Dispositif optique donnant une image réelle d'un sujet dans un rapport de grandeur variable. L'objet de la présente invention est un dispositif optique donnant une image réelle d'un sujet dans un rapport de grandeur varia ble. Son domaine d'application s'étend à tous les cas où il est utile de disposer de champs et grossissements variables, par exemple la prise de vues cinématographiques et photogra phiques.
Utilisé comme objectif de prise de vues d'une caméra cinématographique, le dispositif optique suivant une forme d'exé cution préférée de l'invention, donnant sur le film une image de grandeur variable du sujet, permet d'effectuer lesdites variations de grandeur de l'image en cours de prise de vues, ces variations donnant l'apparence d'un déplacement de la caméra (travelling).
Le dispositif optique suivant l'invention comporte au moins deux groupes optiques mobiles de positions réglables le long de l'axe optique par rapport au plan de forma tion de l'image. L'image formée par le pre mier groupe optique est reprise par le second, qui la projette suivant le rapport de grandeur désiré dans le plan de formation de l'image. Chacun des groupes optiques peut com prendre des éléments mobiles afin d'étendre le domaine de variation de l'ensemble, d'effectuer la mise au point sur la distance du sujet et améliorer la correction des aberrations.
Le dessin représente, schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif suivant l'invention.
La fig. 1 montre la disposition des len tilles dans la première forme d'exécution, l'ensemble constituant un objectif à foyer variable pour la prise de vues, la projection et l'agrandissement.
La fig. 2 représente schématiquement le trajet odes rayons et la formation de l'image d'un point -d'un :sujet éloigné par le dispositif représenté en fig. 1.
La fig. 3 montre une disposition des len- tilles d'ans la seconde forme d'exécution, où l'image fournie est droite, ce qui permet d'utiliser l'ensemble comme objectif d'une lunette de visée. La fig. 4 montre le trajet d'un faisceau de rayons provenant d'un point éloigné dans le dispositif optique suivant la fig. 3.
Le dispositif optique de la fig. l se com pose d'un groupe divergent l, ayant un plan principal en 2, et d'un groupe convergent 3. Le plan principal du groupe 3 est en avant du groupe 3, ce qui est avantageux lorsqu'on désire étendre le domaine de variation vers les longs foyers. Le groupe 3 de la fig,. l. qui réalise ces conditions, est un téléobjectif. Pour étendre le domaine de variation vers les courts foyers, le groupe 3 serait avantageu sement constitué par un objectif à long tirage arrière, c'est,-à-dire un objectif dont le plan principal se trouve fortement en arrière des lentilles. Un tel objectif est réalisé, par exem ple, par un téléobjectif classique retourné, dans lequel les rayons pénètrent par la len tille divergente et sortent par la lentille convergente.
Les rayons provenant d'un point à l'infini traversent le premier groupe (divergent), représenté schématiquement en 6, fig. 2, et forment la première image (virtuelle) en à une distance Y2 du second groupe optique (convergent) représenté en 7i. Le second groupe optique est à une distance Y3 du plan (fixe) de formation de la seconde image 8.
Les distances Y2 et Y3 sont liées par la relation connue: (l) l/Y2 + l/Y3 = l/F2 (L) 1/Y2 +l/Y3 = l/F2 où F2 est le foyer du second groupe optique. La seconde image est grossie ou diminuée par rapport à la première proportionnelle ment à Y3/Y2 Pour simplifier l'explication, on suppo- on suppo sera le premier groupe formé d'une seule lentille divergente mince d'un foyer F1. Le second groupe optique se trouve à la distance Y3 de l'image 8, distance qui est prise comme variable. Le premier groupe est en position réglée par rapport au second Y2 - Fl = D, où D est la distance entre les deux groupes optiques, Fl invariable et Y2 déterminé par la relation (l).
Dans une forme d'exécution non repré sentée, les groupes optiques sont portés par des supports dont les déplacements relatifs sont couplés mécaniquement.
Il y a encore lieu de tenir compte du cas où l'objet est àl une distance Y0 non infinie. La première image 5 se forme à une distance Yl de la première lentille, telle que ( 2) l/Y0 + l/Yl = l/Fl (Y0 Yl, F,) sont comptes algébriquement. Les mouvements des supports des groupes optiques étant réglés en fonction de Y3 seu lement, il est nécessaire de déplacer encore de façon indépendante le premier groupe seul pour amener la première image à la distance Y2 du second groupe. Cette opération est la ,mise au point sur la distance sujet", qui ne s'opère que par un déplacement additionné du seul premier groupe par rapport à son support.
Cette mise aut point reste conservée lorsque l'on fait varier Y3, puisquo la dis tance Y2 de l'image du premier groupe satis fait automatiquement à la relation (l) à cause dut couplage mécanique des supports. On peut également transmettre le déplace ment du premier groupe par rapport à son support à Lun télémètre couplé.
En résumé, la forme d'exécution du dispositif optique représenté en fig. l et 2 permet, lorsqu'elle est munie d'orga.nts mécaniques effectuant automatiquement le couplage des mouve- ment: des supports de.: groupeoptique. d'effectuer la irise ait point. à la. distance du sujet indépendamment des variations de foyer de l'ensemble, ce qui permet le cou plage du dispositif de mise nu point sur la.
distance avec un télémètre.
La irise au point sur la. distance du sujet peut également s'effectuer par le contrôle de l'image réflexe projeté sur un dépoli, le dis positif optique permettant l'usage d'un ré flexe même pour de très courts foyer. On a avantage à opérer cette mise ait point en réglant l'objectif sur un long foyer, le foyer étant ensuite ,susceptible d'être réduit à la valeur convenant 1e mieux à la photographie.
L'indépendance des réglages de la mise <B>au</B> point elï du foyer de l'ensemble exige que le foyer du premier groupe optique soit constant.
Il est judicieux de choisir les valeurs de convergences des groupes optiques et les dia mètres des lentilles de façon à obtenir, une image correcte dans le plus grand domaine de variation sans atteindre un encombrement prohibitif. Dans une construction exécutée suivant la fig. 1, le groupe divergent a un foyer do -75 mm et un diamètre de lentille de 42 mm. Le groupe convergent, monté en téléobjectif, a un foyer de 50 mm et une luminosité de 1 : 2,5. Le foyer de l'ensemble varie entre 37,5 mm, avec une luminosité de l : 3,8, et l50 mm, avec une luminosité de 1 : 7,5. La longueur maximum entre le plan focal 8 et la lentille frontale est de l50 mm, l'objectif atteignant son plus grand allonge ment pour las valeurs, extrêmes des foyers.
Le tirage arrière minimum est de 50 mm, ce qui permet l'utilisation d'un dispositif ré flexe de contrôle. Le dépassement avant d'une caméra normale du format 24 X 36 mm, format couvert par l'objectif, est d'environ 100 mm. La luminosité de l'ensemble peut être augmentée en choisissant une ouverture plus grande pour le second groupe.
Les fig. 3 et 4 concernent une autre forme d'exécution utilisable, par exemple comme objectif de lunette ou de viseur à champ variable. La fig. 3 montre ta disposition des lentilles. Le premier groupe 9 est convergent. Il fournit une image réelle qui se forme dans la région de la lentille convergente 10. Cette dernière augmente les dimensions apparentes de la pupille de 9, qui constitue un diaphragme de champ indésirable, et est utilisée accessoirement pour la correction des aberrations de 9. L'ensemble des lentilles de 9 et l0 constitue en d'autres termes un objec tif équipé d'une loupe brillante. L'image formée en 10 est reprise par l'objectif 1l, qui la projette dans le plan focal de l'en semble.
La fig. 4 montre le chemin parcouru par un faisceau de rayons entrant dans le premier groupe 12 et formant le sommet de la pre mière image en l3. Une partie du faisceau, reprise par le second groupe optique l4, forme l'image finale en l5, dans un rapport de grandeur déterminé par les distances choi sies entre 13 et 14, et entre l4 et 15. Les deux formes d'exécution représentées en fig. 1 et 3 subissent des variations de lumi- nesité, qui peuvent être compensées par un . diaphragme variant automatiquement en fonction des déplacements des seconds grou pes. Les, diaphragmes variables sont portés par les montures des seconds groupes, et occupent la position correspondant aux plus faibles aberrations.
Les seconds groupes opti ques représentent ainsi des objectifs com- plets, corrigés pour les distances image et objet de deux fois leur foyer, au lieu d'être corrigés pour l'objet à l'infini et l'image au foyer.
Optical device giving a real image of a subject in varying magnitude ratio. The object of the present invention is an optical device giving a real image of a subject in a variable magnitude ratio. Its field of application extends to all cases where it is useful to have variable fields and magnifications, for example cinematographic and photographic shooting.
Used as the shooting objective of a cinematographic camera, the optical device according to a preferred embodiment of the invention, giving on the film an image of variable size of the subject, makes it possible to carry out said variations in size of the image being taken, these variations giving the appearance of a movement of the camera (traveling).
The optical device according to the invention comprises at least two movable optical groups of adjustable positions along the optical axis with respect to the image forming plane. The image formed by the first optical group is taken up by the second, which projects it according to the desired magnitude ratio in the image formation plane. Each of the optical groups may include movable elements in order to extend the range of variation of the assembly, to focus on the distance to the subject and to improve the correction of aberrations.
The drawing represents, schematically and by way of example, two embodiments of the device according to the invention.
Fig. 1 shows the arrangement of the lenses in the first embodiment, the assembly constituting a variable focus lens for taking pictures, projection and magnification.
Fig. 2 schematically represents the path of the rays and the formation of the image of a point -a: distant subject by the device shown in FIG. 1.
Fig. 3 shows an arrangement of the lenses in the second embodiment, where the image provided is straight, which makes it possible to use the assembly as the objective of a telescopic sight. Fig. 4 shows the path of a beam of rays coming from a distant point in the optical device according to FIG. 3.
The optical device of FIG. l consists of a divergent group l, having a main plane at 2, and a convergent group 3. The main plane of group 3 is in front of group 3, which is advantageous when we want to extend the domain of variation towards long foci. Group 3 of FIG. l. which fulfills these conditions, is a telephoto lens. In order to extend the range of variation towards short focal points, group 3 would advantageously be constituted by a long back-pull objective, that is to say an objective whose main plane is strongly behind the lenses. Such a lens is achieved, for example, by a conventional upturned telephoto lens, in which the rays enter through the diverging lens and exit through the converging lens.
The rays coming from a point at infinity cross the first group (diverge), represented schematically in 6, fig. 2, and form the first (virtual) image at a distance Y2 from the second (converging) optical group shown at 7i. The second optical group is at a distance Y3 from the (fixed) plane of formation of the second image 8.
The distances Y2 and Y3 are related by the known relation: (l) l / Y2 + l / Y3 = l / F2 (L) 1 / Y2 + l / Y3 = l / F2 where F2 is the focus of the second optical group. The second image is magnified or decreased with respect to the first in proportion to Y3 / Y2 To simplify the explanation, it is assumed to be the first group formed of a single thin diverging lens of a focal point F1. The second optical group is located at the distance Y3 of the image 8, a distance which is taken as variable. The first group is in a position adjusted with respect to the second Y2 - Fl = D, where D is the distance between the two optical groups, Fl invariable and Y2 determined by relation (l).
In one embodiment, not shown, the optical groups are carried by supports, the relative movements of which are mechanically coupled.
It is also necessary to take into account the case where the object is at a non-infinite distance Y0. The first image 5 forms at a distance Yl from the first lens, such that (2) l / Y0 + l / Yl = l / Fl (Y0 Yl, F,) are counted algebraically. The movements of the supports of the optical groups being adjusted as a function of Y3 only, it is necessary to further independently move the first group alone to bring the first image to the distance Y2 from the second group. This operation is the, focusing on the subject distance ", which takes place only by an added displacement of only the first group with respect to its support.
This autofocus remains maintained when Y3 is varied, since the distance Y2 of the image of the first group automatically corresponds to relation (l) due to the mechanical coupling of the supports. The movement of the first group relative to its support can also be transmitted to a coupled range finder.
In summary, the embodiment of the optical device shown in FIG. 1 and 2, when fitted with mechanical components automatically effecting the coupling of the movements: supports for: optical group. to perform the iris at point. to the. distance from the subject regardless of the focus variations of the set, allowing the neck range of the focusing device on the.
distance with a rangefinder.
The iris in focus on the. distance from the subject can also be effected by controlling the reflex image projected onto a frosted surface, the optical device allowing the use of a reflex even for very short focal points. It is advantageous to bring about this focusing by setting the objective to a long focal point, the focal point then being liable to be reduced to the value best suited to photography.
The independence of the settings of the focus of the assembly requires that the focus of the first optical assembly be constant.
It is judicious to choose the values of convergences of the optical groups and the diameters of the lenses so as to obtain a correct image in the largest range of variation without reaching a prohibitive bulk. In a construction executed according to FIG. 1, the divergent group has a focal point of -75 mm and a lens diameter of 42 mm. The converging group, mounted in telephoto, has a focus of 50mm and a brightness of 1: 2.5. The focus of the assembly varies between 37.5 mm, with a brightness of l: 3.8, and l50 mm, with a brightness of 1: 7.5. The maximum length between the focal plane 8 and the front lens is 150 mm, the objective reaching its greatest elongation for the extreme values of the focal points.
The minimum rear draft is 50 mm, which allows the use of a reflex control device. The front protrusion of a normal 24 X 36 mm format camera, the format covered by the lens, is approximately 100 mm. The brightness of the whole can be increased by choosing a larger aperture for the second group.
Figs. 3 and 4 relate to another embodiment which can be used, for example as a telescope objective or as a variable-field viewfinder. Fig. 3 show your lens arrangement. The first group 9 is convergent. It provides a real image which forms in the region of the converging lens 10. The latter increases the apparent dimensions of the pupil by 9, which constitutes an unwanted field diaphragm, and is used incidentally for the correction of aberrations of 9. L The set of lenses 9 and 10 constitutes in other words a lens equipped with a brilliant magnifying glass. The image formed at 10 is taken up by the objective 11, which projects it into the focal plane of the whole.
Fig. 4 shows the path traveled by a beam of rays entering the first group 12 and forming the top of the first image at 13. Part of the beam, taken up by the second optical group 14, forms the final image at 15, in a magnitude ratio determined by the distances chosen between 13 and 14, and between 14 and 15. The two embodiments shown in fig. 1 and 3 undergo variations in brightness, which can be compensated by one. diaphragm varying automatically according to the movements of the second groups. The variable diaphragms are carried by the frames of the second groups, and occupy the position corresponding to the lowest aberrations.
The second optical groups thus represent complete objectives, corrected for the image and object distances of twice their focus, instead of being corrected for the object at infinity and the image in focus.