Brevet FR3124863A1 — publié le 20230106

La présente invention concerne une voie directe optique (1) comprenant un système optique d’objectif (2), un système de séparation de voie oculaire (3), un système d’injection d’une voie vidéo (4), une première voie optique d’observation (5), et une deuxième voie optique d’observation (6). En outre, la voie directe optique (1) comprend des moyens de rotation de la première voie optique d’observation (5), en particulier en vue du réglage inter pupillaire, et un premier système optique redresseur (8) et un deuxième système optique redresseur (10), respectivement pour chacune de la première voie optique d’observation (5) et de la une deuxième voie optique d’observation (6). Figure pour l’abrégé : Fig. 11 Voie directe optique DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine des dispositifs optiques, notamment les dispositifs optiques d’observation, et plus particulièrement le domaine des dispositifs mono- optiques objectif d’observation binoculaire. ETAT DE LA TECHNIQUE D’une manière connue, une voie directe optique, également dénommé par l’acronyme VDO, simple est constituée d’un objectif E et d’un ou deux oculaires C. Le grossissement d’une telle voie directe optique, est égal au rapport entre la focale de l’objectif et la focale de l’oculaire. Néanmoins, ce type de voie directe optique engendre l’inconvénient de présenter une image inversée dans les oculaires. Afin de redresser l’image, il est connu d’ajouter un système de véhiculage, en particulier dans le cas des lunettes de tir, ou un système de prisme redresseur, tel qu’un prisme de Schmidt-Pechan ou de Péchan en toit, un prisme de Porro, un pentaprisme en toit, un prisme d’Abbe-Porro ou un prisme d’Abbe-König … L’ajout d’un système de véhiculage présente néanmoins l’inconvénient de rallonger de façon significative la formule optique en défavorisant la qualité dans le champ, en particulier à cause de la forte présence de l’aberration dite de courbure de champ. L’ajout d’un système de prisme redresseur est généralement utilisé dans les jumelles ou appareils photographiques reflex. Un tel système de prisme redresseur garantit une bonne qualité image dans un encombrement réduit. En outre, pour réaliser une voie directe optique, de type simple sans véhiculage, binoculaire, il est connu de redresser l’image pour chaque oculaire par : l’introduction d’un prisme redresseur A avant la séparation binoculaire, ou l’introduction d’un prisme redresseur pour chaque oculaire. Les systèmes binoculaires nécessitent de pouvoir ajuster une distance entre les oculaires correspondant à l’espace inter-pupillaire d’un utilisateur. Tel que représenté sur les figures 1 et 2, le réglage inter-pupillaire est le plus souvent réalisé par la rotation de rhomboèdres B, un sur chaque œil, que l’on fait tourner avec l’oculaire C correspondant autour de leur axe d’entrée (ils sont invariants en rotation). Tel que représenté sur les figures 3 et 4, il peut également être fait par un système de prisme redresseur, par exemple un prisme de Porro D, par le même principe de rotation lorsque le redressement de l’image est réalisé dans chaque oculaire. En outre, la séparation binoculaire implique nécessairement que les longueurs des trajets optiques (air et verre) soient les mêmes jusqu’au plan contenant les deux plans images de l’objectif. Typiquement, pour un réglage inter-pupillaire avec rhomboèdres, il est nécessaire de compenser la traversée du cube de séparation pour l’un des oculaires par une lame de verre sur l’autre oculaire. Néanmoins, les solutions connues pour redresser l’image et permettre un réglage de l’écartement inter-pupillaire présentent des inconvénients majeurs. En particulier, elles peuvent comporter un cube séparateur qui a une double fonction de séparation de la voie unique d'entrée en deux voies oculaires et d’injection dans les oculaires d’une image vidéo et/ou d’incrustations, tels que des symboles ou du texte. Ainsi, d’une part, le cube séparateur, qui est constitué, dans le premier cas, d’une partie d’un des rhomboèdres et, dans le deuxième cas, d’une partie de l’un des prismes de Porro, doit tourner avec le bras oculaire correspondant. Lorsque la voie directe optique incorpore une voie optique de restitution, telle qu’une voie optique vidéo venant se superposer à la voie directe optique, il est donc également nécessaire que la voie optique de restitution tourne avec le bras oculaire. Il en résulte qu’il est excessivement contraignant et compliqué d’assurer une rotation de la voie optique complète. D’autre part, si la voie optique présente un verre affichant, par exemple, un réticule situé dans le plan image de l’objectif dans l’un ou l’autre des bras oculaires, il aura également un mouvement de rotation (dévers). Ceci est très gênant voire rédhibitoire pour un réticule stadimétrique. De plus, le mouvement du réticule est très défavorable à une conservation de l’harmonisation avec d’autres voies optiques. Ces deux inconvénients sont intrinsèquement liés à la contrainte d’avoir un réticule servant de référence de ligne de visée et à celle d’avoir une voie de restitution. Par exemple, pour des jumelles civiles, il n’y a ni réticule, ni restitution. Pour un microscope binoculaire, il peut éventuellement y avoir un réticule, mais il n’est pas utilisé comme référence de ligne de visée et il n’y a pas de voie de restitution. Le réglage inter-pupillaire par rotation des deux bras oculaires ne pose donc, dans ces cas, aucun problème. Une solution pour éviter ces inconvénients est de ne faire tourner que l’un des bras oculaires, par exemple le bras oculaire droit de la ou de la , de sorte que le cube séparateur ne tourne plus, la voie de restitution est fixe et le réticule, que l’on pourra mettre sur le bras oculaire gauche, sera également fixe. Une telle solution résout les deux inconvénients majeurs précités, mais on en introduit un nouveau. En effet, lors du réglage de l’écart inter-pupillaire, l’axe des deux oculaires s’incline fortement, tel que visible sur les figures5 à 8, ce qui oblige l’utilisateur à incliner la tête, et donc ce qui, d’un point de vue ergonomique, n’est pas acceptable Le problème de la forte inclinaison de l’axe des oculaires vient du fait que l’oculaire se déplace sur une portion de cercle dont le centre se situe sur l’axe d’entrée du rhomboèdre ou des prismes de Porro. Un angle θ entre l’axe des oculaires en position moyenne et l’axe reliant l’entrée et la sortie du bras oculaire détermine la portion de cercle utile au réglage inter-pupillaire. Une telle portion de cercle induit un mouvement horizontal, qui est nécessaire pour le réglage inter-pupillaire, mais aussi un mouvement vertical parasite. Plus l’angle θ est petit et plus le mouvement parasite vertical est important. Il faudrait dans l’idéal avoir un angle θ de 90° permettant d’utiliser le bas du cercle lors de la rotation pour avoir un déplacement vertical très faible. Ce mouvement vertical est plus faible dans la version Porro car l’angle θ est plus grand. L’angle θ est lui-même dépendant d’une longueur « l » entre l’entrée et la sortie du bras oculaire. L’augmentation de la longueur « l » permet d’augmenter l’angle θ. Toutefois, une telle augmentation se ferait au détriment de l’encombrement, de la masse et des focales de l’objectif et de l’oculaire compte tenu de l’augmentation du trajet dans les bras oculaires. De plus, une telle augmentation en longueur a des limites et ne permet pas d’atteindre un angle θ proche de 90° L’inclinaison de l’axe des oculaires dépend de plusieurs facteurs liés au dimensionnement de la voie directe optique. Dans un cas typique, elle est de l’ordre de ±15° pour la solution à rhomboèdre, et de l’ordre de ±8° pour la solution à prismes de Porro. Dans ce contexte, il est nécessaire de fournir une voie directe optique permettant d’effectuer un réglage inter-pupillaire sans que le cube séparateur ne tourne, et sans que l’axe des oculaires ne s’incline significativement. Selon un premier aspect, l’invention propose un voie directe optique comprenant un système optique d’objectif, un système de séparation de voie oculaire, un système d’injection d’une voie vidéo, une première voie optique d’observation, et une deuxième voie optique d’observation. En outre, la voie directe optique comprend des moyens de rotation de la première voie optique d’observation, en particulier en vue du réglage inter pupillaire, et un premier système optique redresseur et un deuxième système optique redresseur, respectivement pour chacune de la première voie optique d’observation et de la une deuxième voie optique d’observation. Les moyens de rotation de la première voie optique d’observation et/ou le deuxième système optique redresseur d’une image dans la première voie optique d’observation peuvent comprendre un prisme d’Abbe-Porro. Les moyens de rotation peuvent comprendre un demi-rhomboèdre. Les moyens de rotation peuvent comprendre un demi-rhomboèdre miroir. La première voie optique d’observation peut comprendre, successivement en suivant un chemin optique à partir des moyens de séparation : le deuxième système optique redresseur, notamment le prisme d’Abbe-Porro, le demi-rhomboèdre, et le demi-rhomboèdre miroir. Le premier système optique de redresseur peut comprendre un prisme de Porro. La voie directe optique peut comprendre, successivement en suivant un chemin optique à partir du système optique d’objectif : le système de séparation des voies oculaires, le système d’injection d’une voie vidéo, le premier système optique de redresseur, notamment le prisme de Porro, et parallèlement, la première voie optique d’observation et la deuxième voie optique d’observation. La deuxième voie optique d’observation peut comprendre un verre permettant l’affichage d’un réticule et/ou d’une échelle de distance. Bien entendu les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. DESCRIPTION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de l’invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles : La est une représentation schématique, en perspective, d’une voie directe optique de l’art antérieur ; La est une représentation schématique de la voie directe optique de de la ; La est une représentation schématique, en perspective, d’une voie directe optique de l’art antérieur ; La est une représentation schématique de la voie directe optique de de la ; La est une représentation schématique de la voie directe optique de la lors d’un écartement inter-pupillaire maximal ; La est une représentation schématique de la voie directe optique de la lors d’un écartement inter-pupillaire minimal ; La est une représentation schématique de la voie directe optique de la lors d’un écartement inter-pupillaire maximal ; La est une représentation schématique de la voie directe optique de la lors d’un écartement inter-pupillaire minimal ; La est une représentation schématique, en perspective, d’un prisme de Porro ; La est une représentation schématique, en perspective, d’un prisme d’Abbe-Porro ; La est une représentation schématique, en perspective, d’une voie directe optique selon l’invention ; La est une représentation de la rotation de la première voie optique d’observation de la voie directe optique selon l’invention lors d’un écartement inter-pupillaire maximal ; et La est une représentation de la rotation de la première voie optique d’observation de la voie directe optique selon l’invention lors d’un écartement inter-pupillaire minimal. Voie directe optique (1) comprenant un système optique d’objectif (2), un système de séparation de voie oculaire (3), un système d’injection d’une voie vidéo (4), une première voie optique d’observation (5), et une deuxième voie optique d’observation (6) ; caractérisée en ce que la voie directe optique (1) comprend des moyens de rotation de la première voie optique d’observation (5), en particulier en vue du réglage inter pupillaire, et un premier système optique redresseur (8) et un deuxième système optique redresseur (10), respectivement pour chacune de la première voie optique d’observation (5) et de la une deuxième voie optique d’observation (6). Voie directe optique (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de rotation de la première voie optique d’observation et/ou le deuxième système optique redresseur (10) d’une image dans la première voie optique d’observation (5) comprennent un prisme d’Abbe-Porro. Voie directe optique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de rotation comprennent un demi-rhomboèdre (121). Voie directe optique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de rotation comprennent un demi-rhomboèdre miroir (122). Voie directe optique (1) selon les revendications 1 à 4 en combinaison, caractérisée en ce que la première voie optique d’observation (5) comprend, successivement en suivant un chemin optique à partir des moyens de séparation : le deuxième système optique redresseur (10), notamment le prisme d’Abbe-Porro, le demi-rhomboèdre (121), et le demi-rhomboèdre miroir (122). Voie directe optique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier système optique de redresseur (8) comprend un prisme de Porro. Voie directe optique (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la voie directe optique (1) comprend, successivement en suivant un chemin optique à partir du système optique d’objectif (2) : le système de séparation des voies oculaires (3), le système d’injection d’une voie vidéo (4), le premier système optique de redresseur (8), notamment le prisme de Porro, et parallèlement, la première voie optique d’observation (5) et la deuxième voie optique d’observation (6). Voie directe optique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la deuxième voie optique d’observation (6) comprend un verre permettant l’affichage d’un réticule et/ou d’une échelle de distance.