Brevet FR2702850A1 — publié le 19940923

DISPOSITIF OPTIOUE DE DERIVATION INTERMITTENTE L'invention est relative à un dispositif optique de dérivation intermittente On connaît des dispositifs de superposition d'images ces dispositifs optiques connus font appel au principe de la derivation, c'est-à-dire qu'ils dévient un faisceau lumineux sur une seconde voies pendant des intervalles de temps prédétermines. En prise de vues cinématographiques, il est habituel d'utiliser une visée reflexe qui envoie dans le viseur une vue d'une scène enregistrée entre deux images consécutives. On utilise à cet effet un miroir plan tournant dans son plan, de façon à dériver vers le viseur les faisceaux lumineux pendant le déplacement du film. Le miroir peut comporter des zones reflechissantes portées par une lame transparente ou etre constitue sous la forme d un réflecteur plan à plusieurs pales. Ce procédé connu est insuffisant quand on cherche une stabilité parfaite de limage déviée : en effet, les faibles oscillations du miroir au cours de sa rotation entraînent des tremblements inacceptables de l'image observée. Ce défaut est inacceptable si le procédé, au lieu d'être appliqué à une caméra de prise de vues, est appliqué à un système précis de pointage ou de poursuite. On préfère dans ce cas utiliser des invariants optiques qui sont des réflecteurs formés de deux miroirs plans solidaires : par exemple un rhombe optique comportant deux miroirs plans à faces parallèles Grâce à ce systeme d'invariant optique, le sujet visé dans la voie dérivée ne subit aucun déplacement parasite, même après escamotage du systeme suivi d une remise en position de visée : on obtient ainsi un pointé précis sur l'image. Cependant, contrairement au système à miroir tournant qui est toujours actif en ce sens que le faisceau incident est toujours transmis soit par la voie directe soit par la voie dérivée sel on une durée de cheminement déterminée en fonction de 1 aire relative des parties réfléchissantes, le systeme à invariant optique du genre rhombe nTest actif que lorsque les faces denturée et de sortie occupent des positions prédéterminées et la durée de cheminement optique par la voie derivée ne peut être modifiée de façon simple sans intervenir sur la vitesse de rotation du système. Ainsi, pendant que le système à invariant optique est inactif, il n'y a pas transmission du faisceau lumineux pendant une certaine durée appelée "temps mort" par les spécialistes. L'existence d'un temps mort a pour conséquence un obscurcissement de limage et une impossibilité de point pendant cet obscurcissement. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités, en creant un nouveau dispositif qui est toujours actif et qui fournit une précision de pointé comparable à celle obtenue par les systèmes à invariant optique. L'invention a pour objet un dispositif optique de dérivation intermittente comportant en combinaison a/ un disque entraîné en rotation par un moteur et conformé au moins localement en lame plane à faces parallèles portant des secteurs transparents et des secteurs réfléchissants, l'axe de rotation étant sensiblement perpendiculaire aux faces du disque b/ un premier miroir plan place en position fixe d'un premier côte du disque tournant c/ un deuxième miroir plan place en position fixe du côté opposé audit premier côte du disque tournant et parallèlement audit premier miroir plan. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le disque comporta des lumières disposees r a d i a 1 e m e nt i n t r i e u r e m e n t par rapport auxdits secteurs réfléchissants - les secteurs réfléchissants sont en forme de secteurs annulaires ; - les lumières sont constituées par des évidements en forme de secteurs annulaires - le dispositif comporte en outre un moyen d'émission lumineuse pour la désignation de cibles tel qu'un laser pulse ; - le laser pulse est synchronise en émission selon la loi prédéterminée en fonction de la vitesse de rotation du disque ; - le dispositif comporte un système afocal et une lunette dfobservation. L invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnee à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexes dans lesquels La figure 1 représente schematiquement une vue en coupe dfun dispositif selon l'invention dans une position de cheminement optique par voie directe. La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention dans une position de cheminement optique par voie dérivée. La figure 3 représente schématiquement une vue partielle de face d'un disque de dispositif selon l'invention. La figure 4 reprssente schematiquement une vue en coupe d'un autre mode de réel isation de l'invention. En référence à la figure 1, un pinceau lumineux incident 1, frappe une zone transparente 2 d'un disque tournant 3 : le pinceau 1 subit une petite translation due à la traversée en 2 et poursuit son chemin sans aucune déviation sur la voie principale, suivant le principe connu de la traversee d'une lame à faces parallèles. Le disque tournant 3 est entraîné en rotation R autour de son axe central par un moteur d'entrainement 4 de type connu an soi. Le dispositif comporta en outre, montés dans un support commun non rzpr%sente, deux mi roi rs 5 et 6 plans réfléchissants, dont les surfaces sont sensiblement parallèles entre elles et à l'une ou l'autre surface, 10 ou Il du disque 3 d'épaisseur sensiblement constante au moins aux emplacements optiquemant actifs, tels que 2 En référence à 7a figure 2, representant une autre position du disque 3, le pinceau incident 1, rencontre une axone réfléchissante 7 qui le dirige sur le miroir fixe 5. Après réflexion sur le miroir 5, le pinceau 1 traverse une plage transparente 8 du disque 3 et se réfléchit sur le second miroir fixe 6, parallèle à 5.Après réflexion sur le miroir plan 6, le pinceau lumineux frappe une autre zone réfléchissante 9, du disque tournant 3 qui le renvoie sur une voie dérivée* Ainsi, grâce à la présence des miroirs fixes 5 et 6 situes de part et d'autre du disque 3 et de la zone transparente 8 portee par le disque 3 situé sur la trajet des rayons entre les deux miroirs; les pinceaux lumineux subissent deux réflexions sur de faces opposées 10 et 11 du disque tournant 3. Les miroirs 5 et 6 parallèles et fixes sont disposés selon une conformation en rhombe fixe ; les rayons conservent par conséquent la même direction après les deux réflexions successives sur 5 et 6. D'autre part, les zones 7 et 9 du disque 3 sont parallèles entre elles selon une conformation en rhombe mobile anime du même mouvement que le disque 3. Compte tenu de la propriete optique des rhombes, à savoir la conservation de la direction d'un point objet à l'infini : l'ensemble des quatre réflexions du dispositif selon 1 *invention dérive les pinceaux lumineux sans modifier leurs directions, quelles que soient les oscillations ou mouvements auxquels est soumis le dispositif et quels que soient les defauts ou irrégularités de rotation du mouvement du disque 3. L'invention permet ainsi la combinaison des avantages des systemes à miroir tournant et des systemes à invariant optique du genre rhombe de l'art anterieur. En référence à la figure 3, un disque 3 de dispositif selon 1 l'invention est conforme pour obtenir quatre derivations optiques par tour de rotation du disque 3. A cet effet, on réalise sur une plaque 12 de verre ou de matériau optiquement transparent des secteurs réfléchissants 7a à 7d sur une face 10 visible et d'autres secteurs réfléchissants 9a à 9d sur la face 11 opposée à la face visible 10. On réalise égal amant des lumières 8a à 8d radialement interieurement par rapport aux secteurs réfléchissants 7a à 7d et 9a à Gd. De préférence, les lumières 8a à 8d et les secteurs réfléchissants 7a à 7d, et 9a à 9d sont en forme de secteurs annulaires présentant la même ouverture angulaire cette disposition entrasse que le dispositif selon l'invention est toujours actif. En effet, un pinceau lumineux incident 1 soit passera par une surface transparente, soit rencontrera une surface réfléchissante talla que 7a, sera réfléchi par le miroir fixe 5, passera par une lumière 8c, sera réfléchi par 1 autre miroir fixe 6 et rencontrera une surface réfléchissante 9c pour aboutir au trajet dérivé represente sur la figure 2. Las chemins optiques correspondant à quatre réflexions sont donc les suivants sur le trajet d'un pinceau lumineux , 7a, puis 5, puis 8c, puis 6, puis 9c, t 7b, puis 5, puis id, puis 6, puis 9d, , 7c, puis 5, puis 8a, puis 6, puis 9a, 7d, puis 5, puis 8b, puis 6, puis 9b. On constate ainsi que le fonctionnement de l'invention imposa dans cet exemple particulier la réalisation sur une face 10 ou 11 ou les deux faces 10 et il du disque de verre 12 de paires de secteurs réfléchissants diamétralement opposés, tels que 7a-7c, 7b9d, 7c-9a, 7d-9b. L'invention couvre bien entendu toute variante de nombre et de disposition de secteurs réfléchissants respectant les critères précités : par exemple, le rhombe forme par les miroirs fixes S et 6 parallèles entre eux peut être basculé de façon quelconque dans une position dans laquelle les miroirs 5 et 6 ne sont plus parallèles aux faces 10, 11 du disque 3 ; en outre; le disque 3 peut être remplacé par une pale en rotation remplissant la même fonction. En choisissant convenablement le nombre et l'étendue des secteurs réfléchissants et des lumières, ainsi que a vitesse du disque, un homme de l'art obtiendra une derivation optique à une cadence désirée. Dans les variantes de realisation non représentées, les miroirs 5 et 6 peuvent être remplaces par des prismes à réflexion totale remplissant la même fonction sans sortir du cadre de la présente invention. Les portions réfléchissantes du disque 3, portees par les deux faces dans le mode de réalisation décrit, peuvent entre portées par 1 'u n e ou l'autre face, 10 ou 11 sans sortir du cadre de la présente invention. L'essentiel est sel on l'invention de conserver un bon parallélisme des faces 10 et 11, en raison du fait que le défaut de parallélisme de ces faces conditionne la précision du dispositif puisque l'angle que font les plages 7 et 9 évolue au cours de la rotation. La tolérance de parallélisme conditionne la performance finale du dispositif et constitue donc un paramètre essentiel à fixer en fonction de la performance souhaitée. L'invention est particulièrement facile à mettre en oeuvre, en raison du fait que 7'on sait fabriquer une lame à faces parallèles à quelques secondes d'arc pres, tandis qu'on ne sait pas supprimer les oscillations residuelles dVun disque en rotation avec une telle précision. Par conséquent, le dispositif selon 1 invention supprime l'imprécision inhérente au miroir tournant classique en procurant les avantages des systèmes à invariant optique connus, tout en eliminant les temps morts pendant l'escamotage et la rotation qui provoquaient un scintillement et un assombrissement de l'image. En outre, par application du principe du retour inverse de la lumière, le dispositif selon l'invention permet de superposer deux voies differentes sur le même axe avec une grande précision, comme représenté à la figure 4 dans une application particulière Sur 1 a figure 4, un laser pulse 13 d'éclairement d'une cible non représentée emet un faisceau 14 traversant le disque 3 dans ses zones de transparence au cours de la rotation du disque. Le faisceau 14 traverse un système afocal 15 pour aller éclairer ou frapper la cible. Le faisceau an retour 1 contenant le faisceau de lumière laser réfléchi sur la cible non représentée subit quatre réflexions successives en 7, 5, 6 et 9 en traversant le disque dans une zone transparente ou lumière 8. Après réflexion sur la zone réfléchissante 9, le faisceau lumineux grossi par la lunette de visee 16 est directement observé par l'oeil 17 de l'observateur. Avantageusement, la pulsation du laser 13 est déterminée en fonction de la vitesse de rotation 12 pour que l'émission laser corresponde à la traversee d'une zone transparente du disque 3 de manière à éviter tout halo ou réflexion parasite. Du fait que la position du dispositif correspond à un espace optique où l'objet est rejeté à l'infini, cette variante de l'invention permet un pointage precis et une poursuite de cibles, mema en mouvement rapide. L'invention est applicable à une grande varété d'appareils optiques tels que des camperas, des appareils de laboratoire, des dispositifs de balayage par faisceau optique, des instruments de géodésie, des systèmes de contrôle, des lunettes de visée ou analogue. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif opti -ua de dérivation intermittente, comportant en combinaison : a/ un disque (3) entraîné en rotation (R) par un moteur (4) et conformé au moins localement en lame plane à faces parallèles (10, 11) portant des secteurs transparents et des secteurs réfléchissants (7, 9) 7 axe de rotation étant sensiblement perpendiculaire aux faces (10, 11) du disque (3) ; b/ un premier miroir plan (5) placé en position fixe d'un premier côté du disque (3) tournant ; c/ un deuxième miroir plan (6) placé en position fixe d coté opposa audit premier côte du disque (3) tournant et parallèlement audit premier miroir plan (5). 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque (8) comporte des lumières (8) disposées radialement intérieurement par rapport auxdits secteurs réfléchissants (7, 9). 3, - Dispositif selon l' une des revendications 1 o u 2 caractérisé en ce que les secteurs réfléchissants (7a-7d; 9a-9d) sont en forme de secteurs annulaires. 4. - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé e. ce que I les lumières (8) sont constituées par des évidements en forme de secteurs annulaires.