Brevet FR2010939A1 — publié le 19700220

En de nombreux systèmes optiques il devient nécessaire de former simultanément deux images du même-objet-o- Ceci est par exemple le cas lorsque deux cadres voisins d'un-film doivent être explorés simultanément au moyen d'un dispositif de balayage à tache lumineuse mobile, auquel cas l'objet est constitué par l'écran du tube cathodiquQ. L'une des façons pour former des images Jumelées est d'observer l'objet en utilisait deux lentilles (pour raisons de-simplicité, le terme "lentille" est employé pour désigner tout'objectif composé d'une ou de plusieurs lentilles).Toutefois, si les images doivent tre formées plus près l'une de l'autre que ne le permettent les diamètres des lentilles nécessaires pour obtenir une luminosité donnée, une partie des lentilles doit entre coupée, afin d'approcher les axes optiques jusqu'à une distance qui est inférieure au diamètre d'une lentille, ce qui se traduit par une perte de,luminosité En outre, si les deux images doivent être aussi semblables- que possible, comme cela est le cas dans l'exemple mentionné ci dessus, l'emploi des deux lentilles peut ne pas donner un résultat satisfaisant par suite d'une différence des imperfections et des distorsions qui en sont la conséquence dans les deux lentilles. Un second procédé pour former simultanément deux images est de placer-un séparateur de faisceau, par exemple,des miroirs semi-argentés ou des dispositifs semi-réfléchissants analogues entre une seule lentille et ltobjet de sorte qùé ltobservåtion s'effectue par l'intermédiaire du séparateur de faisceau et que l'observateur voit par conséquent deux obJets virtuels représentant les images jumelées correspondantes. Ltlnconvénient de ce procédé réside dans le fait que, en supposant que le séparateur de faisceau soit d'une efficacité parfaite, chacune des deux images ainsi formées est seulement à moitié aussi lumineuse qu'une seule image formée par- la meme lentille -sans l'inter- position du séparateur de faisceau. L'objet de llinvention est un système optique comportant une seule lentille formant des images jumelées d'un objet, chacune des images ayant sensiblement la même luminosité que celle d'une seule image produite par la mEme lentille. Le système selon l'invention comporte un premier miroir réfléchissant de la lumière depuis un objet vers un second miroir qui réfléchit la lumière vers une lentille, et un troisième miroir'réfléèhissant la lumière depuis l'objet vers un quatrième miroir qui réfléchit la lumière vers la même lentille. Le premier et le troisième miroir sont placés à une- distance suffisamment grande de l'objet, et le deuxième et le- quatrième miroirs sont placés à une distance suffisamment grande de la len- tille, de sorte que les deux voies de transmission allant de l'objet à la lentille par l'intermédiaire des miroirs sont constituées par des systèmes, entièrement différents de tra Jectoires de rayons.En outre, l'agencement est tel outil existe pour la lentille deux objets virtuels obtenus depuis le deuxième et le quatrième miroirs. Etant donné qu'il existe pour la lentille, des objets virtuels qui ne se -recouvrent pas, elle produit deux images sans recouvrement. L'invention peut être applique lorsque l'objet est une surface plane, par exemple la face d'un tube de balayage et les images que l'bn désire obtenir n'ont pas besoin d'être plus proche l'une de l'autre que le diamètre optique effectif de la lentille multiplié par la distance entre l'image et la len tille et divisé par la distance séparant l',objet de la-lentille, autrement dit, par la réduction du système optique.Cela revient à dire que la distance entre chacun des objets virtuels observés par la lentille unique doit tre supérieure au diamètre effectif de la-lentille. Lorsque, comme cela est généralement,le cas, les images devant Autre formées sont chacune plus petites que l'objet,' le transfert de la limitation pratique à la distance séparant les objets 'virtuels, en rapport avec le diamètre effectif de la lentille,depuis une limitation par la séparation des centres de-s-images (comme céla serait le cas quand on utilise deux lentilles) constitue une amélioration considérable En outres-le diamètre approprié pour la lentille du système opti.que selon l'invention correspond au diamètre optique effectif et non pas au diamètre geométrique de la lentille qui est généralement beaucoup plus grand que le diamètre optique lorsque l'on utilise des montures simples.Enfin, le diamètre critique de la lentille est seulement limité dans le sens de la, ligne reliant les centres des images, de sort que la lentille peut en fait avoir un diamètre quelconques mais comporte des segments symétriques ineffectifs qui sont " aveugles " pour les images virtuelles. L'effet obtenu lorsque la diamètre de la lentille dépasse le diamètre théoriquement admissible, est celui d'une lentille dont ces deux segments sont coupés; aucun changement effectif de la lentille n'est toutefois nécessaire, D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une représentation schématique illus trant la théorie optique sur laquelle est basée l'invention. La figure 2 est une représentation schématique d'un système optique selon l'invention. La figure,3 est une vue d'extrémité d'une lentille utilisée pour la mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 montre un objet A-A' disposé dans un plan perpendiculaire à la ligne C-C' et ayant un centre C. Lorsque cet objet est observé par deux lentilles B-B' et D-D' ayant chacune un axe optique qui est parallèle à la ligne C-C', la distance perpendiculaire à la ligne C-C' entre le centre de ces deux lentilles correspond à la distance A-A' plus 1'inter- valle H'-J entre les objets virtuels définis dans ce qui suit. Les images formées par ces lentilles dans un plan perpendiculaire à C-C' ne subissent aucune distorsion géométrique et chacune des images présente la même luminosité qu'une seule image de l'objet A-A' formée par une lentille ayant le mamie rapport focal dans le même plan, sauf que la luminosité des images formées par les lentilles B-B' et D-D' est légèrement moindre étant donné que ces lentilles ne sont pas disposées sur l'axe de l'objet A-A'. Dans la pratique, cet effet est toutefois négligeable. Pour des raisons qui apparattront par la suite, les lentilles B-B' et D-D' sont appelées "lentilles fictives". Tous les rayons possibles allant de l'objet A-A' vers la lentille fictive B-B' sont contenus entre les lignes A-B et A'-B'. De même, les rayons allantdeA-Ag à D-D' sont contenus entre les lignes A-D et A'-D'. Les rayons extérieurs se recouvmt suivant les lignes '-B' et A-D qui se croisent en F. Tous les rayons sont totalement séparés après le point F en direction des deux lentilles fictives B-B' et D-D'. Considérons à présent une lentille réelle G-O' par laquelle on observe deux objets H-H' et J-J' disposés dans le mme plan que l'objet A-A' et séparés l'un de l'autre par la distance H'-J. Les deux obJets H-H' et J-J' sont appelés t'objets fictifs". Les trajectoires des rayons lumineux allant de H-H' à G-G' sont contenues entre les lignes H-G et H'-G. De façon analogue, les rayons allant de J-J' à G-G' sont c ntenus entre les lignes J-G et J'-G'. Le point de croisement des lignes J-G et H'-G' fixe le premier point K dans lequel tous les rayons allant des deux objets fictifs à la lentille réelle G-G' convergent. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les deux faisceaux de rayons allant de l'objet réel A-A' aux lentilles fictives B-B' et D-D' sont dirigés par des jeux séparés de miroirs vers la lentille réelle G-G' de façon que ces faisceux semblent provenir des objets virtuels H-H' et J-J'. En raison des rayons A-D et A'-B' situés le plus à l'extérieur, les premiers miroirs ne peuvent pas être disposés à gauche du point, F. En suivant un raisonnement analogue pour les rayons H' G' et J-G, les seconds miroirs ne peuvent pas autre disposés à la droite du point K. La limitation constituée par le fait que le diamètre effectir de la lentille G-G' doit être inférieur à la distance H'-J séparant les images fictives, est donc clairement compréhensible.Au fur et à mesure que la distance G-G' approche la distance H'-J, le point K s'approche du point F. Les points F et K cotcident lorsque G-G' est égal à H'-J et il n'y a plus de place disponible pour les miroirs nécessaires. Lorsque G-G' est supérieur à H'-Js le point K est situé à gauche du point F et il n'y a pas de solution. La figure 2 montre une forme de réalisation pratique du système selon l'invention. Deux miroirs F-M et F-P sont disposés à une certaine distance de l'objet A-A' et une seconde paire de miroirs QK et KN sont disposés parallèlement aux miroirs F-M et F-P et à une-certaine distance d'une lentille G-G'. Les miroirs M-F et F-P sont disposés au point F qui, comme indiqué précédemment, est le point d'intersection des rayons lumineux venant des extrémités opposées de l'objet A-A' lorsqu'il est observé par deux lentilles fictives B-B' et D-Dt. Les miroirs Q-K et K-N sont disposés de façon analogue au point K qui, comme indiqué précédemment, et le point d'intersection des rayons adjacents provenant de deux objets fictifs non chevauchants H-H' et J-J' formés par la lumière réfléchie par le premier jeu de miroirs, au second Jeu.En fait, la distance F-K à la figure ? dépasse légèrement celle -de la figure 1, c'est-à-dire le point F est en réalité--situé;à une distance plus importante par rapport à l'objet, que lu valeur théorique minimale, tandis que le point -K est situé plus loin de la lentille que la distance théorique minimale. En considérant les trajectoires des rayons,, il ressort que le système décrit ci-dessus produit des images non chevauchantes d'un objet de,la façon décrite ci-après. Le rayon A-B est dirigé suivant la trajectoire A1KG et semble donc-provenir de J; le rayon '-B' est dirigé suivant la traject9ire-A'FNG' et semble donc provenir de Jl. De manière analogue, le rayon A-D suit la trajectoire AFQG et semble provenir de H; le rayon A'-D' suit la trajectQire APKG' et semble provenir de H-' Comme mentionné précédemment, le diamètre de la lentille G-G' est limité à-la distance H'-J entre les objets fictifs H-H' et J-J', mais cette limitation s'applique unique- ment à la ligne entre ces deux objets. a figure 3 illustre les résultats obtenus en utilisant une lentille G-G' dont le diamètre dépasse le diamètre théorique maximum En désignant ce dernier par D et en utilisant une lentille ayant un diamètre 2D, les deux segments hachurés de la lentille ayant un diamètre de 2D seulement, sont exclus, de sorte que la lentille- laisse passer approximativement 61 de la lumière qu'elle laisserait passer si elle était utilisée en totalité. Cette quantité de lumière est toutefois 61 divisés par 25 ou, 2,4 fois plus importante que la quantité de lumière que laisserait passer une lentille ayant un diamètre D, donc un, diamètre qui correspond à la valeur, théorique maximale. L'utilisation d'une lentille de plus grand diamètre est par conséquent avantageuse, L'exemple décrit ne limite pas-l'étendue de l'invention et différentes modifications sont bien entendu possibles sans sortir de son cadre. Il est notamment possible de produire plus de deux images en utilisant des mirqirs supplémentairess REVENDICATIONS 1. Système optique, caractérisé en ce -qu' il comporte un premier miroir 'disposé à une certaine distance d'un objet et réfléchissant la lumière provenant de cet objet vers un deuxibme miroir, ce deuxième miroir étant disposé à une certaine distance d'une lentille et réfléchissant la lumière provenant du premier miroir vers cette lentille pour former une première image, un troisième miroir disposé à une certaine distance de l'objet et dirigeant la lumière provenant de cet objet vers un quatrième miroir, ce quatrième miroir étant disposé à une certaine distance de la lentille et réfléchissant la lumière vers cette lentille pour former une deuxième image. 2. Système optique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le deuxième miroirs sont parallèles l'un par rapport à l'autre, et en ce que le troisième et le quatrième miroirs sont également parallèles l'un par rapport à l'autre. 3. Système optique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lumière réfléchie vers les deuxième et quatrième miroirs, forme un objet virtuel derrière les surfaces réfléchissantes. 4. Système optique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance entre le premier et le troisème miroirs d'une part, et l'objet d'autre part, est au moins égale à la distance entre le point d'int & section des rayons convergents provenant de chacune des extrémités de l'objet sur leur trajectoire en direction du deuxième et du quatrième miroirs et de là vers la lentille. 5. Système optique, sela la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième et le quatrième miroirs sont disposés à une distance de la lentille qui est au moins égale à l'intersection des rayons adjacents convergents de chaque cbJet virtuel. 6. Système optique, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre théorique de la lentille est égal à la distance séparant les deux objets virtuels 7. Système optique, selon la revendication 6, caractérisé en ce que la diamètre de la lentille est uniquement limité par la distance séparant les images virtuels.