Brevet FR2865045A1 — publié le 20050715

DISPOSITIF AFOCAL A TROIS POSITIONS POUR SYSTEME DE VISUALISATION Le domaine de l'invention est celui des dispositifs de visualisation pour soldat, notamment pour fantassin, dispositifs destinés à améliorer ses capacités de progression et de tir dans ses missions de jour et de nuit. II est primordial que le fantassin conserve de très bonnes capacités de progression et de tir dans toutes ses configurations de mission et particulièrement lors de ses déplacements en zone urbaine. La configuration de tir la plus utilisée est celle ou le fantassin prend une visée directe à l'oeil nu de la cible. L'arme du fantassin peut également comporter différents dispositifs de visualisation disposés sur son canon. Une caméra CCD, acronyme anglo-saxon de Charge Coupled Device, positionnée sur l'arme, munie d'un objectif et couplée à un visuel disposé sur le casque ou le poignet permet au fantassin de prendre une visée déportée de la cible et donc de tirer tout en restant protégé. Une lunette de vision nocturne également positionnée sur l'arme permet la visée de nuit. Pour chacune de ces utilisations, il est utile de disposer à la fois: É d'un champ de vision normal du paysage sans grossissement; É d'un grand champ de vision pour la détection et la reconnaissance de cible et pour le tir à courte distance, grand champ obtenu avec une optique grand champ ayant un grossissement inférieur à l'unité ; É d'un champ de vision plus étroit pour I 'identification et le traitement de cible éloignée, champ de vision obtenu avec une optique ayant un grossissement supérieur à l'unité. II est possible d'utiliser soit des optiques interchangeables avec des focales différentes, soit des optiques à grossissement variable dites à zoom pour obtenir les grossissements nécessaires. Cependant, les conditions d'environnement ne se prêtent ni à l'utilisation d'optiques complexes, ni à des changements compliqués d'optiques devant se pratiquer rapidement, de tous temps et parfois de nuit par des fantassins pouvant porter des gants de protection. L'objet de l'invention est d'ajouter aux dispositifs de visualisation déjà disposés sur l'arme une optique simple, compacte et robuste permettant d'assurer à elle seule trois grossissements différents, simplement en l'utilisant dans des orientations différentes. La compacité du dispositif facilite sa rotation. Cette optique est un système afocal. Cette optique est également amovible et peut ainsi être disposée devant les différents dispositifs de visualisation placés sur l'arme et être retirée de l'arme lorsqu'elle n'est plus utile. L'intérêt du système optique afocal commutable et amovible est donc de disposer de plusieurs champs de vision devant plusieurs voies optiques à 1 'aide d 'un seul dispositif optique. Devant chaque voie optique, le dispositif permet selon son orientation ou d 'élargir le champ d 'observation ou de conserver le champ d 'observation pour I 'identification et le traitement des cibles proches ou de grossir le champ d'observation et donc d 'accroître la résolution pour I 'identification et le traitement de cibles éloignées. De plus, la commutation s'effectue simplement et rapidement par simple rotation du dispositif. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif afocal de type lunette de Galilée comprenant une optique convergente et une optique divergente disposées selon un premier axe dit axe optique, une monture mécanique support des dites optiques, caractérisé en ce que ladite monture mécanique comporte une ouverture de forme cylindrique, l'axe du cylindre étant perpendiculaire à l'axe optique et une première interface mécanique, l'axe de ladite première interface étant perpendiculaire à l'axe optique et à l'axe du cylindre; ledit dispositif destiné à être monté orientable sur une seconde interface mécanique d'accrochage fixée sur une structure mécanique. Avantageusement, le dispositif est disposé soit directement devant l'oeil d'un utilisateur, soit dans l'axe optique d'un dispositif de visualisation 30 également fixé sur ladite structure mécanique. Avantageusement, la seconde interface mécanique comporte au moins un mécanisme d'accrochage et de décrochage rapide dudit dispositif afocal. Avantageusement, la première interface mécanique comporte un 35 pivot d'indexation et la seconde interface mécanique comporte un mécanisme d'indexation complémentaire du pivot d'indexation permettant de positionner l'axe optique de l'afocal dans trois directions différentes, la première direction étant telle que les axes optiques du dispositif afocal et du dispositif de visualisation sont confondus, la seconde direction perpendiculaire à la première direction, la troisième direction dans le sens inverse de la première direction. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non 10 limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles: + la figure 1 représente une vue de profil du dispositif afocal selon l'invention; É la figure 2 représente une vue de dessus du dispositif afocal selon l'invention; + les figures 3, 4 et 5 représentent le dispositif selon l'invention disposé devant un système de visualisation dans trois orientations différentes; É la figure 6 représente différents emplacements possibles du dispositif selon l'invention sur le canon d'une arme; É les figures 7, 8 et 9 représentent le dispositif selon l'invention disposé devant l'oeil du fantassin dans trois orientations différentes; É les figures 10 et 11 représentent le dispositif selon l'invention disposé devant une caméra CCD dans deux orientations 25 différentes; É les figures 12, 13 et 14 représentent le dispositif selon l'invention disposé devant un dispositif à intensificateur de lumière dans trois orientations différentes. Les figures 1 et 2 représentent respectivement une vue de profil et une vue de dessus du dispositif afocal 1 selon l'invention. Le dispositif comprend: É une optique convergente 11 et une optique divergente 12 disposées selon un premier axe dit axe optique Ox, lesdites 35 optiques représentées en pointillés sur les figures 1 et 2; É une monture mécanique 13 support des dites optiques représentée en traits pleins sur les figures 1 et 2, ladite monture mécanique comportant une ouverture 14 de forme cylindrique, l'axe Oy du cylindre étant perpendiculaire à l'axe optique Ox et une première interface mécanique 15, l'axe Oz de ladite première interface étant perpendiculaire à l'axe optique Ox et à l'axe du cylindre Oy. L'ensemble optique comprenant l'optique convergente et l'optique divergente forme un dispositif afocal à la condition que les foyers des deux optiques soient confondus. Ce type de dispositif est appelé lunette de Galilée. Dans ce cas, si on note Fc et FD les focales respectives des optiques convergente et divergente et si on note G le rapport égal à FCIFD, on démontre: É qu'une image dite à l'infini entrant par l'optique convergente est transmise par l'optique divergente avec un grossissement égal à G; É qu'une image dite à l'infini entrant par l'optique divergente est transmise par l'optique convergente avec un grossissement égal à1/G. Cette combinaison a plusieurs avantages. Elle permet d'obtenir des grossissements satisfaisants dans un encombrement réduit, n'excédant pas quelques centimètres. L'image finale à travers l'afocal a le même sens que l'image initiale sans avoir recours à des prismes redresseurs d'images. L'optique convergente 11 ou l'optique divergente 12 peuvent être, par exemple, des lentilles simples ou des doublets optiques composés de deux lentilles collées de façon à corriger les aberrations chromatiques et géométriques principales. Ils peuvent comporter un traitement anti-reflet de façon à améliorer la transmission du dispositif afocal. Ces lentilles ou ces doublets sont suffisamment minces pour laisser un espace libre important entre l'optique convergente et l'optique divergente. Ainsi, la monture mécanique qui maintient ces deux groupes peut comporter une ouverture centrale de forme cylindrique libre de toutes lentilles à travers laquelle il est possible d'observer. La monture peut dépasser légèrement les dioptres extrêmes de l'optique convergente ou de l'optique divergente de façon à protéger mécaniquement ces surfaces. Le dispositif afocal comporte une première interface mécanique 15, l'axe Oz de ladite première interface étant perpendiculaire à l'axe optique Ox commun de l'optique convergent et de l'optique divergente et à l'axe du cylindre Oy. Le dispositif peut ainsi être monté orientable au moyen de ladite première interface sur une seconde interface mécanique d'accrochage fixée sur une structure mécanique. De plus, la première interface mécanique comporte un pivot d'indexation 16 et la seconde interface mécanique comporte un mécanisme d'indexation complémentaire du pivot d'indexation 16 permettant de positionner précisément l'axe optique de l'afocal dans trois directions différentes comme indiqué sur les figures 3, 4 et 5 qui représentent le dispositif afocal 1 monté sur une structure mécanique 3 et disposé devant un dispositif de visualisation 2. Sur ces vues, la seconde interface mécanique et son mécanisme d'indexation ne sont pas représentés pour simplifier la représentation. Les axes optiques du dispositif afocal 1 et du dispositif de visualisation 2 sont représentés par des flèches en pointillés et les rotations correspondant aux changements de direction du dispositif afocal par des flèches semi-circulaires épaisses. Sur la figure 3, la première direction est telle que les axes optiques du dispositif afocal 1 et du dispositif de visualisation 2 sont confondus. Sur la figure 4, la seconde direction est perpendiculaire à la première direction. Sur la figure 5, la troisième direction est dans le sens inverse de la première direction. Ainsi, dans le premier cas, l'image fournie a un grandissement de G, dans le second cas de 1 et dans le troisième cas de 1/G. Par exemple si G vaut 2, on obtient respectivement les grandissements de 2, de 1 et de 0.5 avec le même système optique. La structure mécanique est le plus souvent le canon d'une arme. Dans ce cas, le dispositif afocal selon l'invention peut être monté sur différentes interfaces mécaniques 17 disposées sur ledit canon 3 comme indiqué sur la figure 6. Les flèches droites épaisses de la figure indiquent les emplacements possibles du dispositif. Les flèches semicirculaires indiquent les orientations possibles du dispositif afocal pour chaque emplacement. Dans une première position, il est disposé devant une caméra CCD 2, dans une seconde position, il est disposé devant une lunette de vision de nuit non représentée sur la figure, enfin dans une troisième position, il est disposé devant l'ceil du tireur. Les figures 7, 8 et 9 montrent les différentes positions ou orientations possibles du dispositif afocal lorsqu'il est disposé devant l'ceil du tireur 4. La seconde interface mécanique 17 comporte au moins un mécanisme 18 d'accrochage et de décrochage rapide dudit dispositif afocal, permettant soit de le retirer rapidement de son support soit de l'orienter rapidement dans une position donnée. Ce mécanisme peut comporter une pièce mobile comportant un ressort de rappel qui assure le maintien du dispositif afocal en place et son extraction rapide. Sur la figure 7, le dispositif afocal 1 n'est pas fixé sur le canon 3 de l'arme, le tireur prend une visée directe. Sur la figure 8, le dispositif afocal 1 est fixé sur le canon de l'arme, l'axe optique du dispositif afocal et l'axe de visée sont confondus et la lentille convergente de l'afocal est tournée vers le paysage extérieur. L'image vue par le tireur est grossie d'un grossissement G, la résolution de l'image est augmentée de ce même facteur permettant ainsi l'identification d'une cible éloignée. Dans une seconde orientation représentée en figure 9, l'axe optique du dispositif afocal et l'axe de visée sont perpendiculaires. Dans ce cas, l'afocal n'apporte aucun grossissement. Cette position permet au tireur de retrouver rapidement l'image directe sans ôter le dispositif afocal de l'arme. Les figures 10 et 11 montrent les différentes orientations possibles du dispositif afocal lorsqu'il est disposé sur une interface mécanique 17 positionnée devant la caméra CCD 2 montée à demeure sur le canon 3 de l'arme. Dans une première orientation représentée en figure 10, les axes optiques du dispositif afocal et de la caméra sont confondus et la lentille convergente de l'afocal est tournée vers le paysage extérieur. L'image vue par la caméra est grossie d'un grossissement G, la résolution de l'image est augmentée de ce même facteur permettant ainsi l'identification d'une cible éloignée tout en restant protégé. Dans une seconde orientation représentée en figure 11, les axes optiques du dispositif afocal et de la caméra sont perpendiculaires. Dans ce cas, l'afocal n'apporte aucun grossissement. Les figures 12, 13 et 14 montrent les différentes orientations possibles du dispositif afocal lorsqu'il est disposé sur une interface mécanique 17 positionnée devant l'objectif d'entrée d'une lunette de vision de nuit 5. Celle-ci fournit au tireur une image intensifiée du paysage extérieur. Elle comporte essentiellement un objectif d'entrée, un intensificateur de lumière et un oculaire. Dans une première orientation représentée en figure 12, les axes optiques du dispositif afocal et de la lunette 5 sont confondus et la lentille convergente de l'afocal est tournée vers le paysage extérieur. L'image vue par la lunette est grossie d'un grossissement G, la résolution de l'image est augmentée de ce même facteur permettant ainsi l'identification d'une cible éloignée. Dans une seconde orientation représentée en figure 13, les axes optiques du dispositif afocal et de la caméra sont perpendiculaires. Dans ce cas, l'afocal n'apporte aucun grossissement. Dans une troisième orientation représentée en figure 14, les axes optiques du dispositif afocal et de la lunette sont confondus mais la lentille divergente de l'afocal est tournée maintenant vers le paysage extérieur. L'image vue par la lunette est grossie d'un grossissement 1/G, le champ de la lunette est alors élargi permettant une exploration plus rapide du champ de bataille. Le changement de grossissement obtenu par rotation du dispositif afocal est particulièrement ergonomique dans ce dernier cas dans la mesure où le fantassin peut passer d'une orientation à l'autre très rapidement sans retirer le dispositif afocal et sans le voir, ce qui est particulièrement intéressant pour les missions de nuit. REVENDICATIONS 1. Dispositif afocal (1) de type lunette de Galilée comprenant une optique convergente (11) et une optique divergente (12) disposées selon un premier axe dit axe optique Ox, une monture mécanique (13) support des dites optiques, caractérisé en ce que ladite monture mécanique (13) comporte une ouverture (14) de forme cylindrique, l'axe Oy du cylindre étant perpendiculaire à l'axe optique Ox et une première interface mécanique (15), l'axe de ladite première interface étant perpendiculaire à l'axe optique Ox et à l'axe Oy du cylindre; ledit dispositif destiné à être monté orientable sur une seconde interface mécanique d'accrochage (17) fixée sur une structure mécanique (3). 2. Dispositif afocal selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif est disposé devant l'oeil (4) d'un utilisateur. 3. Dispositif afocal selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 ledit dispositif est disposé dans l'axe optique d'un dispositif de visualisation (2, 5) fixé sur ladite structure mécanique (3). 4. Dispositif afocal selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde interface mécanique (17) comporte au moins un mécanisme (18) 25 d'accrochage et de décrochage rapide dudit dispositif afocal. 5. Dispositif afocal selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première interface mécanique (15) comporte un pivot d'indexation (16) et que la seconde interface mécanique comporte un mécanisme d'indexation complémentaire du pivot d'indexation permettant de positionner l'axe optique Ox du dispositif afocal dans trois directions différentes, la première direction étant telle que les axes optiques du dispositif afocal et du dispositif de visualisation sont confondus, la seconde direction perpendiculaire à la première direction, la troisième direction dans le sens inverse de la première direction. 6. Dispositif afocal selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de visualisation (2) est une caméra. 7. Dispositif afocal selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de visualisation (5) est un dispositif à intensificateur de lumière. 8. Dispositif afocal selon l'une des revendications précédentes, o caractérisé en ce que la structure mécanique (3) est le canon d'une arme.