FR2826735A1 - Optical system comprises an optical axis and several lenses of optical quality polystyrene, polycarbonate or poly(meth)acrylate - Google Patents

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Abstract

Optical system comprises an optical axis and several lenses of optical quality polystyrene, polycarbonate or poly(meth)acrylate.

Description

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PERFECTIONNEMENTS POUR SYSTEMES OPTIQUES LEGERS
A CHAMP LARGE. IMPROVEMENTS FOR LIGHT OPTIC SYSTEMS
A LARGE FIELD.

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL. GENERAL TECHNICAL FIELD.

L'invention concerne les objectifs de systèmes optiques à champ large et à haute résolution. The invention relates to the objectives of wide-field and high-resolution optical systems.

Plus particulièrement, elle concerne les objectifs de jumelles ou d'appareils photographiques intensificateurs de lumière avec un poids et un coût de production réduits. More particularly, it relates to the lenses of binoculars or light intensifying cameras with reduced weight and production cost.

ETAT DE L'ART. STATE OF THE ART.

Généralement, les systèmes optiques à champ large et à haute résolution comportent des dispositifs intensificateurs de lumière s'étendant à la suite d'une ou plusieurs lentille (s). Generally, high-resolution, wide-field optical systems include light intensifying devices extending as a result of one or more lenses.

Les objectifs atteignent des résolutions satisfaisantes grâce à une succession de lentilles de propriétés optiques différentes focalisant correctement la lumière, dont certaines peuvent présenter des propriétés de diffraction. The objectives achieve satisfactory resolutions through a succession of lenses of different optical properties properly focusing the light, some of which may have diffractive properties.

Généralement, les lentilles et/ou les éléments diffractifs sont en verre, car ce matériau est peu dispersif. Generally, the lenses and / or the diffractive elements are made of glass, because this material is not very dispersive.

Cependant, les objectifs peuvent être allégés par le remplacement ponctuel de certaines lentilles de verre par des lentilles en matière plastique de qualité optique. Les lentilles en matière plastique ont de plus l'avantage de diminuer les coûts de production, puisque les lentilles sont alors moulées La présence de certains éléments et/ou lentilles en verre reste cependant obligatoire dans les systèmes actuels pour conserver les performances de chromatisme et d'astigmatisme. However, the lenses can be lightened by the occasional replacement of some glass lenses with plastic lenses of optical quality. Plastic lenses also have the advantage of reducing production costs, since the lenses are then molded The presence of certain elements and / or lenses in glass remains mandatory in current systems to maintain the performance of chromatism and color. astigmatism.

Le fait que les systèmes optiques comportent du verre présente des inconvénients. Notamment, ils ne sont pas aussi légers qu'on le souhaiterait. The fact that optical systems include glass has disadvantages. In particular, they are not as light as one would like.

<Desc/Clms Page number 2> <Desc / Clms Page number 2>

Du fait de la présence de verre dans les objectifs actuels de jumelles, ces derniers ont par exemple une masse d'environ 50 grammes pour une longueur selon l'axe optique d'environ 70 mm. Because of the presence of glass in the present objectives of binoculars, they have for example a mass of about 50 grams for a length along the optical axis of about 70 mm.

PRESENTATION DE L'INVENTION. PRESENTATION OF THE INVENTION

Le but de l'invention est d'alléger encore les objectifs de tels systèmes optiques et de diminuer les coûts de production tout en conservant les résolutions des systèmes actuels. The object of the invention is to further lighten the objectives of such optical systems and reduce production costs while maintaining the resolutions of current systems.

A cet effet, l'invention propose un objectif de système optique comportant, suivant un axe optique, une pluralité de lentilles caractérisé en ce que toutes les lentilles sont en matière plastique de qualité optique, la matière plastique de chaque lentille étant choisie parmi : - Un polystyrène ; - Un acrylique ; - Un méthacrylate ; - Un polycarbonate. To this end, the invention proposes an optical system lens comprising, along an optical axis, a plurality of lenses, characterized in that all the lenses are made of optical quality plastic material, the plastic material of each lens being chosen from: Polystyrene; - an acrylic; - a methacrylate; - A polycarbonate.

L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - lorsqu'il est destiné à travailler en lumière polychromatique, il comporte au moins un élément diffractif s'étendant parmi la pluralité de lentilles, la fonction de phase du ou des élément (s) diffractif (s) étant une somme de fonctions de phase élémentaires de termes comportant des puissances supérieures ou égales à deux, les fonctions de phase élémentaires étant évaluée en des valeurs discrètes de la distance du rayon lumineux au droit du ou des élément (s) diffractif (s) à l'axe optique ; - il comporte quatre lentilles avec deux surfaces asphériques et six surfaces sphériques ; - il comporte six lentilles avec une surfaces asphériques et onze surfaces sphériques ; The invention is advantageously completed by the following features, taken alone or in any of their technically possible combination: when it is intended to work in polychromatic light, it comprises at least one diffractive element extending among the plurality of lenses the phase function of the diffractive element (s) being a sum of elementary phase functions of terms having powers greater than or equal to two, the elementary phase functions being evaluated as discrete values of the distance of the light beam at the right of the element (s) diffractive (s) to the optical axis; it has four lenses with two aspherical surfaces and six spherical surfaces; it comprises six lenses with an aspheric surfaces and eleven spherical surfaces;

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- il comporte six lentilles dont deux d'entre elles sont des lentilles asphériques et une d'entre elles comporte un élément diffractif.  - It has six lenses, two of which are aspherical lenses and one of them has a diffractive element.

- il comporte six lentilles dont une d'entre elles est une lentilles asphérique et une d'entre elles est un élément asphérodiffractif ; - les rapports des distances focales de convergence ou de divergence de chaque lentille sur la distance focale totale de l'objectif sont sensiblement égaux, depuis l'entrée de l'objectif jusqu'à sa sortie à : - 8. 7,8. 1,1, 7. 15, 5.2, 7. 5 ; la composante purement diffractive de la lentille comportant l'élément diffractive ayant quant à lui un rapport de 6.3, que l'on doit combiner à la composante convergente ayant un rapport de 7.15 ; - les rapports des distances focales de convergence ou de divergence de chaque lentille sur la distance de dispersion due à chaque lentille sont sensiblement égaux, depuis l'entrée de l'objectif jusqu'à sa sortie à : 0.45, 1,3. 94,0. 5,1. 34,0. 52, et 1.1 pour la composante purement diffractive de la lentille comportant l'élément diffractif ; - l'élément diffractif est un réseau photographié en surface d'une lentille ; - t'étément dtffractif est un réseau gravé en surface d'une lentille PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit qui est purement illustrative et non limitative et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation longitudinale d'une succession de lentilles selon un mode de réalisation de l'invention en lumière polychromatique ; - la figure 2 est une représentation longitudinale d'une succession de lentilles selon un mode de réalisation de l'invention en lumière monochromatique. it comprises six lenses, one of which is an aspheric lens and one of them is an aspheric-diffractive element; the ratios of the focal lengths of convergence or of divergence of each lens over the total focal length of the lens are substantially equal, from the entrance of the lens to its exit at: 8. 7.8. 1.1, 7.5, 5.2, 7.5; the purely diffractive component of the lens having the diffractive element having a ratio of 6.3, which must be combined with the convergent component having a ratio of 7.15; the ratios of the focal lengths of convergence or of divergence of each lens over the dispersion distance due to each lens are substantially equal, from the entry of the objective to its exit at: 0.45, 1.3. 94.0. 5.1. 34.0. 52, and 1.1 for the purely diffractive component of the lens having the diffractive element; the diffractive element is a network photographed on the surface of a lens; DETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the drawings. appended in which: - Figure 1 is a longitudinal representation of a succession of lenses according to one embodiment of the invention in polychromatic light; FIG. 2 is a longitudinal representation of a succession of lenses according to one embodiment of the invention in monochromatic light.

- la figure 3 est une représentation longitudinale d'une succession de lentilles selon un mode de réalisation en lumière monochromatique FIG. 3 is a longitudinal representation of a succession of lenses according to an embodiment in monochromatic light

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DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION EN LUMIERE POLYCHROMATIQUE.  DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT IN POLYCHROMATIC LIGHT

La figure 1 représente un mode de réalisation d'un objectif 1 selon l'invention. FIG. 1 represents an embodiment of an objective 1 according to the invention.

L'objectif 1 comporte une pluralité de lentilles, référencées de 2 à 7 sur la figure 1. Il comporte également un tube intensificateur de lumière 8 connu en soi et qui ne fait pas partie du champ de l'invention. Objective 1 comprises a plurality of lenses, referenced 2 to 7 in Figure 1. It also comprises a light intensifying tube 8 known per se and which is not part of the scope of the invention.

Des rayons lumineux 10 traversent la pluralité de lentilles de l'objectif 1 ainsi que le tube intensificateur de lumière 8 pour se focaliser sur le plan focal 9. Light rays 10 pass through the plurality of objective lenses 1 and the light intensifier tube 8 to focus on the focal plane 9.

La pluralité de lentilles 2 à 7 s'étend le long de l'axe focal 11 de l'objectif. The plurality of lenses 2 to 7 extend along the focal axis 11 of the lens.

Les six lentilles du mode de réalisation représenté sont toutes composées de matière plastique de qualité optique. The six lenses of the illustrated embodiment are all composed of optical grade plastic.

Les matières plastiques de qualité optique sont choisies parmi le polystyrène, l'acrylique, le méthacrylate et le polycarbonate, qui sont les seules matières plastiques de qualité optique, faisant partie de l'état de la technique de la présente demande. Optical quality plastics are selected from polystyrene, acrylic, methacrylate and polycarbonate, which are the only optical grade plastics, forming part of the state of the art of the present application.

Dans tous les développements qui suivent, le nombre de lentilles pourrait être différent si d'autres matières plastiques de qualité optique venaient compléter l'état de la technique. Ces matières plastiques auraient préférentiellement des qualités optiques proches du verre, c'est-à-dire un caractère moins dispersif que les matières plastiques actuelles, tout en ayant une masse réduite. In all the following developments, the number of lenses could be different if other plastics of optical quality were to complete the state of the art. These plastics preferentially have optical qualities close to glass, that is to say a less dispersive character than the current plastics, while having a reduced mass.

Le premier mode de réalisation selon l'invention représenté à la figure 1 comporte six lentilles. The first embodiment according to the invention shown in FIG. 1 comprises six lenses.

On cherche à réduire le nombre de lentilles présentes dans l'objectif au minimum. En effet, plus le nombre de lentilles est important, plus l'objectif a une masse importante. We try to reduce the number of lenses in the lens to a minimum. Indeed, the more the number of lenses is important, the more the lens has a large mass.

Le nombre de lentilles s'étendant dans l'objectif est le nombre minimum de lentilles nécessaire pour satisfaire les spécifications techniques regroupées dans le tableau 1 suivant. Ce nombre de lentilles est bien entendu lié au choix des matériaux dans lesquels sont fabriquées les lentilles. The number of lenses extending into the lens is the minimum number of lenses required to meet the technical specifications grouped in the following Table 1. This number of lenses is of course related to the choice of materials in which the lenses are manufactured.

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Une solution est d'utiliser les quatre matières plastiques de l'état de la technique. Selon cette solution, on peut résoudre les problèmes de chromatisme et d'astigmatisme. One solution is to use the four plastics of the state of the art. According to this solution, the problems of chromaticism and astigmatism can be solved.

Bien entendu, d'autres modes de réalisation avec un nombre de lentilles supérieur ou égal à quatre pourraient être envisagés.

Figure img00050001
Of course, other embodiments with a number of lenses greater than or equal to four could be envisaged.
Figure img00050001

<tb>
<tb> <Tb>
<Tb>

Caractéristiques <SEP> Spécifications
<tb> Ouverture <SEP> distance <SEP> focale <SEP> (F)/1. <SEP> 4
<tb> Champ <SEP> 500
<tb> Distorsion <SEP> en <SEP> bord <SEP> de <SEP> champ <SEP> < 12%
<tb> Dimension <SEP> image <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> Transmission <SEP> > 85% <SEP> à <SEP> une <SEP> longueur <SEP> d'onde <SEP> de <SEP> 750
<tb> Transmission
<tb> nm
<tb> Taux <SEP> de <SEP> lumière <SEP> parasite <SEP> < 3%
<tb> Longueur <SEP> totale <SEP> < 60 <SEP> mm
<tb> Tirage <SEP> après <SEP> la <SEP> fenêtre <SEP> de <SEP> 1 <SEP> mm
<tb> 1 <SEP> mm
<tb> l'intensificateur <SEP> de <SEP> lumière
<tb> Masse <SEP> totale <SEP> de <SEP> l'objectif <SEP> < 50 <SEP> g
<tb> Fonction <SEP> de <SEP> transfert <SEP> de <SEP> modulation
<tb> (FTM) <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paires <SEP> de <SEP> lignes/mm <SEP> au <SEP> > 63%
<tb> centre <SEP> du <SEP> champ
<tb> Fonction <SEP> de <SEP> transfert <SEP> de <SEP> modulation
<tb> (FTM) <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paires <SEP> de <SEP> lignes/mm <SEP> aux <SEP> > 54%
<tb> 2/3 <SEP> du <SEP> champ
<tb> Features <SEP> Specifications
<tb> Aperture <SEP> distance <SEP> focal <SEP> (F) / 1. <SEP> 4
<tb> Field <SEP> 500
<tb> Distortion <SEP> in <SEP> edge <SEP> of <SEP> field <SEP><12%
<tb> Dimension <SEP> image <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> Transmission <SEP>> 85% <SEP> to <SEP> a <SEP> length <SEP> wave <SEP> of <SEP> 750
<tb> Transmission
<tb> nm
<tb> Rate <SEP> of <SEP> light <SEP> parasite <SEP><3%
<tb> Length <SEP> total <SEP><60<SEP> mm
<tb><SEP> print after <SEP><SEP><SEP> window of <SEP> 1 <SEP> mm
<tb> 1 <SEP> mm
<tb> the intensifier <SEP> of <SEP> light
<tb> Mass <SEP> total <SEP> of <SEP> the goal <SEP><50<SEP> g
<tb><SEP> Function of <SEP> Transfer <SEP> of <SEP> Modulation
<tb> (FTM) <SEP> to <SEP> 15 <SEP><SEP> pairs of <SEP> lines / mm <SEP> to <SEP>> 63%
<tb> center <SEP> of the <SEP> field
<tb><SEP> Function of <SEP> Transfer <SEP> of <SEP> Modulation
<tb> (FTM) <SEP> to <SEP> 15 <SEP><SEP> pairs of <SEP> lines / mm <SEP> to <SEP>> 54%
<tb> 2/3 <SEP> of the <SEP> field
<Tb>

Tableau 1. Table 1.

Le mode de réalisation de la figure 1 représente une solution compacte à six lentilles fabriquées en au moins quatre matériaux plastiques. The embodiment of FIG. 1 represents a compact solution with six lenses made of at least four plastic materials.

Il comporte une surface asphérique et une surface asphérodiffractive référencée par 5. En d'autres termes, le mode de réalisation de la figure 1, comporte un élément divergent et cinq éléments convergents, l'élément diffractif faisant partie des éléments convergents. L'objectif 1 possède une It comprises an aspheric surface and an aspheriffiffactive surface referenced by 5. In other words, the embodiment of FIG. 1 comprises a divergent element and five convergent elements, the diffractive element being part of the convergent elements. Objective 1 has a

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distance focale F donnée. Chaque lentille possède également une distance focale. Les rapports des distances focales de convergence ou de divergence de chaque lentille - de 2 à 8 - sur F sont sensiblement égauxrespectivement-à : - 8. 7,8. 1,1, 7.15, 5. 2,7. 5 ; la composante purement diffractive de l'élément 5 ayant quant à elle un rapport de 6.3, que l'on doit combiner à la composante convergente ayant un rapport de 7.15.  focal length F given. Each lens also has a focal length. The ratios of the focal lengths of convergence or divergence of each lens - from 2 to 8 - to F are substantially equal to -8.8, respectively. 1.1, 7.15, 5. 2.7. 5; the purely diffractive component of the element 5 having a ratio of 6.3, which must be combined with the convergent component having a ratio of 7.15.

La dispersion d'un matériau dépend de la longueur d'onde du rayon qui le traverse. Les rapports des différentes distances focales des lentilles sur leur distance de dispersion sont égaux sensiblement à- 0.45, 1,3. 94,0. 5,1. 34,0. 52, et 1.1 pour la composante purement diffractive de la lentille référencée par 5 par exemple. The dispersion of a material depends on the wavelength of the ray passing through it. The ratios of the different focal lengths of the lenses over their dispersion distance are substantially equal to 0.45, 1.3. 94.0. 5.1. 34.0. 52, and 1.1 for the purely diffractive component of the lens referenced by 5 for example.

Les valeurs qui précèdent sont données à titre d'exemple et des variations sensibles de celles-ci permettent d'obtenir des résultats satisfaisants également. The foregoing values are given by way of example and appreciable variations thereof provide satisfactory results as well.

Selon ce mode de réalisation, les lentilles peuvent être fabriquées en un quelconque des quatre matériaux plastiques, à condition qu'au moins quatre lentilles soient dans des matières plastiques différentes. According to this embodiment, the lenses can be made of any of the four plastic materials, provided that at least four lenses are in different plastics.

En effet, dans le cas d'une lumière polychromatique, il faut résoudre le chromatisme et l'astigmatisme. Indeed, in the case of a polychromatic light, it is necessary to solve chromaticism and astigmatism.

L'ensemble des rayons lumineux 10 de longueurs d'onde différentes doit se focaliser dans le plan focal image 9. The set of light rays of different wavelengths must focus in the image focal plane 9.

La focalisation dans le plan focal 9 de l'ensemble des rayons lumineux 10résolution du chromatisme-n'est pas possible à réaliser avec des lentilles non diffractives en matières plastiques. A tout le moins, cela est impossible avec des lentilles classiques en matières plastiques de l'état de la technique. Focusing in the focal plane 9 of all light rays in the chromaticism-resolution is not possible to achieve with non-diffractive lenses of plastics. At the very least, this is impossible with conventional plastic lenses of the state of the art.

Pour que le chromatisme soit complètement résolu, il faut résoudre à la fois le chromatisme primaire, c'est-à-dire la correspondance des foyers des longueurs d'onde extrêmes, et le chromatisme secondaire, c'est-à-dire la For the chromaticism to be completely solved, it is necessary to solve at the same time the primary chromaticism, that is to say the correspondence of the foci of the extreme wavelengths, and the secondary chromaticism, that is to say the

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correspondance du foyer de longueurs d'onde moyen avec les foyers de longueur d'onde extrêmes.  focal point of medium wavelength with the foci of extreme wavelength.

Le chromatisme secondaire est impossible à résoudre avec uniquement des lentilles en matières plastiques dispersives. Secondary chromaticism is impossible to solve with only dispersive plastic lenses.

Le chromatisme primaire est impossible à résoudre avec uniquement un élément diffractif. Primary chromaticism is impossible to solve with only one diffractive element.

Une combinaison de quatre lentilles en matière plastique situées en amont de la lentille 5 permet de résoudre le plus précisément possible le chromatisme primaire. A combination of four plastic lenses located upstream of the lens 5 makes it possible to solve as precisely as possible the primary chromaticism.

Le chromatisme secondaire et l'astigmatisme sont alors résolus par la lentille 5 diffractive. Secondary chromaticism and astigmatism are then resolved by the diffractive lens.

La résolution du chromatisme secondaire et de l'astigmatisme se complètent par une résolution des aberrations du champ, et notamment de la courbure de champ La courbure de champ peut être partiellement rectifiée par l'utilisation de surface asphériques dans l'objectif 1. Elle peut également l'être grâce à un profil adéquat de la surface de l'élément diffractif 5. The resolution of secondary chromaticism and astigmatism is complemented by a resolution of the field aberrations, and in particular of the field curvature. The field curvature can be partially rectified by the use of aspherical surfaces in objective 1. It can also due to an adequate profile of the surface of the diffractive element 5.

Le profil de l'élément diffractif 5 comporte alors des marches ou gravures définissant un réseau optique. La hauteur de ces marches est préférentiellement une proportion déterminée de la longueur d'onde des faisceaux incidents à la surface de l'élément 5. The profile of the diffractive element 5 then comprises steps or etchings defining an optical network. The height of these steps is preferably a specific proportion of the wavelength of the beams incident on the surface of the element 5.

On pourra bien entendu placer dans la pluralité de lentilles un élément diffractifs dont le profil ne comporte pas des marches mais un réseau optique obtenu par photographie par exemple, ou tout autre réseau de diffraction transparent. It will of course be possible to place in the plurality of lenses a diffractive element whose profile does not include steps but an optical network obtained by photography for example, or any other transparent diffraction grating.

Les propriétés optiques d'un élément diffractif sont décrites par sa fonction de phase, qui exprime le déphasage introduit ente les rayons lumineux incidents lors de leur traversée du réseau. The optical properties of a diffractive element are described by its phase function, which expresses the phase shift introduced between the incident light rays during their crossing of the network.

La fonction de phase est la somme de fonctions de phase élémentaires définies comme une somme de termes comportant des puissances de la The phase function is the sum of elementary phase functions defined as a sum of terms with powers of the

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distance du point d'incidence du rayon lumineux au droit de l'élément diffractif 5 à l'axe optique 11. On a ainsi :

Figure img00080001

Avec - r, la distance du rayon lumineux au droit de l'élément diffractif à l'axe optique 11 (figure 1) ; - (P (r), la fonction élémentaires de phase de l'élément diffractif 5 pour une distance r du rayon lumineux incident à l'axe optique ; et - a, b, c, d,... et 0) des coefficients multiplicatifs décrivant le profil de l'élément diffractif 5. distance from the point of incidence of the light beam to the right of the diffractive element 5 to the optical axis 11. It is thus:
Figure img00080001

With - r, the distance of the light ray to the right of the diffractive element to the optical axis 11 (Figure 1); - (P (r), the elementary phase function of the diffractive element 5 for a distance r from the light ray incident on the optical axis, and - a, b, c, d, ... and 0) coefficients multiplicatives describing the profile of the diffractive element 5.

La fonction de phase totale de l'élément diffractif est la somme des fonctions de phase élémentaires. Pour prendre en compte l'ensemble des rayons lumineux traversant l'objectif 1, de r varie de 0 au demi-diamètre utile de l'élément diffractif, en incrémentant les différentes valeurs de r de 1/10 de la valeur finale. Généralement, une dizaine de valeurs de r sont suffisantes pour obtenir une fonction de phase totale assez précise pour définir le profil de l'élément diffractif. The total phase function of the diffractive element is the sum of the elementary phase functions. To take into account all the light rays passing through the lens 1, r varies from 0 to the useful half-diameter of the diffractive element, by incrementing the different values of r by 1/10 of the final value. Generally, about ten values of r are sufficient to obtain a total phase function accurate enough to define the profile of the diffractive element.

L'élément diffractif 5 selon l'invention comporte dans ses fonctions de phase des puissance de r paires, ces puissances étant supérieures ou égales à deux. The diffractive element 5 according to the invention comprises in its phase functions power of r pairs, these powers being greater than or equal to two.

D'autres combinaisons de lentilles et d'éléments diffractifs sont possibles en lumière polychromatique. Other combinations of lenses and diffractive elements are possible in polychromatic light.

A partir de lentilles en matière plastique données, la forme de chacune d'elle ainsi que leur ordre de succession peuvent être choisis pour résoudre au mieux le chromatisme primaire. Le profil de l'élément diffractif est alors choisi en fonction du chromatisme secondaire et de l'astigmatisme à résoudre. Cette opération d'ajustage du profil de l'élément 5 revient à From given plastic lenses, the shape of each of them as well as their order of succession can be chosen to best solve the primary chromaticism. The profile of the diffractive element is then chosen according to the secondary chromaticism and the astigmatism to be solved. This adjustment operation of the profile of the element 5 returns to

<Desc/Clms Page number 9><Desc / Clms Page number 9>

choisir correctement les coefficients multiplicatifs des termes en ri (i pair et supérieur ou égal à deux) des fonctions de phase élémentaires.  to choose correctly the multiplicative coefficients of the terms in ri (i par and greater than or equal to two) of the elementary phase functions.

La figure 1 représente cependant un mode préféré de réalisation, puisqu'il constitue un objectif comportant six lentilles. L'objectif ainsi réalisé est relativement petit et léger. Les six lentilles ont une masse totale d'environ 6 grammes et la longueur totale de l'objectif est égale à environ 40 mm. Le tableau 2 regroupe l'ensemble des performances obtenu par l'objectif selon l'invention.

Figure img00090001
However, FIG. 1 represents a preferred embodiment, since it constitutes a lens comprising six lenses. The objective thus achieved is relatively small and light. The six lenses have a total mass of about 6 grams and the total length of the lens is about 40 mm. Table 2 groups together all the performances obtained by the objective according to the invention.
Figure img00090001

<tb>
<tb> <Tb>
<Tb>

Caractéristiques <SEP> Performances
<tb> Ouverture <SEP> (distance <SEP> focale) <SEP> F/1.4
<tb> Champ <SEP> 500
<tb> Distorsion <SEP> en <SEP> bord <SEP> de <SEP> champ <SEP> 8%
<tb> Dimension <SEP> image <SEP> 12. <SEP> 1 <SEP> mm
<tb> Transmission <SEP> Non <SEP> évaluée
<tb> Taux <SEP> de <SEP> lumière <SEP> parasite <SEP> Non <SEP> évaluée
<tb> Longueur <SEP> totale <SEP> 39.6mm
<tb> Tirage <SEP> après <SEP> la <SEP> fenêtre <SEP> de
<tb> 1.08 <SEP> mm
<tb> l'intensificateur <SEP> de <SEP> lumière
<tb> Masse <SEP> des <SEP> lentilles-6 <SEP> g
<tb> Fonction <SEP> de <SEP> transfert <SEP> de <SEP> modulation
<tb> (FTM) <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paires <SEP> de <SEP> lignes/mm <SEP> au <SEP> 97%
<tb> centre <SEP> du <SEP> champ
<tb> Fonction <SEP> de <SEP> transfert <SEP> de <SEP> modulation
<tb> (FTM) <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paires <SEP> de <SEP> lignes/mm <SEP> aux <SEP> 85%
<tb> 2/3 <SEP> du <SEP> champ
<tb> Fonction <SEP> de <SEP> transfert <SEP> de <SEP> modulation
<tb> (FTM) <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paires <SEP> de <SEP> lignes/mm <SEP> au <SEP> 82%
<tb> bord <SEP> du <SEP> champ
<tb>
Tableau 2. Features <SEP> Performance
<tb> Aperture <SEP> (distance <SEP> focal length) <SEP> F / 1.4
<tb> Field <SEP> 500
<tb> Distortion <SEP> in <SEP> edge <SEP> of <SEP> field <SEP> 8%
<tb> Dimension <SEP> image <SEP> 12. <SEP> 1 <SEP> mm
<tb> Transmission <SEP> No <SEP> evaluated
<tb> Rate <SEP> of <SEP> light <SEP> parasite <SEP> No <SEP> evaluated
<tb> Length <SEP> total <SEP> 39.6mm
<tb><SEP> print after <SEP> the <SEP><SEP> window of
<tb> 1.08 <SEP> mm
<tb> the intensifier <SEP> of <SEP> light
<tb> Mass <SEP> of <SEP> lenses-6 <SEP> g
<tb><SEP> Function of <SEP> Transfer <SEP> of <SEP> Modulation
<tb> (FTM) <SEP> to <SEP> 15 <SEP><SEP> pairs of <SEP> lines / mm <SEP> to <SEP> 97%
<tb> center <SEP> of the <SEP> field
<tb><SEP> Function of <SEP> Transfer <SEP> of <SEP> Modulation
<tb> (FTM) <SEP> to <SEP> 15 <SEP><SEP> pairs of <SEP> lines / mm <SEP> to <SEP> 85%
<tb> 2/3 <SEP> of the <SEP> field
<tb><SEP> Function of <SEP> Transfer <SEP> of <SEP> Modulation
<tb> (FTM) <SEP> to <SEP> 15 <SEP><SEP> pairs of <SEP> lines / mm <SEP> to <SE> 82%
<tb> edge <SEP> of the <SEP> field
<Tb>
Table 2.

<Desc/Clms Page number 10><Desc / Clms Page number 10>

L'intensité de la lumière parasite dépend de la diffusion des plastiques, de l'efficacité de la diffraction et de l'efficacité des traitements de surface que l'on applique à la surface des lentilles.  The intensity of the stray light depends on the diffusion of the plastics, the diffraction efficiency and the effectiveness of the surface treatments applied to the surface of the lenses.

L'élément diffractif 5 peut être fabriqué dans n'importe quel matériau plastique de qualité optique. Le seul critère important est qu'il faut que sa fonction de phase contribue à résoudre correctement le chromatisme secondaire et les aberrations de champ. The diffractive element 5 may be made of any plastic material of optical quality. The only important criterion is that its phase function must help to solve secondary chromaticism and field aberrations correctly.

Le choix du profil de la surface diffractive dépend également de la faisabilité du moule qui permettra de fabriquer la lentille. The choice of the profile of the diffractive surface also depends on the feasibility of the mold that will make the lens.

Plusieurs combinaisons permettent avec plusieurs plastiques de passer des champs de 500 à travers l'objectif. Several combinations allow with several plastics to pass fields of 500 through the lens.

On peut par exemple fabriquer la première lentille en verre pour augmenter le champ. Cette dernière solution se fait bien entendu au détriment de la légèreté de l'objectif. For example, the first glass lens can be made to increase the field. This last solution is of course at the expense of the lightness of the objective.

DESCRIPTION D'UN PREMIER MODE DE REALISATION MONOCHROMATIQUE. DESCRIPTION OF A FIRST MONOCHROMATIC EMBODIMENT

L'objectif est plus simple à réaliser puisque le chromatisme n'est pas considéré. The objective is simpler to achieve since the chromaticism is not considered.

La figure 2 représente un premier mode de réalisation possible d'un objectif 1 dans le cas monochromatique. FIG. 2 represents a first possible embodiment of an objective 1 in the monochromatic case.

La structure de l'objectif est la même que celle de l'objectif en lumière polychromatique, et la numérotation des éléments de la figure 2 reflète cette similitude. The structure of the lens is the same as that of the objective in polychromatic light, and the numbering of the elements in Figure 2 reflects this similarity.

L'objectif 1 comporte une succession de six lentilles référencées de 2 à 7. Objective 1 comprises a succession of six lenses referenced from 2 to 7.

Un tube intensificateur de lumière 8 est placé en sortie de la lentille 7. un plan focal 9 reçoit les faisceaux lumineux 10 ayant traversé l'objectif 1. A light intensifying tube 8 is placed at the output of the lens 7. A focal plane 9 receives the light beams 10 having passed through the objective 1.

Les lentilles sont toutes dans le même matériau plastique de qualité optique Celui-ci est choisi parmi un polystyrène, un acrylique, un méthacrylate ou un polycarbonate. The lenses are all in the same optical grade plastic material. This is selected from polystyrene, acrylic, methacrylate or polycarbonate.

Dans la succession des six lentilles, une surface asphérique vers l'avant et onze surfaces sphériques. In the succession of six lenses, a forward aspherical surface and eleven spherical surfaces.

Le tableau 3 reprend les performances d'un tel objectif 1. Table 3 shows the performance of such an objective 1.

<Desc/Clms Page number 11> <Desc / Clms Page number 11>

Figure img00110001
Figure img00110001

<tb>
<tb> <Tb>
<Tb>

Caractéristiques <SEP> Performances
<tb> Ouverture <SEP> F/1.4
<tb> Dimension <SEP> image <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> Champ <SEP> 50
<tb> Longueur <SEP> totale <SEP> 103 <SEP> mm
<tb> FTM <SEP> au <SEP> centre <SEP> du <SEP> champ <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paries
<tb> > 0.95
<tb> de <SEP> lignes/mm
<tb> FTM <SEP> aux <SEP> 2/3 <SEP> du <SEP> champ <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paires
<tb> > 0.95
<tb> de <SEP> lignes/mm
<tb> FTM <SEP> au <SEP> bord <SEP> du <SEP> champ <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paires
<tb> > 0.95
<tb> de <SEP> lignes/mm
<tb>
Tab ! eau 3. Features <SEP> Performance
<tb> Opening <SEP> F / 1.4
<tb> Dimension <SEP> image <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> Field <SEP> 50
<tb> Length <SEP> total <SEP> 103 <SEP> mm
<tb> FTM <SEP> at <SEP><SEP> Center <SEP><SEP> Field at <SEP> 15 <SEP> Bets
<tb>> 0.95
<tb> of <SEP> lines / mm
<tb> FTM <SEP> to <SEP> 2/3 <SEP> of <SEP> field <SEP> to <SEP> 15 <SEP> pairs
<tb>> 0.95
<tb> of <SEP> lines / mm
<tb> FTM <SEP> at <SEP> edge <SEP> of <SEP> field <SEP> at <SEP> 15 <SEP> pairs
<tb>> 0.95
<tb> of <SEP> lines / mm
<Tb>
Tab! water 3.

Le système est plus long que les systèmes actuels travaillant en lumière polychromatique mais permet un gain de masse non négligeable. The system is longer than current systems working in polychromatic light but allows a significant gain in mass.

DESCRIPTION D'UN DEUXIEME MODE DE REALISATION MONOCHROMATIQUE. DESCRIPTION OF A SECOND MONOCHROMATIC EMBODIMENT

La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation possible d'un objectif 1 dans le cas monochromatique. FIG. 3 represents a second possible embodiment of an objective 1 in the monochromatic case.

L'objectif 1 comporte une succession de quatre lentilles référencées de 2 à 5. Un tube intensificateur de lumière 8 est placé en sortie de la lentille 5. un plan focal 9 reçoit les faisceaux lumineux 10 ayant traversé l'objectif 1. Objective 1 comprises a succession of four lenses referenced from 2 to 5. A light intensifying tube 8 is placed at the output of the lens 5. A focal plane 9 receives the light beams 10 having passed through the lens 1.

Les lentilles sont toutes dans le même matériau plastique de qualité optique. Celui-ci est choisi parmi un polystyrène, un acrylique, un méthacrylate ou un polycarbonate Dans la succession des quatre lentilles, avec deux surfaces asphériques et six surfaces sphériques. The lenses are all in the same plastic material of optical quality. This is selected from polystyrene, acrylic, methacrylate or polycarbonate in the succession of four lenses, with two aspherical surfaces and six spherical surfaces.

Le tableau 4 reprend les performances d'un tel objectif 1. Table 4 shows the performance of such an objective 1.

<Desc/Clms Page number 12> <Desc / Clms Page number 12>

Figure img00120001
Figure img00120001

<tb>
<tb> <Tb>
<Tb>

Caractéristiques <SEP> Performances
<tb> Ouverture <SEP> F/1.4
<tb> Dimension <SEP> image <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> Champ <SEP> 50
<tb> Longueur <SEP> totale <SEP> 111 <SEP> mm
<tb> FTM <SEP> au <SEP> centre <SEP> du <SEP> champ <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paires
<tb> > 0.95
<tb> de <SEP> lignes/mm
<tb> FTM <SEP> aux <SEP> 2/3 <SEP> du <SEP> champ <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paires
<tb> > 0.95
<tb> de <SEP> lignes/mm
<tb> FTM <SEP> au <SEP> bord <SEP> du <SEP> champ <SEP> à <SEP> 15 <SEP> paires
<tb> > 0.95
<tb> de <SEP> lignes/mm
<tb> Features <SEP> Performance
<tb> Opening <SEP> F / 1.4
<tb> Dimension <SEP> image <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> Field <SEP> 50
<tb> Length <SEP> total <SEP> 111 <SEP> mm
<tb> FTM <SEP> at <SEP> center <SEP> of <SEP> field <SEP> at <SEP> 15 <SEP> pairs
<tb>> 0.95
<tb> of <SEP> lines / mm
<tb> FTM <SEP> to <SEP> 2/3 <SEP> of <SEP> field <SEP> to <SEP> 15 <SEP> pairs
<tb>> 0.95
<tb> of <SEP> lines / mm
<tb> FTM <SEP> at <SEP> edge <SEP> of <SEP> field <SEP> at <SEP> 15 <SEP> pairs
<tb>> 0.95
<tb> of <SEP> lines / mm
<Tb>

Figure img00120002

Tableau 4.
Figure img00120002

Table 4.

Le système est plus long que les systèmes actuels et encore plus long que le premier mode de réalisation pour objectif monochromatique mais permet un gain de masse non négligeable puisque seules quatre lentilles sont nécessaires pour sa réalisation. The system is longer than current systems and even longer than the first embodiment for monochromatic lens but allows a significant gain in mass since only four lenses are necessary for its realization.

Les objectifs décrits dans les développements précédents trouvent avantageusement application dans les objectifs de jumelles ou les appareils photographiques, avec des dispositifs d'intensification de la lumière ou nonThe objectives described in the preceding developments are advantageously used in binocular lenses or cameras, with devices for intensifying the light or not.

Claims (10)

REVENDICATIONS.CLAIMS. 1. Objectif de système optique comportant, suivant un axe optique (11), une pluralité de lentilles (2-8) caractérisé en ce que toutes les lentilles sont en matière plastique de qualité optique, la matière plastique de chaque lentille étant choisie parmi : - Un polystyrène ; - Un acrylique ; - Un méthacrylate ; - Un polycarbonate. An optical system objective comprising, along an optical axis (11), a plurality of lenses (2-8), characterized in that all the lenses are made of plastic of optical quality, the plastics material of each lens being selected from: - polystyrene; - an acrylic; - a methacrylate; - A polycarbonate. 2. Objectif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est destiné à travailler en lumière polychromatique et comporte au moins un élément diffractif (5) s'étendant parmi la pluralité de lentilles (2-8), la fonction de phase de cet élément diffractif étant une somme de fonctions de phase élémentaires de termes comportant des puissances supérieures ou égales à deux, les fonctions de phase élémentaires étant évaluées en des valeurs discrètes de la distance du rayon lumineux au droit du ou des élément (s) diffractif (s) (5) à l'axe optique (11). 2. Objective according to claim 1, characterized in that it is intended to work in polychromatic light and comprises at least one diffractive element (5) extending among the plurality of lenses (2-8), the phase function of this diffractive element being a sum of elementary phase functions of terms comprising powers greater than or equal to two, the elementary phase functions being evaluated in discrete values of the distance of the light beam to the right of the element (s) diffractive (s) ( s) (5) to the optical axis (11). 3 Objectif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte quatre lentilles avec deux surfaces asphériques et six surfaces sphériques3 Objective according to one of claims 1 or 2, characterized in that it comprises four lenses with two aspherical surfaces and six spherical surfaces 4. Objectif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte six lentilles avec une surfaces asphériques et onze surfaces sphériques. 4. Objective according to one of claims 1 or 2, characterized in that it comprises six lenses with an aspherical surfaces and eleven spherical surfaces. 5. Objectif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte six lentilles dont deux d'entre elles sont des lentilles asphériques et une d'entre elles comporte un élément diffractif (5). 5. Objective according to claim 2, characterized in that it comprises six lenses, two of which are aspherical lenses and one of them comprises a diffractive element (5). <Desc/Clms Page number 14><Desc / Clms Page number 14> 6. Objectif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte six lentilles dont une d'entre elles est une lentille asphérique et une d'entre elles est un élément asphérodiffractif.  6. Objective according to claim 2, characterized in that it comprises six lenses, one of which is an aspheric lens and one of them is an aspheric-diffractive element. 7 Objectif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les rapports des distances focales de convergence ou de divergence de chaque lentille sur la distance focale totale de l'objectif sont sensiblement égaux, depuis l'entrée de l'objectif jusqu'à sa sortie à : - 8. 7,8. 1,1, 7.15, 5.2, 7.5 ; la composante purement diffractive de la lentille comportant l'élément diffractif (5) ayant quant à elle un rapport de 6.3, qui se combine à la composante convergente, laquelle correspond à un rapport de 7.15. 7 Objective according to one of claims 5 or 6, characterized in that the ratios of the focal lengths of convergence or divergence of each lens on the total focal length of the lens are substantially equal, since the entry of the lens until it leaves at: - 8. 7.8. 1.1, 7.15, 5.2, 7.5; the purely diffractive component of the lens having the diffractive element (5) having a ratio of 6.3, which combines with the convergent component, which corresponds to a ratio of 7.15. 8. Objectif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les rapports des distances focales de convergence ou de divergence de chaque lentille sur la distance de dispersion due à chaque lentille sont sensiblement égaux, depuis l'entrée de l'objectif jusqu'à sa sortie à : 8. Objective according to one of claims 5 or 6, characterized in that the ratios of the focal lengths of convergence or divergence of each lens on the dispersion distance due to each lens are substantially equal, since the entry of the objective until its release to: 0.45, 1,3. 94, 0 5, 1.34, 0.52 ; la composante purement diffractive de la lentille comportant l'élément diffractif ayant quant à elle un rapport de 1.1, qui se combine à la composante convergente, laquelle correspond à un rapport de 0.5. 0.45, 1.3. 94, 0.5, 1.34, 0.52; the purely diffractive component of the lens having the diffractive element having a ratio of 1.1, which combines with the convergent component, which corresponds to a ratio of 0.5. 9 Objectif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que l'élément diffractif (5) est un réseau photographié en surface d'une lentille. 9 Objective according to one of claims 2 to 8, characterized in that the diffractive element (5) is an array photographed on the surface of a lens. 10. Objectif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que l'élément diffractif (5) est un réseau gravé en surface d'une lentille.10. Objective according to one of claims 2 to 8, characterized in that the diffractive element (5) is an etched network on the surface of a lens.
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