention à partir de l'idée consistant à utiliser cette place vide pour le trajet optique d'un appareil de visée à foyer

variable à image réelle.

L'appareil de visée selon l'invention est généralement destiné à être utilisé avec un appareil de prise de vues du type à obturateur d'objectif possédant un système optique de formation d'image à focale variable, un système optique de visée à foyer variable séparé de ce système optique de formation d'image à focale variable, et un flash électronique Selon un aspect de l'invention, ledit système optique de visée à foyer variable est réalisé sous la forme d'un appareil de visée à foyer variable à image réelle et une partie des éléments optiques associés est disposée derrière le flash électronique, la partie du trajet optique qui va de la lentille d'objectif à l'occulaire étant repliée en arrière du flash électronique afin de passer dans ledit élément optique

disposé derrière le flash électronique.

Selon un autre aspect particulier, la lentille d'objectif se trouvant dans ledit appareil de visée à foyer variable à image réelle est disposée au voisinage du flash électronique et une partie des éléments optiques dudit viseur est disposée derrière le flash électronique, le trajet optique qui est formé dans ledit appareil de visée étant constitué d'un trajet d'entrée qui va de la lentille d'objectif à un premier élément réflecteur, d'un trajet de réfraction qui va dudit premier élément réflecteur audit élément optique disposé derrière le flash électronique, et d'un trajet de sortie qui va dudit élément optique à l'occulaire disposé derrière celui-ci. De manière souhaitable, le groupe de lentilles permettant la variation de focale est disposé dans le trajet d'entrée, puisque celui-ci peut être réalisé de manière à présenter une longueur de

trajet suffisante.

Si on le souhaite, l'élément optique disposé derrière le flash électronique peut être un article en résine moulée comportant une lentille formée solidairement avec un prisme qui réfléchit les rayons lumineux en direction de l'occulaire Cette disposition

permet efficacement de gagner de la place.

De plus, ce prisme solidaire avec une lentille peut avoir une deuxième face réfléchissante servant à réfléchir les rayons lumineux venant du trajet de réfraction vers l'aval, une troisième face réfléchissante servant à réfléchir les rayons de lumière réfléchie depuis ladite deuxième face réfléchissante dans une direction parallèle audit trajet de réfraction, et une quatrième face réfléchissante servant à réfléchir les rayons de lumière réfléchie depuis ladite troisième face réfléchissante afin qu'ils se déplacent suivant ledit trajet de sortie Ce mode de réalisation permet efficacement d'obtenir une augmentation supplémentaire de la

longueur du trajet optique.

Un autre but de l'invention est de produire un viseur à foyer variable à image réelle qui est compact, qui permet d'obtenir un rapport élevé de variation de focale de 2,5 à 3,5, sans que ceci n'entraîne aucune variation importante des aberrations et de la longueur globale au moment de l'action consistant à faire varier la focale, et qui possède un grossissement de visée suffisant pour produire une image convenable lorsqu'on la regarde à travers le

viseur.

Le viseur à foyer variable selon l'invention est constitué fondamentalement d'un système optique d'objectif possédant une puissance globale positive et d'un système optique d'occulaire possédant une puissance globale positive, lequel système optique d'objectif comprend, dans cet ordre à partir du côté de l'objet, un premier groupe de lentilles ayant une puissance positive, un deuxième groupe de lentilles ayant une puissance négative, un troisième groupe de lentilles ayant une puissance positive et un quatrième groupe de lentilles ayant une puissance faible L'image formée par ledit système optique d'objectif est focalisée dans le voisinage de la première surface dudit système optique d'occulaire, et on déplace lesdits deuxième et troisième groupes de lentilles ou bien lesdits premier, deuxième et troisième groupes de lentilles pour effectuer un effet de variation de la focale tandis que la vision à travers le viseur est maintenue constante. Dans le viseur à foyer variable qui possède la structure ci-dessus décrite, le système optique d'objectif satisfait de manière souhaitable les conditions ( 1) à ( 3) indiquées ci-dessous, et il est également souhaitable que le système optique d'occulaire satisfasse la condition ( 4) indiquée ci-dessous

( 1) 0,4 < N 2 < 0,9

( 2) 1100/f 41 < 3,0 ( 3) 2,2 < f /fs < 3,5 ( 4) 0,375 < r el Ife < 06 o N 2 est le rapport de variation de focale du deuxième groupe de lentilles par comparaison avec le rapport de variation de focale du système optique d'objectif; f est la distance focale du ième groupe de lentilles i fs est la distance focale du système optique d'objectif à l'extrémité grand angle de l'intervalle de variation de la distance focale; fe est la distance focale du système optique d'occulaire; et rel est le rayon de courbure de la première surface du système

optique d'occulaire.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un viseur à foyer variable comprenant un système optique d'objectif à puissance globale positive et un système optique d'occulaire à puissance globale positive, ledit système optique d'objectif comprenant, dans cet ordre depuis le côté de l'objet, un premier groupe de lentilles possédant une puissance positive, un deuxième groupe de lentilles possédant une puissance négative, et un troisième groupe de lentilles possédant une puissance positive, l'image formée par ledit système optique d'objectif étant focalisée dans le voisinage de la première surface dudit système optique d'occulaire, les deuxième et troisième groupes de lentilles étant déplacés pour réaliser l'effet de variation de la focale alors que

la vision au travers du viseur est maintenue constante.

Dans ce viseur à foyer variable, le système optique d'objectif satisfait au moins les conditions ( 1) et ( 3) suivantes

( 1) 0,4 < N 2 < 09

( 3) 2,2 < f 1/fs < 3 '5

La description suivante, conçue à titre d'illustration de

l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'un appareil de prise de vues à obturateur d'objectif utilisant l'appareil de visée selon l'invention; la figure 2 est une vue de face de cet appareil de prise de vues; la figure 3 est une vue d'arrière de cet appareil de prise de vues; la figure 4 est une vue latérale de cet appareil de prise de vues; la figure 5 est une vue en plan montrant un exemple du mécanisme de commande de l'appareil de visée à foyer variable et du flash électronique représentés sur les figures 1 à 4; la figure 6 est une vue de face de ce mécanisme la figure 7 est une vue latérale de ce mécanisme les figures 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29 et 32 sont des

vues en section droite d'appareils de visée construits respecti-

vement selon les exemples 1 à 9 de l'invention; les figures 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 et 33 représentent les courbes d'aberration obtenues à l'extrémité grand angle de l'intervalle de variation de la distance focale pour les appareils de visée respectivement construits selon les exemples 1 à 9; et les figures 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31 et 34 sont des graphes montrant les courbes d'aberration obtenues à l'extrémité téléobjectif de l'intervalle de variation de la distance focale avec les appareils de visée respectivement construits selon les

exemples 1 à 9.

Sur les figures 1 à 4, est représenté l'aspect général d'un appareil de prise de vue du type à obturateur d'objectif possédant un appareil de visée à foyer variable à image réelle 20 construit selon l'invention Le boîtier, indiqué par 11, de l'appareil de prise de vues possède un objectif de formation d'image à focale variable 12 dans sa partie sensiblement centrale, tandis que la partie d'émission de lumière 13 et la partie de réception de lumière 14 d'un télémètre sont respectivement disposées à gauche et à droite au-dessus de l'objectif de formation d'image à focale variable 12 Le boîtier Il possède également un flash électronique à angle variable 15 dans sa partie supérieure droite, comme on peut le voir sur sa face antérieure. L'appareil de visée à foyer variable à image réelle, qui est l'élément caractéristique de l'invention, est disposé à l'emplacement laissé disponible dans la partie de la zone située derrière le flash électronique 15 La lentille d'objectif 21 de l'appareil de visée à foyer variable à image réelle 15 est disposée du côté intérieur de ce flash 15 et au voisinage de celui-ci Des groupes de lentilles à focale variable 22 et 23 et un prisme 25 possédant une première face réfléchissante 24 sont disposés dans le trajet d'entrée A suivant le trajet optique de la lentille d'objectif 21 La première face réfléchissante 24 du prisme 25 dévie le trajet d'entrée A de 900 de manière à former un trajet de réfraction B Derrière le flash 15, un prisme 26 solidaire d'une lentille, tous deux étant faits en résine moulée, est disposé sur le trajet de réfraction B Ce prisme 26 possède une surface de lentille 27, une deuxième face réfléchissante 28, une troisième face réfléchissante 29 et une quatrième face réfléchissante 30 La deuxième face réfléchissante 28 réfléchit vers le bas les rayons venant du trajet de réfraction B; la troisième face réfléchissante 29 réfléchit dans une direction parallèle au trajet de réfraction B les rayons de lumière réfléchie venant de la face 28; et la quatrième face réflichissante 30 réfléchit les rayons de lumière réfléchie venant de la face 29 de manière qu'ils se déplacent suivant le trajet de sortie C, qui est parallèle au trajet d'entrée A Un occulaire 31 est disposé sur le trajet de sortie C. L'image d'un sujet formée par la combinaison de la lentille d'objectif 21 avec les groupes de lentilles à focale variable 22 et 23 est focalisée sur la surface de lentille 27 et est retournée et inversée dans le sens droite-gauche par l'intermédiaire de la deuxième face réfléchissante 28, de la troisième face réfléchissante 29 et de la quatrième face réfléchissante 30 de manière à pouvoir être vue dans l'occulaire

31 Le cadre de visée est dessiné sur la surface de lentille 27.

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Comme décrit ci-dessus, l'appareil de visée à foyer variable à image réelle 20 selon l'invention est ainsi conçu que son trajet optique passe derrière le flash électronique 15 ce qui permet d'assurer la longueur nécessaire de trajet optique sans avoir à donner au boîtier 11 de l'appareil de prise de vues une configuration spéciale, comme dans la technique antérieure De plus, les groupes de lentilles à foyer variable 22 et 23 sont disposés dans le trajet d'entrée A, lequel peut être rendu suffisamment plus long que les autres trajets optiques, ce qui permet efficacement d'atteindre un rapport élevé de variation de

focale, par exemple 3 ou plus.

Le mécanisme permettant de commander les groupes de lentilles à foyer variable 22 et 23 est décrit ci-dessous en relation avec les figures 5 à 7 Sur le dessus du flash électronique à angle variable 15 et de l'appareil de visée à foyer variable à image réelle 20, une plaque à came plate 40 est disposée de telle manière qu'elle puisse être déplacée latéralement par l'intermédiaire d'un chemin de guidage 41 et d'une tige de guidage 42 Cette plaque à came plate 40 comporte des chemins de came 43, 44 et 45 dans lesquels sont respectivement insérées une tige 22 a fixée à la monture de support du groupe de lentille à focale variable 22, une tige 22 b fixée à la monture de support du groupe de lentilles à focale variable 23 et une tige 15 b fixée à l'unité d'émission de lumière mobile 15 a du flash électronique 15 L'unité d'émission de lumière mobile 15 a est constituée d'un ensemble

solidaire formé d'un tube-éclair au xénon 15 c et d'un réflecteur.

L'angle d'éclairement par le flash électronique varie lorsque l'unité 15 a se rapproche ou s'éloigne du sujet à photographier La plaque à came plate 40 possède une crémaillère 46 à son extrémité postérieure, et un pignon 47 engrenant avec cette crémaillère 46 est entrainé en rotation par l'intermédiaire d'une roue dentée 48 fixée à l'anneau à came existant sur l'objectif de formation d'image à focale variable 12 et d'un train d'engrenage 49 engrenant avec cette roue dentée 48 L'anneau à came présent sur l'objectif de formation d'image à focale variable 12 est entrainé en rotation de manière que soit effectuée la variation de focale pour cet objectif Ainsi la plaque à came plate 40 se déplace de la droite vers la gauche, ou inversement, lorsqu'on agit sur la focale de l'objectif 12, et les groupes de lentilles à focale variable 22 et 23 se déplacent dans la direction de l'axe optique par guidage à l'aide des chemins de came 42 et 44 de manière à assurer que la scène à photographier coïncide avec l'angle de champ du viseur De plus, l'angle d'éclairement par le flash électronique varie en fonction de l'angle de visée du fait du déplacement de l'unité d'émission de lumière 15 a qui est guidée

par le chemin de came 45.

La description précédente suppose que l'invention est

appliquée à un appareil photographique utilisant une pellicule aux sels d'argent, mais on doit comprendre qu'elle s'applique également

à un appareil vidéo pour prise de vues fixes.

Comme décrit dans les pages précédentes, l'appareil de visée selon l'invention, qui est destiné à être utilisé avec un appareil de prise de vues du type à obturateur d'objectif utilise la place disponible dans la zone située derrière le flash électronique couramment utilisé de telle manière que le trajet optique soit amené à passer dans cette zone afin d'assurer la longueur nécessaire de trajet optique Ceci permet de réaliser un appareil de visée à foyer variable à image réelle ayant un rapport élevé de variation de focale sans devoir augmenter l'épaisseur globale du boîtier de l'appareil de prise de vues Par conséquent, on peut produire un appareil de prise de vues du type à obturateur d'objectif possédant un rapport élevé de variation de focale qui utilise la configuration classique et facile à manier des

appareils de prise de vues.

Si l'on dispose les groupes de lentilles à focale variable dans le trajet optique d'entrée, lequel peut être rendu plus long que d'autres trajets, on peut facilement construire l'appareil de visée à foyer variable Si l'on forme l'élément optique devant être disposé derrière le flash électronique en une résine moulée dans laquelle on peut rendre solidaire une lentille avec un prisme, on obtient alors une économie de place supplémentaire La lentille et le prisme peuvent être solidaires, il et cet assemblage solidaire de la lentille et du prisme conduit

également à augmenter la longueur du trajet optique.

Un schéma de système optique selon l'invention pouvant être appliqué au viseur à foyer variable ci-dessus défini est décrit ci-après en relation avec la figure 8, qui représente

l'exemple 1 de l'invention.

Sur la figure 8, les numéros 101 à 107 désignent les groupes de lentilles qui constituent un système optique d'objectif à puissance globale positive; 101 et 102 sont des lentilles qui forment un premier groupe de lentilles à puissance positive, 103 et 104 sont des lentilles qui forment un deuxième groupe de lentilles à puissance négative, 105 et 106 sont des lentilles qui forment un troisième groupe de lentilles à puissance positive, et 107 est un quatrième groupe de lentilles possédant une puissance faible La référence 108 désigne l'image formée par le système optique d'objectif, laquelle est focalisée dans le voisinage de la première surface du système optique d'occulaire Les numéros de référence 109 et 110 désignent collectivement le système optique d'occulaire, qui possède une puissance globale positive Dans l'exemple de la figure 8, on utilise un prisme de Porro 109 pour redresser l'image 108 formée par le système optique d'objectif Dans un but de simplification, le prisme de Porro 109 est représenté sous forme

d'un bloc de verre aplati.

Les schémas optiques des figures 11, 14, 17, 20, 23 et 26 ne doivent pas être décrits en détail, car on peut facilement les comprendre à la lumière des explications ci-dessus données pour le

schéma de la figure 8.

Dans l'appareil de visée selon l'invention, les deuxième et troisième groupes de lentilles sont déplacés dans les directions des flèches indiquées sur les figures 8, 11, 14, 17, 20, 29 et 32 (exemples 1 à 5, 8 et 9) pour l'obtention de l'effet de variation de focale en même temps que pour corriger la variation de vision au travers du viseur, qui se produit pendant la variation de la focale Ceci permet d'obtenir un rapport élevé de variation de focale à l'aide du viseur au prix d'un minimum de variation des aberrations résultant de l'effet de variation de la focale On peut obtenir un rapport de variation de focale encore plus élevé si on déplace également le premier groupe de lentilles, comme

représenté sur les figures 23 et 26 (exemples 6 et 7).

Pour former une pupille de sortie en une position appropriée derrière l'occulaire (indiquée par 110 sur la figure 8) du système optique d'occulaire, il est généralement nécessaire de placer un condenseur au voisinage du foyer du système optique d'objectif Selon l'invention, la première surface du système

d'occulaire est dotée d'une courbure afin de servir de condenseur.

Alors qu'on utilise typiquement un prisme de Porro pour redresser l'image vue à travers le viseur, il est possible d'utiliser d'autres systèmes de redressement, par exemple la combinaison d'un condenseur et d'un miroir, ou bien un système de lentilles relais de retournement d'image Dans certaines applications, par exemple les télescopes astronomiques, les moyens de retournement de

l'image ne sont pas du tout nécessaires.

Dans la plupart des exemples selon l'invention qui sont présentés ici, le quatrième groupe de lentilles est simplement fait d'une unique lentille élémentaire de grande épaisseur Si on le souhaite, on peut remplacer cette unique lentille épaisse (par exemple la lentille 107 de la figure 8) par un prisme en triangle isocèle droit qui est combiné avec des éléments optiques ultérieurs pour former un système optique de redressement d'image tel que représenté sur la figure 1 De plus, selon une autre possibilité, on peut disposer un prisme en triangle isocèle droit entre le

troisième groupe de lentilles et un système optique d'occulaire.

Cette disposition permet d'obtenir une nouvelle réduction de la

longueur globale du système.

Si l'on donne à au moins une des surfaces du système selon l'invention une forme asphérique, on peut alors facilement réaliser la compensation des aberrations telles que la distorsion, l'astigmatisme, l'aberration sphérique et la coma De plus, on peut faire des lentilles en résines, et ceci a pour avantage de pouvoir

facilement fabriquer des lentilles suivant une forme voulue.

Les conditions qui doivent être satisfaites par

l'appareil de visée selon l'invention sont décrites ci-dessous.

La condition ( 1) se rapporte au degré de variation de la

focale qui doit être effectué par le deuxième groupe de lentilles.

Si l'on désigne par f 1 la distance focale du premier groupe de lentilles, par m 2 W et m 3 W respectivement les grossissements des deuxième et troisième groupes de lentilles à l'extrémité grand angle de l'intervalle de variation de la focale, par m 2 T et m 3 T respectivement les grossissements des deuxième et troisième groupes de lentilles pour l'extrémité téléobjectif, et par m 4 le grossissement du quatrième groupe de lentilles, alors, on établit les relations suivantes entre les valeurs de ces paramètres et fw (la distance focale du système optique d'objectif à l'extrémité grand angle) ou bien f T (la distance focale du système optique d'objectif à l'extrémité téléobjectif): fw fl'm 2 W m 3 W m 4 (i) f T = fl'm 2 T'm 3 T' m 4 (ii) Si on désigne respectivement par Z, Z 2 et Z 3 les rapports de variation de la focale (zoom) du système optique d'objectif, du deuxième groupe de lentilles et du troisième groupe de lentilles, ceux-ci peuvent être exprimés comme suit à partir des équations (i) et (ii): f T m 2 T m 3 T Z = = Z 2 Z 33 (iii) fw m 2 W m 3 W En prenant les logarithmes des deux membres de l'équation (iii), celle- ci se réécrit de la façon suivante:

log Z = log Z 2 + log Z 3 (iv).

On introduit alors les paramètres N 2 et N 3 définis ci-dessous log Z 2 = N 2 (v) log Z log Z 3 = N 3 (vi) log Z o N 2 + N 3 = 1 A l'aide de N 2 et N 3, on peut alors exprimer le degré de variation de la focale qui est réalisé par les deuxième et troisième groupes de lentilles en comparaison de la variation de

focale réalisée par le système optique d'objectif.

Ainsi, les degrés de variation de focale qui sont réalisés par certains groupes de lentilles mobiles d'un système d'objectif à focale variable en comparaison de la variation de focale réalisée par le système tout entierpeuvent être exprimés par les équations (v) et (vi) La condition ( 1) se rapporte à la valeur N 2 telle que définie par l'équation, qui peut être convenablement choisie pour donner un rapport accru de variation de focale du deuxième groupe de lentilles tout en empêchant une augmentation non voulue de la longueur globale du système optique d'objectif Dans un système d'objectif à focale variable d'un type adoptant la structure du système optique objectif de l'invention, on utilise typiquement les deuxième et troisième groupe de lentilles respectivement comme un variateur et un compensateur, et N 2 est presque égale à l'unité Dans ce cas, le deuxième groupe de lentilles est seul responsable de l'effet de variation de la focale par le système d'objectif à focale variable et, pour obtenir un rapport élevé de variation de focale, il faut déplacer le deuxième groupe de lentilles d'une si grande quantité qu'il devient impossible d'atteindre le but consistant à réduire la longueur globale La condition ( 1) fixe l'exigence qui doit être satisfaite pour raccourcir la longueur totale du système en réduisant le rapport de variation de focale du deuxième groupe de lentilles et en rendant également le troisième groupe de lentilles responsable de l'effet de variation de focale Si l'on dépasse la limite supérieure de cette conditions le déplacement du deuxième groupe de lentilles devient trop important pour raccourcir la longueur totale du système Si l'on n'atteint pas la limite inférieure de cette condition, le déplacement du troisième groupe de lentilles devient excessif, ce qui rend également impossible de raccourcir la

longueur totale du système.

La condition ( 2) se rapporte à l'exigence qui doit être satisfaite pour commander la courbure de champ du système optique d'objectif par un réglage approprié de la puissance du quatrième groupe de lentilles Il arrive souvent, avec des appareils de prise de vues tels que les appareils de prise de vues à obturateur d'objectif et des appareils de prise de vues vidéo, que les limitations imposées par le réglage mécanique introduisent des difficultés de compensation de la courbure de champ du système optique d'occulaire Pour traiter ce problème, il faut que la courbure de champ du système optique d'objectif s'accorde à celle du système optique d'occulaire de façon que l'on puisse corriger la différence de vision entre le centre et les bords du champ visuel du viseur En ajustant la puissance du quatrième groupe de lentilles de telle manière que la condition ( 2) soit satisfaite, on peut agir sur la somme de Petzval du système optique d'objectif de manière à faire concorder sa courbure de champ avec celle du système optique d'occulaire Si cette condition n'est pas satisfaite, la courbure de champ du système optique d'objectif devient si grande qu'il se produit une différence excessive de

vision entre le centre et les bords du champ visuel du viseur.

La condition ( 3) se rapporte à l'exigence qui doit être satisfaite pour permettre un ajustement convenable de la distance focale du premier groupe de lentilles permettant d'atteindre un rapport élevé de variation de focale à l'aide du viseur tout en empêchant une augmentation excessive de la longueur totale du système optique d'objectif La distance focale du premier groupe de lentilles est étroitement liée à la longueur totale du système optique d'objectif et au rapport de variation de focale qui peut être atteint Si l'on augmente la distance focale du premier groupe de lentilles, la longueur totale du système optique d'objectif augmente également Si l'on diminue la distance focale du premier groupe de lentilles, le déplacement du deuxième groupe de lentilles devient trop petit pour donner un rapport élevé de variation de focale Si l'on dépasse la limite supérieure de la condition ( 3),

la longueur totale du système optique d'objectif devient excessive.

Si la limite inférieure dans cette condition n'est pas atteinte, le déplacement du deuxième groupe de lentilles devient trop petit pour

donner le rapport voulu de variation de focale.

La condition ( 4) se rapporte au rayon de courbure de la première surface du système optique d'occulaire Pour construire un prisme de Porro ou un dispositif analogue permettant de redresser l'image vue à travers le viseur et pour minimiser la taille du système optique d'occulaire, on donne à l'ouverture effective du système optique d'occulaire une valeur suffisamment petite par rapport à sa longueur totale De plus, il est nécessaire d'assurer une distance oeil-occulaire longue Pour ces raisons, on souhaite que des rayons lumineux presque parallèles passent à l'intérieur du système optique d'occulaire L'appareil de visée selon l'invention est conçu pour avoir un grossissement d'environ 1,5 à l'extrémité téléobjectif de l'intervalle de variation de la focale Dans ce cas, f L' c'est-à-dire la distance focale du système optique d'objectif à l'extrémité téléobjectif, est 1,5 fe De plus, pour réaliser un système optique d'objectif compact tout en maintenant de bonnes performances optiques, il est souhaitable que la distance (t) de la pupille de sortie du système optique d'objectif à la première surface du système optique d'occulaire se trouve dans l'intervalle d'environ 0,5 f L à environ 0,8 f L' Pour ces valeurs, le système optique d'occulaire permet le passage de rayons lumineux parallèle si la puissance de convergence de la première surface du système optique d'occulaire est 1/t Par conséquent, la relation suivante est établie: (n 1) i re 1 t o N est l'indice de réfraction de l'élément optique du c Oté objet du système optique d'occulaire Si N est presque égal à 1,5, on peut réécrire cette équation sous la forme rel = 0,5 t Puisque 0,5 f L < t < 0,8 f Let que f L = 1 '5 fe' la condition ( 4) peut être obtenue en portant les valeurs rel = 0,5 t et f L = 1 '5 fe dans la relation 0,5 f L < t < 0,8 f L Si l'on dépasse la limite supérieure de cette condition, les rayons lumineux passant à l'intérieur du système optique d'occulaire s'étaleront de manière si large que la taille du système optique d'occulaire deviendra excessive Si l'on n'atteint pas la limite inférieure de cette condition, les rayons lumineux passant dans le système optique d'occulaire convergeront au point que, non seulement il deviendra impossible d'assurer une longue distance oeil-occulaire, mais qu'une coma excessive

apparaîtra aussi.

Exemples

Neuf exemples selon l'invention sont décrits ci-dessous en relation avec des tableaux de données, o 2 W désigne l'angle de champ réel du viseur couvrant à la fois l'extrémité grand angle et l'extrémité téléobjectif, r désigne le rayon de courbure de la ime surface, di désigne la distance dans l'air entre la ime è me surface et la (i + 1)me surface, ni désigne l'indice de réfraction du ieme élément optique pour la raie d, et 'i désigne le ème

coefficient d'Abbe du ime élément optique.

La géométrie d'une surface asphérique peut être exprimée par la formule bien connue suivante: Cy 2 1 + 2 1 +KC 2 y 2 + A 4 Y 4 + A 6 Y 6 + A 8 Y 8

1 + * 1 ( 1 + K) C 2 Y 2

Dans les tableaux de données suivants, lorsqu'on omet d'indiquer des coefficients d'asphéricité, ceci signifie qu'ils

sont nuls.

Exemple 1

2 W 52,20 à 1914

Numéro de la surface 2 7 1 il 12 r L ,441

13,680

,132

-11/166

3,008 , 175

14,372

9, 600

,000

-6,930

-12,450

-12,000

,154 Co ,982

-17,1287

pupille de sortie, 4 mm de di % 1 it 50 158547

4 < 30 1,49186

1/02-5 86

1 o 50 1,49186 1,12

2,05 1,49186

8,69 0,50

1 t 50 1,58547

2,33 1,49186

0,50-3,84

7,50 1,49186

12; 20

28,03 1,49186

2,55 1,49186

Coefficients Surface N O Surface n d'asphéricité 1 K = -0,67843531 Xi 01

3 K = -0,11143750 X 10 '

A 6 = 0,58584883 X 10-6

Surface n 5 1 = -0,87868797 Suirface n 10 X = -0114044499 X 10 ' Surface n 15 K = -0,66340567 X 10-1 N 2 = 0,540 100 / f 4 = 0,962 f 1 / f = 2466 R R / f = 0,509

A 6 = -0/30098075 X 10-4

A 6 = 0,20915375 X 10-4

A 6 0,24104055 X 10-5

diamètre Yi 29, 9 57# 4 57,4 29,9 57,4 57,4 57,4

Exemple 2

2 W = 52,40 à

19,4

r Nunéro de la surface rî

1 20,962 1

2 14,219 4

3 -19,705 1

4 -11,211 1

3,044 1

6 5,186 2

7 13,854 8

8 9,811 1,

9 5,000 2,

-6,821 0,

11 -12,597 7,

12 -12,000 12,

13 10,901 2,

14 -106,249 17,

20,627 2,

16 -17,687

Coefficients d'asphéricité Surface n 1 K = -0,69853580 X 101 Surface n 3 K = -0,13458219 X 10 l Surface n 5 K = -0, 87121564 Surface n 10 K 0, 14494918 X 10 l O Surface N O 15 K = -0,66952880 x 10-' xupi L Le de sortie, 4 mm d L ni

1,58547

1 49186

01 '5 83

1 49186

1,49186

69-0,50

1,58547

33 1,49186

3 87

1,49186

72 1,49186

1,49186

de diamètre i 29 j 9 57,4 57/4 571 4 29 9 57 4 57,4 57,4

57 14

A 6 0,58492920 X 10-6

A 6 = -0,35108134 X 10-4

A 6 = 0,18628684 X 10-'

A 6 0,25469236 X 10-5

N 2 = 0,538

f / f, = 2,482 / f 4 = 0,999 R.1 / f = 0,550

Exemple 3

2 = 52,4

N Lléro de la surface

2

4.

7

1 i 12

à 1912

ri 17 t 021

13,928

-234, 166

-62,836

7, 549

7,615 3,820

-8,992

-15,156

-14,842

" 9,950

Co 17 t 428

-251656

pupille de sortie, 4 m

d n.

1,50 1,80518

3100 1 t 61800 01667,s 82

1,50 1,80400

14, 34 5 j 30

1,00 1, 172825

2,00 1,53172

0,50 '2,38

7,50 1151633

29,14 1,51633

0,20

2,50 1,53113

mn de diamètre ,4 63,4 46,6 28,5 48,9 64,1 64,1 62,4 Coefficients d'asphéricité Surface n 1 K = -0,56920582 Surface n 13 K = -0,31055168 X 101 N = 0,698 100 / f 4 = 0,658 f 1 i fa = 2,939 R l / fe = 0,t 495

A 6 = -0,28376003 X 10-6

Exemple 4

2 W 52,4 à

Nunéro de la surface 2

7

12 ri

29,697

-41,744

-44,160

9,779

14,647

,000

-9,961

*-14,450

-14,521

r 668 Co

21,388

-15,032

-21,862

pupille de sortie, 4 m c d L ni

2,70 1,56873

0,44 8,11

1,50 1,80400

,56-4,63

1 t 50 1,80518

2,30 1,66755

0,50 3; 76

7,50 1,51633

14 r 14

28,46 1,51633

0,20 2 t 30 1,60311

1,20 1,78472

de diamétre 63 t 1 46,6 ,4 41,9 64,1 64,1 ,7 ,7 Coefficients d'asphéricité Surface n 1 K = -0,65833785 X 10 l Surface n 2 K = -0, 45719581 X 10-1 Surface n 12 K = -0,64892742 X 10 l N 2 = 0,539 100 / f 4 = 0,611 fl / f, = 3,341 R l / f = 0,530

A 6 = 0,26579458 X 10-6

A 6 0,24652131 X 10-6

Exemple 5

2 c = 52,4 à 19,40 Nunméro de la surface

2

7

12 -

ri

11,530

9, 317

141,455

2411,715

,320 7,346 3,973 9,600

-6,613

-7,534

9,421

36,476

-28,483

pupille de sortie, 4 mn de diamètre

1,50 1,80518 25,4

3,88 1,56873 63 l,1 O t 616,22 1,50 1,80400 46 r 6

13,51 6,00

1 t 00 1,80515 25,4

2,00 1,53172 48,9

1,502,40

2,00 1,51633 64,1

,84

,48 1,51633 64,1

0,20

2,50 1,77250 49,6

Coefficients d'asphéricité Surface n 1 K 0,25736010 N 2 = 0,709 100 / f 4 =-0,249 fl / f = 2,416 R L / f = 0,446

Exemple 6

-2 W = 52,2 à 14,6

N Lumnéro de la surfaceri

1 12,417

2 9,534

3 -130 t 372

4 -13,458

2,606

6 4,593

7 7,081

8 7,485

9 4,590

-10,131

11 13,939

12 27,368

13 8,982

14 -14,311

12,498

16 -9, 592

17 25,866

pupille de sc di 4,95

1,20 837

1,50 1,30 1,50

9,20 1,95

1,00 lt 80 05506, t 13 8,00 9,30 32,00 1,00 3,50 1,00 ortie, de 4 m de diamètre

1,59270 3513

1,48749 70,2

lt 49186

1,74950

1,83400

1,49186

1,49186

1,58900

1 j 69895 57,4 ,3 37,2 ,2 57 t 4 57 t 4 48,6 ,1 Coefficients d'asphéricité Surface n 1 R = -0,21261354 Surface n 5 K = -0,67136337 Surface n 11 X = -0,20726593 X 10 l Nz = 01732 100 / f 4 = 2,071 f, / f = 2,513 R,1 I f = 0,456

A 4 = -0,97935539 X 10-5

A 8 = -0,10671989 X 10-8

A 6 = -0,52313432 X 10-4

A 6 = -0,64584433 X 10-5

Exemp Le 7 2 c 52,2 à 14,6 Nu Téro de la surface r

1 13,714

2 11,956

3 -89,387

4 -12,566

2,509

6 4,736

7 8,086

8 10,584

9 -14,083

10,993

il 20, 861 12 9 r 060

13 -16,589

14 11,851

-12,844

16 32 188

Coefficients d'asphéricité Surface n 1 K = -0,14472544

pupi Lle de sortie, de.

d L ni

1,50 1,59551

6,34 1548749

1,20 '9,37

1,50 1,49186

1,30

1,50 1,74950

8,65-1:40

3,79 148749

0,50 3,30

8,00 1,49186

9,30

32,00 1,49186

lt O O

3,50 1,60738

1100 1,78472

Surface n 5 K = -0,s 71060213 Surface n 10 K = -0,40427126 X 10 l' N 2 = 0,889 100 / f 4 = 2,682 fl / f = 21568 R 1 / f 01457 4 m de diamntre L 39 r 2 , 2 57,4 ,3 ,2 57 r 4 57,4 56,8 ,7

A 4 = -0 16837054 X 10-4

A 8 = -0,83138880 X 10-9

A 6 = -0,98383473 X 10 '4

A 6 = -0,17941402 X 10-4

Exemple 8

2 W = 52,60 à

N'unéro de La surface 2 7 il 12. Coefficients d'asphéri Surface n 1 K = Surface n 3 K Surface n 5 K = Surface N O 10 K = Surface n 13 K =

N 2 = 0,513

f / f = 2,374 R.1 / f = 0,460

19,8

ri

18,295

,875

-18,882

-11, 041

2 t 880 6,123

23; 205

9,680 000

-7,871

8 960

18, 415

-18,210

cité -0 t 66475739 X -0,t 99662223

-0,11043028 X

-O,14136083 Xl -0,64268915 x Z pupille de sortie, de 4 mm de diamètre

I-50 1,58547

4,30 1,49136

0183-5, 15

1,50 1 t 49186 1 t 56 -2,05 l,49186

8,930,150

1450 1,58547

2,33 1,49186

,5419,t 64 27 t 32 1149186 0,20

2:55 1149186

' I.01

A 6 = 0,1021 5282 X 10-5

A 6 = -0 t 12343793 X 10-4 A 6 = O t 21809394 x 10-4

A 6 = -0 27092237 X 10 '5

29,3

57 ? 4

57,4 29,9 57 t 4 57,4 57,4

Exemple 9

2 W = 522 à-

19.4 pupille de sortie, de 4 mm de diamètre Nuiéro de la surface r

1 21 133 1

2 11 i 543 4

3 -19,219 O

4 -11; 931 1

3,580 1

6 6,380 2

7 14,535 9

8 10,076 1

9 5,000 2

-8:073 16,

11 11,139 3

12 -36 167 18 t

13 20,044 2

14 -20,332

Coefficients d'àsphéricité Surface n 1 K = -0,66886643 X 101 Surface n 3 K = -0,10104418 X 10 l Surface no 5 K = -0 t 98530482 Surface no 10 K 0117075487 X 10 l Surface n 13 K t-065187390 X 101

N 2 = 0,523

f / f = 2,406 R.1 / f = O; 533 di ni

1,58547

42 1,49186

s 81 5,64

1,49186

roi 01 1,49186 t 44 0,50 w 50 1158547 r 32 1,49186 ,12 t,02 1,49186

1,49186

Yi 29,9

57 ? 4

57 t 4 57 t 4 57,4

A 6 = 079539756 X 10-

A 6 G -0 r 17248913 Xl O-4

A 6 = 0,36601805 X 10-5

A 6 = -0,19302144 X 10-5

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,

à partir d'imaginer, à partir des appareils dont La description

vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du

cadre de L'invention.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1 Viseur à foyer variable, caractérisé en ce qu'il comprend un système optique d'objectif ( 101 à 106) possédant une puissance globale positive et un système optique d'occulaire ( 109, ) possédant une puissance globale positive, ledit système optique d'objectif comprenant, dans cet ordre depuis le côté de l'objet, un premier groupe de lentilles ( 101, 102) possédant une puissance positive, un deuxième groupe de lentilles ( 103, 104) possédant une puissance négative, et un troisième groupe de lentilles ( 105, 106) possédant une puissance positive, l'image formée par ledit système optique d'objectif étant focalisée dans le voisinage ( 108) de la première surface dudit système optique d'occulaire, lesdits deuxième et troisième groupe de lentilles étant déplacés pour réaliser l'effet de variation de la focale

alors que la vision via le viseur est maintenue constante.

2 Viseur à foyer variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système optique d'objectif satisfait les conditions ( 1) et ( 3) suivantes

( 1) 0,4 < N 2 < 09

( 3) 2,2 < f 1 / fs < 3,5 o N 2 est le rapport de variation de focale du deuxième groupe de lentilles par comparaison avec le rapport de variation de focale du système optique d'objectif; f 1 est la distance focale du premier groupe de lentilles; et fs est la distance focale du système optique d'objectif pour

l'extrémité grand angle de l'intervalle de variation de focale.

3 Viseur à foyer variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système optique d'occulaire satisfait la condition ( 4) suivante: ( 4) 0,375 < rel / fe < 0,6 - o fe est la distance focale du système optique d'occulaire rel est le rayon de courbure de la première surface du système

optique d'occulaire.

4 Viseur à foyer variable selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit système optique d'occulaire satisfait la condition ( 4) suivante: ( 4) 0,375 < rea / fe < 0,6 o fe est la distance focale du système optique d'occulaire rea est le rayon de courbure de la première surface du système

optique d'occulaire.

Viseur à foyer variable, caractérisé en ce qu'il comprend un système optique d'objectif ( 101 à 107) possédant une puissance globale positive et un système optique d'occulaire ( 109, ) possédant une puissance globale positive, ledit système optique d'objectif comprenant, dans cet ordre depuis le côté de l'objet, un premier groupe de lentilles ( 101, 102) possédant une puissance positive, un deuxième groupe de lentilles ( 103, 104) possédant une puissance négative, un troisième groupe de lentilles ( 105, 106) possédant une puissance positive, et un quatrième groupe de lentilles ( 107) ayant une puissance faible, l'image formée par ledit système optique d'objectif étant focalisée dans le voisinage ( 108) de la première surface dudit système optique d'occulaire, lesdits deuxième et troisième groupes de lentilles ou bien lesdits premier, deuxième et troisième groupes de lentilles étant déplacés pour réaliser l'effet de variation de la focale

alors que la vision via le viseur est maintenue constante.

6 Viseur à foyer variable selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit système optique d'objectif satisfait les conditions ( 1 à 3) suivantes

( 1) 0,4 < N 2 < 0,9

( 2) 1100/f 41 < 3,0 ( 3) 2,2 < fi / fs < 3,5 o N 2 est le rapport de variation de focale du deuxième groupe de lentilles par comparaison avec le rapport de variation de focale du système optique d'objectif; f 1 est la distance focale du premier groupe de lentilles; et fs est la distance focale du système optique d'objectif pour

l'extrémité grand angle de l'intervalle de variation de la focale.

7 Viseur à foyer variable selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit système optique d'occulaire satisfait la relation ( 4) suivante ( 4) 0,375 < rel / fe < 0,6 o fa est la distance focale du système optique d'occulaire; et rel est le rayon de courbure de la première surface du système

optique d'occulaire.