Brevet FR2116515A1 — publié le 19720713

43397' 1 2116515 L'invention concerne une lunette comportant un système de représentation pour du rayonnement visible, système qui est composé par un premier et un second miroir et qui comporte au moins un élément de correction. 5 De telles lunettes sont souvent utilisées de nuit pour observer une scène mal éclairée. A cet effet, les lunettes de nuit sont munies d'un tube amplificateur de luminance susceptible d'amplifier la lumière provenant de la lune et des étoiles de façon qu'il se forme une image â luminance élevée. 10 Toutefois, la lumière de la lune et des étoiles ne peut traverser que faiblement un feuillage, de sorte que les objets se trouvant sous des arbres ou derrière des arbustes ne sont pas ou guère perceptibles. Une telle lunette de nuit ne permet pas non plus 15 la perception lorsque la lumière de la lune et des étoiles est faible. L'invention vise à fournir une lunette perfectionnée. La lunette conforme à l'invention est caractérisée par un dispositif indiquant la présence d'un objet, dont la température diffère de celle de son ambiance, dans la partie centrale du champ de visibilité de 20 la lunette, ce dispositif étant constitué par un système d'observation optique pour le rayonnement infrarouge, d^nt l'axe optique coïncide avec celui du système de représentation du rayonnement visible, un dispositif de détection sensible au rayonnement infrarouge et un dispositif d'indication, commandé par ledit dispositif de détection, et susceptible de 25 projeter une tache lumineuse dans la partie centrale de l'image visible formée par la lunette. Par "rayonnement infrarouge", il y a lieu d'entendre, dans la suite du présent mémoire, du rayonnement, dont la longeur d'onde est située dans la gamme comprise entre 1 et 15^u.. Une telle lunette permet d'examiner, d'une façon normale, un terrain pendant la nuit. 30 Dès qu'il apparaît, au centre du champ de visibilité de la lunette, un objet, dont la température diffère de celle de son ambiance, tel qu'un être vivant ou un véhicule, une tache lumineuse est projetée dans le chanç d'image de l'observateur. Ce dernier sait alors que sa lunette est dirigée vers un objet, bien qu'il ne puisse observer en première instance la 35 représentation dudit objet à l'aide du système pour des rayons visibles. La lunette peut ionc être utilisée comme lunette de visée. Etant donné la structure coaxiale du système de rayonnement infrarouge et visible, la lunette n'a que de faibles dimensions, ce qui permet de la monter sur des armes à feu. Toutefois, la lunette convient 40 également pour l'observation normale d'objets, dont la température diffère COF* 71 43397 2 2116515 de celle de l'ambiance. En effet, la possibilité de percevoir un objet augmente dès qu'an est sûr de la présence dudit objet. Une lunette conforme à l'invention, munie de filtres convenables adaptés à la lumière du jour, peut également être utilisée pour découvrir de jour des objets 5 chauds camouflés. Il y a lieu de noter, qu'entre autres, du brevet britannique N* 1.150.976, il est connu de combiner une lunette pour rayons visibles avec un système infrarouge dans lequel une source de rayonnement visible est commandée par une cellule détectrice sensible au* 10 rayons infrarouges. Le système infrarouge du dispositif connu assure la formation d'une image infrarouge complète de la scène à observer. Les images du système destiné aux rayons visibles et du système de rayons infrarouges sont superposées. Le dispositif connu offre beaucoup d'informations mais est compliqué et coûteux. La nécessité s'impose de disposer 15 d'une lunette de nuit perfectionnée pour du rayonnement visible, qui ne donne pas nécessairement une image infrarouge de la scène et qui est simple et, de ce fait, bon marché. La lunette conforme à l'invention satisfait à cette condition par l'utilisation d'un système auxiliaire réagissant aux rayons infrarouges. Dans la lunette conforme au brevet bri-20 tannique N* 1.150.976, les systèmes pour le rayonnement visible et le rayonnement infrarouge sont disposés en parallèle, alors que dans la lunette conforme à l'invention, ces systèmes sont coaxiaux et partiellement emboîtés l'un dans l'autre. Il y a lieu de noter que du brevet allemand N* 25 1.230.592 il est connu de faire coïncider les axes optiques du système de représentation pour le rayonnement visible et du système d'observation pour le rayonnement infrarouge. Toutefois, ici aussi, le système infrarouge forme une image complète de la scène à observer. De plus, il ne se forme pas simultanément une image en rayons visibles et une image en JO rayons infrarouges. Une première forme de réalisation préférentielle d'une lunette conforme à l'invention est caractérisée en ce que le système 40 De préférence, les miroirs plans du système d'ob 74 43397 5 2116515 servation pour les rayons infrarouges et du dispositif d'indication peuvent osciller d'un petit angle autour d'un axe perpendiculaire à l'axe optique de l'objectif. De ce fait, il est poœible d'explorer le champ de visibilité d'un petit angle dans une direction perpendiculaire à l'axe 5 optique. Ces miroirs n'ont pas de fonctions formatrices d'images, comme le miroir concave du brevet britannique N° 1.150.976. Une deuxième forme de réalisation d'une lunette conforme à l'invention est caractérisée en ce que le système d'observation pour les rayons infrarouges comporte une couche réflectrice bichro-10 matique disposée sur l'élément de correction et réfléchissant en majeure partie les rayons infrarouges vers le dispositif de détection et transmettant en majeure partie les rayons visibles. Les surfaces optiques nécessaires pour le traitement des rayons visibles peuvent être disposées toutes sur un seul corps 15 en matériau essentiellement perméable aux rayons visibles. Dans une autre forme de réalisation d'une lunette conforme à l'invention, le système d'observation pour les rayons infrarouges comporte les éléments du système de représentation pour les rayons visibles et le dernier miroir, disposé dans le trajet des rayons, est 20 constitué par du matériau réfléchissant les rayons visibles et transmettant les rayons infrarouges. Outre une première cellule détectrice, le système de détection pour les rayons infrarouges peut comporter au moins une autre cellule détectrice de référence. Ces cellules de référence permet-25 tent d'éliminer l'influence des rayons de fond infrarouge par rapport aux rayons provenant de l'objet à distinguer, dans un circuit électronique convenable. La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien 30 comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 montre une forme de réalisation d'une lunette conforme à l'invention dans laquelle le système de représentation pour les rayons visibles et le système d'observation pour les rayons infrarouges sont séparés l'un de l'autre. 35 Les figures 2, 3 et 4 représentent des formes de réalisation dans lesquelles les susdits systèmes sont combinés. Dans toutes ces figures, les mêmes éléments portent les mêmes chiffres de référence. La lunette représentée sur la fig. 1 comporte une 40 lentille spéciale 6 pour les rayons infrarouges. Le système de représen 71 43397 4 2116515 tation pour les rayons visibles est constitué par un miroir sphérique concave 1 et un miroir plan 2. La plaque de correction asphérique 3 assure la correction de l'aberration sphérique des miroirs 1 et 2. Les rayons 20, 21 et 22, qui sont r-eprésentés à titre d'exemple, sont réflé-5 chis par le miroir 1 vers le miroir 2. Le miroir 2 réfléchit à son tour les rayons vers la photocathode 12 du tube amplificateur de luminance 4. L'image amplifiée est observée par l'occulaire 5« Dans une ouverture de la plaque de correction 5« est disposé un objectif infrarouge 6 autour de l'axe optique 00*. 10 Cet objectif est réalisé en un matériau présen tant une bonne transmission dans la gamme de longueurs d'onde comprise entre 1 et 15/u, tel que du sulfure de zinc. Les rayons infrarouges sortant de l'objectif 6 sont réfléchis par l'élément 7» dont la surface opposée à l'objectif est recouverte d'aluminium, vers le détecteur infra-15 rouge 8. Le signal de sortie dudit détecteur est amplifié dans un circuit amplificateur non représenté sur le dessin et le signal amplifié commande la source lumineuse 9» qui constitue par exemple une photodiode en Gais et qui émet des rayons visibles. Les rayons émis par la photodiode 9 sont réflé-20 chis par un miroir pour lumière visible vers la photocathode 12 du tube amplificateur de luminance 4» Ce miroir peut être constitué par la surface de l'élément 7 située à l'opposé de l'objectif 6 et munie d'une couche réflectrice. Les lentilles 10 et 11 fournissent une représentation nette sur la photocathode. 25 Afin de pouvoir explorer une partie déterminée d'un terrain à l'aide du système de détection thermique, l'élément 7 peut osciller autour d'un axe, qui est disposé perpendoculairement au plan du. dessin, comme l'indique la flèche 14. L'élément 7 oscille par exemple d'un angle de 1*, de sorte que, dans la direction verticale, une zone de 50 2* est explorée. Le diamètre du champ de visibilité du système pour les rayons visibles comprend un angle de 10*. Par suite de la combinaison du miroir plan rotatif du système d'observation pour les rayons infrarouges avec celui du système d'indication, ces deux systèmes sont accouplés directement, de 35 sorte .que la forme du mouvement d'oscillation n'est pas importante. L'élément 7 peut être mis en oscillation d'une façon simple. Un aimant, une bobine et un circuit d'oscillation suffisent à cet effet. L'image totale de la lunette est donc constituée par l'image normale d'une lunette pour des rayons visibles à laquelle est 40 superposée une droite lumineuse, si l'élément 7 est rotatif ou un point 71 43397 5 21165115 lumineux si ledit élément 7 est fixe. Pour la susdite lunette, la différence de température à détecter au minimum dans le cas d'un pouvoir séparateur de 5nacad est d'environ 0,5*C. 5 Dans la lunette représentée sur la fig. 1, le sys tème d'observation pour les rayons infrarouges est séparé du système de représentation pour les rayons visibles. Dans les formes de réalisation représentées sur les figures 2, 3 et 4, au moins un élément du système pour les rayons visibles fait partie du système d'observation pour les 10 rayons infrarouges. C'est ainsi que dans la lunette représentée sur la fig. 2, l'élément de correction 3 est muni d'une couche réflectrice bichromatique 17. Les rayons 23 et 24, dont les longueurs d'onde sont situées dans la zone visible, parcourent le même trajet dans la lunette 15 que sur la fig. 1, la couche 17 transmettant les rayons visibles â peu près complètement. Toutefois, les rayons infrarouges 25 et 26 sont à peu près complètement réfléchis par la couche 17 vers la cellule détectrice 15 du dispositif de détection 8. En raison de la focalisation sur la cellule détectrice, la surface de l'élément de correction sur laquelle 20 est appliquée la couche 17 est parabolique. Le champ de visiblité de la lunette pour les rayons visibles est égal à environ 10 fois celui du détecteur thermique. Ainsi, on obtient que, dans le centre de l'image amplificatrice de luminance, se produit une petite zone permettant de l'information thermique. 25 Au moment où les rayons thermique reçus dépassent une intensité déterminée, un dispositif 18 est mis en Circuit. Dans ce dispositif, du rayonnement visible est engendré et représenté, â l'aide d'une optique adéquate, comme tache lumineuse sur l'écran 13 du tube amplificateur de luminance 4. 30 En utilisant, outre la cellule de détection de signal proprement dite 14, au moins une cellule de référence, telle que la cellule 16, et en comparant, par voie électronique, les signaux de sortie provenant des cellules, on peut éliminer l'influence du rayonnement de fond. 35 Comme le montre la fig. 3, il est également pos sible d'appliquer les surfaces optiques nécessaires pour représenter la scène sur la photocathode du tube amplificateur de luminance sur un seul corps 19- Ce corps 19 peut être constitué par du polyméthylmétacrylate, qui ne présente qu'une faible absorption de rayons visibles. 40 Dans la lunette représentée sur la fig. 4, le 71 43397 6 2116515 dispositif de détection 8 est disposé dans le trajet des rayons derrière le miroir plan 2. L'élément de correction 3 est constitué par une plaque de correction selon Schmidt présentant une surface asphérique et est en un matériau qui ne présente quîune faible absorption, aussi bien des 5 rayons visibles que des rayons infrarouges, tel que du séléniure de zinc. Le miroir plan 2 est constitué par un matériau présentant une faible absorption de rayons infrarouges, par exemple du sulfure de zinc. Ce miroir est muni d'une couche réflectrice bichromatique 27, qui réfléchit en majeure partie les rayons visibles, mais qui laisse passer en majeure partie 10 les rayons infrarouges. 71 43397 7 2116515 REVENDICATIONS s 1. Lunette comportant un système de représentation 10 15 20 25 30 35 pour les rayons du domaine visible, ce système étant composé par un premier miroir et un second miroir et au moins un élément de correction, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif indiquant la présence d'un objet, dont la température diffère de celle de son ambiance, dans la partie centrale du champ de visibilité de la lunette, ce dispositif étant constitué d'un système d'observation optique pour le rayonnement infrarouge, dont l'axe optique coïncide avec celui du système de représentation par rayons visibles,d'un dispositif de détection sensible au rayonnement infrarouge et d'un dispositif d'indication commandé par ledit dispositif de détection et susceptible de projeter une tache lumineuse dans la partie centrale de l'image visible formée par la lunette. 2. Lunette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système d'observation pour le rayonnement infrarouge comporte successivement un objectif transmettant les rayons infrarouges et disposé dans une ouverture centrale de l'élément de correction pour le rayonnement visible et un miroir plan,et en ce que le dispositif d'indication comporte un miroir plan susceptible de réfléchir les rayons visibles émis par la source lumineuse vers le centre de l'image formée par le système de représentation par rayons visibles. 3. Lunette selon la revendication 2, caractérisée en ce que les miroirs plans du système d'observation pour le rayonnement infrarouge et du. dispositif d'indication peuvent osciller d'un petit angle autour d'un axe perpendiculaire à l'axe optique de l'objectif. 4. Lunette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système d'observation pour le rayonnement infrarouge comporte une couche réflectrice bichromatique disposée sur l'élément de correction ladite couche réfléchissant en majeure partie les rayons infrarouges vers le dispositif de détection et transmettant en majeure partie les rayons visibles. 5. Lunette selon la revendication 4» caractérisée en ce que les surfaces optiques nécessaires pour le traitement des rayons visibles sont toutes disposées sur un seul corps transmettant en majeure partie les rayons visibles. 6. Lunette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système d'observation pour le rayonnement infrarouge comporte les éléments du système de représentation pour les rayons visibles et en ce que le dernier miroir ,disposé dans le trajet des rayons,est constitué par du matériau réflécissant des rayons visibles et transmettant des 71 43397 8 2116515 rayons infrarouges. 7» Lunette selon l'une des revendications 4 à, 6, caractérisée en ce que le dispositif de détection pour les rayons infrarouges comporte, outre une cellule détectrice de signal, au moins une cellule détectrice de référence.