FR3055428A1 - Objectif de zoom grand champ a detecteur courbe - Google Patents
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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). 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 3.5 ≤ c/bfw ≤ 7.5 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
Titulaire(s) : CENTRE NATIONAL DE LA
RECHERCHE SCIENTIFIQUE - CNRS - Etablissement public, UNIVERSITE D'AIX-MARSEILLE Etablissement public.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : CABINET PLASSERAUD.
tg4) OBJECTIF DE ZOOM GRAND CHAMP A DETECTEUR COURBE.
FR 3 055 428 - A1 f5j) 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). 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 3.5 c/bfw 7.5 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.
i
Système optique grand angle à focale variable.
La présente invention est relative aux systèmes optiques grand angle de type fisheye à focale variable et aux systèmes de formation d'image électronique comportant de tels systèmes optiques grand angle.
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 O 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 nonuniformité 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 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 optique du genre en question, spécialement destiné à être monté sur un système de formation d'image électronique comportant un 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 :
3.5 <
bfw < 7.5 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.
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 :
0.20 <
|F1|.F2 (W)2 < 0.30 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 préférentiellement moins de six lentilles ;
- le système optique satisfait la condition suivante :
bfw 2·50 - ÏHÎ - 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 ri 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.
L'invention a également pour objet un système de formation d'image électronique comportant :
- un système optique tel que décrit ci-avant, et
- un capteur d'image électronique non-planaire positionné dans l'espace image du système optique et associé avec le système optique.
Selon une réalisation, 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.
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 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 8 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 selon l'invention, intégré dans un système de formation d'image électronique 2 comportant un capteur d'image électronique non-planaire 3. Le système optique 1 s'étend avec une symétrie axiale le long d'un axe optique O 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
Y = 2 * f * sin (jJ (85° < Θ < 90°) ( 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 0, où Θ est l'angle, illustré sur la figure 7, 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 :
1.7 <^~ (2)
Yw 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'està-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 ίο la configuration de plus courte distance focale. c est inférieur à la limite inférieure
Si le rapport 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 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 condition (4) excède la limite supérieure de la |F1| 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.
Lorsque bfw |F1| est inférieure à la limite inférieure de 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 boitiers 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) 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 — excede 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.
| Lorsque | M2 F2 | est | inférieure | à | la | limite inférieure | de la |
| 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 | • | |||||
| T |F1| Lorsque - F2 | est inférieure à | la | 1imite | 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 <t^< 0.30 (8) (bfw)2
Lorsque lF1lF2 excède la limite supérieure de la (bfw)2 condition (8), il devient difficile de réaliser un fisheye circulaire tout en maintenant un tirage bfw suffisant pour s'adapter aux boîtiers électroniques actuels.
|F1|.F2 . . . . . .
Lorsque -; est inferieure a la limite inferieure de (bfw)2 la condition (8), il devient difficile de corriger les aberrations de courbure de champ et chromatique latérale.
Trois 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 vergencepositive.
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 1'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 trois 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.
| Surface n° | r | d | nd | vd | Effective semi- 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 image | 221.16 |
| Distance focale Courte | Intermédiaire | Longue distance focale | |
| Distance focale | 8.04 | 11.86 | 15.14 |
| Ouverture | 4.11 | 4.11 | 4.11 |
| Champ de vue | 175 | 175 | 175 |
| Taille image | 11.19 | 16.78 | 21.64 |
| Longueur totale | 145.00 | 135.39 | 134.02 |
| VARIABLES | |||
| Distance 9 | 34.98 | 17.66 | 9.83 |
| Distance 18 | 39.00 | 46.71 | 53.18 |
| Groupe de lentille | Première surface | Distance focale | Longueur |
| A | 1 | -14.630 | 42.940 |
| B | 10 | 29.560 | 27.080 |
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.
| Surface n° | r | d | nd | vd | Effective semi- 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 image | 162.04 |
| Distance focale courte | Intermédiaire | Distance focale longue | |
| Distance focale | 8.05 | 11.86 | 15.14 |
| Ouverture | 4.12 | 4.12 | 4.12 |
| Champ de vue | 175 | 175 | 175 |
| Taille image | 11.19 | 16.78 | 21.64 |
| Longueur totale | 144.00 | 136.51 | 136.57 |
| VARIABLES | |||
| Distance 9 | 26.40 | 10.09 | 2.64 |
| Distance 20 | 40.25 | 49.07 | 56.58 |
| Groupe de lentilles | Première surface | Distance focale | Longueur |
| A | 1 | -13.28 | 48.96 |
| B | 10 | 30.78 | 28.15 |
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 5 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 10 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 n° | r | d | nd | vd | Effective 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 | Int inity | 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 image | 261.75 |
| Distance focale courte | Intermédiaire | Longue distance focale | |
| Distance focale | 8.05 | 11.85 | 15.14 |
| Ouverture | 4.12 | 4.12 | 4.12 |
| Champ de vue | 175 | 175 | 175 |
| Taille image | 11.19 | 16 . 76 | 21.64 |
| Longueur totale | 140.00 | 134.00 | 135.05 |
| VARIABLES | |||
| Distance 9 | 33.09 | 17.69 | 10.59 |
| Distance 21 | 40.25 | 4 9.66 | 57.81 |
| Groupe de lentille | Première surface | Distance focale | Longueur |
| A | 1 | -12.47 | 38.35 |
| B | 10 | 31.04 | 27.73 |
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.
| Yt Ÿw | Rd bfw | bfw |F1| | SF1 | M2 ~F2 | |F1|.F2 (W)2 | Rayon de courbure du détecteur | |
| SOI | 1.9338 | 6.50 | 2.666 | 0.371 | 0.48 | 0.284 | 221.1 |
| SO2 | 1.9338 | 4.03 | 3.031 | 0.315 | 0.531 | 0.252 | 162.0 |
| SO3 | 1.9338 | 5.67 | 3.228 | 0.472 | 0.566 | 0.239 | 261.8 |
où SOI est le premier mode de réalisation, SO2 est le deuxième mode de réalisation et SO3 est le troisième mode de réalisation.
La figure 8 illustre l'intégration d'un système optique 1 selon l'invention dans un système de formation d'image électronique 2 comportant un capteur d'image électronique non-planaire 3.
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.
Le rayon de courbure du capteur d'image peut par exemple être compris 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 (12)
- REVENDICATIONS1. Système optique (1) grand angle de type fisheye à focale variable, spécialement destiné à être monté sur un système de formation d'image électronique (2) comportant un 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 :fw < f < ft le système optique satisfaisant les conditions suivantes :Yt1.7 < —YwY = 2 * / * sin (j) (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 0, caractérisé en ce que le système optique satisfait en outre la condition suivante :3.5 <bfw < 7.5 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.
- 2. Système lequel le système optique selon la revendication 1, dans optique satisfait la condition suivante :0.20 <|F1|.F2 (W)2 < 0.30 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 optique 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 optique 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 préférentiellement moins de six lentilles.
- 5. Système optique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le système optique satisfait la condition suivante :bfw 2·50 - ÏHÎ - 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 optique 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 ri 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 optique selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le système optique satisfait la condition suivante :M20.45 < — < 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.Système optique 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) comportant :- un système optique (1) selon l'une des revendications 1 à 8, et10 - un capteur d'image électronique non-planaire (3) positionné dans l'espace image du système optique et associé avec le système optique.10. Système de formation d'image électronique selon la revendication 9, dans lequel 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.1/13F/# = 4.12 HFoV = 87.5° HFoV = 87.5 ° HFoV = 87.52/13-0.4 ”0.2 0 0.2 0.4 ”0.4 ”0.2 0 mm mm3/13 η LOF/# = 4.12 HFoV = 87.5° HFoV = 87.5 ° HFoV = 87.5CMÔIM-Ô 'ήόLOICMÔCMOI mCMoLL4/13F/# = 4.12 HFoV = 87.5° HFoV = 87.5 ° HFoV = 87.5SO | §ICMOIMÔ όCMOCM sf όCMOCMÔI5/13 i6/13O iOF/# = 4.12 HFoV = 87.5° HFoV = 87.5 ° HFoV = 87.5 όCMO
T- <D CO (O CD » 00 LO M- m CD ό ό ό I 1 I - 1 I I | I -0.2 0 0.2 0.4 ”0.4 ”0.2 0 mm mmÇ>LL7/13F/# = 4.12 HFoV = 87.5° HFoV = 87.5 ° HFoV = 87.5-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 -0.4 -0.2 0 mm mm - 8/13LOF/# = 4.12 HFoV = 87.5° HFoV = 87.5 ° HFoV = 87.5-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 -0.4 -0.2 0 mm mm
- 9/13 fk <<kF/# = 4.12 HFoV = 87.5° HFoV = 87.5 ° HFoV = 87.5
- 10/13-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 -0.4 -0.2 0 mm mm
- 11/131 MOF/# = 4.12 HFoV = 87.5° HFoV = 87.5 ° HFoV = 87.5 oE =L ôCMOMOCMÔCMOICMÔIMOIMÔI m<0F/# = 4.12 HFoV = 87.5° HFoV = 87.5 ° HFoV = 87.5
- 12/13LOLOITf όCN όCNOI 'ΦÔI
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