Brevet FR2496905A1 — publié le 19820625

EPISCOPL A PEFLEXIONS MCLTIMOLES Le secteur technique de la présente invention est celui des instruments optiques, en particulier celui des épiscopes, permettant d'observer ltenvironnement depuis l'intérieur d'un véhicule. On connaît des combinaisons prismatiques pour observation périscopique comprenant deux prismes assurant un cheminement optique à deux ou quatre réflexions. Les épiscopes à deux réflexions comportent deux prismes présentant une face d'entrée (ou de sortie) incline à 450 par rapport à la face d'extrémité de chaque prisme. Des épiscopes de ce type permettent d'obtenir des champs d'observation de l'ordre de 10 en site normal. L'inconvénient majeur de ce type d'épiscope réside dans le fait que ltépaisseur transversale du verre constituant les prismes est égale ou supérieure à la hauteur d'ouverture de la fenêtre d'entrée. Pour augmenter le champ d'observation en site normal, il est nécessaire d'augmenter également la hauteur d'ouverture, ce qui accroît d'autant l'épaisseur transversale. I1 s'en sutt des materials lourds et volumineux .Pour pallier cet inconvénient, on a proposé de diminuer l'angle d'inclinaison des faces d'extrémité en adoptant des valeurs de l'ordre de 400. On diminue ainsi l'épaisseur transversale de verre mais le champ d'observation reste le même. I1 faut noter que dans ce type d'épiscope, la position des faces de séparation des deux prismes est quelconque entre les fenêtres d'entrée et de sortie. De plus, l'angle délimité par la face avant et les faces de séparation des prismes peut être différent de 900 dans la mesure ou on ne dépasse pas l'angle limite ae réfraction. Une amélioration a été proposée dans le brevet français 2 365 137 qui décrit un épiscope à quatre réflexions, la face avant du premier prisme et la face arrière du second étant utilisées pour assurer deux réflexions totales supplémentaires. Dans cette combinaison prismatique, l'angle d'inclinaison est voisin de 360; les avantages annoncés résident dans une diminution de l'épaisseur transversale ae verre et une augmentation de 20% du champ c'observation vis à vis d'un épiscope à deux réflexions de même hauteur épiscopique. La position des faces de séparation des deux prismes est délimitée par les zones non utilisées optiquement. Cependant, ce type d'épiscope ne répond pas aux nouvelles exigences imposées aux matériels militaires qui doivent être hauts, étroits et procurer des champs d'observation nettement plus larges. Le but de la présente invention est de mettre à la disposition de l'utilisateur un épiscope présentant un cheminement optique sensiblement de même longueur qu'un épiscope à deux ou quatre réflexions mais doté d'un champ d'observation considérablement accru tout en en reduisant simul tanément son épaisseur transversale de verre. L'invention a donc pour objet un épiscope à réflexions multimodes du type comportant deux prismes sensiblement accolés, le premier prisme (supérieur) comportant une face d'extrémité inclinée par rapport à une face d'entrée et le second (inférieur) comportant également une face d'ex trémité inclinée par rapport à une face de sortie, les faces d'extrémités étant parallèles entre elles ainsi que les faces d'entrée et de sortie, l'angle d'inclinaison étant notamment inférieur à 450, caractérisé en ce que les prismes déterminent au moins trois chemins optiques, dont l'un en site positif à quatre réflexions , un autre en site normal à six réflexions et le troisième en site négatif à huit réflexions. La combinaison prismatique est telle que les différents chemins optiques comportent seulement deux réflexions dans le second prisme. Le premier prisme comporte une baste sensiblement trapézoidale et le second une base triangulaire. L'angle d'inclinaison des faces d'extrémité est de l'ordre de 250. L'angle délimité par la face d'entrée et de séparation du premier prisme est sensiblement de 510. Un filtre infrarouge est interposé soit entre les faces de coupure des deux prismes, soit sur le hublot de sortie (ou en lieu et place). Appliqué à un engin terrestre, l'épiscope présente une inclinaison de 100 en site négatif. Un tout premier avantage de l'épiscope selon l'invention réside dans le fait qu'il permet d'obtenir des hauteurs d'ouverture de la fenêtre d'entrée nettement plus grandes que l'épaisseur transversale des prismes. Toutefois la vision horizontale, qui est directement fonction de la largeur d'ouverture des fenêtres d'entrée et de sortie, reste inchangée par rapport aux épiscopes classiques. Dans la nouvelle combinaison prismatique proposée, on multiplie le nombre de cheminements des rayons lumineux en utilisant pratiquement toute la surface utile des faces avant et arriere des prismes et ce jusqu'à l'angle limite d'incidence en réflexion totale. On a constaté qu'en adoptant une valeur ueterminée de l'angle d'inclinaison des faces d'extrémité, on obtenait au moins trois cheminements utilisables dans des épiscopes de moyenne ou grande hauteur épiscopique. De façon surprenante, les trois champs correspondants à ces trois cheminements se complétent conférant ainsi à l'épiscope mis au point un angle de champ étonnament grand.Le champ normal procure une observation en site centrée sur l'horizontale et comprend six réflexions; le champ en site positif permet une observation vers le haut et comprend quatre réflexions; enfin le champ en site négatif permet une observation vers le bas et comprend huit réflexions. Il a été nécessaire de supprimer les autres cheminements possibles faisant naître des rayons parasites, en limitant les zones de réflexion par dépolissage de la partie non utile, zones mises en évidence par le tracé enveloppe des faisceaux sur le schéma développé. Un autre avantage de l'épiscope selon l'invetion réside dans la diminution de l?épaisseur transversale de verre par rapport aux épiscopes classiques. L'allongement des chemins optiques provoque par la marche oblique des rayons lumineux est compensé par cette diminution de l'épaisseur. La longueur de traversée de verre du faisceau principal est donc comparable à celle des épiscopes connus. Enfin les réflexions supplémentaires étant totales, la transmission optique de l'épiscope selon l'invention est analogue à celle des épiscopes connus. Un filtre infrarouge peut être incorporé à l'épiscope selon l'invention au niveau des faces de séparation des deux prismes. eu sur le hublot de sortie (ou en lieu et place).Ce filtre se présente sous forme d'une lame à faces parallèles et assure la protection de l'utilisateur contre les rayonnements infrarouges, particulièrement à la longueur d'onde 1060 nm courramment utilisée en télémétrie laser, L'invention sera mieux comprise à la lumière dg complément de description qui va suivre en relation avec les dessins dans lesquels la figure 1 illustre un exemple de réalisation d'un épiscope selon l'invention; la figure 2 représente le schéma développé de l'épiscope selon la figure 1; la figure 3 représente schématiquement deux épiscopes de l'art antérieur et un épiscope selon l'invention. L'épiscope représenté sur la figure 1 Est constitué de deux prismes 1 et 2 à faces planes positionnés dans un bâti 3 muni d'un hublot d'entrée 4 et d'un hublot de sortie 5. La forme et les dimensions de ces deux hublots sont compatibles avec celles des fenêtres d'entrée 6 et de sortie Ces hublots assurent l'étanchéité del'intérieur de l'épiscope vis à vis du milieu ambiant et sont séparés des prismes par une lame d'air néces saire à l'utilisation des faces en réflexion totale. Le prisme 1 comporte la face avant 8, la face de séparation 9, la face arrière 10 et la face d'extrémité 11. Le prisme 2 comporte la face d'extrémité 12, la face arrière 13 et la face de séparation 14. Les deux prismes sont en verre de même indice, de l'ordre de 1,523 et sont séparés par la lame 18 en verre constituant le filtre infrarouge. Les faces 6 et 7 constituent des portions des faces respectives 8 et 13. Les faces 8, 10 et 13 sont paralleles entre elles ainsi que les faces 11 et 12, et les faces 9 et 14. Bien entendu, les faces 8,10,13 sont polies pour assurer par ré flexion totale un cheminement oblique des rayons lumineux; les faces d'ex trémité 11 et 12 sont traitées réfléchissantes pour les seules zones uti les aux chemins optiques. Les faces 9,14 et les dioptres des hublots sont polis. On a constaté que la valeur optimale de l'angle A d'inclinaison des faces d'extrémité 11 et 12 devait être proche de 250 pour une hauteur épiscopique donnée tout en réduisant substantiellement l'épaisseur transversale. Ainsi, on obtient un chemin optique 15 à quatre réflexions a",b", c", d" en site supérieur, un chemin optique 16 à six réflections a',b',c', d', e',f', en site normal et un chemin optique 17 à huit réflexions a, b,c,d, e,f,g,h, en site négatif. Les conditions ci-dessus étant réunies, on a trouvé que l'angle délimité par la face d'entrée et de séparation du premier prisme est sensiblement égal à 510. On a également représenté sur la figure 1 un montage particulier de l'épiscope selon l'invention. L'épiscope est intégré dans un support 3 et présente une inclinaison de 100environ en site négatif.Ainsi, l'épis cope est rendu totalement anti-reflet vis-à-vis d'un observateur extérieur. Sur la figure 2, on a représenté le schéma développé de l'épiscope montrant la superposition des trois champs. Les trois angles B,C,D correspondent respectivement aux champs en site positif, en site normal et en site négatif. Le champ en site normal déterminé par la voie à six ré- flexions couvre un angle C de 290301 délimité par les chemins extrèmes de +130 à -16 30' par rapport à l'axe optique pris comme référence (ref 00). Ce champ est supérieur à celui d'un épiscope classique. Le champ en site positif détermine par la voie à quatre réflexions couvre un angle B et est limité par le rayon 15,15' stappuyant sur les bords opposés des fenêtres d'entrée et de sortie. Ce rayon est situé à +35030' de la référence. Le champ en site négatif déterminé par la voie à huit réflexions couvre l'angle C est est limité par le rayon 17,17' correspondant à l'angle limite de réflexion totale sur les faces polies. Ce rayon est situé à -250 30'. On constate que le champ total d'observation couvre un angle de 61", avec recoupement entre les divers cheminements optiques. Afin de mettre en évidence la supériorité de l'épiscope selon l'invention par rapport à des épiscopes de l'art antérieur, on a représenté sur la figure 3 l'épiscope 1,2 selon l'invention, un épiscope 1',2' à quatre réflexions et un épiscope 1",2" à deux réflexions. Ces trois épiscopes couvrent les trois angles respectifs G,F,E et leurs épaisseurs respectives est désignées par m,m',m". La hauteur épiscopique P et les hauteurs d'ouverture des fenêtres sont identiques dans les trois cas. Le champ instantané en site, défini par l'angle de vision correspondant à une position de l'oeil à 50 mm de la face de sortie, est également identique dans les trois cas.Les valeurs des différents paramètres sont rassemblées dans le tableau suivant épiscope 1,2 épiscope 1'2' épiscope 1",2" épaisseur mm : m = 27 : m'= 35 : m*+ 48 champ total en site : G = 619 : F = 280 : E = 280 angle d'in- clinaison : AAJ250 : A',J310 : A"rJ420 On constate que le gain en épaisseur transversale procuré par l'épiscope selon l'invention est de 44% par rapport à l'épiscope 1",2" et de 23% par rapport à l'épiscope 1',2'. REVENDICATIONS 1 - Episcope à réflexions multimodes du type comportant deux prismes sensiblement accolés, le premier prisme (supérieur) comportant une face d'extrémité inclinée par rapport à une face d'entrée et le second (inférieur) comportant également une face d'extrémité inclinée par rapport à une face de sortie, les faces d'extrémités étant parallèles entre elles ainsi que les faces d'entrée etde sortie, l'angle d'inclinaison étant notablement inférieur à 450, caractérisé en ce que les prismes déterminent au moins trois chemins optiques, dont l'un en site positif à quatre réflexions, un autre en site normal à six réflexions et le troisième en site négatif à huit réflexions. 2 - Episcope selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chemins optiques ne comportent que deux réflexions dans le second prisme. 3 - Episcope selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier prisme comporte une base sensiblement trapézodale et le second une base triangulaire. 4 - Episcope selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison est de l'ordre de 250. 5 - Episcope selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle délimité par la face d'entrée et de séparation du premier prisme est sensiblement de 510. 6 - Episcope selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un filtre infrarouge est interposé entre les faces de coupure des deux prismes, ou sur le hublot de sortie. 7 - Episcope selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, destiné à équiper un engin terrestre, caractérisé en ce qu'il présente une inclinaison de 10 environ en site négatif.