Brevet FR2877735A1 — publié le 20060512

La présente invention concerne les instruments optiques grossissants, et notamment les dispositifs de visée d'arme, et elle se rapporte à la protection des utilisateurs de ces instruments contre le rayonnement thermique des explosions nucléaires. Une application essentielle est la protection des yeux des tireurs des véhicules blindés utilisant des dispositifs de visée télescopiques, contre le rayonnement thermique de l'éclair produit par les armes nucléaires tactiques. La demande de brevet britannique n 2 043 944A décrit un obturateur optoélectrique de protection à action rapide destiné à un instrument grossissant tel qu'un instrument télescopique, le mode de réalisation décrit mettant en oeuvre un écran d'un matériau PLZT à grain grossier, pouvant être commuté de manière réversible entre un état à transmission spéculaire et un état de dispersion diffuse, par une impulsion de tension déclenchée par l'arrivée du rayonnement sur un photodétecteur. L'écran est spécifié comme étant placé transver- salement au champ de vision d'une partie du système optique dont l'angle d'entrée ou le champ angulaire objet, déterminé par l'ouverture limite de l'instrument, est inférieur au champ angulaire image de l'instrument; de manière avantageuse, dans l'instrument télescopique décrit, l'écran est placé trnsversalement au champ de vision de l'objectif. L'obturateur ainsi décrit aurait une action suffisamment rapide, par exemple de l'ordre de 50 micro-secondes, pour la protection de l'oeil par exemple d'un tireur de canon de véhicule blindé ayant un dispositif de visée télescopique d'arme, pour une très courte partie initiale de l'éclair thermique nucléaire, mais il assure une absorption insuffisante lorsque la charge thermique s'accumule pendant le reste de l'éclair. En outre, cet obturateur n'est pas suffisamment robuste pour supporter cette accumulation thermique sans détérioration; la charge thermique totale d'un éclair nucléaire peut atteindre 1 650 J/cmz, valeur bien supérieure à celle qui est nécessaire à la destruction de ce type d'obturateur. Une protection suffisante pour la charge totale pourrait être donnée par un obturateur mécanique, par exemple d'acier, mais celui-ci ne peut être fermé que relativement lentement, par exemple en un temps de l'ordre de 100 ms. En conséquence, il ne suffit pas de disposer simplement un obturateur d'acier devant un tel obturateur optoélectrique, puisqu'il ne se fermerait pas suffisamment rapidement pour empêcher la destruction du second, le second donnant en outre une absorption insuffisante pour la protection de l'oeil sous l'action de la charge croissante. Des problèmes analogues de détérioration et d'absorption se posent dans d'autres dispositifs connus à obturateur opto-électrique réversible à action rapide, par exemple les dispositifs à cristaux liquides nématiques à torsion, comprenant une cellule à cristaux liquides entre deux polariseurs (voir brevet britannique n 1 425 920) ou des valves à cristaux liquides smectiques, excitées par de la lumière et éclaircies électriquement (voir par exemple "Electro-Optical Systems Design", (EOSD) mai 1982, p 9-10). Selon l'invention, un instrument optique grossis- sant par exemple un dispositif de visée télescopique de canon, est muni d'un dispositif de protection de l'oeil d'un utilisateur contre l'éclair thermique nucléaire, ce dispositif comprenant: un dispositif atténuateur opto-électrique à action relativement rapide, pouvant évoluer entre un état de transmission élevée et un état de faible transmission, le dispositif étant placé transversalement au champ de vision d'une partie du système optique de l'instrument, un filtre photochrome réversible à action relativement rapide placé au-delà du dispositif atténuateur, un filtre infrarouge placé au-delà du filtre 2877735 3 photochrome, un obturateur mécanique placé au-delà du filtre infrarouge, et un dispositif sensible à l'éclair nucléaire et destiné à déclencher la fermeture de l'obturateur mécanique et, le cas échéant, à provoquer sa mise à un état de faible transmission, avec commutation du dispositif opto-électrique à son état de faible transmission. Le dispositif opto-électrique peut comprendre un écran d'un matériau, par exemple un matériau PLZT à grain grossier, pouvant être commuté réserviblement entre un état sensiblement à transmission spéculaire et un état de dispersion diffuse optiquement. Lorsque l'instrument est télescopique, le dispositif peut être placé transversalement au champ de vision de l'objectif. Le filtre infrarouge peut être un filtre à deux éléments comprenant un élément d'absorption tourné vers le filtre photochrome et un élément réflecteur tourné vers l'obturateur mécanique. Selon l'invention, l'emplacement du dispositif atténuateur optoélectrique par rapport au système optique de l'instrument ne doit pas être tel que spécifié dans la demande précitée de brevet britannique n 2 043 944A. Par exemple, dans un instrument tel qu'un périscope, un écran tel qu'indiqué peut être placé dans le tube du périscope, endroit auquel les rayons lumineux parvenant sur l'écran sont parallèles, avec dispersion ultérieure dans la paroi du tube. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique est un schéma simplifié d'un dispositif télescopique de visée d'arme, selon l'invention. Sur la figure, un dispositif télescopique de visée d'arme est repéré par la référence 1 et il a un écran 2 de matériau PLZT à grain grossier placé au- delà de son objectif, de la manière décrite dans la demande de brevet britannique n 2 043 944A. Selon la présente invention, un filtre photochrome réversible 3 excité par les ultraviolets et à action rapide est placé au-delà de l'écran 2, et un filtre infrarouge à deux éléments 4 et 5 est placé au-delà du filtre 3. (Un filtre photochrome réversible, de manière connue, revient à l'état transparent après suppression du rayonnement excitateur). L'élément 4, tourné vers l'élément 3, est un élément absorbant et l'élément 5 un élément réflecteur. Les éléments 3 et 4 sont représentés sous forme séparée par raison de clarté, mais ils sont normalement collés l'un à l'autre. Au-delà de l'élément 5, un obturateur 6 d'acier est représenté dans sa position "fermée", sa position d'ouvertune étant repérée par la référence 6'. Les éléments 2, et 5 peuvent être places aans une mJnture tubulaire comme l'indique la référence 11. Le début d'un éclair nucléaire est détecté par un photodétecteur 7 qui déclenche simultanément la fermeture de l'obturateur 6 (supposé initialement dans sa position d'ouverture) par l'intermédiaire d'un organe 8 de manoeuvre (qui peut être par exemple électrique, hydraulique ou pneumatique) et déclenche un circuit générateur d'impulsions 9 qui fait passer l'écran 2 de son état initial à transmission spéculaire à son état de dispersion diffuse comme décrit dans la demande précitée de brevet. Le filtre photochrome 3 à action rapide contient de préférence du 1,2,5,6dibenzanthracène dans un liant d'une résine synthétique et d'un durcisseur, par exemple une résine époxyde. D'autres matériaux photochromes à action rapide de type connu peuvent être utilisés, par exemple le benzocoronène ou le chrysène. Un tel filtre réagit rapidement à la composante ultraviolette de l'éclair, s'assombrissant par exemple en moins de microsecondes environ. L'élément absorbant 4 du filtre infrarouge est avantageusement formé d'un verre "Schott" de type KG118 qui comporte un revêtement réfléchissant l'infrarouge (non représenté) à la surface tournée vers l'élément réflecteur 5. Ce dernier lui-même est avantageusement formé d'un verre "Tempax" revêtu d'un film dichroique "Schott" type 113. Les éléments 4 et 5 peuvent être collés par la colle "Nuclear Enterprises" NE580 qui est un époxyde durcissant à froid. L'obturateur 6 d'acier peut être un obturateur articulé du type monté sur les véhicules blindés de manière qu'il résiste au tir des armes légères mais modifié par mise en oeuvre de techniques d'usinage classiques afin que, du fonction-bernent manuel, il passe à un fonctionnement automatique rapide comme décrit précédemment. Cependant, d'autres formes d'obturateur 6 formé d'un métal convenablement robuste ou d'un autre matériau capable de supporter charge thc.i:mlque.uLa e, peuvent être utilisées, compte tenu d'autres propriétés qui peuvent être nécessaires, par exemple la résistance au tir des armes légères et aux fragments d'obus. L'obturateur peut être d'un type spécia- lement réalisé pour la fonction considérée et non un obturateur existant de protection contre le tir des armes légères, convenablement modifié, et il peut s'ajouter à un tel obturateur. En outre, l'utilisation d'un filtre infrarouge à deux éléments n'est pas primordiale, mais elle est moins coûteuse que celle d'un filtre équivalent à un seul élément capable de supporter la même charge thermique. Au début d'un éclair nucléaire, le filtre 3 s'assombrit très rapidement, par exemple en moins de 50 microsecondes environ, sous l'action de la composante ultraviolette et assure la protection principale de l'oeil 10 du tireur pendant la partie initiale de l'éclair. L'obturateur 6 commence aussi à se fermer mais beaucoup plus lentement et, pendant cette période, les filtres 4/5 ont pour rôle d'accroître en partie l'atténuation déjà assurée par le filtre 3 mais surtout de protéger le filtre 3 contre la charge thermique croissante lorsque l'éclair se prolonge. Par exemple, le filtre 3 peut ne pas pouvoir supporter une charge dépassant 80 J/çm2 environ sans déformation de sa surface alors que le filtre 4/5 peut encaisser jusqu'à 400 J/cm2 environ sans détérioration. Dans l'hypothèse d'une charge totale d'environ 1650 J/cm2 comme décrit précédemment, la charge atteint par exemple 80 J/cm2 environ dans les premières 80 ms et 120 J/cm2 environ après 100 ms. Dais l'hypothèse où il faut 100 ms pour que l'obturateur 6 se ferme, le filtre 4/5 réduit la charge du filtre 3 de la valeur précitée de 120 J/cm2 à environ 40 J/cm2 à la fin de cette période. Grâce à l'absorption dans le filtre 3, l'énergie au-delà de lui est réduite par exemple de la valeur précitée de 40 J/cm2 à 0,8 J/cm2 environ, c'est-à-dire â\ --c un rapport d'extinction d'environ: .50, 1. Cependant, ceci peut suffire à détériorer l'oeil, et le rôle de l'écran 2 à commutation rapide est de réduire encore plus l'énergie passant au-delà du filtre 3, à une valeur qui ne peut pas provoquer une telle détérioration. L'écran 2 peut par exemple donner un rapport d'extinction d'environ 500/1. (L'écran 2 peut supporter une charge pouvant atteindre environ 120 J/cm2 sans détérioration, bien que, avec l'arrangement décrit, la charge subie n'approche pas de cette valeur). On note que la présente invention concerne un système à protection progressive de l'oeil de l'utilisateur du dispositif de visée d'arme, dans lequel les différents atténuateurs optiques (éléments 2 à 5) assurent une protection rapide dès le début de l'éclair alors que l'obturateur d'acier se ferme relativement lentement, et dans lequel des éléments optiques successifs (à partir du filtre 5) assurent la protection des éléments suivants contre les détériorations d'une surcharge thermique et contribuent cumulativement à la protection de l'oeil_ On note aussi que, contrairement à certains systèmes proposés de protection contre l'éclair, le dispositif de 2877735 7 visée n'est pas fermé de manière permanente par un éclair unique, mais il peut être remis à l'état d'ouverture si bien que l'utilisateur peut recommencer ces opérations. Les divers éléments de l'arrangement peuvent être rendus solidaires du dispositif de visée lui-même ou ils peuvent être placés dans un ensemble séparé disposé devant un dispositif classique de visée, par exemple comme représenté. L'élément 2 peut être placé entre des éléments optiques du dispositif de visée lui-même comme décrit dans la demande précitée de brevet britannique n 2 043 944A, au lieu d'être placé à l'extérieur comme représenté, et ceci peut aussi s'appliquer à certains autres éléments. La demande précitée de brevet britannique n 2 043 944A indique l'utilisation d'un filtre infrarouge absorbant-réiléchissant destiné à protéger l'écran de matériau PLZT contre une surface thermique, mais il ne décrit pas l'utilisation du filtre photochrome 3 placé entre ces deux éléments et qui, selon l'invention, est le principal dispositif absorbant de protection de l'oeil pendant que l'obturateur 6 d'acier se ferme. Comme décrit précédemment, l'écran 2 de matériau PLZT a pour rôle essentiel d'assurer la protection contre les détérioration par le petit rayonnement résiduel qui pénètre dans le filtre 3. La demande pécitée ne décrit pas non plus l'utilisation d'éléments optiques à action rapide combinés à un obturateur métallique à action relativement lente ou analogue qui donne une protection contre la charge totale. s REVENDICATIONS 1. Instrument optique grossissant, comportant un dispositif de protection de l'oeil d'un utilisateur contre l'éclair thermique nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif atténuateur optoélectrique (2) à action relativement rapide, pouvant évoluer réversiblement entre un état de forte transmission et un état de faible transmission, ce dispositif étant placé transver- salement au champ vision d'une partie du système optique de l'instrument, un filtre photochrome réversible (3) à action relativement rapide, placé au-delà du dispositif d'atténuation, un filtre infrarouge (4, 5) placé au- delà du filtre photochrome, un obturateur mécanique (6) placé au-delà du filtre infrarouge, et un dispositif (7) sensible à l'éclair nucléaire et destiné à déclencher la fermeture de l'obturateur mécanique et, lorsque cela est nécessaire pour l'obtention de son état à faible transmission, la commutation du dispositif opto-électrique à l'état de faible transmission. 2. Instrument selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il constitue un dispositif télescopique de visée d'arme. 3. Instrument selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif opto-électrique (2) est un écran d'un matériau qui peut être commuté réversiblement entre un état pratiquement à transmission spéculaire et un état à dispersion diffuse optiquement. 4. Instrument selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau est un matériau PLZT à grain grossier. 5. Instrument selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif opto-électrique (2) est disposé transversalement au champ de vision de l'objectif de l'instrument. 6. Instrument selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre infrarouge (4, 5) comporte deux éléments, un élément absorbant (4) tourné vers le filtre photochrome et un élément réfléchissant (5) tourné vers l'obturateur mécanique. 7. Instrument selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre photochrome (3) contient du 1,2,5,6dibenzanthracène, du benzocoronène ou du chrysène, dans un liant d'une résine synthétique et d'un durcisseur.