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Système optique comportant un miroir sphérique et un élément correc= teur.
On a déjà proposé divers systèmes de miroirs à des fins de projection optique. Un grand avantage de l'utilisation des miroirs consiste en ce qu'ils sont exempts d'aberrations chroma- tiques.
La forme la plus simple d'un système de miroirs est le miroir sphérique. Ce miroir présente généralement de l'aberration sphérique qui met le miroir hors d'usage même Dour de petites ou- vertures relatives.
Dans un miroir parabolique l'aberration sphérique est exactement supprimée ce qui permet théoriquement de donner aux ouvertures relatives une grande valeur arbitraire. En -or?tique, cependant, on est très limité à cet égard, parce que la techni- que de la parabolisation devient plus difficile à'mesure que l'ou-
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verture relative du miroir devient plus grande. En plus de cet inconvénient le miroir parabolique offre le grand désavantage de présenter du coma qui réduit le champ à quelques degrés tout au plus.
Schmidt a réussi à faire un grand progrès en disposant au centre de courbure d'un miroir sphérique un élément correc- teur qui supprime l'aberration sphérique et l'astigmatisme du mi- roir. De la sorte il réussit à obtenir un champ d'environ 19 pour une ouverture relative d'environ 1 :1.4. L'addition de l'élément correcteur entraîne de l'aberration chromatique mais cette derniè- re est faible et peut être rendue inoffensive d'une manière in- ventée par Schmidt lui-même. Un inconvénient du système de Schmidt réside dans la difficulté, au point de vue technique, de fabriquer l'élément correcteur dont la surface a comme coupe méridienne une courbe du quatrième degré. De plus, la valeur du champ ne suffit pas encore pour certains usages.
La présente invention concerne un système optique com- portant un miroir sphérique et un élément correcteur. Selon la constatation sur laquelle est basée l'invention, la demanderesse a réussi, à l'aide de moyens optiques simples, à obtenir un système optique qui permet de projeter nettement un champ consi- dérable avec une grande intensité lumineuse. En effet, la deman- deresse a trouvé qu'on peut y parvenir en disposant un élément correcteur convenable ayant des plans limitateurs sphériques à une distance appropriée du miroir sphérique d'un système optique.
Un mode de réalisation du système optique conforme à l'invention, dans lequel l'élément correcteur a une courbure de même sens que celle du miroir, est placé entre le centre de cour- bure du miroir et le miroir et n'est traversé qu'une seule fois par les rayons participant à la projection, possède comme carac- téristique que l'élément correcteur présente des plans limitateurs snhériques et a le caractère d'une faible lentille ménisque néga- @
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tive ; il est recommandé de rapprocher l'élément correcteur plus près du foyer du miroir que du miroir et du centre de courbure du miroir.
Un autre mode d'exécution du système optique conforme à l'invention a comme caractéristique que l'élément correcteur pré- sente des plans limitateurs sphiriques et le caractère d'une fai- ble lentille ménisque négative qui a une courbure de sens opposé à celle du miroir, cet élément étant placé à une distance du mi- roir qui dépasse le rayon de courbure de ce miroir et, de préfé- rence, est inférieure à trois fois le rayon de courbure.
On a constaté qu'il est avantageux pour l'état de cor- rection du dernier système optique conforme à l'invention de donner à. la distance entre le miroir et l'élément correcteur une valeur dépassant 1.25 fois le rayon de courbure du miroir, ce qui permet d'obtenir plus facilement la correction pour un champ plus grand.
Dans le premier mode d'exécution du système optique con- forme à l'invention il est avantageux de placer le diaphragme du côté de l'élément correcteur opposé au miroir. De cette manière on assure un emplacement favorable en rapport avec la correction du coma et de l'astigmatisme. Pour la même raison, dans le deuxiè- me mode d'exécution du système optique conforme à l'invention, on place le diaphragme, de préférence, entre l'élément correct et le miroir.
Comme on l'a dit plus haut, l'élément correcteur des systèmes optiques conformes à l'invention, a le caractère d'une faible lentille ménisque négative. L'élément correcteur peut être constitué, par exemple, par une faible lentille négative simple ou bien il peut se composer de plusieurs lentilles de telle façon que la totalité de l'intensité de l'élément correcteur soit fai- ble et négative, et que les deux faces extérieures de l'élément correcteur aient des courbures de même sens.
Dans un mode d'exécution avantageux du système optique @
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conforme à l'invention, le centre de courbure d'au moins une des faces de l'élément correcteur est tout au plus à une distance d'un quart du rayon de courbure du miroir de son centre de courbure et situé, de préférence, au centre de courbure du miroir. De cette manière on peut obtenir une correction pour des champs plus grands.
En choisissant les centres de courbure de deux faces de l'élément correcteur de telle façon'qu'ils soient tout au plus à une dis- tance du miroir correspondant au quart du rayon de courbure de ce dernier et, de préférence, situés au centre de courbure du mi- roir on peut encore augmenter davantage le champ. De plus, en disposant le diaphragme au centre de courbure du miroir ou au voisinage de ce centre de courbure on obtient un mode d'exécution extrêmement avantageux des systèmes optiques conformes à l'inven- tion. En effet, le champ a alors une valeur illimitée, parce que le coma et l'astigmatisme du système ont été complètement sup- primés.
Pour certains usages il peut être désirable de supprimer la petite erreur de couleur que l'élément correcteur confère au système optique conforme à l'invention.
A cet effet on peut achromatiser l'élément correcteur lui-même, par exemple en l'exécutant comme une doublette collée, dont les deux composantes sont établies en espèces de verre ayant le même indice de réfraction pour la longueur moyenne d'onde de la lumière utilisée.
Une autre manière d'assurer la correction chromatique consiste à ajouter au système optique une faible lentille positive qui peut éventuellement être légèrement ménisque.
Conformément à l'invention il est recommandé de placer une lentille positive entre l'élément correcteur et le miroir, de préférence au centre de courbure du miroir ou au voisinage de ce centre de courbure. Conformeront à l'invention il peut être avan- tageux parfois de choisir les puissances de l'élément correcteur et de la lentille positive, ainsi que leur distance mutuelle de @
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telle façon que l'élément correcteur et la lentille positive aient une puissance positive.
Dans le premier mode d'exécution du système optique conforme à l'invention il se peut que la distance de la surface de projection au miroir soit supérieure à la distance entre le miroir et l'élément correcteur. Dans ce cas on peut utiliser, conformément à l'invention, un élément correcteur qui présente un trou central.
Lorsque cette distance correspond à la distance de la surface de projection à l'élément correcteur on peut, confor- mément à l'invention, rendre le rayon de courbure de la surface de l'élément correcteur faisant face au miroir égal au rayon de courbure de la surface de pro j ection. Pour éviter des détériora- tions éventuelles de la surface réflectrice du miroir on veut substituer au miroir superficiel un miroir dont la paroi arrière est garnie d'une couche réflectrice, à condition que la couche de verre qui se trouve dans la trajectoire de la lumière soit mince.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Dans les exemples suivants de modes d'exécution du systè- me optique conforme à l'invention le pouvoir résolvant est de 0,02% de la distance focale. Les faces réfractrices et réflectri- ces portent les chiffres de référence 1, 2 etc., les rayons de courbure étant représentés par r. On signe positif signifie que le côté sphérique de la face en question fait face au sens de la lumière incidente, tandis que un signe négatif veut dire que le côté creux de cette surface fait face à cette lumière.
Toutes les mesures sont indiquées en millimètres.
L'index de réfraction pour la lumière de sodium du verre de toutes les lentilles de ces quatre exemples est de 1.52.
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Sur les figures, D représente le diaphragme, C l'élément correcteur, S le miroir, M le centre de courbure du miroir et F le support du film. La lumière entre de gauche.
EXEMPLE I. (Fig. 1)
EMI6.1
<tb> distances
<tb> Diaphragme
<tb>
EMI6.2
DiaPhra 13 ouverture relative 1:1,2 45,3 champ 20 rI - 43p3 1,5 champ
EMI6.3
<tb> r2 <SEP> - <SEP> 47,3 <SEP> 76,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> r3 <SEP> -125,0
<tb>
Dans cet exemple on a l'avantage d'une faible longueur de la construction vis-à-vis de celle de la caméra de Schmidt.
EXEMPLE II. (Fig. 2)
EMI6.4
<tb> distances
<tb>
<tb> Diaphragme
<tb>
<tb> 43,3 <SEP> ouverture <SEP> relative <SEP> 1:1,2
<tb>
<tb> champ <SEP> illimité
<tb>
<tb>
<tb> r1 <SEP> - <SEP> 43,3
<tb>
<tb> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
EMI6.5
r2 = 47, 3 87,7
EMI6.6
<tb> r3 <SEP> -135,0
<tb>
On peut pousser jusqu'à 1:10.95 l'ouverture relative si l'on se contente d'un pouvoir résolvant de 0,04% de la distance focale.
ExemDle III. (Fig. 3) distances
EMI6.7
<tb> Diapnragme
<tb>
EMI6.8
Uiaphragme 0 ouverture relative 1:1,1 c?iamD l 2,0 champ
EMI6.9
<tb> r2 <SEP> plan
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> r3 <SEP> - <SEP> 43,3 <SEP> 43,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> r4 <SEP> - <SEP> 47,3 <SEP> 4,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> r5 <SEP> -130,0 <SEP> 82,7
<tb>
EXEMPLE IV. (Fig. 4).
EMI6.10
<tb>
Distances
<tb>
<tb> r1 <SEP> + <SEP> 47 <SEP> ouverture <SEP> relative <SEP> 1:0.9
<tb>
<tb>
<tb> r2 <SEP> + <SEP> 43 <SEP> 4 <SEP> champ <SEP> illimité
<tb>
<tb>
<tb> 43
<tb>
<tb>
<tb> diaphragme
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> r3 <SEP> - <SEP> 127
<tb>