FR2677466A1 - Dispositif de detection de mise au point. - Google Patents
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Abstract
Dispositif de détection de mise au point dans lequel deux faisceaux de rayons lumineux, transmis à travers des parties différentes d'une pupille de sortie (EP) d'un objectif de prise de vue (L), sont transmis à travers une zone de détection de mise au point commune sur un plan focal prédéterminé (2) de l'objectif de prise de vue (L) et sont ensuite rendus convergents sur des capteurs rectilignes (5, 6) correspondants à travers une lentille condenseur (10) et des lentilles séparatrices (3, 4) pour reconstituer des images distinctes d'une image formée sur le plan focal prédéterminé (2) de l'objectif de prise de vue (L), dans lequel la zone de détection de mise au point est décalée par rapport à l'axe optique (Ax) de l'objectif de prise de vue, et la lentille condenseur (10) présente une répartition de puissance asymétrique.
Description
i
DISPOSITIF DE DETECTION DE MISE AU POINT
La présente invention se rapporte à un dispositif de détection de mise au point pour détecter l'état de mise au point d'un objectif de prise de vue d'un appareil photo ou analogue, par rapport à un objet à photographier. Dans un dispositif de détection de mise au point connu, dans un appareil photo reflex à objectif unique ou analogue, des faisceaux de rayons lumineux transmis à travers différentes parties d'une pupille de sortie d'un objectif de prise de vue sont rendus convergeant sur une paire de capteurs rectilignes par une lentille de reconstitution d'image d'un système optique de détection de mise au point, de sorte que l'état de mise au point de l'objectif de prise de vue peut être détecté en fonction
d'une relation entre les sorties des capteurs rectilignes.
Le principe de la détection de mise au point par le dispositif de détection de mise au point est décrit, par
exemple, dans USP 4 636 624.
On connaît un dispositif de détection de mise au point comportant une zone de détection désaxée (c'est-à-dire, décalée par rapport à l'axe optique) pour détecter l'état de mise au point d'un objectif de prise de vue par rapport à un objet situé dans une position autre que le centre d'un
plan d'image.
Cependant, s'il y a un décalage important de la zone de détection désaxée par rapport à l'axe optique, du vignettage de la pupille du système optique de détection de mise au point se produira Par exemple, du vignettage se produira lorsque la position ou la taille de la pupille de sortie de l'objectif de prise de vue variera comme résultat d'un changement d'objectif (c'est-à-dire, lorsqu'on utilise un objectif interchangeable) ou pendant une opération de changement de plan Dans de tels cas, la surface de la pupille du système optique de détection de mise au point, à travers laquelle le faisceau de rayons lumineux est transmis, est réduite Ce dont il résulte que les types d'objectif interchangeable qui peuvent être utilisés dans un tel système de détection de mise au point automatique
sont limités.
En particulier, si les zones de détection désaxées sont alignées dans la direction radiale de l'objectif de prise de vue, le faisceau de rayons lumineux correspondant à la partie supérieure d'une image devant être reconstituée peut ne pas atteindre les capteurs rectilignes (c'està-dire, dans le cas o la hauteur d'image s'étend
loin de l'axe optique).
La figure 7 montre un dispositif de détection de mise au point connu comportant une zone de détection de mise au point décalée par rapport à l'axe optique Ax d'un objectif de prise se vue Une lentille condenseur 1 reçoit un faisceau de rayons lumineux qui forme une image sur un plan focal prédéterminé 2 (c'est-à-dire un plan qui est équivalent au plan du film) à partir d'une pupille de sortie EP de l'objectif de prise de vue Des lentilles séparatrices 3 et 4 reconstituent des images distincts des faisceaux de rayons lumineux transmis à travers des parties différentes de la pupille de sortie EP de l'objectif de
prise de vue sur des capteurs rectilignes 5 et 6.
Un agencement optique connu, montré à la figure 7, possède un objectif de prise de vue avec une pupille de sortie EP qui a été dessinée à une échelle réduite à des fins de représentation Dans cet agencement optique, la lentille condenseur 1 présente une répartition de puissance symétrique par rapport à son axe optique lx Par conséquent, les faisceaux de rayons lumineux définissant les parties supérieures des images devant être formées sur les capteurs rectilignes 5 et 6 correspondent aux zones A et B extérieures à la pupille de sortie EP, ce qui a pour résultat du vignettage (une éclipse) d'une image, dû à l'absence des rayons lumineux correspondant aux parties supérieures des images En d'autres termes, une image qui a une grande hauteur d'image ne peut pas atteindre les
capteurs rectilignes 5 et 6.
Le principal objectif de la présente invention est d'éliminer l'inconvénient de la technique antérieure telle que décrite ci-dessus, en proposant un dispositif de détection de mise au point comportant une zone de détection de mise au point désaxée, dans laquelle l'état de mise au point de l'objectif de prise de vue puisse être détecté de manière précise sans l'apparition de vignettage d'une image sur un moyen de réception d'image, même si la hauteur de
l'image est grande.
La présente invention propose à cet effet un dispositif de détection de mise au point dans lequel deux faisceaux de rayons lumineux, transmis à travers des parties différentes d'une pupille de sortie d'un objectif de prise de vue, sont transmis à travers une zone de détection de mise au point commune sur un plan focal prédéterminé de l'objectif de prise de vue et sont ensuite rendus convergents sur des capteurs rectilignes correspondants à travers une lentille condenseur et des lentilles séparatrices pour reconstituer des images distinctes d'une image formée sur le plan focal prédéterminé de l'objectif de prise de vue La zone de détection de mise au point est décalée par rapport à l'axe optique de l'objectif de prise de vue, et la lentille condenseur présente une répartition de puissance asymétrique par rapport à l'axe optique de la lentille condenseur. D'une manière préférable, la répartition de puissance asymétrique de la lentille condenseur est telle que les faisceaux de rayons lumineux sont rendus convergents sur les capteurs rectilignes correspondants quelle que soit la hauteur de l'image sur le plan focal prédéterminé de
l'objectif de prise de vue.
Dans un mode de réalisation préféré, la lentille condenseur comprend une partie à puissance élevée correspondant à la partie supérieure de l'image sur le plan focal prédéterminé de l'objectif de prise de vue et une partie à puissance faible correspondant à la partie
inférieure de l'image sur le plan focal prédéterminé.
La partie à puissance élevée et à la partie à puissance faible de la lentille condenseur peuvent être réalisées par une variation de la forme, ou une variation de la matière (c'est-à-dire, des matières ayant des indices
de réfraction différents).
Selon un autre de ses aspects la présente invention propose un dispositif de détection de mise au point comprenant une zone de détection de mise au point commune désaxée, située sur un plan focal prédéterminé de l'objectif de prise de vue, une lentille condenseur qui fait converger une paire de faisceaux de rayons lumineux transmis à travers des parties différentes d'une pupille de sortie de l'objectif de prise de vue et la zone de détection de mise au point commune, et des lentilles séparatrices qui séparent les faisceaux de rayons lumineux transmis à travers la lentille condenseur, et forment des images distinctes sur une paire de capteurs rectilignes La lentille condenseur du dispositif de détection de mise au point présente une répartition de puissance asymétrique par rapport à son axe optique, de sorte que les faisceaux de rayons lumineux sont rendus convergents sur les capteurs rectilignes correspondants quelles que soit la dimension et la position de la pupille de sortie de l'objectif de prise de vue et la hauteur d'image de l'image sur le plan focal
prédéterminé de l'objectif de prise de vue.
Selon encore un autre de ses aspects, la présente invention propose un dispositif de détection de mise au point comprenant une lentille condenseur, des lentilles séparatrices, un système optique de reconstitution d'image pour reconstituer des images distinctes d'un objet formé sur un plan focal prédéterminé, et deux moyens de réception d'image pour détecter un écart relatif des images distinctes reconstituées par le système optique de reconstitution d'image La lentille condenseur possède une partie à puissance élevée qui reçoit un faisceau de rayons lumineux correspondant à la partie supérieure de l'image d'objet sur le plan focal prédéterminé et une partie à puissance faible qui reçoit un faisceau de rayons lumineux correspondant à la partie inférieure de l'image d'objet sur
le plan focal prédéterminé.
Les caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à
titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue explicative d'un système optique d'un dispositif de détection de mise au point selon un aspect de la présente invention; la figure 2 est une vue de conception d'une lentille condenseur montrée à la figure 1 pour représenter le fonctionnement optique de la partie à puissance faible de celle-ci; la figure 3 est une vue de conception d'une lentille condenseur montrée à la figure 1 pour représenter le fonctionnement optique de la partie à puissance élevée de celle-ci; la figure 4 est un agencement constituant une variante des figures 2 et 3, dans lequel un élément d'interception de lumière est disposé entre les parties à puissance élevée et à puissance faible de la lentille condenseur; la figure 5 est une vue explicative d'un système optique d'un dispositif de détection de mise au point selon un autre aspect de la présente invention; la figure 6 montre un exemple supplémentaire d'une lentille condenseur selon la présente invention; et, la figure 7 est une vue explicative d'un système optique d'un dispositif de détection de mise au point connu. Les figures 1 à 4 montrent un premier mode de
réalisation de la présente invention.
Un dispositif de détection selon le premier mode de réalisation de la présente invention détecte l'état de mise au point d'un objectif de prise de vue par rapport à un objet situé dans une zone décalée par rapport à l'axe optique Ax de l'objectif de prise de vue (c'est-à-dire, dans une zone de détection de mise au point désaxée) sur un plan focal prédéterminé 2 Le dispositif de détection de mise au point comprend une lentille condenseur 10 et des lentilles séparatrices 3 et 4 qui constituent ensemble un système optique de reconstitution d'image, et une paire de capteurs rectilignes 5 et 6 qui constituent un moyen de réception d'image Dans le mode de réalisation représenté, les capteurs rectilignes 5 et 6 sont alignés dans la direction radiale de l'objectif de prise de vue dans un
plan perpendiculaire à l'axe optique Ax.
La lentille condenseur 10 possède une partie à puissance faible 12 qui reçoit un faisceau de rayons lumineux issu de la pupille de sotie EP de l'objectif de prise de vue, et elle forme une partie inférieure d'une image sur le plan focal 2 La lentille condenseur 10 possède également une partie à puissance élevée il qui reçoit un faisceau de rayons lumineux issu de la pupille de sortie EP de l'objectif de prise de vue et qui forme une
partie supérieure de l'image.
Les parties des images distinctes sur les capteurs rectilignes 5 et 6 qui correspondent à la partie inférieure de l'image sur le plan focal 2 sont formées par le faisceau de rayons lumineux extrait par la partie à puissance faible 12 de la lentille condenseur 10 des zones A' et B' situées à l'intérieur de la pupille de sortie EP de l'objectif de prise de vue D'une manière similaire, les parties des images distinctes sur les capteurs rectilignes 5 et 6 qui correspondent à la partie supérieure de l'image sur le plan focal 2 sont formées par le faisceau de rayons lumineux extrait par la partie à puissance élevée 11 de la lentille condenseur 10 des zones C et D situées à l'intérieur de la
pupille de sortie EP de l'objectif de prise de vue.
Les figures 2 et 3 montrent la réfraction de la lumière par, respectivement, la partie à puissance faible 12 et la partie à puissance élevée 11 de la lentille condenseur 10 Le faisceau de rayons lumineux correspondant à la partie supérieure de l'image d'objet I est légèrement réfracté par la partie inférieure de l'image d'objet à puissance faible 12, et son image est ensuite formée sur les capteurs rectilignes 5 et 6 à travers les lentilles séparatrices 3 et 4 Le faisceau de rayons lumineux correspondant à la partie supérieure de l'image d'objet I est réfracté à un degré plus grand que la partie inférieure de l'image d'objet I par la partie à puissance élevée 11, et son image est ensuite formée sur les capteurs rectilignes 5 et 6 à travers les lentilles séparatrices 3 et 4.
Comme on peut le comprendre à partir de la description
ci-dessus, la répartition de puissance asymétrique de la lentille condenseur 10 par rapport à son axe optique garantit une formation d'images distinctes parfaites sur les capteurs rectilignes 5 et 6 sans l'apparition de vignettage des images, contrairement à la technique antérieure. Si la lentille condenseur 10 avait une puissance répartie uniformément identique à la puissance de la partie à puissance élevée 11, il serait nécessaire d'extraire les faisceaux de rayons lumineux des zones A et B (montrées en ligne virtuelle à la figure 1) extérieures à la pupille de sortie EP pour former les parties inférieures des images sur les capteurs rectilignes 5 et 6 En d'autres termes, il serait impossible d'extraire les faisceaux de rayons lumineux des zones extérieures A et B sans augmenter la taille de la pupille de sortie EP Cependant, ceci n'est pas réalisable Donc, les images sur les capteurs rectilignes 5 et 6 seraient partiellement éclipsées, comme
décrit ci-dessus en liaison avec la figure 7.
Les sorties des capteurs rectilignes 5 et 6 sont entrées dans un circuit de traitement de signal 50 et un circuit de commande de calcul 51 qui calcule la relation de position des images distinctes pour détecter par ce moyen la valeur de défocalisation de l'objet, en se basant sur les sorties des capteurs rectilignes 5 et 6 Le circuit de commande de calcul 51 pilote un moteur de commande 52 disposé dans un corps d'appareil photo B, en se basant sur les résultats des calculs, et il actionne un mécanisme de réglage de mise au point 54 de l'objectif de prise de vue L, au moyen d'un accouplement d'entraînement 53, pour déplacer par ce moyen une lentille de réglage de mise au
point 55 dans la direction de l'axe optique.
La lentille condenseur 10, ayant une répartition de puissance asymétrique par rapport à l'axe optique, peut être réalisée en collant deux lentilles qui ont des formes différentes ou par une lentille unique en matière plastique
ayant une forme asymétrique.
La figure 4 montre un exemple préféré d'une lentille condenseur l OA qui a une partie à puissance élevée 11, une partie à puissance faible 12, et un élément d'interception de lumière 13 situé entre elles L'élément d'interception de lumière 13 évite une discontinuité optique à la frontière de la partie à puissance élevée il et de la partie à puissance faible 12 et empêche également que de la lumière nuisible soit rendue incidente sur les capteurs
rectilignes 5 et 6.
Comme variante, à la place de l'élément d'interception de lumière 13, il est également possible de réaliser un système de commande dans lequel les signaux électriques issus des parties intermédiaires 5 c et 6 c (figures 2 et 3) des capteurs rectilignes 5 et 6 sur lesquelles les faisceaux de rayons lumineux issus de la partie frontière entre la partie à puissance élevée il et la partie à puissance faible 12 de la lentille condenseur 10 sont rendus incidents, ne sont pas utilisés pour le calcul dans le circuit de traitement de signal 50 ou le circuit de commande de calcul 51 De plus, il est également possible d'intercepter la lumière qui autrement serait rendue incidente sur les parties intermédiaires 5 c et 6 c des
capteurs rectilignes 5 et 6.
La figure 5 montre un autre mode de réalisation d'un dispositif de détection de mise au point de la présente invention Dans ce mode de réalisation, il est prévu un dispositif de détection de mise au point axial 30 ayant une zone de détection de mise au point axiale 30 A sur l'axe optique Ax de l'objectif de prise de vue, et un dispositif de détection de mise au point désaxé 40 comportant une zone de détection de mise au point désaxée 40 A décalée par
rapport à l'axe optique.
Le dispositif de détection de mise au point axial 30 comprend une lentille condenseur 20 ayant une répartition de puissance symétrique par rapport à l'axe optique, une paire de lentilles séparatrices 21 et 22, et une paire de capteurs rectilignes 23 et 24 Le dispositif de détection de mise au point axial 30 détecte l'état de mise au point de l'objectif de prise de vue par rapport à l'image d'objet à l'intérieur de la zone de détection de mise au point 30 A. La zone de détection de mise au point 30 A est disposée sur
le plan focal prédéterminé.
Le dispositif de détection de mise au point désaxé 40 comprend une lentille condenseur 10 similaire à la lentille condenseur 10 présentant une répartition de puissance asymétrique, telle que montrée à la figure 1, une paire de lentilles séparatrices 3 et 4, une paire de capteurs rectilignes 5 et 6, et un prisme 15 qui est situé plus près de la pupille de sortie EP que la lentille condenseur 10 afin de détecter l'état de mise au point de l'objectif de prise de vue par rapport à l'image d'objet à l'intérieur de la zone de détection de mise au point 40 A disposée sur le
plan focal prédéterminé.
Les capteurs rectilignes 5 et 6 sont rectilignes dans une direction parallèle à la direction Y dans un plan perpendiculaire à l'axe optique Ax de l'objectif de prise de vue Les centres des capteurs rectilignes 5 et 6 sont décalés par rapport au point d'interception O des axes Y et Z dans les sens Y et Z Par conséquent, les faisceaux de rayons lumineux sont déviés par le prisme 15 dans le sens Z et ils sont ensuite déviés par la lentille condenseur 10 dans le sens Y en fonction de la hauteur d'image, de sorte que les faisceaux de rayons lumineux issus de la pupille de sortie EP sont rendus incidents sur les capteurs rectilignes 5 et 6 pour former des images distinctes de
l'objet désaxé.
Le fonctionnement de la lentille condenseur asymétrique 10 de la figure 5 est similaire à celui de la
lentille condenseur asymétrique 10 de la figure 1.
Dans le cas o une pluralité de dispositifs de détection de mise au point est prévue, comme le montre la figure 5, un dispositif de mise au point automatique d'un appareil photo est généralement conçu pour sélectionner l'un d'entre eux en fonction de, soit l'intention d'un photographe, soit la détermination d'un moyen de détermination prévu dans l'appareil photo, de sorte que l'objectif de prise de vue peut être piloté en fonction de la sortie du dispositif de détection de mise au point sélectionnée. Bien que, dans le mode de réalisation représenté, la répartition de puissance asymétrique de la lentille condenseur soit réalisée par une variation de la forme de lentille, il est possible de prévoir une répartition de puissance asymétrique qui soit réalisée en fabricant la lentille à partir de matières optiques différentes (c'est-à- dire, de matières ayant des indices de réfraction différents) La figure 6 montre un exemple d'une lentille condenseur l OB qui est faite de deux matières différentes ayant des indices de réfraction différents A savoir, la lentille condenseur l OB comprend une partie à puissance élevée 1 l B faite d'un matériau ayant un indice de réfraction élevé et une partie à puissance faible 12 B faite d'un matériau ayant un indice de réfraction faible La partie à puissance élevée 1 l B et la partie à puissance faible 12 B sont collées l'une à l'autre par une couche de colle ou une couche d'interception de lumière 13 B. Bien que, dans les modes de réalisation représentés, deux capteurs rectilignes distincts 5 et 6 soient prévus, il est possible de prévoir un capteur rectiligne unique il
ayant deux zones de capteur distinctes.
Comme on peut le voir à partir de la description
ci-dessus, selon la présente invention, puisque la lentille condenseur a une répartition de puissance asymétrique, les faisceaux de rayons lumineux émis par la pupille de sortie de l'objectif de prise de vue peuvent être reçus dans la zone de détection de mise au point désaxée, décalée par rapport à l'axe optique de l'objectif de prise de vue, en empêchant par ce moyen le vignettage des images sur les éléments de réception d'image Une détection précise de l'état de mise au point de l'objectif de prise de vue, par
rapport à l'objet, peut ainsi être effectuée.
Claims (9)
1 Dispositif de détection de mise au point dans lequel deux faisceaux de rayons lumineux, transmis à travers des parties différentes d'une pupille de sortie (EP) d'un objectif de prise de vue (L), sont transmis à travers une zone de détection de mise au point commune sur un plan focal prédéterminé ( 2) de l'objectif de prise de vue (L) et sont ensuite rendus convergents sur des capteurs rectilignes ( 5, 6; 23, 24) correspondants à travers une lentille condenseur ( 10; 10 A; 10 B) et des lentilles séparatrices ( 3, 4; 21, 22) pour reconstituer des images distinctes d'une image formée sur le plan focal prédéterminé ( 2) de l'objectif de prise de vue (L), caractérisé en ce que: ladite zone de détection de mise au point est décalée par rapport à l'axe optique (Ax) de l'objectif de prise de vue (L); et en ce que, ladite lentille condenseur ( 10; 1 OA;
10 B) présente une répartition de puissance asymétrique par rapport à son
axe optique.
2 Dispositif de détection de mise au point selon la revendication 1, caractérisé en ce que la répartition de puissance asymétrique de la lentille condenseur ( 10; 10 A; l OB) est telle que les faisceaux de rayons lumineux sont rendus convergents sur les capteurs rectilignes correspondants ( 5, 6; 23, 24) quelle que soit la hauteur de l'image sur le plan focal prédéterminé ( 2) de l'objectif
de prise de vue (L).
3 Dispositif de détection de mise au point selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite lentille condenseur comprend une partie à puissance élevée ( 11; ll B) correspondant à la partie supérieure de l'image sur le plan focal prédéterminé ( 2) de l'objectif de prise de vue (L) et une partie à puissance faible ( 12; 12 B) correspondant à la partie inférieure de l'image sur le plan
focal prédéterminé ( 2).
4 Dispositif de détection de mise au point selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite lentille condenseur ( 10) a des parties conformées séparément correspondant à la partie à puissance élevée ( 11) et à la partie à puissance faible ( 12). Dispositif de détection de mise au point selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites parties distinctes ( 11 B, 12 B) de la lentille condenseur ( 1 OB) sont faites de matières ayant des indices de réfraction différents pour réaliser la partie à puissance élevée ( 1 l B)
et la partie à puissance faible ( 12 B).
6 Dispositif de détection de mise au point selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites parties distinctes de la lentille condenseur ( 10, l OB) sont faites de matières ayant des indices de réfraction différents et sont conformées séparément pour réaliser la partie à puissance élevée ( 11, 1 l B) et la partie à puissance faible
( 12, 12 B).
7 Dispositif de détection de mise au point selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite lentille condenseur ( 1 OA, l OB) est pourvue d'un élément intercepteur de lumière ( 13, 13 B) entre la partie à puissance élevée
( 11, 11 B) et la partie à puissance faible ( 12, 12 B).
8 Dispositif de détection de mise au point selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un moyen pour éviter que la lumière, transmise à travers la partie frontière de la partie à puissance élevée ( 11) et de la partie à puissance faible ( 12) de la lentille condenseur ( 10), d'être rendue incidente sur les parties
correspondantes des capteurs rectilignes ( 5, 6).
9 Dispositif de détection de mise au point selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un moyen pour empêcher les sorties des parties ( 5 c, 6 c) des capteurs rectilignes ( 5, 6) sur lesquelles la lumière est transmise à travers la partie frontière de la partie à puissance élevée ( 12) et de la partie à puissance faible
( 11) de la lentille condenseur ( 10) est rendue incidente.
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20060228 |