Brevet FR2613482A2 — publié le 19881007

FR 2613482 A2 19881007 FR 8704619 A 19870402 Perfectionnement a un appareillaae pour la mesure de caractéristiques optiques. par exemple rhotométriques et colorimétriaues. d'un objet L'invention concerne un perfectionnement à un appareillage pour la mesure de caractéristiques optiques, par exemple photométriques et colorimétriques, notamment la luminance, d'un objet, du type comportant un dispositif optique pour former l'image de l'objet, un diaphragme de champ et un détecteur opto-électrique, ainsi qu'un oculaire de visée, appareillage dans lequel, selon le brevet principal ne 87 00 941, le dispositif optique est un dispositif a focale variable ayant une ouverture image constante quelles que soient la focale du dispositif optique et la distance de mise au point. Les appareils antérieurs au brevet principal destinés å ces applications, photometres, colorimètres, luminancemètres, comportent de manière connue un organe de visualisation du résultat de la mesure, généralemet électrique ou électronique (galvanomètre ou afficheur numérique par exemple), un détecteur de lumière, une chaîne de mesure destinée å transformer la grandeur de sortie du détecteur en une grandeur adaptée å la commande de l'organe de visualisation, et un appareillage optique destiné å transmettre au détecteur la lumière émise par l'objet qui est nécessaire a la mesure.Cet appareillage optique doit être adapté a viser la surface a tester et seulement celle-ci, et a mettre au point sur celle-ci, sans englober dans le champ de vision les zones avoisinantes , a cette fin, il est constitué d'un objectif de focale déterminée, d'un diaphragme de champ disposé sur le trajet du faisceau lumineux transmis par l'objectif de telle sorte que cet objectif forme l'image de l'objet sur lui, et d'un oculaire de visée ; le rôle du diaphragme de champ, lequel est bien entendu percé d'un trou, est de laisser passer une partie du rayonnement a mesurer vers le détecteur, et de réfléchir une image dans l'oculaire pour permettre a l'opérateur d'effectuer des visées en vue de régler l'appareil. Toutes ces opérations sont délicates, car la technique actuelle est donc d'effectuer une mise au point sur l'objet a tester, et d'adapter, quand cela est possible, le diaphragme de champ a l'objet. Si l'on veut obtenir un autre angle de champ, on change l'objectif de la tête de l'appareil, puisqu'il est alors nécessaire de changer de distance focale d'objectif; comme tout changement risque de dérégler le montage optique, et en conséquence de fausser la mesure, d'autant plus que les objectifs n'ont généralement pas des caractéristiques équivalentes, un nouvel étalonnage est indispensable à chaque fois. L'invention qui est l'objet du brevet principal remédie a ces inconvénients en créant un appareil au moyen duquel il est possible de conserver la mise au point et de choisir continument le diaphragme de champ le mieux adapté, et éventuellement, au moyen de combinaisons optiques appropriées, d'observer l'image a mesurer en permanence tout en faisant varier la distance de mise au point et la focale résultante de la combinaison. Toutes ces opérations peuvent être effectuées sans démontages de l'objectif de tête ou des diaphragmes de champ qui obligent a chaque fois a effectuer un étalonnage photométrique. Cette invention permet également de mettre en oeuvre une combinaison optique telle que l'image vue dans l'oculaire soit redressée avec un grandissement continûment variable. A cet effet, comme on l'a vu, l'invention selon le brevet principal n 87 00 941 concerne un appareillage pour la mesure de caractéristiques optiques, par exemple photométriques et colorimétriques, notamment la luminance, d'un objet, du type comportant un dispositif optique pour former l'image de l'objet, un diaphragme de champ et un détecteur opto-électrique en alignement, ainsi qu'un oculaire de visée, cet appareillage selon le brevet principal étant caractérisé en ce que le dispositif optique est un dispositif a focale variable ayant une ouverture image contante quelles que soient la focale du dispositif optique et la distance de mise au point. Grâce a cela, les mises au point sont plus simples et plus rapides pour l'utilisateur, et il en résulte des gains de temps, de productivité et de fiabilité importants. De plus, l'appareillage reste léger, portable, et d'un prix modéré. D'après ce brevet principal, le dispositif optique à focale variable, conçu pour présenter une ouverture image constante quelles que soient sa focale et la distance de mise au point, est de préférence un objectif focale variable a ouverture image constante a toutes les focales, ou un tel objectif associé à une optique relais, mais d'autres solutions sont possibles pour obtenir la constance de l'ouverture image. Le perfectionnement qui est l'objet du présent certificat d'addition a précisément pour but de permettre la mise en oeuvre d'un objectif i focale variable (seul ou associé à une optique relais) de conception simple du fait qu'il ne présente pas lui-même une constance de l'ouverture image, donc point trop onéreux. A cet effet, ce perfectionnement concerne un appareillage pour la mesure de caractéristiques optiques, par exemple photométriques et colorimétriques, notamment la luminance, d'un objet, du type comportant un dispositif optique pour former l'image de l'objet, un diaphragme de champ et un détecteur opto-électrique ainsi qu'un oculaire de visée, appareillage dans lequel, selon le brevet principal, le dispositif optique est un dispositif a focale variable ayant une ouverture image constante quelles que soient la focale du dispositif optique et la distance de mise au point, caractérisé en ce qu'il comporte, entre le diaphragme de champ et la surface sensible du détecteur opto-électrique, un moyen limiteur d'ouverture image présentant une ouverture correspondant au maximum aux dimensions minimales qu'aurait l'ouverture image a cet emplacement en son absence. D'autres caractéristiques et avantages du présent perfectionnement seront mieux compris à la lecture de la description qui suit, d'une forme de réalisation de l'invention donnée a titre d'exemple non limitatif et illustrée sur les dessins ci-joints dans lesquels les figures 1 i 3 représentent schématiquement diverses formes de réalisation d'un appareillage optique selon l'invention. L'appareillage représenté sur les figures comporte, comme dans le brevet principal, un dispositif optique a focale variable ayant une ouverture image constante quelles que soient la focale et la distance de mise au point, muni d'un objectif å focale variable 1, éventuellement associé à une optique relais et à une lentille de champ, un diaphragme de champ 2 séparateur de faisceaux, et un détecteur opto-électrique 3, ainsi qu'un oculaire d'observation 4 dont l'axe optique est ici perpendiculaire à celui de l'ensemble objectif-diaphragme mais pouvant être incliné différemment en fonction de la position du diaphragme. L'objectif å focale variable 1 est réglé pour former une image d'un objet observé (non représenté) sur le diaphragme 2, lequel, percé d'un trou, laisse passer une partie du rayonnement, qui excite le détecteur 3, lequel délivre en sortie un signal électrique. Une autre partie du rayonnement est réfléchie, sous la forme d'une image, dans l'oculaire 4, ce qui permet à l'opérateur d'effectuer la visée. L'objectif à focale variable 1 n'étant pas choisi lui-même de telle sorte qu'il présente une ouverture image constante pour toutes les distances et toutes les focales, afin que le flux lumineux reste alors aussi constant que possible, on a mis en oeuvre un autre moyen du dispositif optique pour conserver une ouverture image constante quelles que soient la focale et la distance de mise au point. I1 s'agit d'un moyen limiteur 7 d'ouverture image, disposé entre le diaphragme de champ 2 et la surface sensible 30 du détecteur opto-électrique 3 présentant une ouverture ou un contour définissant une fenêtre de transmission correspondant au maximum aux dimensions minimales qu'aurait l'ouverture image a cet emplacement en son absence. Ainsi, là encore, le flux lumineux transmis par l'objectif est seulement proportionnel a la luminance du faisceau. On peut ainsi encore effectuer dans l'oculaire une mise au point sur un objet de manière continue par exemple dans la gamme de 500 mm à l'infini (celle de l'objectif choisi), et faire varier en continu la focale, par exemple dans la gamme de 70 à 210 mm (amplitude de l'objectif à focale variable) ce qui permet une manipulation réduite à l'essentiel, sans changement d'objectif et sans recalibrage du photomètre en cours de manipulation, donc facile même pour un utilisateur non spécialisé; de plus, il est ainsi possible de faire des mesures absolues puisque seule la surface à tester est visée, l'environnement n'étant plus inclus dans la mesure, et cela plus rapidement et de manière plus fiable. Ainsi, si l'appareillage des figures permet de choisir une focale de façon continue dans la gamme d'amplitudes de l'objectif à vocale variable (entre fl et f2 m.fl), la mise en oeuvre d'une optique relais, qui est un multiplicateur de focales de coefficient k, permet une variation dans la gamme k.fl a k.f2 = k.m.fl. L'amplitude de mise au point sur l'objet reste celle de l'objectif a focale variable. A titre indicatif, si l'on choisit un objectif å focale variable de 70 à 210 mm, trois optiques relais de coefficient multiplicateur respectif -1/3, -1, et -3, et un diaphragme de champ permettant un champ de mesure de 1 pour une focale de 70 mm, on obtient le tableau suivant donnant, en fonction de la focale de l'objectif à focale variable et du coefficient multiplicateur (grandissement) de l'optique relais, la focale résultante et le champ de mesure:: Focale du zoom 70 mm 140 mm 210 mm Grandissement - 1/3 23 mn 46 mn 70 mn 3 15 1 - 1 70 mm 160 mm 210 mm 1* 30' 20' - 3 210 mm 420 mm 630 mm 20' 10' 6' Les optiques relais, quand elles existent, sont adaptées a être disposées sélectivement dans le faisceau lumineux pour pouvoir être utilisées successivement. A cet effet, elles sont montées par exemple sur un. barillet révolver de manière d pouvoir être interchangées dans le faisceau par rotation. On peut encore prévoir également des lentilles de champ (une par optique relais) entre l'objectif å focale variable et cette optique relais, pour les conjugaisons de pupilles; les lentilles de champ peuvent être montées sur le même barillet que leur optique relais respective, et sont disposées dans le plan de l'image intermédiaire formée par l'objectif a focale variable. Sur le plan pratique, l'ensemble constitué par l'objectif å focale variable 1, éventuellement l'optique relais, le diaphragme de champ 2 (miroir troué ou analogue, par exemple lame semi-transparente), et l'oculaire 4 de visée réflex pour suivre la mise au point, en vue d'être adaptable a tous les luxmètres, photomètres, etc..., comporte un boîtier ayant comme interface mécanique, un dispositif de fixation rapide approprié (non représenté sur les dessins) å l'appareil auquel il doit être adapté. Le moyen limiteur 7 d'ouverture image adapté à conserver une ouverture image constante quelles que soient la focale et la distance de mise au point peut être intégré ou non à ce boitier. Comme on l'a vu, il est disposé entre le diaphragme de champ 2 et la surface sensible 30 du détecteur opto-électrique 3, et présente une ouverture correspondant au maximum aux dimensions minimales qu'aurait l'ouverture image à cet emplacement en son absence. En d'autres termes, l'étendue géométrique du faisceau optique est limitée d'une part au moyen du diaphragme du champ 2 et d'autre part au moyen d'un contour géométrique placé devant la surface sensible 30 du détecteur 3 de manière a limiter l'angle solide de l'ouverture image de telle façon qu'elle soit toujours inférieure aux ouvertures images de tous les objectifs à focale variable mis en oeuvre. Ce moyen limiteur 7 d'ouverture de contour ainsi prédéterminé peut être un diaphragme d'ouverture image fixe ou å iris variable disposé sur le trajet du faisceau lumineux (figure 1). Il peut également être constitué par la monture d'un organe de transmission optique de l'image depuis le diaphragme de champ jusqu'à la surface sensible du détecteur opto-électrique, par exemple par la monture d'une optique telle qu'un filtre, une lentille, un faisceau de fibres optiques, un tube intensificateur d'images ou tout autre dispositif augmentant la sensibilité de l'appareillage ; dans le cas de la figure 2, il s'agit tout simplement de la monture 31 du détecteur 3; il peut aussi être constitué par un tel organe de transmission optique en l'absence de monture empêchant toute transmission du faisceau, du fait que la partie du faisceau qui est extérieure au contour de l'organe de transmission n'est pas transmise sur la surface sensible 30 du détecteur opto-électrique 3, dans la mesure où ce contour a des dimensions inférieures à l'ouverture image de telle sorte que seule la partie du faisceau traversant l'organe de transmission optique parvienne å la surface sensible du détecteur ; la figure 3 illustre schématiquement un tel cas, dans lequel l'organe de transmission optique est un câble de fibres optiques dont la fixation est assurée par des moyens non représentés. Encore une autre possibilité est que le moyen limiteur d'ouverture image soit un organe dispersif ne transmettant å la surface sensible du détecteur qu'une partie du faisceau issu du diaphragme de champ, cette partie du faisceau s'étendant dans une fraction prédéterminée de la section de celui-ci , la dispersion peut être aussi bien dûe a la diffraction obtenue par exemple grâce a un réseau ou un autre moyen faisant appel à des trous, des fentes etc, qu'à la réfraction par exemple grâce à un prisme ou un (ou plusieurs) interface(s) entre différents milieux. Le moyen limiteur d'ouverture image peut également être la monture ou le contour d'un tel Blément dispersif, réseau ou prisme par exemple, au même titre que la monture ou le contour d'un autre organe de transmission mentionné plus haut. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites et représentées, et on pourra en prévoir d'autres formes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Perfectionnetent à un appareillage pour la mesure de caractéristiques optiques, par exemple photométriques et colorimétriques, notamment la luminance, d'un objet, du type comportant un dispositif optique pour former l'image de l'objet, un diaphragme de champ (2) et un détecteur opto-électrique (3), ainsi qu'un oculaire (4) de visée, appareillage dans lequel, selon le brevet principal, le dispositif optique est un dispositif à focale variable (1) ayant une ouverture image constante quelles que soient la focale du dispositif optique et la distance de mise au point, caractérisé en ce qu'il comporte, entre le diaphragme de champ (2) et la surface sensible (31) du détecteur optoélectrique (3), un moyen limiteur (7) d'ouverture image présentant une ouverture correspondant au maximum aux dimensions minimales qu'aurait l'ouverture image à cet emplacement en son absence. 2. Perfectionnement à un appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen limiteur (7) d'ouverture image est un diaphragme. 3. Perfectionnement à un appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen limiteur (7) d'ouverture image est constitué par la monture (31) d'un organe de transmission optique de l'image du diaphragme de champ (2) a la surface sensible (30) du détecteur opto-électrique (3). 4. Perfectionnement a un appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen limiteur (7) d'ouverture image est un organe de transmission optique de l'image du diaphragme de champ (2) i la surface sensible (30) du détecteur opto-électrique (3) présentant un contour de dimensions inférieures à l'ouverture image, de telle sorte que seule la partie du faisceau traversant l'organe de transmission optique parvienne a la surface sensible du détecteur. 5. Perfectionnement a un appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen limiteur (7) d'ouverture image est un organe dispersif ne transmettant a la surface sensible (30) du détecteur (3) qu'une partie du faisceau issu du diaphragme de champ (2), ladite partie du faisceau s'étendant sur une fraction prédéterminée de la section de celui-ci.