Brevet FR2033213A1 — publié le 19701204

-1- 2033213 La présente invention concerne les prismes et les appareils optiques .qui en sont munis. Il est parfois nécessaire d'observer des objets suivant une direction autre qu'une ligne de vue directe. Ce résultat est 5 en général obtenu à l'aide d'un ou de plusieurs miroirs plans et d'un ou de plusieurs prismes rectangles isocèles à réflexion totale. Mais, lorsque l'angle de champ requis est relativement large et que l'espace disponible pour l'installation de l'appareil est restreint, un miroir plan, ou un tel prisme à réflexion to-10 taie, ne conviennent pas et il est alors nécessaire de prévoir au moins un autre élément optique, ce qui accroît l'encombrement et le prix de revient de l'appareil. L'un des objets de la présente invention est la réalisation d'un système optique simple, de faible encombrement et à 15 grand angle de champ. Selon un premier de ses aspects, l'invention consiste en un prisme à réflexion totale dont l'une, au moins, des faces a une forme telle que l'angle de champ de l'appareil est élargi sitôt après que les rayons lumineux ont subi dans ce prisme une 20 réflexion totale. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un appareil optique "qui peut être installé dans un espace restreint. Selon un deuxième de ses aspects, l'invention consiste en un appareil optique comprenant une caméra et un prisme à ré-25 flexion totale placé sur l'avant de la caméra de façon que celle-ci reçoive les rayons lumineux en provenance de l'objet observé après leur réflexion dans le prisme, l'une, au moins, des faces de ce prisme ayant une forme telle que l'angle de champ de la caméra est élargi. 30 La description qui va suivre, et le dessin annexé donné surtout à titre d'exemple non limitatif, feront mieux comprendre comment la présente invention peut être réalisée. Sur le dessin annexé : la figure 1 représente schématiquement un système op-35 tique classique comprenant une caméra munie d'un miroir plan qui fait tourner de 90° son angle de champ; - et la figure 2 représente schématiquement l'emploi d'un prisme conforme à l'invention pour faire tourner de 90° l'angle de champ d1une caméra. 69 44581 -2 2033213 Un exemple d'espace restreint dans lequel un appareil optique peut devoir être installé est donné par l'espace qui sépare le revêtement intérieur et le revêtement extérieur du fuselage drun avion, espace dont la largeur peut être de l'ordre de 5 50 mm. Dans le cas d'un avion à réaction, il est désirable de pouvoir observer, par exemple, le bord d'attaque des volets de l'entrée d,air du moteur pour déceler l'apparition d'un givrage. Ce résultat peut être obtenu en installant une caméra, qui peut être une caméra cinématographique ou une caméra de télévision, 10 en un endroit approprié entre les revêtements du fuselage de l'avion, l'espace disponible entre ces revêtements étant trop restreint pour permettre d'installer la caméra de façon que son axe optique pointe directement vers l'extérieur, un dispositif supplémentaire est utilisé pour faire tourner l'angle de champ 15 Sur la figure 1, les droites 1 et 2 indiquent les limites de l'espace 3 disponible pour l'installation de l'appareil optique. Ces droites 1 et 2 peuvent par exemple représenter respectivement, le revêtement extérieur et le revêtement intérieur 25 du fuselage d'un avion. Une caméra 4, munie d'un pare-soleil 5, est logée dans l'espace 3. Cette caméra 4 peut être de tout type approprié et peut, par exemple, être une caméra de télévision utilisant un tube-imagé vidicon de 12,5 mm» Un miroir plan 7, incliné à 4-5° sur l'axe optique 6 de la caméra, fait tourner de 30 90° l'angle de champ de la caméra de façon que celle-ci puisse observer en direction horizontale sur l'extérieur du fuselage au travers d'une fenêtre appropriée 25. Les segments de droite 8 et 1iO! représentent les rayons lumineux extrêmes de l'angle de champ qui font entre eux un angle de 57°• Les rayons lumineux 35 réfléchis 9 et 11 font aussi entre eux un angle de 57° à leur entrée dans l'objectif 12 de la caméra 4. Sur la figure 2, les droites 1 et 2 représentent aussi les limites de l'espace 3 disponible pour l'installation de l'ap 69 44531 -3- 2033213 pareil, la caméra 4 est munie sur son axe optique 6 d'un pare-soleil 5- L'angle de champ de la caméra 4 est tourné sur 90° par un prisme rectangle isocèle 13 dont la face hypoténuse 15 est argentée. La face 16 de ce prisme tournée vers la caméra 4 est 5 plane, mais sa face 14 présente une concavité symétrique, obtenue par meulage ou par polissage, qui peut être constituée par une partie de surface cylindrique à axe vertical, mais qui, de préférence, est constituée par une calotte sphérique. Le prisme 13 est fait en un verre à fort indice de réfraction, par exemple 10 en flint-glass, dont l'indice de réfraction est 1,67, ce qui réduit les dimensions du prisme nécessaire. Une fenêtre appropriée 25 est prévue dans le revêtement extérieur 1 du fuselage pour permettre à la caméra d'observer sur l'extérieur du fuselage de l'avion. 15 Les rayons lumineux extrêmes 17 et 21 de l'angle de champ de la caméra font entre eux un angle de 57°, mais les rayons lumineux 20 et 24 émergeant du prisme 13 11e sous-tendent sur l'objectif 12 de la caméra 4 qu'un angle de 37°• Les trajets suivis dans le prisme par les rayons lumineux extrêmes de l'angle 20 de champ sont représentés en 18 et 19 pour le rayon extrême 17 et en 22 et 23 pour le rayon extrême 21. En comparant les figures 1 et 2, on voit que, pour un angle de champ désiré de 57°, l'appareil de l'invention n'exige pour son installation qu'un espace notablement plus restreint. 25 Le fait que sur la figure 2 les rayons 20 et 24 ne sous-tendent à leur arrivée sur l'objectif 12 qu'un arc de 37° permet d'utiliser 'une caméra munie d'un objectif normal. En variante, au lieu que la concavité de la face 14 ait une forme cylindrique ou sphérique, cette face peut avoir 30 une forme telle qu'elle comporte une partie centrale plane et deux parties marginales cylindriques ou sphériques. Selon un autre mode de réalisation, la face 14 du prisme peut être plane et sa face 16 concave. En variante, les deux faces 14 et 16 du prisme peuvent 35 avoir toutes deux la même forme concave ou des formes concaves différentes. Si l'on désire pouvoir observer en détail divers secteurs de l'angle de champ de la caméra, le prisme peut être monté 69 44581 -4- 2033213 de façon à pouvoir pivoter. En variante, le prisme et/ou la caméra peuvent être montés de façon à pouvoir se déplacer sur une course limitée suivant l'axe optique de la caméra. Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus dans 5 son application dans un appareil optique installé entre le revêtement extérieur et le revêtement intérieur du fuselage d'un avion, il est évident que l'invention peut être utilisée dans tous les cas où une caméra doit avoir dans une direction oblique par rapport à l'axe optique de son objectif un angle de champ su-10 périeur à celui qui pourrait être obtenu si un simple miroir plan était u-cilisé poux assurer la déviation désirée de la direction de visée de la caméra. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les va-15 riantes conformes à son esprit. 69 44581 -5- 2033213 - REVMDICÀTIOHS - 1 - Prisme à réflexion totale, caractérisé en ce qu'une au moins des faces du prisme a une forme telle que le prisme augmente l'angle de champ d'un appareil optique après réflexion 5 totale des rayons lumineux incidents. 2 - Prisme selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite forme est celle d'une dépression sphérique de faible profondeur, ladite face étant la face d'incidence. 3 - Appareil optique comprenant une caméra et un pris-10 me à réflexion totale placé sur l'avant de ladite caméra de façon que celle-ci reçoive les rayons lumineux en provenance d'un objet observé après qu'ils ont subi dans ledit prisme une réflexion totale caractérisé en ce que l'une, au moins, des faces de ce prisme a une forme telle que l'angle de champ de l'appa- 15 reil optique est élargi. 4 - Appareil selon la revendication 3* caractérisé en ce que ladite forme est donnée à la face d'incidence du prisme et est celle d'une dépression sphérique de faible profondeur. 5 - Appareil selon la revendication 3 ou ^ caractéri-20 sé en ce qu'il est installé dans un espace restreint de façon que son angle de champ soit oblique par rapport à l'axe optique de la caméra. 6 - Appareil selon la revendication caractérisé en ce que ledit espace restreint est celui existant entre le revê- 25 tement extérieur et le revêtement intérieur du fuselage d'un avion.