Brevet FR3035522A1 — publié le 20161028

DESCRIPTION Dispositif optique La présente invention concerne un dispositif optique pour réunir deux faisceaux de rayons divergents, comprenant un boîtier dans lequel est formée une trajectoire de rayons qui traverse, en particulier de façon rectiligne, le boîtier et qui définit, aux extrémités, une ouverture d'entrée des rayons et une ouverture de sortie des rayons qui se trouvent aux faces frontales du boîtier opposées l'une à l'autre, une autre ouverture d'entrée des rayons étant disposée dans une paroi latérale du boîtier et reliée à la trajectoire des rayons, et un miroir semi-transparent qui est disposé à l'intérieur de la trajectoire des rayons et qui sert à réunir des faisceaux de rayons divergents péné- tants dans le boîtier via les deux ouvertures d'entrée des rayons pour former un faisceau de rayons sortant du boîtier via l'ouverture de sortie des rayons. La direction d'extension de la trajectoire des rayons correspond ici à la direction de sortie principale du faisceau de rayons sortant via l'ouverture de sortie des rayons. Les dispositifs optiques pour réunir deux faisceaux de rayons divergents sont connus sous modes différents dans l'état de la technique e servent à créer une reproduction conjoint de deux sources d'image par superposition de rayons optique. C'est pour cela que des informations additionnelles sous forme d'un image peuvent être superposées à la reproduction de l'objet observé. En conséquence les microscopes ou les télescopes sont pourvus de dispositifs optiques de ce genre pour permettre à l'observateur une perception simultanée du objet observé et de l'information additionnelle.. 3035522 Les dispositifs optiques connus pour réunir deux faisceaux de rayons divergents comprennent un boîtier avec deux ouvertures d'entrée des rayons et une ouverture de sortie des rayons ainsi qu'un miroir semi-transparent. Dans le boîtier est formée une trajectoire de rayons qui traverse le boîtier de façon 5 rectiligne et qui définit, aux extrémités, une ouverture de sortie des rayons et une ouverture d'entrée des rayons qui se trouvent aux faces frontales du boîtier opposées l'une à l'autre. La direction d'extension de la trajectoire des rayons correspond ici à la direction de sortie principale du faisceau de rayons sortant via l'ouverture de sortie des rayons. La deuxième ouverture d'entrée 10 des rayons est formée dans une paroi latérale du boîtier et reliée à la trajec- toire des rayons. Puis un miroir semi-transparent est disposé dans la trajectoire des rayons dans un angle de 45° par rapport à la direction d'extension de la trajectoire des rayons, miroir qui laisse en partie passer ou qui réfléchit en partie, selon la longueur des ondes, un faisceau de rayons incident. Ainsi, 15 les faisceaux de rayons pénétrants sont réunis en un faisceau de rayons sor- tant via l'ouverture de sortie des rayons. Il est possible de raccorder des caméras, des photodiodes ou des appareils semblables à l'ouverture de sortie des rayons. 20 Ces dispositifs optiques pour superposer optiquement deux images ont fait leurs preuves. Cependant, il semble désavantageux que le miroir semitransparent aboute à des aberrations dans la reproduction créée par le faisceau de rayons traversant le miroir semi-transparent. 25 Compte tenu de l'état de la technique, la présente invention a pour objet de présenter un dispositif optique du genre indiqué au début qui permet de créer, même au niveau de l'ouverture de sortie des rayons une reproduction du faisceau de rayons pénétrant le miroir semi-transparent autant exempt d'aberration que possible. 3035522 Pour résoudre ce problème la présente invention présente un dispositif optique pour réunir deux faisceaux divergents, le miroir semi-transparent duquel a une position verticale par rapport à la direction d'extension de la trajectoire des rayons et une unité de couplage duquel se trouve dans la trajec- 5 toire des rayons entre l'ouverture d'entrée des rayons et le miroir semi- transparent pour diriger le faisceau de rayons pénétrant via l'ouverture d'entrée latérale des rayons vers le miroir semi-transparent. Selon l'invention, le miroir semi-transparent est disposé verticalement par 10 rapport à la direction d'extension de la trajectoire des rayons de sorte que le faisceau de rayons traversant le miroir ne change pas de direction. C'est pour cela que les aberrations du faisceau traversant le miroir semitransparent sont éliminées. 15 À l'aide de l'unité de couplage, le faisceau de rayons pénétrant via l'ouverture d'entrée latérale des rayons est dirigé vers le miroir semi-transparent qui réfléchit le faisceau de rayons. De cette façon, le faisceau de rayons réfléchi par le miroir semi-transparent et optimisé au niveau des aberrations minimales, ainsi que le faisceau de rayons traversant le miroir semi-transparent 20 peuvent être réunis. De préférence, il est prévu que le miroir semi-transparent est configuré de manière coulissante dans la direction d'extension de la trajectoire des rayons. Ainsi, une reproduction focalisée est permise. 25 Selon une des configurations de la présente invention, il est prévu que le miroir semi-transparent est conçu sous forme d'un miroir dichroïque, un miroir servant à la séparation du faisceau de rayons incident selon la polarisation ou bien un miroir servant à la séparation proportionnelle de l'intensité du 30 faisceau de rayons incident. Ainsi, il est possible de séparer le faisceau de 3035522 rayons incident selon la longueur des ondes ou selon la polarisation ou bien de séparer proportionnellement l'intensité du faisceau de rayons incident en un faisceau de rayons réfléchi par le miroir semi-transparent et en un faisceau de rayons traversant le miroir semi-transparent. 5 De plus, l'unité de couplage peut être disposée de manière coulissante dans la direction d'extension de la trajectoire des rayons. Ainsi, une reproduction focalisée est permise. 10 Par rapport à la direction d'extension de la trajectoire des rayons, l'unité de couplage est disposée à la même hauteur et ainsi de façon opposée par rapport à l'ouverture d'entrée latérale des rayons dans le foyer intermédiaire et présente une entrée de guide de lumière, une sortie de guide de lumière ou, comme alternative, un miroir de couplage. Le miroir de couplage est disposé 15 de façon inclinée par rapport à la direction d'extension de la trajectoire des rayons, l'inclinaison étant plus particulièrement de 450. Ainsi, on permet le découplage d'un faisceau de rayons réfléchi par le miroir semi-transparent vers l'ouverture de sortie latérale des rayons ou bien le couplage d'un faisceau de rayons venant de l'ouverture d'entrée latérale des rayons vers le 20 miroir semi-transparent. Le miroir de couplage peut présenter une surface courbée afin de focaliser un faisceau de rayons réfléchi vers l'ouverture de sortie latérale des rayons. Comme alternative, un objectif focaliseur peut être disposé entre le miroir de 25 couplage et l'ouverture de sortie latérale des rayons. De préférence, l'objectif focaliseur est conçu sous forme d'une lentille qui est disposée de manière coulissante entre le miroir semi-transparent et l'ouverture d'entrée latérale des rayons. 3035522 De manière classique, un raccord pour un télescope peut être prévu au niveau de l'ouverture d'entrée des rayons sous forme d'un filetage ou d'une baïonnette. Ainsi, le dispositif optique peut rapidement être raccordé au télescope et débranché du télescope. 5 De même, un raccord pour un détecteur de rayons peut être prévu au niveau de l'ouverture de sortie des rayons, plus particulièrement un raccord sous forme d'une caméra ou d'une photodiode. Ainsi, on permet l'affichage, l'évaluation, le traitement et/ou le stockage du faisceau de rayons ou bien des 10 informations présentes dans le faisceau de rayons. Le raccord pour le détecteur de rayons peut, par exemple, être conçu sous forme d'un filetage, de préférence sous forme d'un raccord de monture C, ou en forme de baïonnette. Ainsi, le détecteur de rayons peut rapidement être 15 monté au dispositif optique ou télescopique ou bien débranché du dispositif optique ou télescopique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention sont clarifiés dans la description suivante d'une version d'un dispositif optique selon la 20 présente invention, en se référant aux dessins. Dans les dessins, il y a: figure 1 une vue schématique d'un dispositif optique servant à réunir deux faisceaux de rayons divergents selon un mode de réalisation de la présente invention. 25 La figure 1 montre un dispositif optique 1 pour réunir deux faisceaux de rayons divergents selon un mode de réalisation de la présente invention, et ce dispositif est ici conçu sous forme d'un module à raccorder à un télescope. 30 3035522 6 Le dispositif optique 1 comprend un boîtier en forme de L 2. Dans le boîtier 2 est formée une trajectoire de rayons qui traverse le boîtier 2 de façon rectiligne le long de la branche L longue et qui définit, aux extrémités, une ouverture de sortie des rayons 5 et une ouverture d'entrée des rayons 6 qui se 5 trouvent aux faces frontales du boîtier 2 de façon opposées l'une à l'autre. Une autre ouverture d'entrée latérale des rayons 7 est disposée dans une paroi latérale du boîtier 2, ici dans la face frontale ouverte de la branche L courte, et elle est reliée à la trajectoire des rayons. La direction d'extension de la trajectoire des rayons correspond à la direction de sortie principale 2a 10 d'un faisceau de rayons divergent S sortant via l'ouverture de sortie des rayons 5. Comme alternative, le boîtier peut être conçu en forme de T comme il est illustré à l'aide d'un trait interrompu dans la figure 1. Des sources de rayons divergentes non-illustrées sont disposées au niveau 15 de l'ouverture d'entrée des rayons 6 et de l'ouverture d'entrée latérale des rayons 7. Pour le raccordement d'un télescope au dispositif optique 1 comme source de rayons, un raccord non-illustré est prévu, sous forme d'un filetage ou d'une baïonnette, au niveau de l'ouverture d'entrée des rayons 6. 20 A l'intérieur de la trajectoire des rayons est disposé un miroir semi- transparent 3 qui sert à réunir deux faisceaux de rayons divergents SE1, SE2 pénétrant via les deux ouvertures d'entrée des rayons 6, 7 dans le boîtier 2 en un faisceau de rayons S sortant du boîtier 2 via l'ouverture de sortie des rayons 5. Le miroir semi-transparent 3 est disposé verticalement par rapport 25 à la direction d'extension de la trajectoire des rayons ou bien par rapport à la direction de sortie principale 2a du faisceau de rayons. Étant donné que le faisceau de rayons SE2 peut traverser le miroir semi-transparent 3 verticalement par rapport à son plan d'extension principale, une projection optimisée au niveau des aberrations minimales est ainsi permise au niveau de l'ouver- 3035522 ture de sortie des rayons 5 qui est disposée de façon opposée par rapport à l'ouverture d'entrée des rayons 6. Dans la trajectoire des rayons est disposée une unité de couplage 4 entre 5 l'ouverture de sortie des rayons 5 et le miroir semi-transparent 3 pour qu'elle dirige le faisceau de rayons SEi pénétrant via l'ouverture d'entrée latérale des rayons 7 vers le miroir semi-transparent 3. Cette unité de couplage 4 est conçue de manière coulissante dans la direction d'extension de la trajectoire des rayons. 10 En raison de son design, le dispositif optique 1 présente une zone entre l'ouverture de sortie des rayons 5 et le miroir semi-transparent 3 dans laquelle il y a une projection d'ombre sur le faisceau de rayons S ce qui provoque une intensité plus faible du faisceau de rayons S dans cette zone. Afin de réduire 15 la perte de lumière, l'unité de couplage 4 est petite par rapport au faisceau de rayons convergent incident S et disposée dans cette zone. Par rapport à la direction d'extension de la trajectoire des rayons, l'unité de couplage 4 est disposée à la même hauteur et ainsi de façon opposée par 20 rapport à l'ouverture d'entrée latérale des rayons 7. L'unité de couplage 4 comprend un miroir de couplage 4a servant à diriger le faisceau de rayons SEi pénétrant l'ouverture d'entrée latérale des rayons 7 vers le miroir semi-transparent 3. Pour cela, le miroir de couplage 4a est dis- 25 posé de manière inclinée par rapport à la trajectoire des rayons ou bien par rapport à la direction de sortie principale 2a du faisceau de rayons S. Cette inclinaison est de 45° de sorte que le miroir de couplage 4a diffracte de 90° de façon antiparallèle par rapport à la direction de sortie principale 2a le faisceau de rayons SEi pénétrant via l'ouverture d'entrée latérale des rayons 7 3035522 8 pour le diriger vers le miroir semi-transparent 3 disposé dans un angle de 900 par rapport à la direction de sortie principale 2a. De plus, un objectif focaliseur 8 est disposé entre le miroir de couplage 4a et 5 l'ouverture d'entrée latérale des rayons 7 pour focaliser le faisceau de rayons SEi pénétrant via l'ouverture d'entrée latérale des rayons 7. Cet objectif peut être disposé de manière coulissante entre l'ouverture d'entrée latérale des rayons 7 et le miroir de couplage 4a et elle est conçue sous forme d'une lentille. 10 Pendant l'utilisation, un faisceau de rayons SE1 divergent pénètre via l'ouverture d'entrée latérale des rayons 7. Ce faisceau de rayons SEi est focalisé à l'aide de l'objectif focaliseur 8 et puis tombe sur le miroir de couplage 4a. Le miroir de couplage 4a dirige le faisceau de rayons de façon antiparallèle par 15 rapport à la direction de sortie principale 2a vers le miroir semi-transparent 3 qui, à son tour, réfléchit le faisceau de rayons en la direction de sortie principale 2a selon la longueur des ondes. Via l'ouverture d'entrée des rayons 6 un faisceau de rayons SE2 divergent 20 tombe de façon parallèle par rapport à la direction de sortie 2a sur le miroir semi-transparent 3. Le faisceau de rayons SE2 traverse le miroir semitraversant 3 verticalement par rapport à son plan d'extension principal et ne change pas de direction sur le miroir semi-transparent 3. Ainsi, le faisceau de rayons traversant le miroir semi-transparent 3 peut être projeté de façon op- 25 timisée au niveau des aberrations minimales. Le faisceau de rayons SEi diffracté par l'unité de couplage 4 et réfléchi par le miroir semi-transparent 3 et le faisceau de rayons SE2 traversant le miroir semi-transparent sont réunis par le miroir semi-transparent 3 et sortent en- 30 semble, en direction de sortie principale 2a de l'ouverture de sortie des 3035522 rayons 5. Le cas échéant, le faisceau de rayons S est après focalisé par un objectif non-illustré et projeté à l'aide d'un détecteur de rayons non-illustré. 3035522 10 SIGNES DE REFERENCE 1 dispositif optique 5 2 boîtier 2a direction de sortie principale 3 miroir semi-transparent 4 unité de couplage 4a miroir de couplage 10 5 ouverture de sortie des rayons 6 ouverture d'entrée des rayons 7 ouverture d'entrée latérale des rayons 8 objectif focaliseur faisceau de rayons 15 SEi faisceau de rayons pénétrant SE2 faisceau de rayons pénétrant REVENDICATIONS1. Dispositif optique (1) pour réunir deux faisceaux de rayons divergents, comprenant un boîtier (2) dans lequel est formée une trajectoire de rayons qui traverse le boîtier (2) et qui définit, aux extrémités, une ouverture d'entrée des rayons (6) et une ouverture de sortie des rayons (5) qui se trouvent aux faces frontales du boîtier (2) opposées l'une à l'autre, une autre ouverture d'entrée des rayons (7) étant disposée dans une paroi latérale du boîtier (2) et reliée à la trajectoire des rayons, et un miroir semi-transparent (3) qui est disposé à l'intérieur de la trajectoire des rayons et qui sert à réunir des faisceaux de rayons divergents (SEi ; SE2) pénétrants dans le boîtier (2) via les deux ouvertures d'entrée des rayons (6, 7) pour former un faisceau de rayons (S) sortant du boîtier (2) via l'ouverture de sortie des rayons (5), ca- ractérisé en ce que le miroir semi-transparent (3) est disposé verticalement par rapport à la direction d'extension de la trajectoire des rayons et qu'une unité de couplage (4) est disposée dans la trajectoire des rayons entre l'ouverture de sortie des rayons (5) et le miroir semi-transparent (3) pour diriger le faisceau de rayons (SEO pénétrant via l'ouverture d'entrée latérale des rayons (7) vers le miroir semi-transparent (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le miroir se- mi-transparent (3) est disposé de manière coulissante dans la direction d'extension de la trajectoire des rayons. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractéri- sé en ce que le miroir semi-transparent (3) est réalisée sous forme d'un miroir dichroïque, d'un miroir servant à la séparation du faisceau de rayons incident selon la polarisation ou bien d'un miroir servant à la séparation propor- tionnelle de l'intensité du faisceau de rayons incident. 3035522 12 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de couplage (4) est disposée de manière coulissante dans la direction d'extension de la trajectoire des rayons. 5 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de couplage (4) dispose d'une entrée de guide de lumière ou d'une sortie de guide de lumière. 10 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'unité de couplage (4) dispose d'un miroir de couplage (4a) qui est disposé de façon inclinée par rapport à la direction d'extension de la trajectoire des rayons, l'inclinaison étant plus particulièrement de 45°. 15 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le miroir de couplage (4a) dispose d'une surface courbée. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un objectif fo- caliseur (8) est disposé entre le miroir de couplage (4a) et l'ouverture 20 d'entrée latérale des rayons (7) pour focaliser un faisceau de rayons diver- gent (SEI). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce qu'un raccord pour un télescope est prévu à l'au moins une 25 ouverture d'entrée des rayons (5) sous forme d'un filetage ou d'une baïon- nette. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce qu'un raccord pour un détecteur de rayons, en particulier 3035522 13 sous forme d'une caméra ou d'une photodiode, est prévu à l'ouverture de sortie des rayons (5). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le raccord 5 pour le détecteur de rayons est conçu sous forme d'un filetage, de préfé- rence sous forme d'un raccord de monture C, ou en forme de baïonnette.