Brevet FR2352318A1 — publié le 19771216

La présente invention concerne un diaphragme à pales articulées et un système optique comportant un tel diaphragme. Les diaphragmes a pales articulées de type connu comportent généralement des pales ou ailettes circulaires fixées par une extrémité à la monture d'objectif et commandées par une autre extrémité par tune bague qui les rapproche ou les éloigne du centre, modifiant ainsi l'ouverture utile de l'objectif. Ces diaphragmes sont co=unement appelés diaphragme à iris. t'action centripète du diaphragme qui agit de l'extérieur du faisceau vers l'axe optique pour réduire l'ouverture permet de préserver la qualité du système optique diaphragmé tout en autorisant une variation continue de l'ouverture. I1 existe des systèmes optiques dans lesquels la partie du faisceau lumineux troche de l'axe optique n'est pas utilisée c'est le cas notamment lorsqu'un élément se trouve évidé dans sa partie centrale e) que cette partie ne participe pas à la transmission optique a7ec es autres éléments optiques pouvant composer le système. Pour de tels éléments optiques, le diaphragme à iris ne présente guère d'intérêt. L'objet principal de l'invention est de réaliser un diaphragme à pales articulées destiné à un tel élément optique dont la partie centrale est inutilisée. Un autre objet de l'invention est de faire produire la fonction obturateur par le diaphragme lorsque les pales sont dans une position fin de course, l'autre fonction fin de course des pales correspondant à l'ouverture maximale ; l'action du diaphragme étant variable en continu de la pleine ouverture à la fermeture totale de l'objectif optique. Selon une caractéristique de l'invention, il est réalisé un diaphragme à pales articulées comportant une première couronne fixe, une deuxième luronne mobile par rotation autour de son axe et concentrique axe la précédente, des pales munies de tétons pour assurer des liaisons mécaniques respectives avec les dites couronnes et aya- e forme déterminée pour délimiter ensemble une aire sensiblement circulaire et des moyens d'entraînement de la deuxième couronne et corrélativement des dites pales pour faire varier de manière continue le diamètre de la dite aire entre une valeur maximale et une valeur minimale, les dites couronnes occupant un varie cylindrique de diamètre sensiblement égal à la dite valeur minimale et les dites palesétant entraînées par action centrifuge hors dudit volume pour occuper les différentes positions entre la dite valeur minimale et la dite valeur rplximale, la dite aire circulaire étant délimitée par les bords des pales les plus éloignés de l'axe, le diamètre maximal correspondant à un fonctionnement optique à ouverture minimale et le diamètre minimal au fonctionnement à pleine ouverture. Les particularités et avantages de l'invention apparai- tront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif à l'aide des figures annexées qui représentent - la figure 1, une représentation simplifiée d'un diaphragme conforme à l'invention montrant une seule pale dans diverses positions ;; - la figure 2, une représentati-on d'un diaphragme selon la figure 1, montrant plusieurs pales asns une position intermédiaire - la figure 3, une représentation transversale d'un diaphragme selon la figure 1 avec demi-coupe et séparation des éléments constituants - la figure A, un exemple de réalisation des liaisons mécaniques associas chaque pale aux éléments couronnes du diaphragme ; et - la figure a, un exemple de réalisation d'un système catadioptrique utilisant --n diaphragme selon les figures 1 à 4. Les figures t à 4 se rapportent, de manière-non exhaustive, à un exemple de réalisation d'- diaphragme à pales articulées selon l'invention. En se reportant à la figure 1, on distingue une première couronne 1 et une deuxième couronne 2 interne à la précédente ; ces couronnes sont coplanaires et concentriques selon un axe perpendiculaire au plan de figure et dontlatrace est repérée en O. Un jeu est aménagé entre ce queux éléments pour permettre une rotation relative de l'un par rapport à l'autre, autour de l'axe passant par O. Dans la version représentée, la couronne externe I est fixe et la couronne interne 2 est mobile par rotation autour de 0. Par souci de simplification, une seule pale 3 a été figurée dans différentes positions, en trait plein, dans une position intermédiaire de fonctionnement et, en traits interrompus, pour les positions extrêmes 3a correspondant à celle d pleine ouverture et 3b correspondant à l'ouverture minimale procurée par le dispositif. Les éléments 1, 2 et 3 sont ceux d'un diaphragme à iris mais la rotation relative des couronnes s'effectue de manière inverse pour entrainer les pales par action centrifuge de 3a en 3b, la forme des pales étant déterminée pour produire un effet diaphragme à variation continue entre les deux positions extrêmes. Les liaisons des pales aux couronnes sont assurées de manière connue au moyen d'axes encore appelés tétons. Chaque pale 3 comporte un premier téton en 4,dit téton fixe qui la rend solidaire de la couronne fixe tout en autorisant la rotation de la pale selon un axe perpendiculaire au plan de la figure et passant par l'élément 4 ; un second téton, dit téton mobile, lie la pale 3 à la couronne mobile 2. Compte tenu de ce que la distance du second téton par rapport à 0 varie au cours de la rotation, la couronne mobile 2 comporte des rainures de guidage appropriées 6 dans lesquelles coulissent respectivement les tétons mobiles. Dans l'exem- ple représenté ces rainures sont radiales. La figure 2 montre le même agencement que celui de la figure 1 mais cette fois avec plusieurs pales dans la position intermédiai reconsidérée. La forme des pales 3 est déterminée pour délimiter, dans n'importe laquelle des positions entre 3a et 3b, une aire circulaire ou sensiblement circulaire dont le diamètre D varie continuellement de la valeur minimale D1, pour la position 3a, à la valeur maximale D2 pour la position 3b. Contrairement aux diaphragmes àiris, ici ce n'est pas le rebord interne.des pales, c' est-à-dire celui le plus proche du centre 0 correspondant à la trace de l'axe optique, qui est utilisé pour délimiter un cerce de d diamètre variable mais c'est e rebord externe, c'est-àdire celez e plus éloigné de l'-ze optique, qui est déterminé en ce sens compte tenu du déplacement centrifuge envisagé et non centripète comme c'est le cas pour un diaphragme à iris Le diamètre D1 ne peut être déterminé inférieur au diamètre extérieur de la couronne 1.Dans la pratique, la dimension extérieure de la pièce 1 sera déterminée pour correspondre sensiblement à la valeur D1 de pleine ouverture envisageable pour optique associée. Les moyens d'entraînement en rotation de la couronne mobile 2 sont symbolisés par le bloc 7 ; ils seront avantageusement logés dans la partie centrale évidée du diaphragme pour entraîner la couronne interne par des liaisons mécaniques appropriées. Le dispositif d'entraînement 7 et ces liaisons mécaniques sont considérés hors de l'objet de l'invention et réalisés selon des techniques connues, le déplacement pouvant être automatique, par exemple au moyen d'un système à cellule photo-détectrice et moteur ou semi-automatique au moyen d'un dispositif à commande manuelle. La figure 3 montre en d coupe selon l'axe aa le diaphragme de la figure 1 en séparant les éléments constituants 1, 2 et 3 pour plus de clarté par translation effectuée le long de l'axe optique Z. La couronne 1 comporte des évidements 8 utilisés pour le montage des tétons fixes 4. Ce montage est représenté à la tartie supérieure de la figure 4 suivante. Le téton fixe 4 d'une pale 3 comporte un axe 10, une rondelle cylindrique ou man chon 11 entraînant cet axe, une rondelle plate d'arrêt 12 et un circlips de blocage 13.L'évidement 8 permet de loger les éléments 12 et 3 sur l'axe 10 ; ce dernier comporte une tête fraisée 14 qui épouse un profil embouti correspondant de la pale 3 ménagé par la liaison et une gorge 15 destinée à recevoir le circlips 13. Le manchon 11 est usiné à une extrémité épouse également le galope embouti de la pale 3. La figure 4 montre à sa partie inférieure un montage de tétcn mobile 5. Ce montage comporte un axe 20, une rondelle d'appui. 21 et un roulement à billes 22. Le blocage du roulement sur l'axe est produit par sertissage de l'axe 20 en 23. La forme emboutie de a ale 3 à l'endroit de cette liaison permet, co=-e précédem- ment, e contact et l'appui ares la tête fraisée 24 de l'axe 20 et avec la rondelle 21 dont le profil est approprie. Les montages des tétons sont déterminés pour permettre, lors de la manoeuvre du diaphragme, un ouvement de rotation de la pale autour de l'axe Z1 du téton fixe et un mouvement de coulissement sans frottements du téton mobile dans la rainure 6 correspondante par rotation de la bande externe du roulement 22 autour de son axe Z2. L'épaisseur des pales 3 est déterminée pour assurer une tenue correcte du diaphragme dans toutes les positions de fonctionnement, c'est-à-dire quelle que soit la position de l'axe Z et notamment lorsque cet axe est dirigé verticalement, le plan des pales se trouvan alors horizontal. Sn outre, l'épaisseur des pales est déterminée pour satisfaire le meilleur compromis entre un serrage minimal dans leur logement à pleine ouverture du diaphragme (position 3a) et un jeu minimal entre pales à ouverture minimale ou obturation (position 3b). Les fixations des tétons sont déterminées pour résister aux efforts ce cisaillement encaissés lorsque le diaphragme est entralné très rapidement dans la position extrême 3b pour pro duire un effet obturateur. En outre, es montages des tétons fixes et mobiles sont déterminés pour assurer les tenues axiales, selon Z1 et Z2, lors d'une arrivée brusque à pleine ouverture (position 3a) ou en cours de fonctionnement et en sorte que l'effort de commande du diaphragme reste pratiquement inchangé dans toute la plage de variation. Dans un système catadioptrique comportant une lentille d'entrée évidée dans sa partie centrale, le diaphragme à action centrifuge décrit peut se situer immédia.ement après cette lentille, le mécanisme de commande et les couronnes pouvant être logés dans la ertie évidée de la lentille, Un exemple d'application est illustré schématiquement sur la figure 5. La combinaison optique comporte a entille d'entrée évidée 30 et un miroir 31 pour focaliser un rayonnement incident sur un dispositif détecteur photosensible 32.Te dianragme repéré par ses éléments principaux 1, 2 et 3 est logé dans la tartie centrale évidée de la lentille 30 qui comporte également es moyens d'entraînement de la couronne mobile 2, ces moyens étant symbolisés par un moteur 33, et le dispositif détecteur 32 avec éventuellement des circuits de préamplification ou autres non figurés pour traiter le signal détecté. nes éléments précités sont supportés par un boitier 34, les liaisons mécaniques allant au détecteur 32 n1 étant pas représentes par souci de simplification. L'ensemble est supporté par un manchon cylindrique extérieur 35 sur lequel sont montés les éléments ontiques 30 et 31. Les liaisons mécaniques entre le boitier 34 et le manchon 35 ne sont pas figurés et considérés réalisés selon des techniques connues, au moyen par exemple de bras de faibles dimensions selon le sens transversal à la direction du trajet optique ou selon tout autre moyen. I y J a lieu de remarquer au la forme des pales 3, et plus précisément celle du rebord intérieur, c'est-à-dire celui le plus proche de l'axe optique Z, est déterminée en sorte de ménager osts La position de pleine -u--erture 3a (fig. 1) une aire sensiblement circulaire de diamètre D3 prolongeant l'évidement central des couronnes 1 et 2. Cette aire est centrée sur l'axe Z et son diamètre est, au plus, égal à celui interne de la couronne mobile 2. Dans l'exemple d'application selon la figure 5, cette particularité autorise le positionnement du détecteur dans la part-e centrale du diaphragme et la réception optique dans n'importe quelle position de fonctionnement du diaphragme. un diaphragme à pales articulées selon l'invention est particulièrement adapté à des systèmes optiques n'utilisant pas la partie centrale pour obtenir un effet diaphragme à variation continue de la pleine ouverture à la fermeture totale. La possibilité de loger dans le volume inutilisé pour la transmission optique autorise une réalisation du système optique présentant une REVENDICATIONS 1. Diaphragme à pales articulées comportant une première couronne fixe, une deuxième couronne mobile par rotation autour de son axe et concentrique avec la précédente, des pales munies chacune de tétons pour assurer des liaisons mécaniques respectives avec lesdites couronnes et ayant une forme déterminée pour délimiter ensemble une aire sensiblement circulaire et des moyens d'entrainement de la deuxième couronne et corrélativement des dites pales pour faire varier de manière continue le diamètre de la dite aire entre une valeur maximale et une valeur minimale, caractérisé par le fait que les couronnes (1-2) occupent un volume cylindrique de diamètre sensiblement égal à la dite valeur minimale (D1) et que les tales (3) sont entraînés par action centrifuge hors dudit volume pour occuper les différentes positions entre la dite valeur n alpe et la dite valeur maximale (D2), la dite aire circulaire '3) étant délimitée par les bords des pales les plus éloignées de l'axe, le diamètre maximal correspondant à un fonctionnent optique à ouverture minimale et le diamètre minimal au fonctionnement à pleine ouverture 2. Diaphragme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dite couronne mobile (2) est interne à la dite couronne fixe (1). 3. Diaphragme selon la revendication 2, caractérisée en ce que la dite couronne mobile est entraînée en rotation par des moyens d'entraînement annexes (7) disposés au moins partiellement dans la partie axiale évidée de ladite couronne mobile. 4. Diaphragme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce cue la couronne mobile comporte des rainures radiales de guidage (6) et que chaque pale comporte un premier téton (4) dit téton fixe, lié à la couronne fixe et un deuxième téton dit téton mobile (5), lié à la couronne mobile, ledit téton mobile comportant un roulement à billes (22) monté sur un axe (20) et se déplaçant dSns une des dites rainures de guidage lors de la dite rotation. 5. Diaphragme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la fo=e des pales est déterminée en sorte que, pour leur positionnement correspondant au fonctionnement à pleine ouverture, leur bord le plus proche de 11 axe délimite une aire sensiblement circulaire centrée sur l'axe et de diamètre (D3) au plus égal à celui interne de la couronne mobile. 6. Système otique comportant un élément optique d'entrée évidé dans sa tartie centrale et un diaphragme selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit diaphragme est logé dans la partie envidée du dit élément optique d'entrée. 7. Système optique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la dite valeur maximale correspond au diamètre utile extérieur de l 'élément optique d'entrée et que le dit diaphragme assure la fonction obturation dans la position de fonctionnement correspondante. 8. Système attique selon l'ensemble des revendications 5 et 7, caractérisé en ce que ledit élément otique d'entrée est une lentille optique (30) et que ledit diaphragme est disposé en sorte que les pales sont situées à l'arrière de la lentille selon le sens du trajet optique (Fig. 5).