Brevet FR2128183A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne un dispositif de stabilisation des images fournies par un instrument d'optiqué d'observation lointaine. L'invention concerne également un instrument d'optique d'observation lointaine muni d'un tel dispositif. Parmi les dispositifs connus pour stabiliser l'image fournie par un instrument d'optique d'observation lointaine, un des plus souvent mis en application, est constitué par une surface réflé chassante, disposée en un point situé sensiblement à une distance de l'objectif égale à la moitié de la distance focale du dit objectif, ladite surface réfléchissante étant maintenue automatiquepar tout moyen approprié sensiblement fixe dans l'espace. La classe d'instruments dans laquelle ce dispositif est le plus souvent mis en application est celle des niveaux de topographie.Dans le cas de ces instruments, la surface réfléchissante de stabilisation est maintenue sensiblement fixe dans l'espace,le miroir de stabilisation étant assujetti à un pendule dont les oscillations sont amorties au moyen d'organes amortisseurs appropriés, ce qui est le plus souvent suffisant, car l'amplitude de correction d'un niveau de topographie, utilisé pratiquement uniquement dans une position où son axe optique est très voisin de l'horizontale, reste généralement faible. Dans le cas d'instruments d'observation lointaine, l'amplitude de stabilisation nécessaire est nettement plus importante que celle nécessaire pour les instruments de la classe précédente. Cette stabilisation, en effet, ne doit pas être réalisée seulement de part et d'autre d'un plan horizontal comme dans le cas du niveau de topographie mais également de part et d'autre d'un plan de site quelconque. On est de ce fait conduit à stabiliser la surface réfléchissante au moyen d'un gyroscope.dont l'axe coïncide avec celui de l'instrument. Mais , à moins que la surface réfléchissante ne constitue elle même le rotor du gyroscope, il est difficile de situer le centre de giration dans le plan de la surface réfléchissante. Il en résulte une variation de la distance entre l'objectif et le plan de l'image ou "défocalisation", lorsquegtinstrument prend une certaine inclinaison, que cette dernière soit due à un phénomène de tangage ou de lacets, le miroir stabilisé restant fixe dans l'espace.Cette défocalisation se traduit en tout état de cause par un dépointage de l'image suivant l'axe optique'de l'instrument. La présente invention obvie à cet inconvénient en fournissant un dispositif de stabilisation de 'image fournie par un instrument d'optique d'observation lointaine permettant de réduire à une valeur non gênante la défocalisation à laquelle.donnent lieu les dispositifs connus de stabilisation, dans lesquels le centre de giration de la surface réfléchissante ne coïncide pas avec le centre de cette dernière, et par suite de rendre'pratiquement insensible à l'observateur le dépointage axial de l'image qui en résulte. Le dispositif de stabilisation des images fournies par un instrument d'optique d'observation lointaine est, selon l'invention, essentiellement caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison - un objectif disposé devant un miroir plan situé à mi-distance focale de ce dernier et solidaire d'un gyroscope dont le centre de giration est placé sur l'axe optique dudit objectif. - un ensemble optique de réflexion du faisceau émergeant du miroir gyroscopique et de formation d'une première image de l'ob- Jet visé. - un organe de repliement du faisceau lumineux fourni par la première image. - un véhicule de grandissement inférieur à I ' unité et formant une seconde image de l'objet visé dans le plan du diaphragme d'un oculaire. Selon d'autres caractéristiques - l'ensemble optique de réflexion du faisceau émergeant du miroir gyroscopique et de formation de la première image de l'objet visé est constitué par un miroir fixe par rapport à l-'instrument et une collectrice en arrière e-t au voisinage ilmnédbat de laquelle se forme ladite première image , l'axe optique de ladite collectrice étant perpendiculaire à l'axe optique de l'objectif, le véhicule et l'objectif étant conugués par rapport à cette collectrice. - l'organe de repliement du faisceau lumineux émergeant de la collectrice est un prisme pentagonal. - la pupille d'entrée de l'objectif n'est pas occultée dans le champ de stabilisation. De manière avantageuse - l'instrument d'optique d'observation lointaine muni d'un dispositif de stabilisation d'images selon l'invention comporte deux oculaires d'observation, un dispositif de dédoublerent du faisceau lumineux émergeant du véhicule et d'égalisation des chemins optiques correspondants, étant interposé entre le véhicule et chacun des deux dits oculaires. De manière préférée - le dispositif de dédoublement du faisceau émergeant du véhicule et d'égalisation des chemins optiques est constitué par un prisme de dédoublement à double réflexion totale, le premier faisceau dédoublé étant acheminé jusq'au premier oculaire par l'intermédiaire d'un second prisme à double réflexion totale de même longueur que le premier, le second faisceau dédoublé étant acheminé à sa sortie du premier prisme jusqu'au second oculaire par l'intermédiaire d'une lame à faces parallèles de même épaisseur que le second prisme à double réflexion totale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description faite ci-après, à titre d'exemple non limitatif, d'une forme de réalisation de l'invention, et en regard des dessins annexés sur lesquels la figure i représente une vue en plan d'un instrument monoobjectif et binoculaire selon l'invention. la figure 2 représente une vue en coupe de l'instrument de la figure i suivant les lignes A-A,B-B et C-C de cette même figure. En se référant aux figures i et 2, un instrument d'optique muni d'un dispositif de stabilisation de l'image selon l'invention comporte un objectif i dont la pupille d'entrée n'est pas occultée dans le champ de stabilisation, d'axe optique A-A,de distance fo- cale f. En arrière et à la distance f/2 dudit objectif est placé un miroir plan 2 solidaire d'un gyroscope 3 dont le centre de giration 4 est placé sur l'axe optique A-A, l'axe de la toupie passant parle centre du miroir 2. Un miroir fixe 5 disposé dans le champ du miroir 2 réfléchit le faisceau émergeant dudit miroir sur une collectrice 6 dont l'axe optique B-B est perpendiculaire à celui de l'objectif et, au voisinage et en arrière de laquelle se forme l'image de l'objet visé au moyen de l'instrument. Un prisme pentagonal 7 de repliement du faisceau émergeant de la collectrice 6 est disposé en arrière de cette dernière , conçue et disposée de telle manière qu'après repliement du faisceau, un rayon lumineux cheminant initialement letong de l'axe optique A-A de l'objectif, chemine à la sortie dudit prisme pentagonal suivant une direction C-C parallèle audit axe optique, définissant ainsi l'axe optique d'un véhicule 8 de grandissement inférieur à l'unité et qui est conjugué de l'objectif par rapport à la collec trice 6.Entre ce véhicule et chacun des deux oculaires 9a et 9b, sont interposés successivement un prisme de dédoublement de l'ima- ge à double réflexion totale 10 commune, puis entre ce dernier et loculaire 9a un prisme de décalage de l'image à double réflexion totale il de mme longueur que le prisme 10 et enfin entre ce même prisme 10 et l'oculaire 9b une lame à faces parallèles 12 de rattrapage-de chemin optique,de même épaisseur que le prisme 11. En outre, un diaphragme 15a est disposé entre l'oculaire 9a et le prisme il, tandis qu'un diaphragme 13b est disposé entre l'oculaire 9b et la'lame à faces parallèles 12; le véhicule 8 formant une deuxième image dans le plan desdits diaphragmes.Dans ces conditions le dispositif de stabilisation d'image ci-dessus décrit fonctionne de la manière suivante : l'objet visé avec la lunette fournit par l'intermédiaire de l'objectif 1 , du miroir 2 qui après détulipage du gyroscope reste fixe dans l'espace,du miroir fixe 5 et de la collectrice 6, une image située au voisinage de ladite collectrice et en arrière de cette dernière, c'est-à-dire entre la collectrice 6 et le prisme pentagonal 7. Compte tenu du fait que le centre de giration 4 ne-colncide pas avec le centre du miroir tournant 2, le plan de l'image se formant en arrière de la collectrice 6, varie axialement, en fonction de la position du miroir tournant par rapport à l'objectif, ce qui a pour effet un dépointage axial ou défocalisation de l'image.On sait que dans ces conditions si l'on designe par ffi le grandissement du véhicule, le dépointage axial a de l'image fournie, par ledit véhicule, de l'objet que constitue, pour lui, l'image fournie par l'ensemble optique formée par l'objectif 1, le miroir tournant 2, le miroir fixe 3 et le condenseur 6, est-alors égal à a =ss2 . Autrement dit, plus , grandissement du véhicule est faible, plus le dépointage axial de l'appareil est faible. Ainsi pratiquement on évite une défocalîsation due à une translation du miroir stabilisé. L'image fournie par le véhicule est alors observée au moyen d'oculaires dont le grandissement est tel que malgré la valeur inférieure à l'unité du grandissement du véhicule, le grandissement total de l'ensemble de l'instrument soit de même valeur que celui qu on obtiendrait avec un instrument conventionnel. Dans la forme de réalisation ci-dessus décrite à titre d'exemple, le véhicule possède un grandissement : ss = 1/2, si bien que les dépointages axiaux de la première image sont divisés par quatre, c'est-à-dire ramenés à une valeur insensible pour l'oeil de ltobservateur. Cette conception conduit suivant l'invention à donner aux éléments de l'instrument dee distances focales assez élevées, ce qui amène à choisir un schéma avec repliement et croisement du faisceau objet, au moyen du miroir fixe 3 et du prisme pentagonal 7, dans lequel l'objectif ne subit aucune oculation et dans lequel le repli est croisé avec l'axe.moyen de l'objectif, comme représenté sur la figure 1. L'instrument ci-dessus décrit est binoculaire, mais il est clair qu'il peut être monoculaire et que les prismes de dédoublement peuvent alors être supprimés. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et quton pourra apporter à ses éléments constitutifs des équivalences techniques sans pour autant sortir du cadre de la dite invention lequel est défini dans les revendications annexées. 1 - Dispositif de stabilisation des images fournies par un instrument d'optique d'observation lointaine du type comportant un miroir gyroscopique de stabilisation, caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison': - un objectir dispose devant un miroir plan situé à mi- distance focale de ce dernier et solidaire d'un gyroscope dont le centre de giration est placé sur l'axe optique dudit objectif. - un ensemble optique de réflexion du faisceau émergeant du miroir gyroscopique et de formation d'une première image de l'objet visé. - un organe de repliement du faisceau lumineux fourni par la première image. - un véhicule de grandissement inférieur à l'unité et for mant une seconde image de itobjet visé dans le plan du diaphragme de l'oculaire. 2 - Dispositif de stabilisation d'images fournies par un instrument d'optique d'observation lointaine selon la revendication 1, caractérisé par le fait quel'ensemble optique de réfle fion d; faisceau émergeant du miroir gyroscopique, Me et de formation ae la premiere Imge ue 1 obJet vise eat constir;ue par un rmroir fixe par rapport a l'instrument et une collectrice en arrière et au voisinage immédiat de laquelle se forme la dite première image, le véhicule et l'objectif étant conjugués par rapport à cette collectrice. 3 - Dispositif de stabilisation d'images fournies par un instrument dtoptique d'observation lointaine selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'orga- ne de repliement du faisceau 'lumineux émergeant de la collectrice est un prisme pentagonal. 4 - Dispositif de stabilisation d'images fournies par un instrument d'optique d'observation lointaine selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la pupille d'entrée de l'objectif n'est pas occultée dans le champ de stabilisation. REVENDICATIONS