Brevet FR2562273A1 — publié le 19851004

DISPOSITIF D'OBSERV7tTION A TRAKERS UNE PAROI DANS DEUX DiRECT IONS (PPOSEES Le secteur techniqcue de la prsente invention est celui des dispositifs d'observution permettant à un observateur placé à l'intérieur d'un v-hieule de regarder le paysage extérieur0 Il est bien connu déquiper des véhicules blindés de dispositifs permettant au personnel de voir à li'e.tdrieur. Ces dispositifs, dits êpiscopes, sont constitués par un boatier étanche renfermant un bloc optique comprenant un ou plusieurs prismes dont le r81e est 3e transmettre les rayons lumineux vers sur une fenêtre de sortee selon un chiminement optique :0 comportant un nonmbre pair de réflexions. Des épiscopes de ce type sont dAcrits dans les brevets FR 2 365 137 et 2 496 905 Ces épiscopes sont mnoné-.s de façon à permettre la vision dans une seule direction. i sn rqsu iue qe!observateur est oblig3 le passer d'un pLscope i l!autre t s! veut po vtr relrde r 1.5 dans deux d-irections oppose. De plus, en raison de encoibLrement de l 7itrier du vi6hiule, liobservateur est obligé d e recourner, ce oui rez nnible 3 utilisation ae i'épscope arriîre. La présente invention vise 3 rmdier à cet inconve nient en proposant un diDpositif dobservation permetant de regarder un paysage dans deuX directions pDosées et ce, sans être obligé de se retourner pour passer d'une directi.on d'observation à l'autre. L'invention a donc pour objet un dispositif d'observa- tion à travers une paroi d'un véhicule blindé, constitué d'un bloc optique médian ayant notamiment quatre faces parallèles deux à deux, pour renvoyer un faisceau lumineux d'une fenê- tre d'entrée vers une première fenêtre de sortie et assurer ain- si la vision du paysage extérieur dans une première direction, par réflexion du faisceau lumineux sur au moins deux faces pa- rallèles, l'une supérieure et l'autre inf2rieure, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un bloc optique supérieur coopé- rant avec ie bloc médian au niveau de sa face supérieure par --2-transmission du faisceau lumineux issu d'une seconde direction, opposée à la première, pour assurer son cheminement vers une seconde fenêtre de sortie avec au moins une réflexion dans le bloc supérieur. - Les blocs optiques supérieur et médian peuvent être sé- parés par une lame d'air. L'angle d'inclinaison du faisceau lumineux en bord de champ total inférieur selon la première direction par rapport à une perpendiculaire à la face supérieure du bloc médian est su- périeure ou égal à l'angle limite de réflexion totale. Le faisceau lumineux réfléchi par le bloc optique supé- rieur tombe sur sa face inférieure selon un angle d'incidence inférieur à l'angle limite de réflexion totale, puis sur la fa- ce supérieure du bloc optique médian. Le cheminement du faisceau venant de la seconde direction est assurée par réflexion dans le bloc optique médian, le nom- bre total de réflexions dans les blocs optiques étant impair et supérieur ou égal à trois, les fenêtres de sortie étant distinc- tes ou confondues. Le cheminement du faisceau venant de la seconde direc- tion est assuré par transmission à travers le bloc optique mé- dian et par réflexion dans un bloc optique inférieur disposé au voisinage de la face inférieure du bloc optique médian, vers une seconde fenêtre de sortie distincte de la première, le nom- bre total de réflexions dans les blocs optiques étant impair et supérieur ou égal à trois. Un avantage de la présente invention réside dans le fait que l'observateur peut regarder vers l'avant ou vers l'arrière de son poste sans changer de position. Un autre avantage réside dans le fait que l'architec- ture interne du véhicule peut être modifiée en raison de la suppression de certains épiscopes. Un résultat réside dans le fait que cette observation peut être effectuée soie à partir d'une fenêtre de sortie uni- que soit à partir de deux fenêtres de sortie distinctes. L'invention met donc en oeuvre un bloc optique médian classique et pour plus de précision on pourra se référer aux -3- 2562273 brevets français précités. Dans ce bloc, les rayons lumineux tombant sur la fenêtre d'entrée peuvent subir deux, quatre ou six réflexions avant émergence. Les dimensions de ce bloc sont quelconques et certaines faces peuvent être traitées pour assu- rer la réflexion. L'angle au sommet peut être également quel- conque sauf à respecter les conditions de réflexion totale du faisceau incident venant de la première direction. En effet, l'invention fait application du principe connu de la réflexion ou de la transmission d'un rayon lumineux sur un dioptre. Ainsi, dans les exemples concrets de réalisation suivants, qui illustrent l'invention, la face supérieure du bloc optique mé- dian est inclinée par rapport aux rayons lumineux venant de la première direction de telle sorte que leur inclinaison soit su- périeure à l'angle limite de réflexion totale défini par la re- lation oC(lim.)=Arc (sin l/n), n étant l'indice de réfraction du bloc optique. Les rayons lumineux venant de la seconde direction, op- posée à la première, sont réfléchis par le bloc optique supé- rieur vers le bloc médian, les deux blocs coopérant par transmission au niveau de leurs faces adjacentes. Les rayons lumineux venant de la seconde direction et tombant sur la face inférieure du bloc supérieur doivent avoir une incidence infé- rieure à l'angle limite de réflexion totale défini précédemment pour qu'ils soient transmis au bloc optique médian. Le chemine- ment de ces rayons peut être obtenu soit par réflexion soit par transmision dans le bloc optique médian. Dans les deux cas, le nombre total de réflexions de ces rayons lumineux doit être im- pair afin d'obtenir au niveau de la fenêtre de sortie une image droite. Ce nombre est obligatoirement supérieur ou égal à trois. Pour des raisons de commodité, on se limitera à trois réflexions. Ainsi, lorsque le cheminement des rayons ve- nant de la seconde direction est assurée par réflexion dans le bloc optique médian, on peut réaliser soit une réflexion dans le bloc optique supérieur et deux réflexions dans le bloc opti- que médian, soit deux réflexions dans le bloc optique supérieur et une réflexion dans le bloc optique médian. Par contre, lors- que le cheminement de ces rayons est assuré par transmission à 4- 2562273 travers le bloc optique médian, on prévoit un bloc optique in- férieur et on pourra donc obtenir, soit une réflexion dans le bloc optique supérieur et deux réflexions successives dans le bloc optique inférieur, soit l'inverse. Les figures lA et lB illustrent un exemple de réalisa- tion dans lequel on utilise deux blocs optiques; Les figures 2A et 2B illustrent un mode de réalisation à trois blocs optiques. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation com- prenant trois blocs optiques. La figure 4 illustre un autre mode de réalisation com- prenant deux blocs optiques. Par commodité, on a représenté sur la fig.lA uniquement le faisceau lumineux venant d'une première direction, tandis que sur la fig.lB le faisceau venant d'une direction opposée à la première; ces deux figures représentent un mode unique de réalisation. Il en est de même des fig.2A et 2B. Sur les fig.lA et 1B, on a représenté un dispositif op- tique dans lequel les rayons lumineux venant de la seconde di- rection subissent une réflexion dans le bloc optique supérieur et deux réflexions dans le bloc optique médian. Il comporte un bloc optique 1, monté sur une paroi 2 d'un véhicule blindé transmettant les rayons lumineux 3 venant d'une première direc- tion, par exemple de l'avant, depuis une fenêtre d'entrée 4a externe jusqu'à une fenêtre de sortie 5 interne. Ce bloc optique est constitué d'un seul prisme comprenant qua- tre faces (la, lb, lc, ld) parallèles deux à deux et les deux faces parallèles lc, ld sont inclinées par rapport aux deux au- tres. Mais, il peut être constitué de deux prismes dont les fa- ces adjacentes sont parallèles et séparées de façon connue par une lame de protection laser disposée sur le trajet des rayons lumineux. Les rayons 3 subissent deux réflexions successives à l'intérieur du bloc 1 sur les faces lc et ld. Celles-ci étant parallèles, les rayons 3 seront totalement réfléchis par la fa- ce lc 1orsque i'inclinaison C tai inférieur et i:incinaâison du rayon 3b en bord de champ ttal supérieur sont sprieures i'angle limite. Ce dernier est de 420 environ lorsque les blocs optiques sont en verre. : ounr ies raisons O- didcrénion vis-7vis cliun observateur ext-o rieur lu regard des rlflexions parasites sur les différents dioptres le bloc 1 est incliné d'un angle ' de 1I0 par rapport à la verticale. A titre. a'exemipDle le bloc 1 présente un angle au sonmret p. de 450, unie hauteur épiscopique h de 295 mm, une épaisseur e de 90 mm. Avec une fenêtre d'entrée de 63 m, le champ total de vision vers l'avant est de 25 environ. Sur la figure lB, on a représenté le charmp total selon la seconde direction. Pour cela, au-dessus de la face le, on fixe un bloc optique 6 constitué d'un prisme unique et séparé du bloc i par une lame d'air 7 d'épaisseur quelconque. Le r6ôle de cette lame est de crier une variation d'indice de réfrac- tion nécessaire pour assurer la réfle xion totale des rayons 3 venant de la première direction. Par cor-nnodit&, les faces adja- centes lc et 6b sont parallèles entre elleso.Le bloc 6 reçoit 2;0 les rayons lumineux 8 venant d'une direction opposée à la pre- mière, par exemple e 'arrie. Travers la fenftre db et ceux-ci sont réfléchis par la f'Aace 6a vers le bloc lo Laingle des faces 6a et 6b du prismie 6 est prévu de ttlle façon que les rayons 8 rf!Jéchis par la face 6a aient une incidence inf1é- rieure l l'angle limita pour que la transmission à travers les faces 6b et ic soit possible. Ii en est ainsi lorsque l'incidence "3du rayon 8a en bord de champ total inférieur et l'incidence% du rayon 8b en bord de champ total supérieur sont inférieures à l'angle limite a (lim.). Les rayons 8 subissent une réflexion sur la face lb et sur la face ld du bloc 1 puis sortent au niveau de la fenêtre 5. Pour assurer la réflexion des rayons 8, la face 6a est traitée par un dépit réfléchissant tel l'argent ou l'aluminium; les faces lb et ld peuvent l'être également. On voit que la fenêtre 5 est commune aux rayons lu- mineux 3 venant de la première direction, par exemple de l'avant, et aux rayons lumineux 8 venant de la seconde direc- tion, par exemple de l'arrière. La différenciation s'opère par -6- 2562273 l'inclinaison des rayons lumineux. Les rayons 3 restent paral- lèles à eux-mêmes à l'émergence, tandis que les rayons 8 possè- dent une émergence négative. Par commodité, la vision vers l'avant se fera en conservant l'oeil au centre de la fenêtre de sortie, tandis que la vision vers l'arrière nécessitera un lé- ger basculement de la tete, l'oeil étant orienté vers le haut. A titre indicatif, l'angle D peut être de 71 et 3 de 26 ; avec une fenêtre 4b de 47 mm le champ total de la voie arrière est d'environ 15 . Sur les fig. 2A et 2B, on a représenté un dispositif optique à deux réflexions dans le bloc optique supérieur et une réflexion dans le bloc optique inférieur. Le bloc optique mé- dian 1 peut être modifié dans ses dimensions tout en conservant les conditions d'inclinaison "5 et champ total inférieur et supérieur. Ainsi, sa hauteur épiscopi- que h peut être de 343 mm, son épaisseur e de 75 mm et son an- gle au sommet p de 43 environ. Avec une fenêtre d'entrée 4a de 60 mm et une fenêtre de sortie 5 de 30 mm, on obtient un champ de vision vers l'avant de 22 . Au niveau de la face supérieure lc du bloc 1 est prévu un bloc optique supérieur 13, séparés par une lame d'air 14, d'4épaisseur quelconque. Le bloc 13 comprend deux prismes 15 et 16 séparés ou non par une lame d'air 17. Le prisme 15 reçoit les rayons lumineux 8 venant de la seconde direction par exem- ple l'arrière et sa face d'entrée 15a présente une incidence négative de 10 environ par rapport à la verticale; il trans- met le faisceau lumineux au prisme 16 dont les faces 16a et 16b coopèrent pour assurer deux réflexions des rayons 8 et leur transmission vers le bloc 1. L'inclinaison des faces 16a et 16b est prévue de telle façon que les rayons réfléchis par la face 16b vers la face 16d aient une incidence inférieure à l'angle limite pour que la transmission à travers les faces 16d et lc soit possible. Il en est ainsi lorsque les angles d'inclinaison m et O des rayons lumineux en bord de champ total inférieur 8a et en bord de champ total supérieur 8b sont inférieurs à l'angle limite de réflexion totale a (lim.). Les rayons 8 traversent sans réflexion le bloc 1 et sont repris par un bloc optique inférieur 18 placé au niveau de la face inférieure ld du bloc 1 duquel il est séparé par une lame d'air 19. Ce bloc optique comprend notamment une face 18a, éventuellement traitée, pour réfléchir le rayon 8 vers une fe- nêtre de sortie 20 distincte de la fenêtre 5. Le prisme 18 permet de séparer totalement les faisceaux avant et arrière. Ainsi, les deux faisceaux lumineux sont sépa- rés physiquement et l'observateur dispose de deux fenêtres de sortie pour regarder dans chacune des deux directions opposées. A titre indicatif, les angles A5, P6, P7 et A8 peuvent avoir les valeurs respectives suivantes: 330, 46 , 30 et 34 . Avec une fenêtre d'entrée 4c de l'ordre de 40 mm et une fenêtre de sortie 20 de 26 mm le champ total de la voie arrière est de 11 . Sur la fig. 3 on a représenté un mode de réalisation dans lequel le dispositif comporte trois blocs optiques. La vi- sion selon la première direction, par exemple l'avant, reste identique aux deux cas précédents et se fait par l'intermédiaire du bloc 1. La vison selon la seconde direction met tout d'abord en oeuvre un bloc optique supérieur 21 séparé du bloc optique médian par une lame d'air 7 d'épaisseur quelconque. Les rayons 8 venant de la direction opposée à la première, par exemple de l'arrière, subissent une réflexion dans le bloc optique supérieur 21 sur sa face 21a, traversent sans réflexion les faces adjacentes 21b et lc des blocs optiqueS 21 et 1 et sont transmis au bloc optique 9. La face 21a est in- clinée par rapport à la face 21b de telle façon que l'incidence des rayons 8 sur la face 21b soit inférieure à l'angle limite " (lim.). Le bloc 1 est séparé du bloc 9 par une lame d'air 10 au niveau de leurs faces adjacentes ld et 9c. La face ld étant pa- rallèle à la face lc, la condition de transmission des rayons 8 est respectée et ces rayons sortent au niveau de la fenêtre 11 distincte de la fenêtre 5 après deux réflexions successives sur les faces 9a et 9b éventuellement traitées. Les rayons 8 subis- sent donc une réflexion dans le bloc supérieur et deux rd- flexions dans le bloc optique inférieur. A titre indicatif, les dimensions du bloc optique 1 peuvent être identiques à celles données en relation avec les figures lA et lB. Sur la figure 4, on a représenté un mode de réalisation dans lequel le dispositif comporte deux blocs optiques. La vi- sion selon la première direction reste également identique aux cas précédents et se fait par l'intermédiaire du bloc optique 1. Les rayons venant de la seconde direction, par exemple l'arrière, subissent deux réflexions successives dans le bloc optique supérieur 13 constitué des deux prismes 15 et 16 et une réflexion dans le bloc médian 1. Le bloc optique 13 est disposé par rapport au bloc 1 de la même manière que sur les figures 2A et 2B. Le bloc 1 peut comporter un dépbt réfléchissant sur sa face inférieure ld de façon à réfléchir totalement les rayons 8. Ceuxci sortent par une fenêtre 22 distincte de la fenêtre 5. -9- R E V E N D I C AT I O N S 1.. pos iti optiue ocrvation à travers une paroi (2) d'ur vhlcaile blirndS, constituL dlun bloc optique médian {1) ayant noi:amment quatre faces la,!b, lc, ld) parallèles deux à deux pour renvoyer un faisceau lumineux (3) tombant sur une f enêtre d'entreée (4a) vers une premiere fenêtre de sortie (5) et assurer ainsi ia vision du paysage extérieur dans une pre- mière direction, par réflexion du faisceau lumineux sur au moins deux faces parallles (lc, ld), l'une supérieure (lc) et l'autre inférieure (ld) , caractérise en ce qu'il comprend au moins un bloc optique supérieur (6, 13,21) coopérant avec le bloc médian au niveau de sa face supérieurs (lec) par transmission du faisceau lumineux (8) issu d'une seconde direction, opposée à la première, pour assurer son cheminement vers une seconde fe- retre de sortie avec au moins unie reflexion dans le bloc sup- ï5 rieur (6,13,21). 2. otispositif optique loï la aton rac ris n ce que les blocs optiques su ri ur et mddian (1D6,e3,21D sont sépa- rés par une lame d'air {i6. Dispositif optique zeln a revazdnication 2, caractrisâ en ce que langle d'inclinaisnn Ju faisceau lumineux. en bord de champ total inférieur Port à une perpendiculaire à la face slipérieure (lc) du bloc mc dian est supérieur ou égal à l angle limite de râflexion totale. 4. Disporitif optique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le faisceau iumineux (8) réfléchi par le bloc optique supérieur (6,13,21) tombe sur sa face inférieure (6b,16d,21b) se- lon un angle d'incidence inférieur à l'angle limite de réflexion totale, puis sur la face supérieure (lc) du bloc optique médian (1). 5. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le cheminement du faisceau (8) venant -10- 2562273 de la seconde direction est assuré par réflexion dans le bloc optique médian (1), le nombre total de réflexions dans les blocs optiques étant impair et supérieur ou égal à trois, les fenêtres de sortie étant distinctes ou confondues. 6. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que le cheminement du faisceau (8) ve- nant de la seconde direction est assuré par transmission à tra- vers le bloc optique médian (1) et par réflexion dans un bloc optique inférieur (9, 18) disposé au voisinage de la face infé- rieure (ld) du bloc optique médian, vers une seconde fenêtre de sortie (11, 20) distincte de la première (5), le nombre total de réflexions dans les blocs optiques étant impair et supérieur ou égal à trois. 7. Dispositif optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le faisceau (8) subit une réflexion dans le bloc supé- rieur (6) et deux réflexions sur les deux faces contigfies (lb, ld) du bloc optique médian avant émergence, les première et se- conde fenêtres de sortie étant distinctes ou confondues. 8. Dispositif optique la revendication 5, caractérisé en ce que le faisceau (8) subit deux réflexions successives dans le bloc supérieur et une réflexion dans le bloc médian (1) avant émer- gence, les première et seconde fenêtres de sortie étant dis- tinctes ou confondues. 9. Dispositif optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bloc optique supérieur comprend deux prismes adja- cents (15, 16), le premier (15) assurant la transmission du faisceau lumineux venant de la seconde direction vers le second (16) assurant deux réflexions dudit faisceau sur deux de ses faces concourantes (16a, 16b). 10. Dispositif optique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les trois blocs optiques sont séparés par des lames d'air. -11- 2562273 ll.Dispositif optique selon la revendication 6 ou 10, caractérisé en ce que le faisceau (8) subit deux réflexions dans le bloc op- tique supérieur (13) et une réflexion dans le bloc optique infé- rieur (18). 12.Dispositif optique selon la revendication 6 ou 10, caractérisé en ce que le faisceau (8) subit une réflexion dans le bloc opti- que supérieur (21) et deux réflexions dans le bloc optique infé- rieur (9). 13.Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les dioptres d'entrée des fai- sceaux lumineux venant des deux directions opposées présentent une inclinaison négative d'environ 10 par rapport à la verti- cale. 14.Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les faces des différents blocs optiques assurant uniquement la réflexion sont munis d'une cou- che réfléchissante tel l'argent, l'aluminium. 15.Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une lame de protection laser disposée sur le trajet des faisceaux lumineux (3, 8).