Brevet FR2594562A1 — publié le 19870821

Objectif à montage de lentille Par lames élastiques L'invention concerne les objectifs comportant au moins une lentille et généralement plusieurs, qui doit être fixée sur un corps dans une position précise et stable par rapport au corps et sans imposer pour autant de contraintes appréciables à la lentille lorsque l'objectif n'est pas soumis à des forces d'origine externe, telles que les accélérations. L'invention trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans les objectifs destinés à des caméras multispectrales d'observation de .la terre à partir d'un satellite. Plusieurs objectifs à plusieurs lentilles doivent être montés dans une telle caméra, chacun de façon telle que les axes optiques de toutes les lentilles restent alignés suivant un axe optique commun, centré sur un détecteur. Ce résultat doit être atteint en dépit de la différence des coefficients de dilatation entre le verre des lentilles et le métal qui constitue généralement le corps d'objectif. On connait déjà (FR-A-2 180 252! un dispositif de fixation comprenant plusieurs lames élastiques minces réparties à intervalles angulaires égaux sur un cercle centré sur l'axe d'un composant optique, la grande face des lames étant placée dans le plan tangentiel au cercle parallèlement à l'axe du composant, chaque lame présentant une liaison d'encastrement avec un support et une liaison universelle avec le composant optique. Cette disposition présente l'inconvénient que les liaisons universelles habituelles ont toujours un jeu résiduel et que les pivotements de la liaison s'accompagnent de frottement. On connaît également des dispositifs de montage d'un organe en forme de disque, constitués par un anneau mince dans lequel sont découpées des pattes dont les extrémités libres sont collées à la périphérie de l'organe. Par suite du caractère très hyperstatique de ce montage, il est difficile d'assurer un centrage précis permanent (US-A-3 601 343). La présente invention vise à fournir un objectif dans lequel le centrage des lentilles est assuré avec une précision très élevée et subsiste même à l'issue de sollicitations thermiques ou mécaniques élevées. Dans ce but, l'invention propose notamment un objectif comportant au moins une lentille et un barillet de maintien de la lentille dans un corps concentrique à la lentille, le barillet étant muni de trois lames réparties à 120 autour de l'axe optique de la lentille et dont le développement circonférentiel est très supérieur à l'épaisseur, caractérisé en ce que les dites lames sont d'une seule pièce avec le barillet, présentent une épaisseur plus faible que la base annulaire du barillet, et ont une partie terminale épaisse collée directement sur la surface extérieure de la lentille. La longueur de la partie épaisse suivant l'axe pourra être plus faible que la longueur axiale du bord de la lentille, ce qui permet d'ajuster la longueur de collage, qui dépendra notamment du poids de la lentille. Les lames ont avantageusement des congés de raccordement avec le barillet de façon à éviter les concentrations de contraintes. Pour améliorer la fixation des lames à la lentille, la face interne de ces lames sera avantageusement usinée suivant une forme cylindrique et, afin d'améliorer la répartition de la colle, elles pourront être percées d'au moins un trou d'injection dans l'espace limité par les irrégularités de surface des zones en contact des lames et de la lentille. Dans le cas particulierement important d'un objectif à plusieurs lentilles, les barillets seront emplilés les uns sur les autres, si nécessaire avec interposition d'entretoises tubulaires, et montés à frottement dur, ce qui garantit une bonne solidarisation. L'épaisseur de la base du barillet peut être suffisante pour qu'il n'y ait pas de déformation du fait de ce montage à force, tandis que l'épaisseur des lames est au contraire choisie pour qu'elles présentent la souplesse nécessaire. L'invention propose également un procédé de fabrication d'un objectif du genre défini ci-dessus, procédé suivant lequel le centrage de la face externe cylindrique du barillet s'effectue par usinage après solidarisation de la lentille sur le barillet. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - La figure 1, montre un objectif à plusieurs lentilles suivant un mode de réalisation de l'invention, en demi-coupe suivant un plan passant par l'axe. - La figure 2 est une coupe sur la ligne II-II de la figure 1. - La figure 3 est une vue de détail montrant l'ensemble d'un barillet et de la lentille qu'il porte. - La figure 4 est une vue de détail, à grande échelle, de la partie terminale tournée vers le détecteur de l'objectif de la figure 1. L'objectif montré en figure 1 est utilisable sur un satellite d'observation terrestre pour former une image d'une bande de terrain située sous le satellite sur une barrette d'éléments détecteurs non représentée. Cet objectif comporte un corps tubulaire 10, généralement en alliage léger, contenant un empilement de barillets portant chacun une lentille. Le mode de montage des lentilles L1 - L2 .... Ln, est le même pour tous les barillets 121, 122, . ' 12n et un seul ensemble sera en conséquence décrit. Le barillet 124 (figures 1, 2 et 3) est d'une seule pièce et en un matériau ayant le même coefficient de dilatation que le corps 10. Il peut être regardé comme comportant une base en forme d'anneau 14 prolongée parallèlement à son axe par trois lames minces 16 réparties à 120 l'une de l'autre. Chaque lame 16 présente une longueur circonférentielle très supérieure a son aa PpeisseuI ~faìble pour donner aux lames une sou- plesse élevée. Et les trois pattes sont réparties à 120 l'une de l'autre. L'anneau 14 présente au contraire une épaisseur suffisante pour ne pas se déformer lorsqu'il est soumis à la force de frettage exercée sur lui par le corps 10.En général tous les anneaux 14 (ou au moins la majeure partie d'entre eux) auront le meme diamètre externe de façon à pouvoir être empilés dans un corps 10 ayant un alèsage non étagé, ce qui conduit à décaler radialement les lames 16 d'une distance radiale d différente suivant les barillets, et à donner à ces derniers une section en L. Les lames se raccordent avantageusement à l'anneau par des congés 18 de façon à éviter les concentrations de contraintes. Chaque lame est fixée à la surface externe de la lentille correspondante par collage. Pour faciliter ce collage, un trou 20 est avantageusement percé au milieu de chaque zone d'appui d'une lame sur la lentille correspondante. Cette zone d'appui peut être épaissie, de manière à définir de façon précise la longueur axiale de collage et donc la longueur libre des lames élastiques 16. La figure 1 montre que les ensembles comprenant chacun une lentille L et un barillet 12 sont empilés dans le corps 10 dans une orientation telle que toutes les lames soient en alignement. Des entretoises 22 sont prévues entre les barillets portant des lentilles écartées axialement les unes des autres, pour éviter d'avoir à usiner des barillets trop longs. Dans un mode avantageux de réalisation, les zones de contact entre barillets successifs sont localisées à l'emplacement des lames. On écarte ainsi le risque que 1' appui se produise dans des zones mal déterminées, du fait des irrégularités possibles des faces terminales des barillets. Pour atteindre ce résultat, trois cales calibrées 24 sont placées sur les barillets au droit des lames. Ces cales peuvent être moins longues, dans le sens radial, que la tranche de la base sur laquelle elles s'appuient, ce qui permet de les coller plus facilement à l'aide d'une goutte de colle souple 26 (Fig.3). L'objectif montré en figure 1 comporte un lentille terminale L7 de réglage de champ portée par un barillet 12.7. L'entretoise 22 qui est interposée entre ce barillet 12.7 et le barillet précédent 12.6 est dimensionnée, au cours de l'assemblage et de la vérification finale de l'objectif, de façon à obtenir la longueur focale requise. L'objectif montré en figure 1 est fermé de façon que l'espace délimité par le corps 10 soit étanche. Le dispositif d'étancheité peut avoir la constitution montrée en figure 4. Il comprend une bague 28 en appui contre la base annulaire du barillet 12.7 et présentant une patte interne 30 recourbée de façon à s'engager dans une gorge annulaire d'un anneau 32 enserrant de façon étanche la dernière lentille L7. L'étancheité entre l'anneau 28 et le corps 10 est assurée par un joint torique 34 comprimé entre l'anneau 28 et une rondelle 36. Cette dernière est maintenue par des moyens de pression, tels que trois vis 38 placées au droit des lames 16. L'étancheité entre la patte 30 et l'anneau 32 est assurée par une colle souple occupant la gorge annulaire pratiquée dans l'anneau. L'autre extrémité de l'objectif peut etre munie d'un dispositif d'étancheité similaire, prenant appui sur un filtre de couleur 40 (Figure 1). Dans un objectif ainsi constitué, les lames élastiques, du fait de leur faible rigidité radiale, absorbent les différences de dilatation de façon axisymétrique, en conservant l'axe optique des lentilles par rapport au corps 10. Les dilatations différentes sont absorbées avec un minimum de contrainte dans les lentilles. Celles-ci sont maintenues mécaniquement en place par la rigidité tangentielle des lames. L'absence de jeux mécaniques entre lentille et barillet permet à l'objectif de supporter des niveaux de vibrations importants sans décentrage des lentilles, tant que les déplacements dus aux vibrations n'atteignent pas une amplitude telle que la limite élastique des lames soit dépassée. L'invention propose également un mode de fabrication permettant d'assurer de façon extrêmement précise le montage coaxial des diverses lentilles. Chaque lentille L est tout d'abord montée dans son barillet 12 prévu avec un diamètre légèrement supérieur au diamètre de l'alésage du corps 10. En dépit -des précautions prises lors du collage de la lentille, il est inévitable que celle-ci présente, après montage, un léger désaxage par rapport à la surface externe de son barillet. La lentille est alors placée sur un support de centrage, qui peut être du genre montré en traits mixtes sur la figure 3, de façon que son axe coincide avec l'axe de rotation du support. Cette opération permet de définir l'axe que doit présenter la surface cylindrique externe de la base 14 pour que l'axe optique de la lentille coincide avec l'axe du corps. Le barillet est alors pris entre pinces d'une poupée dont l'axe coincide avec l'axe théorique et la surface externe est usinée à un diamètre tel qu'il corresponde à un emmanchement à force dans le corps 10. Le montage des ensembles lentille-barillet est alors effectué en chauffant le corps 10 de façon homogène, en empilant les ensembles et les entretoises intermédiaires dans le corps et en laissant le corps revenir à la température normale d'utilisation, égale à celle des barillets. Ce mode de montage élimine tout jeu mécanique entre les barillets et le corps et entre les barillets et permet de supporter des contraintes de vibration très importantes. REVENDICATIONS 1. Objectif comportant au moins une lentille (L4) et un barillet (14) de maintien de la lentille dans un corps (10) concentrique & la lentille, le barillet étant muni de trois lames (16) réparties à 120' autour de l'axe optique de la lentille et dont le développement circonférentiel est très supérieur à l'épaisseur, caractérisé en ce que les dites lames (16) sont d'une seule pièce avec le barillet, présentent une épaisseur plus faible que la base annulaire du barillet, et ont une partie terminale épaisse collée directement sur la surface extérieure de la lentille. 2. Objectif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de la partie épaisse est plus faible que la longueur axiale du bord de la lentille. 3. Objectif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les lames ont des congés (18) de raccordement avec le barillet. 4. Objectif selon la revendication 1, 2, ou 3, caractérisé en ce que la face intérieure des lames (16) est usinée suivant une forme cylindrique et en ce que les lames sont percées d'au moins un trou (20) d'injection dans l'espace limité par les irrégularités de surface des zones en contact des lames et de la lentille. 5. Objectif à plusieurs lentilles suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les barillets (14) sont empilés les uns sur les autres1 si nécessaire avec interposition d'entretoises tubulaires (20,22), et montés à frottement dur. 6. Objectif selon la revendication 5, caractérisé en ce que des cales (24) sont placées entre les bases des barillets successifs, au droit des lames. 7. Procédé de fabrication d'objectif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce'qu'on colle la lentille ou chaque lentille sur les pattes de son barillet ; on usine la surface extrème de la base (14) du barillet suivant un cylindre dont l'axe coincide avec celui de la lentille et qui a un diamètre légèrement supérieur au diamètre interne du corps (10) on chauffe le corps dans lequel on introduit le barillet ou les barillets et on laisse refroidir le corps.