FR2801111A1 - Objectif a focale variable et appareil photographique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un objectif à focale variable qui comporte, dans l'ordre d'un côté objet à un côté image, un premier groupe (F) de lentilles de pouvoir réfringent positif, un deuxième groupe (V) de lentilles de pouvoir réfringent négatif se déplaçant pendant une variation de grandissement, un troisième groupe (C) de lentilles se déplaçant pendant une variation de grandissement et un quatrième groupe (R) de lentilles de pouvoir réfringent positif. Le premier groupe comprend un premier sous-groupe (F11) qui est fixe pendant une mise au point, et un second sous-groupe (F12) de pouvoir réfringent positif qui se déplace pendant une mise au point. Le premier sous-groupe comprend une première lentille positive (LP11f), une lentille négative (LN11) et une seconde lentille positive (LP11r). Domaine d'application : caméras de télévision, camescopes, photoscopes, appareils photographiques, etc.

Description

L'invention concerne un objectif à focale variable, et plus particulièrement un objectif à focale variable adapté à une caméra de télévision, une caméra vidéo, un appareil photographique, etc., et un appareil photographique comportant l'objectif à focale variable.

Jusqu'à présent, dans des téléobjectifs à focale variable conçus pour être utilisés en extérieur, par exemple sur des terrains de sport, parmi les objectifs à focale variable pour des caméras de télévision ou analogues, il existe une demande portant sur un objectif dont l'ensemble du système de lentilles est de dimensions réduites et qui présente une ouverture relative élevée, un rapport de grandissement variable élevé et des performances optiques élevées. objectif à focale variable du type dans lequel la mise au point (le réglage de focalisation) est effectuée par déplacement d'un groupe de lentilles disposé sur le côte objet d'un groupe de lentilles à variateur possède des particularités caractéristiques telles que, étant donné que la variation de focale (variation de grandissement) et la mise au point peuvent être effectuées indépendamment l'une de l'autre, un mécanisme destiné @ déplacer les groupes de lentilles peut être simplifié et étant donné que la position du foyer n'est pas déplacée du fait de la variation de la focale, la mise au point peut être effectuée par un mouvement de sortie d'une amplitude donnée par rapport à une distance donnée de l'obj indépendamment de la position de variation de focale.

Parmi ces objectifs à focale variable, dans les objectifs à focale variable dits à quatre groupes qui comprennent chacun, dans l'ordre du côté objet vers le côté image, un premier groupe de lentilles (groupe de lentilles avant) de réfringence positive pour la mise au point, un deuxième groupe de lentilles (groupe de lentilles formant variateur) de réfringence négative pour la variation de grandissement, un troisième groupe de lentilles (groupe de lentilles formant compensateur) de réfringence positive pour compenser le décalage d'un plan image du fait de la variation grandissement, un diaphragme, et un quatrième groupe de lentilles (groupe de lentilles formant relais) de réfringence positive pour la formation d'une image, l'objectif adopte le procédé dit de mise point intérieure, dans lequel la mise au point est effectuée par déplacement d'une partie du premier groupe de lentilles, a été décrit, par exemple, dans la demande de brevet 'aponais mise à l'inspection publique sous le n Hei 7-43611. Dans l'objectif à focale variable à quatre groupes décrit dans ladite demande, le premier groupe de lentilles est divisé en plusieurs sous-groupes de lentilles, et un sous-groupe de lentilles disposé le plus du côté objet parmi la pluralité sous-groupes de lentilles est rendu immobile pendant la mise au point, et un sous-groupe de lentilles, disposé en arrière ou sur le côté image du sous-groupe de lentilles disposé le plus du côté objet, est déplacé pendant la mise au point, en sorte que le procédé de mise au point intérieure est adopté.

En géneral, un objectif à focale variable du type à mise au point intérieure possède des particularités caractéristiques telles que le diamètre efficace du premier groupe de lentilles est inférieur à celui présent dans un objectif à focale variable dans lequel la mise au point est effectuée en déplaçant l'ensemble du premier groupe de lentilles, en sorte qu'il devient aisé de réduire les dimensions du système de lentilles entier et qu'il devient aisé d'effectuer une photographie rapprochée, en particulier une photographie extrêmement rapprochée, et étant donné que la mise au point est effectuée en déplaçant un sous-groupe de lentilles relativement petit et léger, une faible force d'entraînement suffit pour déplacer le sous-groupe de lentilles, en sorte qu'une mise au point rapide est possible. Pour réaliser un objectif à focale variable à ouver ture relative élevée (par exemple un nombre F de 1,8 à ,3 ou voisin de cette valeur), un rapport de grandissement variable élevé (par exemple le rapport de grandissement variable étant de 60x ou plus) et des performances optiques élevées sur toute la plage de grandissement variable et toute la plage de mise au point, il est nécessaire d'établir de façon appropriée le pouvoir réfringent (la puissance optique) de chaque groupe de lentilles, la construction des lentilles, la répartition de l'achroma tisme, etc.

En général, pour obtenir des performances optiques élevées avec une variation moindre de l'aberration sur toute la plage de grandissement variable et toute la plage de mise au point, il devient nécessaire de diminuer la valeur de l'aberration apparaissant à chaque groupe de lentilles en diminuant la puissance de chaque groupe de lentilles ou en augmentant le degré de liberté pour corriger l'aberration par un accroissement du nombre de lentilles élémentaires constituant chaque groupe de lentilles. Par conséquent, s'il est prévu d'obtenir un objectif focale variable ayant une ouverture relative élevée et un rapport de grandissement variable élevé, la séparation d'air entre les groupes de lentilles adjacents respectifs devient inévitablement grande, ou bien le nombre de lentilles élémentaires augmente inévitablement, en sorte qu'un problème qui apparaît est que le système de lentilles entier devient lourd, épais, long et large. De plus, pour obtenir des performances optiques élevées sur toute la plage de variation de focale et toute la plage de mise au point dans un système de diffusion d'information à haute définition, tel qu'un système "High-Vision", il est nécessaire de supprimer la variation d'aberration due à la variation de focale du côté téléobjectif, ou due à la mise au point. En particulier, la variation de l'aberration chromatique longitudinale ou de l'aberration chromatique latérale ou bien la valeur absolue elle-même de l'amplitude de l'aberration doit être supprimée autant que possible pour l'obtention d'une haute définition. Dans le même temps, dans un téléobjectif focale variable tel que la longueur focale à l'extrémité téléobjectif du système entier d'objectif à focale variable atteint soixante fois la dimension du plan image photographique effectif, les tolérances de fabrication du premier groupe de lentilles (groupe de lentilles avant) deviennent strictes, en sorte qu'il devient très difficile d'obtenir sous forme de produits les performances optiques finales.

Dans un objectif à focale variable du type à mise au point intérieure dans lequel le premier groupe de lentilles est divisé en plusieurs sous-groupes de lentilles, et un sous-groupe de lentilles disposé le plus du côté objet de la pluralité de sous-groupes de lentilles est rendu immobile pendant une mise au point, et un sous-groupe de lentilles disposé en arrière ou sur le côté image du sous- ensemble de lentilles disposé le plus du côté objet est déplacé pendant une mise au point, comme décrit dans la demande n Hei 7-43611 précitée, le sous-groupe de lentilles fixe est composé d'au moins une lentille négative et d'au moins une lentille positive, et cette lentille négative fait diverger une aberration apparaissant dans le groupe de lentilles avant. Dans des surfaces de lentilles telles qu'elle font diverger une aberration apparaissant dans le groupe de lentilles avant, en particulier, une surface de lentille sur 1e côté image de 1a lentille négative et une surface de lentille sur le côté objet de la lentille positive, l'action d'une aberration divergente apparaissant dans le groupe lentilles avant devient très prépondérante.

Par conséquent, dans un téléobjectif à focale variable tel que la longueur focale l'extrémité téléobjectif du système entier d'objectifs à focale variable atteint soixante fois la dimension d'un plan image photographique effectif, lorsque le rayon de courbure de chacune d'une surface de lentille sur le côté image de la lentille négative et d'une surface de lentille sur le côté objet de la lentille positive devient faible par rapport à la longueur focale l'extrémité téléobjectif, la lentille négative et la lentille positive deviennent ce qui est appelé la lentille utile dont les tolérances de fabrication ont une grande influence sur les performances optiques finales. Il est donc possible que les tolérances de fabrication portant sur le rayon de courbure, l'épaisseur des lentilles, la séparation d'air, l'indice de réfraction, etc. du sous-groupe de lentilles fixe du groupe de lentilles avant deviennent strictes, rendant ainsi difficile la fabrication d'un tel sous-groupe de lentilles fixe.

Pour éviter la possibilité ci-dessus, il est néces saire de répartir la divergence d'aberration apparaissant dans le groupe de lentilles avant entre plusieurs parties sans qu'elle soit concentrée uniquement sur le sous-groupe de lentilles fixe Par conséquent, si une lentille concave est ajoutée au groupe de lentilles de mise au point automatique pour faire diverger l'aberration, il devient possible de diminuer l'importance qui revient au sous- groupe de lentilles fixe pour corriger l'aberration, ce qui atténue notablement les tolérances de fabrication du sous- groupe de lentilles fixe. Cependant, dans un téléobjectif à focale variable à grande ouverture tel que la longueur focale à l'extrémité téléobjectif du système entier d'objectif à focale variable atteint soixante fois la dimension d'un plan image photographique utile, et l'ouverture relative à l'extrémité téléobjectif est de 3,3 ou d'une valeur voisine, si une lentille concave est additionnée au groupe de lentilles de mise au point pour faire diverger 'aberration, le poids du groupe de lentilles de mise au point augmente notablement, en sorte qu'il devient difficile d'effectuer une mise au point rapide.

Par conséquent, en particulier dans un téléobjectif à focale variable, la façon dont est composé le premier groupe de lentilles (groupe de lentilles avant), lequel participe notablement à la correction d'aberration du côté téléobjectif ou de l'aberration due à la mise au point, devient un facteur important.

L'invention a pour obj de proposer un objectif à focale variable ayant une ouverture relative élevée et un rapport de grandissement variable élevé et ayant des performances optiques élevees sur toute la plage de grandissement variable et toute la plage de mise au point, tout en adoptant la construction d'objectifs à focale variable à quatre groupes du type à mise au point intérieure.

Pour réaliser l'objet '-dessus, conformément à un aspect de l'invention, il proposé un objectif à focale variable, comportant, dans 1 ordre d'un côté objet à un côté image, un premier groupe de lentilles de pouvoir réfringent positif, un deuxième groupe de lentilles de pouvoir réfringent négatif agencé de façon à se déplacer pendant une variation de grandissement, un troisième groupe de lentilles agencé de façon à se déplacer pendant une variation de grandissement un quatrième groupe de lentilles de pouvoir réfringent positif, le premier groupe de lentilles comprenant un premier sous-groupe de lentilles agencé de façon à être fixe pendant la mise au point, et un second sous-groupe de lentilles de pouvoir réfringent positif agencé de façon à déplacer pendant la mise au point, le premier sous-groupe de lentilles comprenant, dans l'ordre du côté objet vers le côté image, au moins une première lentille positive, moins une lentille négative de forme biconcave et au moins une seconde lentille positive. En outre, selon un aspect apprécié de l'invention, dans 1 objectif à focale variable, les conditions suivantes sont satisfaites <B>1,75</B> < nd 60 < vpllf 90 < vpllr où nd est l'indice de réfraction de la lentille négative par rapport à la raie d, et vp11f et vp11r sont les nombres d'Abbe de la première lentille positive et de la seconde lentille positive, respectivement.

outre, selon un aspect apprécié de l'invention, dans l'objectif à focale variable, la condition suivante est satisfaite Pg,d < 1,36 - 0,00208 x vnll pourvu que Pg,d = (ng - nd) / (nF - nC), où ng, nF et nC sont les indices de réfraction de lentille négative par rapport à la raie g, à la raie F à la raie C, respectivement, et vnll est le nombre d'Abbe de la lentille négative.

En outre, conformément à un aspect apprécié de 1 in vention, dans l'objectif à focale variable, la condition suivante est satisfaite 60 < vp12 où vp12 est la valeur moyenne des nombres d'Abbe de toutes les lentilles positives constituant le second sous-groupe de lentilles.

En outre, conformément à un aspect apprécié de l'in vention, dans l'objectif à focale variable, le second sous- groupe de lentilles est constitué de plusieurs lentilles positives.

En outre, conformément à un aspect apprécié de l'in vention, dans l'objectif à focale variable, la condition suivante est satisfaite 70 < vp31 où vp31 le nombre d'Abbe d'au moins une lentille positive parmi des lentilles positives constituant le troisième groupe de lentilles.

En outre, conformément à un aspect apprecié de l'in vention, dans l'objectif à focale variable, grandisse- ment de formation d'image du deuxième groupe de lentilles change à 1 intérieur d'une plage incluant -lx pendant une variation de grandissement, le troisième groupe de lentilles possède un pouvoir réfringent positif, un grandissement de formation d'image du troisième groupe de lentilles change dans une plage incluant pendant une variation de grandissement, et les conditions suivantes sont satisfaites 55 < fT / IS 1,0 < FN1 pourvu que FN1 = f1 / (fT / FNT) 10 < Z2 <B>0,17</B> < Z2 / Z où fT et FNT sont la longueur focale l'ouverture relative à une extrémité téléobjectif de l'objectif à focale variable, respectivement, fl est la longueur focale du premier groupe de lentilles, IS est la dimension d'un plan image photographique utile, Z est le rapport de variation de focale de l'objectif à focale variable, et Z2 est le rythme de variation du grandissement latéral du deuxième groupe de lentilles.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une vue en élévation schématique simplifiée d'un objectif à focale variable à l'extrémité grand angle selon un exemple numérique de l'invention ; la figure 2 est un tableau montrant l'exemple numéri que de l'invention ; la figure 3 est un tableau montrant la relation entre la séparation variable et la longueur focale dans l'exemple numérique de l'invention ; les figures 4A à 4D sont des diagrammes d'aberration montrant les diverses aberrations dans l'exemple numérique de l'invention lorsque la longueur focale f est de 10,0 et la distance de l'objet est de 12,0 m ; les figures 5A à 5D sont des diagrammes d'aberrations montrant les diverses aberrations dans l'exemple numérique de l'invention lorsque la longueur focale f est de 24,9 mm et la distance de l'objet est de 12,0 m ; les figures 6A à 6D sont des diagrammes d'aberrations montrant les diverses aberrations dans l'exemple numérique de l'invention lorsque la longueur focale f est de 66,7 mm et la distance de l'objet est de 12,0 m ; les figures 7A à 7D sont des diagrammes d'aberrations montrant les diverses aberrations dans l'exemple numérique de l'invention lorsque la longueur focale f est de 360,0 mm et la distance de l'objet est de 12,0 m ; les figures 8A à 8D sont des diagrammes d'aberrations montrant les diverses aberrations dans l'exemple numérique de l'invention lorsque la longueur focale f est de 660,0 mm et la distance de l'objet est de 12,0 m ; et la figure 9 est un schéma montrant un appareil photo graphique ayant un objectif à focale variable selon l'invention.

La figure 1 est un schéma simplifié montrant un objectif focale variable à l'extrémité grand angle selon un exemple numérique de l'invention.

En référence à la figure 1 représentant l'objectif à focale variable selon la présente forme de réalisation, la lettre de référence F désigne un premier groupe de lentilles (groupe frontal de lentilles) de pouvoir réfringent positif. Le premier groupe F de lentilles est composé de deux sous-groupes de lentilles, à savoir un premier sous-groupe de lentilles F11 agencé de façon à être fixe, et un second sous-groupe de lentilles F12 de pouvoir réfringent positif utilisé pour la mise au point. En outre, le premier sous-groupe de lentilles F11 comprend trois lentilles séparées, à savoir une lentille positive LP11f, une lentille négative LN11 de forme biconcave et une lentille positive LP11r. Une mise au point à partir d'un objet se trouvant à l'infini jusqu'à un objet se trouvant à la distance minimale est effectuée par un mouvement du second sous-groupe de lentilles F12 vers le côté de l'objet.

La lettre de référence V désigne un variateur de pouvoir réfringent négatif utilisé pour faire varier le grandissement, servant de deuxième groupe de lentilles. La variation du grandissement de l'extrémité grand angle vers l'extrémité téléobjectif est effectuée par déplacement du deuxième groupe de lentilles V de façon monotone vers le côté image sur l'axe optique. Le grandissement de formation d'image du deuxième groupe de lentilles V change dans une plage incluant le grandissement unité (-1x) pendant la variation du grandissement.

La lettre de référence C désigne un compensateur de pouvoir réfringent positif, servant de troisième groupe de lentilles. Le troisième groupe de lentilles C se déplace de façon monotone vers le côté objet sur l'axe optique afin de compenser le décalage d'un plan image sous l'effet de la variation du grandissement.

Les lettres de référence SP désignent un diaphragme, et la lettre de référence R désigne un groupe de lentilles formant relais de pouvoir réfringent positif, servant de quatrième groupe de lentilles. La lettre de référence G désigne un prisme de séparation de couleurs ou un filtre optique, qui est illustré sous la forme d'un bloc de verre sur la figure 1.

En général, dans l'objectif à focale variable à quatre groupes, le procédé de mise au point dit par lentilles frontales, dans lequel une mise au point est réalisée par un deplacement de l'ensemble du premier groupe de lentilles F disposé le plus du côté objet possède une particularité caractéristique telle que, étant donné que l'amplitude mouvement de sortie du premier groupe de lentilles F par rapport à une seule et même distance d'objet devient fixe pour toutes les longueurs focales, la structure du barillet d' ectif devient simple.

Cependant, dans un objectif à focale variable ayant un grand angle de visée dans lequel le premier groupe de lentilles F possède un pouvoir réfringent positif, étant donné que, lorsqu'une mise au point est effectuée sur un objet à distance minimale à l'extrémité grand angle, le premier groupe de lentilles F se déplace vers le côté objet, le diamètre utile du premier groupe de lentilles F augmente de façon à assurer un flux lumineux désaxé. En outre, étant donné que le premier groupe de lentilles F, qui est relativement lourd, est déplacé pour la mise au point, le couple d'entraînement augmente, en sorte qu'il devient difficile d'effectuer une mise au point rapide.

Par conséquent, dans le téléobjectif à focale variable selon la présente forme de réalisation, on adopte, comme mentionné précédemment, le procédé de mise au point intérieure dans lequel la mise au point à partir d'un objet se trouvant à une distance infinie jusqu'à un objet se trouvant à la distance minimale est effectuée par un mouvement du second sous-groupe F12 de lentilles vers le côté objet alors que le premier sous-groupe F11 de lentilles reste fixe, afin d'empêcher un accroissement du diamètre utile du premier groupe de lentilles F, de réduire les dimensions de l'ensemble du système de lentilles et de raccourcir la distance minimale d'un objet.

En outre, le premier sous-groupe de lentilles étant d'une construction telle qu'il comporte la lentille positive LPllf, la lentille négative LN11 de forme biconcave et la lentille positive LPllr, il est possible bien corriger une aberration sphérique, une aberration chromatique, etc. Même si chacune de la lentille positive LP11f, de la lentille LN11 et de la lentille positive LPllr est composée plusieurs éléments de lentille, on peut obtenir les mêmes effets avantageux que dans la présente forme de réalisation, pourvu que la lentille positive LPllf, la lentille négative LN11 et la lentille positive LP11r soient agencées dans cet ordre à partir du côté objet.

De plus, avec la structure mentionnée ci-dessus du premier sous-groupe de lentilles F11, la correction de l'aberration chromatique par l'utilisation d'une lentille positive et d' lentille négative peut être réalisée dans plusieurs parties, en sorte qu'il est possible de diminuer le poids de l'achromatisme. Si le poids de l'achromatisme est notablement augmenté, le rayon de courbure d'une lentille devient faible, en sorte que la lentille devient une lentille d'un grand effet dont les tolérances de fabrication ont une forte influence sur les performances optiques. Il en résulte que les tolérances de fabrication portant sur le rayon de courbure de la lentille, l'épaisseur de la lentille, la séparation d'air, etc. deviennent strictes, en sorte qu'il est possible que la fabrication de la lentille devienne difficile. Par contre, avec la construction décrite ci-dessus du premier sous- groupe de lentilles F11, il est possible d'éviter une telle influence.

En outre, le rayon de courbure sur le côté image de la lentille positive LPllf et le rayon de courbure sur le côté objet de la lentille négative LN11 sont rapprochés l'un de l'autre, et le rayon de courbure sur le côté image de la lentille négative LN11 et le rayon de courbure sur le côté objet de la lentille positive LPllr sont rapprochés l'un de l'autre. Ainsi la lentille positive LP11f, la lentille négative LN11 et la lentille positive LPllr sont formées en une structure telle qu'elle est aussi proche que possible de la construction collée. Grâce à cet agencement, il est possible de réduire un espace par lequel un rayon de lumière désaxé passe sur le côté grand angle. I1 est donc possible de réduire également les dimensions d'un objectif à focale variable, y compris de réduire le diamètre de la lentille élémentaire frontale.

De plus, avec la lentille positive LPllf disposée sur le côté 'et de la lentille négative LN11, on évite l'introduction du point principal de l'ensemble du premier groupe de lentilles F à l'intérieur du premier groupe de lentilles en sorte qu'il est possible d'obtenir une réduction des dimensions de l'ensemble de l'objectif à focale variable.

Comme décrit précédemment, en établissant de façon appropriée la construction du premier groupe de lentilles F, il est possible de diminuer la variation des diverses aberrations, telles que l'aberration sphérique et l'aberration chromatique, provoquée par la variation du grandissement et par la mise au point, et il est possible de diminuer le poids de l'achromatisme. Il est en outre possible obtenir une ouverture numérique élevée, un rapport de grandissement variable élevé et des performances optiques élevées sur un objectif à focale variable adoptant le procédé mise au point intérieure.

Pour favoriser une ouverture relative élevée, un rapport de grandissement variable élevé et des performances optiques élevées, selon la présente forme de réalisation les divers conditions sont établies comme décrit en détail ci-dessous.

Premièrement, on considère la matière devant être utilisée pour chaque lentille du premier groupe lentilles F afin d'obtenir des performances optiques extrêmement élevées.

Dans la présente forme de réalisation, l'indice réfraction nd de la lentille négative LN11 du premier sous groupe de lentilles F11 par rapport à la raie d (587,56 nm) est défini comme étant exprimé par la condition suivante (1), nombre d'Abbe vp11f de la matière de la lentille positive LPllf du premier sous-groupe de lentilles F11 défini comme étant exprimé par la condition suivante (2), et le nombre d'Abbe vp11r de la matière de la lentille positive LPllr du premier sous-groupe de lentilles F11 est défini comme étant exprimé par la condition suivante (3) .

<B>1,75</B> < nd <B>...</B> (1) 60 < vp11f ... (2) 90 < vpllr ...(3).

convient de noter que, dans un cas où chacune de la lentille négative LN11, de la lentille positive LPllf et de la lentille positive LP11r est composée de plusieurs éléments de lentille, chacune des valeurs nd, vp11f et vpllr est une valeur moyenne. En établissant l'indice de réfraction de la lentille négative LN11 du premier sous- groupe de lentilles F11 par rapport à la raie d à une valeur aussi élevée que celle indiquée par la condition (1), il est possible de corriger non seulement l'aberration sphérique à l'extrémité téléobjectif, mais également une aberration désaxée, telle qu'une courbure de champ ou une distorsion du côté grand angle. Si la lentille négative LN11 de la matière qui ne satisfait pas à la condition (1) est utilisée, il devient difficile de corriger les diverses aberrations ci-dessus. En outre, en utilisant, en tant que matières de la lentille positive LPllf et de la lentille positive LP11r, des matières dont les nombres d'Abbe sont élevés et dont la dispersion est faible comme indiqué par les conditions (2) et (3), il est possible de supprimer l'apparition de l'aberration chromatique longitudinale. Si l'on utilise des matières qui ne satisfont pas aux conditions (2) et (3), il devient difficile de supprimer l'apparition de l'aberration chromatique longitudinale.

De plus, si la différence entre les nombres d'Abbe d'une lentille positive et d'une lentille négative est faible, lorsque l'achromatisme de premier ordre est assuré par l'utilisation de la lentille positive et de la lentille négative, comme mentionné précédemment, le poids de l'achromatisme par la lentille positive et la lentille négative augmente rapidement, en sorte que le rayon de courbure devient rapidement petit. I1 en résulte que, dans certains cas, la lentille positive et la lentille négative deviennent la lentille utile. Cependant, en donnant grande valeur à la différence entre les nombres d'Abbe de la lentille positive et de la lentille négative comme indiqué par les conditions (1), (2) et (3), il est possible de former plus aisément l'achromatisme de premier ordre, et il est possible d'augmenter le rayon de courbure. Il est donc possible d'empêcher les lentilles constituant la lentille élémentaire frontale de devenir la lentille utile.

Dans le même temps, en tant que moyen s'opposant à 1 achromatisme de premier ordre, une lentille possédant une correction pour l'aberration chromatique vis-à-vis de trois longueurs d'onde, comprenant la raie C (656,27 nm), la raie F (486,13 nm), la raie g (435,83 nm), etc., est appelée lentille apochromatique. Pour obtenir la lentille apochromatique, il est nécessaire d'utiliser des matières dont les rapports de dispersion partielle sont uniformes, en plus de l'achromatisme de premier ordre dans lequel la correction de l'aberration chromatique est effectuée en donnant une grande valeur à la différence entre les nombres d'Abbe de la lentille positive et de la lentille négative constituant l'élément frontal à lentilles.

Ici, le rapport de dispersion partielle est le rapport dispersion partielle (n01 - n02) pour deux longueurs d'ondes arbitraires 111 et 02 à la dispersion principale (nF - nC).

Si l'achromatisme est réalisé pour trois rayons, à savoir la raie C, la raie F et la raie g, la courbe d'aberration achromatique devient continue, en sorte que l'aberration achromatique résiduelle devient très faible sur la totalité du spectre visible de 400 nm à 700 nm. Alors, dans la lentille négative incluse dans le premier sous-groupe de lentilles F11, le rapport de dispersion partielle Pg,d est limité comme indiqué par l'équation suivante (4) .

Pg,d < <B>1,36</B> - 0,00208 x vnll .. (4) pourvu que Pg,d = (ng - nd) / (nF - nC), où ng, et nC sont les indices de réfraction de la lentille négative par rapport à la raie g, à la raie et à la raie respectivement, et vnll est le nombre d'Abbe de la lentille négative.

En etablissant le rapport de dispersion partielle de la lentille négative comme indiqué par la condition ), il devient possible de supprimer le spectre secondaire de l'aberration chromatique longitudinale qui reste après l'achromatisme de premier ordre. Si le rapport de dispersion partielle de la lentille négative est en dehors de la plage de la condition (4), il devient difficile de supprimer le spectre secondaire.

En outre, dans le second sous-groupe de lentilles F12 du premier groupe de lentilles F, la valeur moyenne vp12 des nombres d'Abbe des matières de toutes les lentilles positives constituant le second sous-groupe de lentilles F12 est limitée d'une manière telle qu'elle satisfait à la condition suivante (5) .

60 < vp12 . .(5). Grâce à cet agencement, il est possible d'assurer plus aisément l'achromatisme de premier ordre de l'ensemble du premier groupe de lentilles F, et il est possible d'augmenter le rayon de courbure, en sorte qu'il est possible empêcher le premier sous-groupe de lentilles F11 de devenir la lentille utile. Dans le même temps, la variation l'aberration achromatique longitudinale due à la mise point est supprimée. Si la condition (5) n'est pas satisfaite, le premier sous-groupe de lentilles F11 devient la lentille utile dans certains cas, et il devient difficile de supprimer la variation de l'aberration achromatique longitudinale.

En outre, en réalisant le second sous-groupe lentilles F12 de manière qu'il ne contienne aucune lentille négative pour l'achromatisme, il est possible d'alléger 1 objectif à focale variable et d'obtenir une mise au point rapide.

Comme décrit ci-dessus, en décidant de l'agencement optique et des conditions de limitation du premier groupe lentilles F et en les respectant, il est possible d'obtenir l'effet dit flottant. Conformément à l'effet flottant, une séparation d'air arbitraire incluse dans groupe de lentilles qui se déplace pendant la mise au point en réponse à une variation de la distance de l'objet augmente ou diminue en fonction du mouvement de sortie du groupe de lentilles, de manière que l'angle ou la hauteur de passage d'un rayon lumineux soit modifié afin de supprimer la variation d'aberration.

De plus, dans le procédé à grandissement variable d'un rapport de grandissement variable élevé comme dans l'objectif à focale variable selon l'invention, le troisième groupe de lentilles C a une influence relativement grande sur la correction de l'aberration chromatique longitudinale pendant la variation du grandissement, en particulier sur la correction de l'aberration chromatique longitudinale du côté téléobjec tif. Par conséquent, dans le troisième groupe de lentilles C, le nombre d'Abbe de la matière d'au moins une lentille positive parmi des lentilles positives constituant le troisième groupe de lentilles C est limité comme indiqué par la condition (6) suivante 70 < vp31 ...(6). Grâce à cet agencement, on réalise le troisième groupe de lentilles afin qu'il ait un effet sur la correction de l'aberration chromatique longitudinale du côté téléobjec- tif, en sorte qu'il est possible de diminuer le poids de l'achromatisme du premier groupe de lentilles F.

De plus, dans la présente forme de réalisation, lorsque la longueur focale et l'ouverture relative à l'extrémité téléobjectif de l'objectif à focale variable sont désignées par fT et FNT, respectivement, la dimension d'un plan image photographique utile est désignée par IS, et la longueur focale du premier groupe de lentilles F est désignée par f1, les conditions (7) et (8) suivantes sont satisfaites pour l'obtention d'un téléobjectif à focale variable à grande ouverture. En outre, lorsque le rythme de variation du grandissement latéral du deuxième groupe de lentilles V est désigné par Z2, et qu'un rapport de variation de focale de l'objectif focale variable est désigné par Z, les conditions (9) et (10) suivantes sont satisfaites pour obtenir l'agencement de puissance approprié d'une partie faisant varier le grandissement.

55 < fT / IS ... (7) 1,0 < FN1 ... (8) pourvu que FN1 = f1 / (ft / FNT) 10 < Z2 ... (9) 0,17 < Z2 / Z ...(10). Comme décrit précédemment, premier groupe de lentilles F est composé du premier sous-groupe de lentilles F11 agencé de façon à être fixe et du second sous-groupe de lentilles F12 agencé de façon à se déplacer pour la mise au point, et l'agencement de puissance de l'objectif à focale variable, la matière de chaque lentille et la répartition de la correction d'aberration sont établis de façon appropriée, en sorte qu'il est possible de diminuer les difficultés de fabrication, de réduire les dimensions et le poids et de réaliser une mise au point à vitesse élevée.

La figure 2 est un tableau montrant des données numériques d'un exemple numérique de téléobjectif à focale variable selon l'invention. Sur la figure 2, on désigne par ri le rayon de courbure de la i-ième surface de lentille comptée depuis le côté objet, par di l'épaisseur ou séparation d'air de la i-ième lentille, comptée depuis le côté objet, et par Ni et vi, respectivement, l'indice de refraction et le nombre d'Abbe de la matière de la i-ième lentille, comptée depuis le côté objet. Dans le présent exemple numérique, les deux dernières surfaces de .lentille constituent un bloc de verre, tel qu'une plaque frontale ou filtre.

Dans le présent exemple numérique, l'objectif focale variable possède un rapport de variation de focale dépassant 66x. Des surfaces r1 et r12 constituent un premier groupe de lentilles F (groupe de lentilles de mise au point). Parmi les surfaces r1 à r12, les surfaces r1 à r6 constituent un premier sous-groupe de lentilles Fll (sous-groupe fixe de lentilles) agencé de façon à être fixe pendant l'exécution de la variation de la distance focale et pendant la mise au point. Les surfaces r7 à r12 constituent un second sous-groupe de lentilles (sous- groupe mobile de lentilles) ayant la fonction de mise au point. Le premier groupe de lentilles F a pour fonction de former un point objet pour un variateur V, et l'ensemble du premier groupe de lentilles F possède un pouvoir réfringent positif.

Des surfaces r13 à r2l constituent le variateur V, qui contribue principalement à la variation du grandissement. Le variateur V se déplace de façon monotone vers le côté image pendant la variation du grandissement depuis l'extrémité grand angle vers l'extrémité téléobjectif et, au milieu de ce mouvement, il passe par un point auquel le grandissement de formation d'image est -lx (grandissement unité).

Des surfaces r22 à r33 constituent un compensateur C, qui a principalement pour fonction de compenser le décalage d'un plan image dû à la variation de grandissement, et également pour fonction de faire varier le grandissement. Le compensateur C possède un pouvoir réfringent positif, et se déplace de façon monotone depuis la position de référence de l'extrémité grand angle vers le côté et pendant la variation de grandissement de l'extrémité grand angle vers l'extrémité téléobjectif. SP (r34) désigne un diaphragme.

Des surfaces r35 à r51 constituent un groupe de lentilles R formant relais, qui possèdent la fonction de formation d'image. Des surfaces r52 et r53 constituent un bloc verre qui équivaut à un prime de séparation des couleurs.

Lorsque, en tant qu'indice pour un téléobjectif à focale variable, on définit le rapport de la longueur focale fT à l'extrémité téléobjectif de l'ensemble de l'objectif à focale variable, à la dimension IS d'un plan image photographique utile comme étant "fT / IS", dans le présent exemple numérique, "fT / IS" devient égal à "60", car fT est de "660" et IS est de "1l". De plus, Z2 est de "l2,2 , et Z est de "66".

En outre, lorsque, en tant qu'indice pour une ouver ture relative élevée, on définit le nombre F du premier groupe de lentilles F sous la forme "FN1 = (fT / FNT)", dans la présente forme de réalisation, FN1 devient égal à "1,185".

En ce qui concerne une telle construction de téléob jectif et de grande ouverture et la répartition du pouvoir réfringent, pour corriger l'aberration sphérique et l'aberration chromatique longitudinale, la correction d'aberration du premier groupe de lentilles F est partagée par une lentille positive, une lentille négative et une lentille positive qui sont incluses dans le premier sous- groupe de lentilles F11 (sous-groupe de lentilles fixe) et par trois lentilles positives qui sont incluses dans le second sous-groupe de lentilles F12 (sous-groupe de lentilles mobile).

En général, il est préférable, pour la réduction des dimensions de l'ensemble du système à objectif à focale variable, l'économie d'énergie d'un système d'entraînement, etc., que le premier groupe de lentilles F soit d'une constitution aussi simple que possible de lentilles et que son bloc soit mince. Il est donc souhaitable que le nombre de lentilles élémentaires constitutives du premier groupe lentilles F soit réduit autant que possible.

Par ailleurs, comme mentionné précédemment, le nombre FN1 du premier groupe de lentilles F possède une valeur représentative d'une luminosité très élevée et, de plus, la répartition du pouvoir réfringent de l'élément frontal lentilles devient grande. Il devient donc difficile de corriger l'aberration sphérique, l'aberration chromatique longitudinale, etc. du fait de la variation de focale et de la mise au point.

Par conséquent, dans le présent exemple numérique, on inclut dans le premier sous-groupe de lentilles F11 du premier groupe de lentilles F une lentille négative dont la matière possède un indice de réfraction très élevé et, simultanément, on inclut également dans le premier sous- groupe de lentilles F11 une lentille positive dont la matière possède un nombre d'Abbe très grand. Grâce à cet agencement, on supprime l'apparition d'une aberration sphérique et d'une aberration chromatique longitudinale. Dans ce cas, le rayon de courbure sur le côté image de la lentille négative incluse dans le premier sous-groupe de lentilles F11 et le rayon de courbure sur le côté objet de la lentille positive incluse dans le premier sous-groupe de lentilles F11 et disposée sur le côté image de la lentille negative sont établis chacun de façon à être très grands afin d'être supérieurs à 0,5 fois la longueur focale à l'extrémité téléobjectif de l'ensemble de l'objectif a focale variable, afin qu'il soit possible d'atténuer relativement la difficulté de fabrication. Si le rayon de courbure du côté image de la lentille négative incluse dans le premier sous-groupe de lentilles F11 et le rayon courbure sur le côté objet de la lentille positive incluse dans le premier sous-groupe de lentilles F11 et disposee sur côté image de la lentille négative deviennent chacun inférieurs à 0,3 fois ou à environ 0,3 fois la longueur focale à l'extrémité téléobjectif de l'ensemble l' ectif à focale variable, la difficulté de fabrication augmente, en sorte qu'il est possible que les limites de précision du travail des lentilles soient dépassées.

En outre, le rapport de dispersion partielle du premier sous-groupe de lentilles F11 est établi à " (ng - nd) / (nF - nC) =<B>1,269".</B>

ailleurs, les indices de réfraction montrés dans le tableau de la figure 2 sont des valeurs obtenues lorsque la raie e est utilisée en tant que rayon lumineux.

valeur l'indice de réfraction de la lentille négative LN11 du premier sous-groupe de lentilles F11 obtenue lorsqu'on utilise la raie d en tant que rayon lumineux "nd = 1,79952" (S-LAH52, OHARA).

La figure 3 est un tableau montrant la relation entre chacune des séparations variables d12, d21 et d33 chacune des longueurs focales variables conformément au présent exemple numérique. La longueur focale varie de "10,00" à "660,00".

Les figures 4A à 4D sont des diagrammes d'aberrations montrant les diverses aberrations dans 1e présent exemple numérique du téléobjectif à focale variable lorsque la longueur focale est respectivement de 10,00 mm, 24,88 mm, <B>66,68</B> mm,<B>360,00</B> mm et<B>660,00</B> mm.

Ensuite, la figure 9 montre un appareil photographique ayant un objectif à focale variable tel que décrit ci- dessus. Sur la figure 9, la référence numérique 1 désigne un système optique photographique dans lequel l'objectif à focale variable de la présente forme de réalisation est utilisé, la référence numérique 2 désigne un moyen de conversion photoélectrique, tel qu'un dispositif à couplage de charges (CCD), et la référence numérique 3 désigne un corps (boîtier) d'appareil photographique. Avec l'objectif à focale variable selon la présente forme de réalisation appliqué au système optique photographique 1 de manière ci-dessus, il est possible de réaliser un appareil de photographie à hautes performances optiques. Comme on l'a déjà décrit ci-dessus, conformément à invention, dans un objectif à focale variable à quatre groupes du type à mise au point intérieure, premier groupe de lentilles est divisé en un sous groupe de lentilles fixe agencé de façon à être immobile pendant une mise au point et en un sous-groupe de lentilles mobile agencé de façon à se déplacer pendant une mise au point, et agencement des lentilles élémentaires du sous-groupe de lentilles fixe est établi de façon appropriée. est donc possible de diminuer la variation de l'aberration sphérique de l'aberration chromatique due à la variation du grandissement et de la mise au point, et il possible d'alléger le poids de l'achromatisme. Il est donc possible procurer un objectif à focale variable à grande ouverture et à rapport de grandissement variable élevé, ayant des performances optiques élevées sur toute la plage grandissement variable et toute la plage de mise au point.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées à l'objectif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Objectif focale variable comportant, dans l'ordre d'un côté objet à un côté image, un premier groupe (F) de lentilles de pouvoir réfringent positif, un deuxième groupe (V) de lentilles de pouvoir réfringent négatif agencé de façon à se déplacer pendant une variation du grandissement, un troisième groupe (C) de lentilles agencé de façon à se déplacer pendant une variation du grandissement, et un quatrième groupe (R) de lentilles de pouvoir réfringent positif, l'objectif à focale variable étant caractérisé en ce que le premier groupe de lentilles comprend un premier sous-groupe (F11) de lentilles agencé de façon à être immobile pendant une mise au point, et un second sous-groupe (F12) de lentilles de pouvoir réfringent positif agencé de façon à se déplacer pendant une mise au point, et le premier sous-groupe de lentilles comprend, dans l'ordre allant du côté objet au côté image, au moins une première lentille positive (LP11f), au moins une lentille négative (LN11) de forme biconcave et au moins une seconde lentille positive (LP11r).

2. Objectif à focale variable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il satisfait aux conditions suivantes <B>1,75</B> < nd 60 < vpllf 90 < vpilr où nd est l'indice de réfraction de la lentille négative par rapport à la raie d, et vp11f et vpllr sont les nombres d'Abbe de la première lentille positive et de la seconde lentille positive, respectivement.

3. Objectif focale variable selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il satisfait à la condition suivante Pg,d < 1,36 - 0,00208 x vnll pourvu que Pg,d = (ng - nd) / (nF - nC), où ng, nF et nC sont les indices de réfraction de la lentille négative par rapport à la raie g, à la raie F et à la raie C, respectivement, et vnll est le nombre d'Abbe de la lentille négative.

4. Objectif à focale variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il satisfait à la condition suivante 60 < vp12 où vp12 est la valeur moyenne des nombres d'Abbe de toutes les lentilles positives constituant le second sous-groupe de lentilles (F12).

5. Objectif à focale variable selon l'une quelconque des revendications 1 4, caractérisé en ce que le second sous-groupe de lentilles (F12) est constitué de plusieurs lentilles positives.

6. Objectif à focale variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il satisfait à la condition suivante 70 < vp31 où vp31 est le nombre d'Abbe d'au moins une lentille positive parmi des lentilles positives constituant le troisième groupe (C) de lentilles.

7. Objectif à focale variable selon l'une quelconque des revendications à 6, caractérisé en ce qu'un grandissement de formation d'image du deuxième groupe (V) de lentilles change dans une plage incluant -lx pendant une variation du grandissement, le troisième groupe (C) de lentilles possède un pouvoir réfringent positif, un grandissement de formation d'image du troisième groupe de lentilles change dans une plage incluant -1x pendant une variation du grandissement, et l'objectif à focale variable satisfait aux conditions suivantes 55 < fT / 1,0 < FN1 pourvu que FN1 = f1 / (fT / FNT) 10 < Z2 <B>0,17</B> < Z2 / Z fT et FNT sont la longueur focale et l'ouverture relative à une extrémité téléobjectif de l'objectif focale variable, respectivement, f1 est la longueur focale du premier groupe de lentilles, IS est la dimension d'un plan image photographique utile, Z est le rapport de variation de focale de l'objectif à focale variable, et Z2 est le rythme de variation du grandissement latéral du second groupe de lentilles.

8. Appareil photographique, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif à focale variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, et un boîtier portant cet objectif à focale variable.