Brevet FR2552557A1 — publié le 19850329

-1 La présente invention concerne un microscope ayant un objectif, une unité binoculaire et un système de voie optique pour redresser l'image, ce système de voie optique comprenant un premier et un second composants optiques pour 5 dévier le faisceau lumineux et un pont optique entre l'axe optique de sortie du premier composant optique et l'axe optique d'entrée du second composant optique Les axes sont parallèles l'un à l'autre et, à partir des positions initiales normales des composants autour de leurs axes 10 respectifs, par rapport au pont optique, l'angle du premier composant optique autour de son axe optique de sortie est égal à l'angle du second composant optique autour de son axe optique d'entrée, mais de sens opposé, tandis qu'en outre l'axe optique d'entrée du premier composant optique coïncide 15 avec l'axe optique de l'objectif du microscope. Un microscope du type précité a, par exemple, été décrit dans la demande de brevet allemande publiée n 2.502 209 Dans ce microscope, l'unité binoculaire peut pivoter pour modifier l'angle d'observation, ce pourquoi les 20 composants optiques sont montés rotatifs autour de leurs axes respectifs Les composants optiques revêtent la forme de prismes en demicubes et sont alignés, dans leur position initiale normale, de telle sorte que l'axe optique d'entrée des premiers composants optiques est colinéaire avec l'axe 25 optique de sortie du second composant optique mais à l'opposé de cet axe, et le pont optique est composé d'un prisme en demi-cube et d'un prisme pentagonal du type "en bordure de toit", de telle sorte que l'image est pivotée une fois de 180 De cette manière, l'observateur ne voit pas à 30 l'envers l'objet observé et l'on empêche l'image de tourner lorsque l'unité binoculaire pivote de telle sorte que l'orientation du déplacement de l'image qui est observée dans le microscope est la même que l'orientation des manipulations effectuées sur l'objet Par suite, il est 35 commode de travailler avec un microscope de ce type. Le microscope connu est du type stéréoscopique dans lequel chacune des deux voies stéréooptiques est munie de son propre système de voie redresseur correspondant chacun à -2 un tube d'oculaire La distance interoculaire est réglée pour correspondre à l'écartement des yeux à l'aide d'un tube dit "courbé", c'est-à-dire en faisant pivoter les deux tubes autour d'un axe central avec leur système de voie redresseur et d'objectif de microscope respectifs. Si l'on désire obtenir un redressement de l'image dans le cas d'un microscope classique, qui n'est pas conçu pour une observation stéréoscopique, et *qui possède une unité binoculaire divisant le faisceau objet unique en deux voies 10 optiques, il se pose un problème d'espace Ce problème d'espace provient du fait que la distance image calculée de l'objet ou la longueur focale de la lentille de tube prédétermine la distance du plan de l'image intermédiaire à partir de l'objectif du microscope ou, lorsque l'on utilise 15 des objectifs qui sont corrigés pour l'infini, de la lentille de tube qui suit l'objectif du microscope En réalité, si le système redresseur et l'unité binoculaire sont simplement placés l'un derrière l'autre, avec ce dernier divisant la voie optique en deux, la longueur de la 20 voie optique entre l'objectif du microscope et l'oculaire devient si grande que, dans le cas d'un simple microscope qui n'est pas adapté à une observation stéréoscopique, mais qui possède une unité binoculaire, on ne peut plus loger la longueur de la voie. Le but sous-jacent à l'invention est d'apporter un perfectionnement dans ce domaine et de mettre au point un microscope binoculaire classique avec redressement de l'image dans lequel le problème de l'espace a été résolu. Ce but est atteint selon l'invention en donnant au 30 second composant optique du système de redressement la fonction de diviseur de faisceau lumineux prenant la place du diviseur optique prévu dans l'unité binoculaire pour une observation non stéréoscopique et de réaliser l'unité binoculaire sous la forme d'un tube à tirage dans lequel la 35 distance entre les oculaires peut être modifiée par déplacement le long d'une ligne droite. De cette manière, il est généralement possible d'obte- -3 nir, dans le premier cas, un microscope classique binoculaire avec redressement de l'image et une distance interoculaire réglable Le problème de l'espace est résolu du fait que le diviseur optique prévu dans l'unité binoculaire 5 dont l'entrée est habituellement dirigée vers le bas, est remplacé par le diviseur optique formant partie du système redresseur Ainsi, la lumière n'a pas à traverser les deux dispositifs optiques se succédant, bien que l'unité binoculaire a maintenant une entrée latérale par opposition aux 10 unités binoculaires connues En outre, les deux tubes de l'unité binoculaire peuvent être déplacés le long d'une ligne droite, empêchant ainsi la rotation de l'image qui se produit lorsque l'on fait pivoter les deux tubes autour de l'unique axe d'entrée de l'unité binoculaire. Le besoin d'espace peut être encore réduit si le système redresseur optique a la configuration décrite dans la demande de brevet allemande n 3 222 935, de telle sorte que, en position initiale normale, l'axe optique d'entrée du premier composant optique d'un côté du pont optique est 20 perpendiculaire à l'axe optique du pont, et l'axe optique de sortie du second composant optique sur la face opposée du pont optique est, de même, perpendiculaire à l'axe optique du pont Par opposition au pont optique décrit dans la demande de brevet allemande publiée n 2 502 209, quatre 25 réflexions ne sont pas nécessaires dans un -système redresseur optique de ce type, mais seulement deux Il est possible de réaliser ces deux réflexions en utilisant, par exemple, deux prismes en demi-cube pour obtenir une inversion de l'image entre les points d'entrée et de sortie 30 du système de redressement optique De plus, les composants optiques sont, de préférence, invariablement des prismes bien que l'on puisse également utiliser des miroirs. Dans une autre forme d'exécution de l'invention, les composants optiques du système redresseur sont montés 35 rotatifs autour de leurs axes respectifs concurremment avec un réglage de l'inclinaison de l'unité binoculaire L'invention est décrite ci-après en référence aux dessins annexés, -4 dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale de la position normale du système de voie optique de redressement d'image, tel qu'utilisé dans une forme d'exécution particulière de l'invention; la figure 2 représente une vue en plan du système de voie optique dans la position représentée à la figure 1; la figure 3 est une vue en plan du système de voie optique dans une position modifiée par rotation par rapport 10 à la position représentée à la figure 1; la figure 4 représente schématiquement une vue frontale des parties optiques essentielles du microscope selon l'invention; la figure 5 représente schématiquement une vue 15 latérale du microscope de la figure 4; la figure 6 représente schématiquement une vue latérale d'un microscope selon l'invention qui a été complété par l'addition d'un prisme à réflexion unique; les figures 7 a et 7 b représentent des coupes 20 verticales partielles du microscope selon l'invention pour illustrer le mécanisme, d'une part avec l'unité binoculaire alignée horizontalement et, d'autre part, avec l'unité binoculaire alignée verticalement, et les figures 8 a et 8 b montrent une vue en plan qui se 25 rapporte à la figure 7 a et une coupe horizontale qui se rapporte à la figure 7 b. La figure 1 montre un prisme trapézoidal 10 et deux prismes en demi-cube 12 et 14 L'axe optique de sortie 16 du prisme en demi-cube 12 est parallèle à l'axe optique 30 d'entrée 18 du prisme en demi-cube 14 Les prismes en demi-cube 12 et 14 peuvent tourner autour des axes optiques 16 et 18 et constituent les premier et second composants optiques Il est également possible, en principe, de donner à ces composants une forme différente Il est aussi possible 35 de faire en sorte qu'il se produise une série de réflexions dans les composants optiques, et l'angle compris entre les axes optiques d'entrée et de sortie peut également avoir une valeur différente de 90 On pourrait utiliser des miroirs au lieu des prismes Des considérations similaires s'appliquent au cas du pont optique qui, dans ce cas particulier, est constitué par le prisme trapézoïdal 10 Là encore, en théorie, il pourrait y avoir plus de deux réflexions, ce que 5 l'on pourrait obtenir à l'aide de miroirs En outre, il n'est pas essentiel que l'axe optique 20 du 'pont optique soit perpendiculaire à l'axe optique de sortie du premier composant 12 et perpendiculaire à l'axe optique d'entrée 18 du second composant 14. La position normale du système de voie optique est particulièrement évidente de la figure 2 Comme il ressort de cette figure, l'axe optique d'entrée 22 du premier composant optique 12, d'un côté du pont optique 10, est perpendiculaire à l'axe optique 20 dudit pont 10 et l'axe 15 optique de sortie 24 du second composant optique 14, du côté opposé du pont optique est, de même, perpendiculaire à l'axe optique du pont. La figure 3 montre une position différente de la position normale représentée aux figures 1 et 2 Comme il 20 ressort de la figure 3, si l'on part des positions normales des composants optiques 12 et 14 autour de leurs axes respectifs 16 et 19, comme on le voit aux figures 1 et 2, l'angle OC/2 du premier composant optique 12 par rapport à son axe optique de sortie 16 est égal à l'angle OC/2 du 25 second composant optique 14 par rapport à son axe optique d'entrée, mais de sens opposé Le résultat global est qu'il se produit une rotation sur un angle a entre l'axe d'entrée 22 et l'axe de sortie 24 du système de voie optique. Dans la figure 4, le système de voie optique qui a été 30 décrit cidessus est représenté en relation avec le microscope selon l'invention, le prisme 14 étant maintenant un prisme diviseur qui divise le faisceau venant du pont optique 10 le long de la voie optique 18, la division se faisant au niveau de la surface 26 A ce niveau, une partie 35 du faisceau est déviée le long de l'axe optique 24 tandis que l'autre portion du faisceau passe le long de l'axe optique 18, c'est-à-dire au travers de la surface de division sans être réfléchie par cette dernière Cette -6 portion de faisceau n'est pas réfléchie vers le haut jusqu'à ce qu'elle atteigne le prisme 28 situé dans le tube de l'unité binoculaire qui est représenté à droite sur la figure 4, le faisceau suivant alors un axe 24 ' parallèle à l'axe optique 24 Un prisme en demi-cube 30 est adjoint au prisme diviseur 14 avec lequel il est combiné en une seule pièce Le prisme 30 dévie le faisceau suivant l'axe optique de sortie 24 en direction de l'axe optique 32, ce dernier axe étant simultanément l'axe d'entrée d'un prisme en 10 demi-cube 34 qui dévie le faisceau vers le haut et qui, dans la figure 4, correspond au tube gauche de l'unité binoculaire Aux prismes 28 et 34, font suite vers le haut les oculaires des tubes, tandis que l'objectif du microscope serait positionné au- dessous du prisme 12 L' nité binocu15 laire est essentiellement formée par les prismes 14, 28, 30 et 34, et il est clair que, par opposition à l'art antérieur, cette unité binoculaire a une entrée latérale. Le prisme diviseur 14 divise, de préférence, les faisceaux dans le rapport 50:50. Par opposition à un tube courbé, dans lequel les deux tubes de l'unité binoculaire (prismes 28 et 34) seraient capables de pivoter autour de l'axe optique 24 pour être réglés et adaptés à l'écartement des yeux de l'observateur, la présente description concerne un tube dit coulissant dans 25 lequel les deux tubes (voir les prismes 28 et 34) peuvent être déplacés dans le plan du dessin pour permettre un réglage adaptant l'ensemble à l'écartement des yeux de l'observateur. Si le système de voie optique selon les figures 1 et 3 30 était combiné avec l'unité binoculaire d'une manière classique, le faisceau qui, à la figure 4, s'éloigne de la surface de division 26 vers la gauche serait dirigé vers le bas et pénétrerait dans un autre prisme en demi-cube qui constituerait le second composant optique du système de voie 35 optique De manière correspondante, le pont optique 10 et le premier composant optique 12 seraient également disposés à un niveau inférieur à une distance au moins égale à la taille du prisme en demi-cube supplémentaire. -7 Dans la vue latérale représentée à la figure 5, on ne voit qu'un oculaire, identifié par la référence 36, avec une image intermédiaire 38 observée au moyen de l'oculaire et une lentille de tube 40 pour corriger à l'infini l'objectif du microscope 42 au moyen duquel l'objet 44 est observé. L'espace ou, selon le cas, la longueur optique qui est gagnée par suite de la suppression précitée du prisme en demi-cube peut, pour autant que les conditions le permettent, être également utilisé pour la mise en place d'un 10 prisme à réflexion unique 46, comme le montre la figure 6. Si l'on se réfère maintenant aux figures 7 et 8, on voit que ces figures représentent des vues partielles en coupe du microscope dans deux positions extrêmes qui, cependant, ne sont jamais occupées dans des conditions 15 raisonnables, avec une vue en plan et une coupe horizontale. Le premier prisme en demi cube 12 du système de voie optique est fixé au bâti du microscope 50 Le second prisme en demi cube ou prisme diviseur,14 est réuni au tube 52 de l'unité binoculaire au moyen d'un support en U 51 Pour régler leur 20 séparation de manière à correspondre à l'écartement des yeux de l'observateur, les tubes 52 sont montés mobiles sur des paliers 54 (voir figure 7 a) Le support en U 51 est monté pivotant autour d'un axe 56 qui coincide avec l'axe optique 18 Le prisme trapézotdal formant le pont optique 10 est 25 fixé, comme on le voit en particulier à la figure 8 b, à un autre support en U 58 monté pivotant autour de l'axe 64 Un pignon 60 est disposé entre lle bâti 50 et le support 58 sur chaque côté de ce dernier Le pignon 60 est monté à demeure sur le bâti, coaxialement à l'axe 64, et il vient en prise, 30 de chaque côté, avec un pignon 62 qui est formé d'une seule pièce sur chaque extrémité libre des ailes du support en U 58 Le pignon 62 est fixé au support en U 58 d'une manière permettant sa rotation autour de l'axe 56, ce dernier axe étant co-axial à l'axe optique 18 Le support 58 peut donc 35 basculer autour de l'axe 64 qui est fixé à demeure au bâti grâce à quoi le prisme trapézoïdal 10 peut tourner autour de l'axe optique 16 Le support 51, portant les tubes 52, est basculé autour de l'axe 56 qui se déplace par rapport au bâti 50 mais qui est fixe par rapport au support 58 Pendant ce mouvement, le prisme 14 tourne autour de l'axe optique 18 Simultanément, les pignons garantissent que le tube 52 de l'unité binoculaire se déplace par rapport au pont 5 optique 10 sur un angle qui est le double de l'angle sur lequel les prismes 12 et 14 se déplacent, ce qui empêche la rotation de l'image. -9 REVENDICATIONS 1 Microscope ayant un objectif ( 44), une unité binoculaire ( 24 ', 34) et un système de voie optique adapté à 5 redresser l'image, ledit système de voie redresseur comprenant un premier et un second composants optiques ( 12, 14) adaptés à dévier un faisceau lumineux, chacun desdits composants ( 12, 14) ayant un axe optique d'entrée ( 22, 18) et un axe optique de sortie ( 16, 24), et un pont optique 10 ( 10) entre l'axe optique de sortie ( 16) du premier composant optique ( 12) et l'axe optique d'entrée ( 18) du second composant optique ( 14), les axes étant parallèles l'un à l'autre et, à partir de la position initiale normale des composants ( 12, 14) par rapport à leurs axes respectifs, et 15 au pont optique ( 10), l'angle OC/2 du premier composant optique ( 12) par rapport à son axe optique de sortie ( 16) étant égal à l'angle OC/2 du second composant optique ( 1,4) par rapport à son axe optique d'entrée ( 18), mais de sens opposé, tandis que l'axe optique d'entrée ( 22) du premier 20 composant optique ( 12) coïncide avec l'axe optique de l'objectif ( 42) du microscope, et dans lequel le second composant optique ( 14) du système de voie redresseur est adapté à diviser le faisceau lumineux et à tenir lieu de diviseur optique prévu dans une unité binoculaire pour 25 l'observation non stéréoscopique, et dans lequel l'unité binoculaire est un tube à tirage permettant de faire varier la distance entre les oculaires ( 36) par déplacement le long d'une ligne droite. 2 Microscope selon la revendication 1, caractérisé en 30 ce que, dans la position initiale normales l'axe optique d'entrée ( 22) du premier composant optique ( 12) d'un côté du pont optique ( 10) est perpendiculaire à l'axe optique ( 20) dudit pont ( 10) et l'axe optique de sortie ( 24) du second composant optique ( 14) du côté opposé du pont optique ( 10) 35 est, de même, perpendiculaire à l'axe optique ( 20) dudit pont. 3 Microscope selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants optiques du système de voie redresseur sont rotatifs autour de leurs axes respectifs.