Brevet FR2665544A1 — publié le 19920207

DISPOSITIF OPTIQUE D'OBSERVATION JOUR-NUIT La présente invention a pour objet un dispositif optique, du type jumelle, permettant l'observation de jour comme de nuit. Actuellement, il existe un certain nombre de jumelles de jour, présentant des qualités de compacité grâce à l'utilisation des prismes de Porro de première ou de seconde espèce, ou bien des prismes de Péchan-Schmidt. De même, il existe des jumelles de vision de nuit, comportant un ou deux tubes intensificateurs d'image, permettant la vision à grossissement 1 pour la conduite, le cheminement ou les travaux nocturnes, ou à grossissement supérieur pour l'observation nocturne. La réunion de ces deux fonctions dans un matériel unique présenterait des avantages évidents pour le militaire en opération, celui-ci devant porter sur lui de nombreux équipements nuisant à sa mobilité. Ceci ne serait cependant vrai que si cet équipement de vision jour-nuit offrait un gain en masse et encombrement par rapport à deux équipements distincts et si les performan- ces de chacune des fonctions restaient d'un niveau comparable à celles des matériels actuels. La présente invention concerne un tel système permettant, grâce à un dispositif optique mécanique nouveau, de concilier dans un seul matériel compact et léger, répon- dant à toutes les contraintes militaires requises (résistance mécanique, étanchéité,), l'observation diurne et la vision nocturne, et ce grâce à une combinaison entre un système bi-objectif de jour associé à un système mono- objectif pour la vision de nuit, les deux systèmes coopérant respectivement avec un système bioculaire. Le dispositif objet de la présente invention est caractérisé par le fait qu'il comporte: des moyens -optiques classiques permettant une observation diurne, comportant: 2 objectifs 2 prismes de redressement de l'image 2 oculaires (communs avec les moyens optiques permettant la vision nocturne) des moyens optiques classiques permettant une observation nocturne, comportant: 1 objectif formant l'image du paysage sur la photocathode du tube intensificateur * 1 tube intensificateur 1 collimateur, donnant une image de l'écran du tube intensificateur à l'infini ou à quelques dizaines de centimètres 2 miroirs de renvoi centraux destinés à séparer le faisceau émergeant du collimateur en 2 faisceaux 2 groupes de focalisation formant l'image de l'écran du tube intensificateur dans le plan focal des oculaires * 2 miroirs de renvoi latéraux destinés à renvoyer les faisceaux dans l'axe des oculaires 2 oculaires (communs avec les moyens optiques permettant la vision de jour) des moyens mécaniques de commutation permettant de passer de l'observation diurne à l'observation nocturne et vice-versa, et des moyens mécaniques de réglage de mise au point et de réglage interpupil- laire. Selon une forme de réalisation préférée de l'inven- tion, le dispositif optique d'observation jour-nuit est constitué structurellement par un corps central comportant deux lumières latérales, sensiblement en regard l'une de l'autre, l'une des lumières présentant une forme sensiblement circulaire en projection, coopérant, en superposition, avec une lumière de forme correspondante ménagée dans un corps latéral solidarisé au corps central tandis que l'autre lumière du corps central, de forme oblongue, coopère avec une lumière circulaire ménagée sur un corps latéral monté à rotation sur ledit corps central. Ledit corps central renferme l'objectif de nuit, le tube intensificateur et le collimateur tandis que chaque corps latéral comporte un objectif de jour,, un prisme de redressement, un oculaire commun à la vision nocturne et diurne, un miroir de renvoi latéral, un groupe de focalisa- tion et un miroir de renvoi central. Les moyens mécaniques de commutation et d'escamo- tage, permettant de passer de l'observation diurne à l'obser- vation nocturne et vice-versa sont constitués par une bague montée à rotation sur le corps central et susceptible d'être également déplacée en translation de façon à imprimer par l'intermédiaire d'une timonerie interne une rotation appro- priée aux miroirs de renvoi latéraux dirigés sur les fais- ceaux lumineux issus des moyens optiques d'observation nocturne respectivement aux moyens oculaires dans les corps latéraux, permettant ainsi un passage direct des rayons lumineux issus des moyens objectifs permettant l'observation diurne Ces moyens permettent également par translation inverse le positionnement approprié desdits miroirs et l'énergisation du tube intensificateur. L'invention est en outre remarquable par les points suivants: la timonerie de commande de chaque miroir est constituée d'une barre de transmission pourvue à une extré- mité d'un picot enclanché dans une rainure périphérique de la bague capable d'entraîner en translation la barre de trans- mission sans empêcher la rotation de la bague et d'un ergot d'extrémité engrenant avec une encoche correspondante sur un disque. les miroirs sont montés directement sur les disques. les disques engrènent avec des structure entrai- nant en pivotement des miroirs qui leurs sont solidarisés. les disques sont sollicités en position d'encli- quetage par l'intermédiaire de moyens élastiques, par exemple des ressorts. les moyens mécaniques sont actionnés de façon automatique par des moyens moteurs associés à une cellule photo-électrique. la bague présente une structure filetée interne s'engageant avec une structure correspondante du corps 1 de façon à pouvoir en rotation communiquer un mouvement de translation approprié aux tiges de commande. les moyens optiques permettant une observation diurne comportent des moyens de retournement de l'image, par exemple des systèmes à prisme de Porro, à prismes de Péchan- Schmidt, ou tout système permettant un retournement approprié pour jumelles à vision diurne. D'autres avantages et caractéristiques de l'inven- tion apparaîtront à la lecture de la description non limita- tive suivante de formes de réalisation préférées de l'inven- tion, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 est une vue en perspective du dispositif d'observation jour-nuit de la présente invention; La Figure 2 est une vue schématique de la disposi- tion des divers éléments à l'intérieur du dispositif de la Figure 1, selon une première forme de réalisation; La Figure 3 est une vue schématique des éléments constitutifs du dispositif optique de la Figure 1, selon une seconde forme de réalisation; et La Figure 4 est une vue schématique des moyens mécaniques permettant l'escamotage par rotation du système de miroirs de renvoi mobiles. Comme représenté sur la Figure 1, le dispositif optique selon la présente invention comporte un corps central 1 qui reçoit l'objectif de nuit 2, et, comme représenté sur la Figure 2, le tube intensificateur 3, et le collimateur 4. De chaque côté du corps central 1 sont prévus deux corps latéraux 6 et 7 comportant chacun un objectif 8, 9, un dispositif à prismes de Porro 1 Oa, l Ob; lia, llb, un dispositif oculaire 12, 13, un miroir de renvoi latéral 14, 15, un groupe de focalisation 5 c, 5 d, un miroir de renvoi central 5 a, 5 b Le corps 6 est monté pivotant sur le corps 1, tandis que le corps 7 est solidaire du corps 1, ce choix n'est absolument pas critique: on peut envisager une disposition inverse par rapport à l'axe du corps central 1, en réalisant le réglage interpupillaire de la même manière. De façon à permettre le réglage interpupillaire, le corps central 1 est pourvu d'une lumière oblongue la (représentée en traits discontinus sur la Figure 1) coopérant avec une lumière de forme sensiblement circulaire (non représentée sur le dessin) prévue sur le corps latéral 6 Des butées (non représentées sur les dessins) permettent de limiter la rotation du corps 6 par rapport au corps 1, à un angle d'environ 45 . L'étanchéité de l'équipement est assurée à ce niveau, entre le corps central 1 et le corps latéral 6 par un joint torique placé dans une gorge entourant la lumière oblongue la, sur lequel glisse la portion de surface cylin- drique du corps latéral 6 en contact avec le corps central cylindrique 1. Les miroirs 14, 15 sont escamotables de façon à assurer dans une position active (en trait discontinu) la vision nocturne, et dans l'autre position escamotée (en trait continu) la vision diurne, permettant alors le passage direct des faisceaux lumineux issus des prismes redresseurs l Oa, l Ob, lla, llb vers les oculaires 12, 13. Dans la forme de réalisation de la Figure 3, sont également représentés les mêmes éléments constitutifs du dispositif de la Figure 2, sauf que les dispositifs à prismes de Porro 10 a, l Ob; 1 la, llb sont représentés par des dispositifs à prisme de Péchan-Schmidt 16 a, 16 b; 17 a, 17 b. Il est clair que d'autres formes de réalisation à prismes ou autres moyens de retournement de l'image peuvent être utilisées dans le dispositif optique selon la présente invention. Sur la Figure 4, est représenté le dispositif permettant l'escamotage des miroirs 14, 15 Ce dispositif comprend une bague 18 présentant une gorge périphérique externe 18 a dans laquelle viennent se loger les picots d'extrémité 19 a; 20 a des tiges correspondantes 19; 20 dont l'autre zone d'extrémité porte des ergots 19 b; 20 b dont l'extrémité libre vient s'engrener avec une structure en creux 21 a; 22 b ménagée à la périphérie des disques 21; 22 qui sont sollicités respectivement dans les positions d'encliquetage représentées en trait discontinu par action d'un ressort 23; 24 respectivement en fonction des mouve- ments translationnels des tiges 19; 20. Le dispositif optique selon la présente invention peut fonctionner selon les voies optiques diurnes et nocturnes de la manière suivante: Comme représenté sur la Figure 2, lorsque les miroirs 14 et 15 sont positionnés tels que représentés en trait discontinu, le faisceau lumineux ayant traversé l'objectif 2 puis ayant été intensifié dans le tube 3 parvient à un collimateur 4 o il est divisé par un système de miroirs 5 a, 5 b, puis traité respectivement par les groupes de focalisation 5 c, 5 d, pour aboutir aux miroirs 14 et 15 qui les dirigent à travers les dispositifs oculaires 12; 13, jusqu'au yeux de l'observateur matérialisé en El; E 2 Dans cette position de translation de la bague 18, le tube 3 est évidemment énergisé, par exemple par un micro-interrupteurplacé à proximité d'un des disques 21 ou 22, sur lequel sera réalisé localement un plat assurant la fermeture du micro- interrupteur pour la position en fonctionnement nocturnedu disque On voit que cette position des miroirs 14, 15 en trait discontinu occulte les faisceaux photoniques provenant des oculaires 8, 9 et transitant par les dispositifs à prismes de Porro 10 a, 10 b; lia, llb ou bien des prismes de Péchan-Schmidt 16 a, 16 b; 17 a, 17 b vers les oculaires respectifs 12, 13. Si l'on veut passer en position d'observation diurne, on fait subir à la bague 18 un mouvement de transla- tion à l'opposé de celui nécessaire au positionnement en observation nocturne, de façon que les miroirs respectifs 14, viennent se positionner comme représenté en trait continu sur la Figure 2 Ces miroirs 14 et 15 sont montés de façon appropriée sur les disques 21 et 22 ou bien sur des structu- res pivotantes (non représentées aux dessins) engrenant respectivement avec les disques 21 et 22 La position des disques représentée sur la Figure 4 est une position intermé- diaire dans laquelle le disque peut être encliqueté par sollicitation des ressorts correspondants 23 ou 24 dans les positions Pl et P 2 représentées à titre indicatif en trait discontinu sur le dessin On voit que le mouvement de la bague 18 imprime par l'intermédiaire des picots 19 a; 20 a des tiges d'actionnement correspondantes 19 et 20 qui engrènent par des ergots 19 b; 20 b avec les disques 21; 22 un mouve- ment de rotation auxdits disques lui faisant prendre sous l'action des ressorts 23 et 24 les positions Pl et P 2 préci- tées qui correspondent à un escamotage ou bien un reposition- nement des miroirs 14 et 15, respectivement. Ainsi se trouve résolus selon la présente invention un certain nombre de commandes et de réglages d'utilisation, susceptibles d'être réalisés de façon aisée même si l'obser- vateur porte des gants de forte épaisseur: le réglage interpupillaire se fait par positionne- ment angulaire du corps de jumelle latéral 6 par rapport au corps central 1, en permettant ainsi un ajustement très précis indispensable en vision de jour du fait de la faible dimension des pupilles de sortie; les focalisations respectives des objectifs nuit et des oculaires se fait par rotation de bagues crantées en caoutchouc liées à ces oculaires; la commutation jour-nuit ainsi que l'allumage de la diode infra-rouge prévue pour un éclairage auxi- liaire sont respectivement réalisés par translation et rotation de la bague crantée 18 et ceci indépen- damment de la position angulaire relative des corps latéraux correspondant à un réglage interpupillaire donné. Il est clair que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus en référence aux dessins annexés, mais qu'elle englobe toutes les modifica- tions et variantes à la portée de l'homme de l'art C'est ainsi que l'on peut réaliser une rotation et une translation concommitantes de la bague 18 par un filetage approprié de la surface interne de la bague 18 et de la surface d'appui du corps 1 De même, on peut également envisager l'incorporation d'un mini-moteur commandé par cellule photo- électrique et permettant les mouvements rotationnels des disques portant les miroirs 14 et 15 en fonction de la luminosité environ- nante Les corps de jumelle peuvent par ailleurs être fabriqué en n'importe quel matériau répondant aux exigences mécaniques et de résistance aux agents chimiques et aux intempéries que devrait subir le dispositif optique de l'invention L'invention trouve toutes sortes d'applications de surveillance (police, douane, gardiennage) Elle trouve également son application à des fins militaires et le dispositif optique d'observation jour-nuit peut être fixé par des dispositifs de sanglage adéquats au casque d'un fantas- sin. REVENDICATIONS 1 Dispositif optique, du type jumelle, permettant une observation de jour comme de nuit, caractérisé par le fait qu'il comporte: des moyens optiques permettant une observation diurne ( 8, l Oa, l Ob; 16 a, 16 b; 9, lia, llb; 17 a, 17 b); des moyens optiques permettant une observation nocturne( 2, 3, 4, 5 a, 5 c; 5 b, 5 d; 14; 15), ces moyens présentant une partie commune ( 12; 13) avec les moyens d'observation diurne; et des moyens mécaniques ( 18) permettant de passer de l'observation diurne à l'observation nocturne. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué structurellement par un corps central renfermant des éléments optiques objectif ( 2), tube intensificateur ( 3) et collimateur ( 4) nécessaires à l'obser- vation nocturneet comportant deux lumières latérales sensi- blement en regard l'une de l'autre, l'une des lumières de forme sensiblement circulaire en projection coopérant avec une lumière de forme correspondante ménagée dans un corps latéral ( 7) solidarisé au corps central ( 1) tandis que l'autre lumière oblongue (la) du corps central ( 1) coopère avec une lumière circulaire prévue -sur un second corps latéral ( 6) monté à rotation sur ledit corps central ( 1), les deux corps latéraux ( 6, 7) renfermant d'une part la partie objectif ( 8; 9), le prisme de redressement d'image ( 10 a, l Ob, lia, llb ou 16 a, 16 b, 17 a, 17 b) nécessaire à l'observa- tion diurne, d'autre part la partie oculaire ( 12; 13) commune aux moyens d'observation diurne et nocturne et enfin les miroirs de renvoi ( 14, 15, 5 a, 5 b) et le groupe de focalisation ( 5 c, 5 d) nécessaire à la vision nocturne. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens mécaniques permettant de passer de l'observation diurne à l'observation nocturne et vice-versa sont constitués par une bague ( 18) J montée sur le corps central ( 1) du dispositif optique et susceptible d'être déplacée en translation de façon à imprimer par l'intermédiaire d'une timonerie de commande ( 19 a, 19, 19 b; 20 a, 20, 20 b) une rotation appropriée à des miroirs ( 14, 15) qui dans leur position fonctionnelle permettent l'observation nocturne, tandis qu'ils permettent l'observation diurne dans leur position escamotée. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la timonerie de commande de chaque miroir ( 14; 15) est constituée d'une barre de transmission ( 19; 20) pourvue à une extrémité d'un picot ( 19 a; 20 a) enclanché dans une rainure périphérique ( 18 a) de la bague ( 18) et d'un ergot d'extrémité ( 19 b; 20 b) engrenant avec une encoche correspon- dante ( 21 a, 22 b) sur un disque ( 21, 22). 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les miroirs ( 14, 15) sont montés directement sur les disques ( 21, 22). 6 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les disques ( 21,22) engrènent avec des structure entraînant en pivotement des miroirs qui leur sont solidari- sés. 7 Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les disques ( 21, 22) sont sollicités en position d'encliquetage (Pl et P 2) par l'intermédiaire de moyens élastiques, par exemple des ressorts ( 23; 24). 8 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens mécaniques ( 18) sont actionnés de façon automatique par des moyens moteurs associés à une cellule photo-électrique. 9 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la bague ( 18) présente une structure filetée interne s'engageant avec une structure correspondante du corps 1 de façon à pouvoir en rotation communiquer un mouvement de translation approprié aux tiges de commande ( 19; 20). Dispositif selon les revendications 1 à 9, il caractérisé en ce que les moyens optiques permettant une observation diurne comportent des moyens de retournement de l'image, par exemple des systèmes à prisme de Porro, à prismes de Péchan- Schmidt, ou tout système permettant un5 retournement approprié pour jumelles à vision diurne.