INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l’état antérieur de la technique, en proposant une enceinte acoustique comprenant un dispositif de transmission acoustique optimal qui permet de propager les ondes sonores émises depuis l’arrière du haut-parleur vers un évent, et dont la longueur caractéristique et la section transversale caractéristique sont dimensionnées de telle sorte que la résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique est identique à la résistance acoustique du haut-parleur, ce qui permet d’obtenir, avec un seul haut-parleur, une réponse spectrale plate sur une très large bande de fréquences, par exemple sur l’ensemble de la gamme de fréquences 20Hz – 20kHz.
La présente invention permet ainsi d’améliorer la restitution audio de l’enceinte acoustique qui peut fournir un son le plus fidèle possible avec une efficacité maximale en comparaison avec les enceintes traditionnelles actuellement sur le marché.
La présente invention a donc pour objet une enceinte acoustique comprenant une boîte dans laquelle est monté au moins un haut-parleur, ladite boîte comprenant, pour chaque haut-parleur, une ouverture obturée par la partie avant du haut-parleur associé et un évent débouchant sur l’extérieur, l’enceinte acoustique comprenant en outre, à l’intérieur de la boîte et pour chaque haut-parleur, un dispositif de transmission acoustique s’étendant entre une extrémité d’entrée configurée pour recevoir les ondes sonores émises depuis l’arrière du haut-parleur associé et une extrémité de sortie débouchant dans l’évent associé, ledit dispositif de transmission acoustique étant configuré pour propager les ondes sonores émises depuis l’arrière du haut-parleur associé vers l’évent associé, caractérisée par le fait que chaque dispositif de transmission acoustique possède une longueur caractéristique et une section transversale caractéristique constante, ladite longueur caractéristique et ladite section transversale caractéristique étant dimensionnées de telle sorte que la résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique est identique à la résistance acoustique du haut-parleur associé.
Ainsi, le dimensionnement du dispositif de transmission acoustique de manière à ce que sa résistance acoustique soit égale à celle de son haut-parleur permet d’obtenir une puissance acoustique maximale et un rendement maximal de l’enceinte acoustique, en plus d’une réponse spectrale plate de l’enceinte acoustique sur une très large bande de fréquences (par exemple, sur l’ensemble de la gamme de fréquences 20Hz – 20kHz) en raison de la constance de la section transversale du dispositif de transmission acoustique.
La section transversale du dispositif de transmission acoustique doit rester constante sur toute la longueur du dispositif de transmission acoustique afin de garantir une résistance acoustique constante du dispositif de transmission acoustique, quelle que soit la fréquence au-dessus de la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique. En dessous de cette dernière, la résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique s’effondre.
Le dispositif de transmission acoustique assure ainsi une puissance acoustique constante quelle que soit la fréquence au-dessus de la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique.
Le dispositif de transmission acoustique permet un contrôle optimal du déplacement de la membrane du haut-parleur, permettant une diminution des contraintes physiques sur celui-ci, et donc permet de garantir une plus grande longévité du haut-parleur ainsi qu’une augmentation de la puissance admissible de celui-ci.
où Ap LT est la pression d’air de la ligne de transmission acoustique, Ap HP est la pression d’air du haut-parleur, Rac HP est la résistance acoustique du haut-parleur, et Rac LT est la résistance acoustique de la ligne de transmission acoustique.
Et l’équivalent de la loi d’Ohm dans le domaine acoustique donne :
où Ad est le débit d’air.
En utilisant la définition de la puissance acoustique pour une ligne de transmission acoustique :
En combinant les trois dernières équations, on obtient :
En prenant la dérivée de cette équation en utilisant Rac LT comme variable, on constate que le maximum de puissance se trouve à :
La puissance maximale est ainsi obtenue lorsque la résistance acoustique de la ligne de transmission acoustique et la résistance acoustique du haut-parleur sont identiques.
La représente la courbe de puissance acoustique de la ligne de transmission acoustique Pac LT en fonction de Rac LT .
Etant donné que Rac LT évolue inversement proportionnellement à la section de la ligne de transmission acoustique, il existe ainsi un lien direct entre le maximum de puissance du haut-parleur et la taille de la ligne de transmission acoustique et donc la taille de l’enceinte acoustique. En conséquence, à une puissance donnée du haut-parleur, la restitution de puissance maximale d’une enceinte à ligne de transmission ne dépend linéairement que de son volume.
Le dimensionnement de la section de la ligne de transmission acoustique va maintenant être décrit ci-dessous.
La définition de la puissance acoustique du haut-parleur est la suivante :
(N/m² * m 3 /s).
où Pac HP est la puissance acoustique du haut-parleur, Pr HP est la pression maximale produite par la membrane du haut-parleur, et De HP est le débit d’air maximal produit par la membrane du haut-parleur.
La force exercée sur la membrane du haut-parleur est définie de la façon suivante :
Par exemple, le télescope 1 selon l’invention peut être configuré de manière à atteindre un nombre d’ouverture inférieur à 1,7, ce qui permet avantageusement de faire converger la lumière dans des pixels de petite taille, si tant est que la qualité de l’image est en correspondance avec la taille desdits pixels.
C’est précisément le doublet asphéro-achromatique du correcteur de sphéricité 12 qui permet d’atteindre un nombre d’ouverture aussi faible, malgré sa colocalisation avec le correcteur de champ 14 qui, en raison de sa position au niveau du plan focal, ne permet pas de bénéficier des avantages d’une position de la pupille au centre de courbure du miroir comme cela est le cas pour le télescope de Schmidt conventionnel.
Le télescope 1 selon l’invention permet également de faire contenir un champ image étendu, idéalement d’un angle d’environ 6°, sur un capteur en deux dimensions placé dans le plan focal P du télescope, par exemple de type CCD ou CMOS de dernière génération disponibles sur le marché.
Ce faisant, un nombre d’ouverture inférieur à 1,5, de préférence inférieur à 1,3 permet également de réduire le volume et le poids total du télescope et par conséquent son inertie. Ceci est particulièrement avantageux, notamment dans le cas de la deuxième application, afin d’optimiser la consommation énergétique du satellite embarquant le télescope, comme requis pour les nanosatellites ou « cubesats ». Ainsi, le télescope selon l’invention présente un excellent compromis entre sa taille, son poids et sa puissance optique, à travers un facteur SWaP réduit ( Size, Weight and Power en anglais) par rapport aux télescopes de l’art antérieur.
Pour une configuration du télescope conforme à celle de la , l’inventeur a démontré que le diamètre d’ouverture D (ou pupille d’entrée du télescope) peut être avantageusement élargi à 400 mm, 600 mm, 800 mm, voire à des valeurs supérieures à 800 mm, tout en préservant un champ de vision supérieur à 6° et une qualité d’image compatible avec des capteurs opto-électroniques, par exemple de type CCD ou CMOS de grand format utilisés dans des caméras disponibles sur le marché.
Selon les diverses conceptions exposées dans l’article de Terebizh précité, monter à de telles valeurs de diamètre d’ouverture de télescope conduirait à des lentilles ou des miroirs de type Mangin de masse très élevée, rendant le concept quasiment irréalisable en pratique pour intégrer le télescope dans un satellite.
La présente invention garde par contre tout son potentiel de qualité d’image et de faisabilité en grande ouverture (e.g. diamètre d’ouverture de l’ordre 800 mm) en raison de la conception astucieuse du correcteur de sphéricité à base de lentilles asphériques présentant une faible variation d’épaisseur entre le centre et le bord et constituées de verres différents (c.f. doublet asphéro-achromatique tel que décrit ci-avant).
Ainsi, le télescope selon l’invention permet d’accroître la détectabilité d’objets de petite taille ou/et peu lumineux notamment en raison de leur faible taille, tels que des débris spatiaux ou des nanosatellites.
Par exemple, un télescope configuré selon l’exemple de la est capable de capter des images spatiales dans un champ de vision étendu présentant un angle de vision typiquement compris entre 3° et 8°, en particulier égal à 6°. Un tel champ de vision permet au télescope d’explorer le plus rapidement possible l’arc géostationnaire depuis une orbite basse (LEO : « Low Earth Orbit » en anglais). La qualité d’image obtenue dans le plan focal P du télescope est quasi-parfaite avec une tache image de diamètre inférieur à 4 µm, dans le domaine de longueurs d’ondes comprises entre 475 nm et 900 nm, avec une distorsion résiduelle inférieure à 0,005%, pour une ouverture de diamètre égale 230 mm et une longueur focale égale 311 mm, soit un nombre d’ouverture N=F/D=1,35.
De manière avantageuse, le télescope est configuré pour fonctionner dans le domaine spectral de l’optique visible, par exemple entre 380 nm et 780 nm. Ce domaine spectral est le plus efficace pour détecter la lumière diffusée par des satellites et débris de satellites éclairés par la lumière solaire. Ainsi, les composants optiques du télescope 1, notamment le doublet de lentilles asphéro-chromatique 12A-12B du correcteur de sphéricité 12 et les lentilles 14A-14F du correcteur de champ 14 sont constituées d’un matériau adapté au domaine de l’optique visible (e.g. capable de transmettre la lumière à des longueurs d’ondes comprises entre 380 nm et 780 nm).
Dans d’autres variantes de réalisation, les composants optiques du télescope selon l’invention pourront être sélectionnés pour opérer dans le domaine spectral de l'infrarouge proche du visible (e.g. à des longueurs d’onde strictement inférieures à 2,5 µm), de l’infrarouge moyen (i.e. à des longueurs d’onde comprises entre 3 µm et 5 µm), de l’infrarouge thermique (i.e. à des longueurs d’onde comprises entre 8 µm et 12 µm) ou à des longueurs d’ondes plus longues encore. Dans ce cas, on prévoira l’utilisation d’éléments réfractifs constitués de verres adaptés à fonctionner dans le domaine de longueurs d’ondes désiré. Le télescope selon la présente invention a un intérêt tout particulier pour les imageurs à infrarouge compacts, dans la mesure où il dispose d’un nombre d’ouverture N=F/D de valeur faible, typiquement inférieur à 1,5, comme désiré généralement dans le domaine infrarouge.
Dans d’autres variantes de réalisation particulières, le télescope selon l’invention pourra être configuré pour opérer dans le domaine spectral du rayonnement ultraviolet (UV) proche de la lumière visible, par exemple à des longueurs d’onde comprises entre 200 nm et 370 nm.
Ainsi, en fonction de l’application visée, le télescope selon l’invention pourra être configuré pour fonctionner dans les domaines du visible, de l’infrarouge et/ou de l’ultraviolet.
Dans le présent exemple, le correcteur de champ 14 comprend six lentilles. Toutefois, selon des variantes de réalisation non illustrées, le nombre de lentilles pourra être adapté notamment en fonction de la configuration des lentilles (i.e. choix des verres, asphéricité, etc).
L’inventeur a démontré qu’au minimum deux lentilles sont nécessaires pour permettre au correcteur de champ 14 d’opérer conjointement la correction de courbure de champ permettant de convertir le champ image courbe issu du miroir concave en un champ planaire dans le plan focal et les corrections d’aberrations de coma et d’astigmatisme (i.e. correction d’aberration à l’ordre 3) résultant de la distance entre les lentilles asphériques 12A, 12B et le miroir concave 10 (i.e. distance inférieure à 1,2.F, de préférence inférieure à F, où F désigne la longueur d’onde du télescope).
De manière générale, l’ajout d’éléments optiques correcteurs au sein du correcteur de champ 14, tels que les lentilles décrites ci-dessus, permet avantageusement de corriger les aberrations géométriques et/ou chromatiques à des ordres supérieurs, de fournir une correction supplémentaire de la distorsion et par conséquent d’atteindre un plus haut niveau de qualité d’image global sur le plus grand champ de vision possible.
D’un point de vue optique, le doublet de lentilles asphériques 12A, 12B à faible puissance optique paraxiale tel que décrit ci-dessus permet en particulier d’améliorer la correction de chromatisme à proximité de l’axe optique, de l’aberration sphérique et de la coma, notamment par rapport au cas d’une lame de Schmidt simple ou d’un doublet de deux lentilles sphériques de type Houghton. Une telle amélioration est principalement due aux asphérisations des surfaces et à la faible puissance optique paraxiale introduite par les lentilles 12A, 12B dont la variation d’épaisseur maximale est limitée à 5% du diamètre D, de préférence à 3,33 ou 3% de D comme décrit ci-avant.
Ainsi en combinant la faible puissance optique paraxiale et le profil asphérique des deux lentilles 12A, 12B, l’inventeur a mis en évidence qu’une excellente correction des aberrations optiques principalement chromatiques et d’ouverture peut être obtenue et de manière inégalée par rapport aux télescopes de l’art antérieur, notamment à des ordres optiques supérieurs, permettant ainsi d’accroître la qualité des images à travers l’intégralité du champ de vision du télescope tout en permettant d’atteindre un nombre d’ouverture N réduit à 1,5 voire à 1,3.
Une telle réduction du nombre d’ouverture est significative par rapport à la valeur limite de 2,2 connue de l’art antérieur. Cette réduction permet non seulement de rendre plus compact le télescope mais également d’accroître la rapidité d’acquisition des images de manière significative. En particulier, un nombre d’ouverture N réduit à 1,5 permet de concentrer le flux lumineux incident sur une tache image de taille significativement réduite et ainsi de gagner en résolution et accroître la détectivité du télescope, par rapport aux télescopes de Schmidt de l’art antérieur les plus performants pour lesquels le nombre d’ouverture est limité à 2,2. Ceci est particulièrement avantageux pour détecter des objets spatiaux de taille encore plus faible et sans dégrader la qualité optique des images fournies.
En particulier, l’inventeur a constaté que l’asphéricité des lentilles du correcteur de sphéricité prise en combinaison avec la condition de variation d’épaisseur de ces lentilles selon l’invention comme décrit ci-avant a pour effet de corriger une variation chromatique de l’aberration sphérique ainsi qu’une composante de coma et d’astigmatisme résiduelle, qui se combinent avec les corrections apportées par le correcteur de champ.
Lorsque le correcteur de sphéricité est placé entre les plans P’ et T4 comme décrit précédemment en référence à la , cette combinaison de caractéristiques a pour effet de corriger les aberrations sphériques, de coma, et d’astigmatisme résiduelles du télescope jusqu’à un niveau encore jamais atteint par l’art antérieur.
Les deux lentilles asphériques 12A, 12B sont en outre réalisées en deux verres différents sélectionnés de telle sorte qu’ils présentent des dispersions d’indice de réfraction en fonction de la longueur d’onde complémentaires. Ainsi, les deux lentilles 12A, 12B forment un doublet dit « asphéro-achromatique » permettant de corriger l’aberration sphérique provoquée par le miroir concave 10, tout en réduisant les aberrations chromatique et de coma, quelle que soit la longueur d’onde de la lumière incidente, ou du moins sur un domaine spectral étendu.
L’inventeur a constaté que le caractère asphérique des lentilles 12A, 12B pris en combinaison avec l’utilisation de verres différents procure une correction des aberrations sphériques qui ne varie pas ou bien varie de manière négligeable en fonction de la longueur d’onde de la lumière incidente sur un domaine spectral relativement étendu par rapport aux télescopes de Schmidt de l’art antérieur.
Cette correction à large spectre est d’autant plus avantageuse que le télescope est destiné à collecter et concentrer la lumière sur un domaine spectral étendu pour obtenir la meilleure efficacité de détection possible.
En pratique, pour former ce doublet asphéro-achromatique, le profil de dispersion de l’indice de réfraction du verre et le profil asphérique des lentilles asphériques 12A, 12B peuvent être sélectionnés de sorte que le doublet corrige l’aberration sphérique du miroir concave 10 avec le minimum de variation chromatique.
De préférence, une des lentilles asphériques est sélectionnée de type « Flint », c’est-à-dire présentant une forte dispersion d’indice de réfraction en fonction de la longueur d’onde et l’autre lentille asphérique est sélectionnée de type « Crown », c’est-à-dire présentant une faible dispersion d’indice de réfraction. Plus précisément, un verre de type « Crown » présente un nombre d’Abbe supérieur à 55 et un indice de réfraction faible, indiquant une faible dispersion chromatique, tandis qu’un verre de type « Flint » présente un nombre d’Abbe inférieur à 50 et un indice de réfraction relativement élevé.
Par exemple, la première lentille asphérique 12A est constituée du verre référencé BK7 présentant un nombre d’Abbe ν1=64, tandis que la deuxième lentille asphérique 12B est constituée du verre référencé F2 présentant un nombre d’Abbe ν2=32.
Ainsi, la sélection de ces deux verres permet d’élargir sensiblement le domaine spectral dans lequel peut fonctionner le télescope 1, en particulier dans le domaine de l’optique visible (e.g. entre 450 nm et 750 nm) et dans un domaine infrarouge proche du visible (e.g. entre 475 nm et 900 nm) et/ou dans un domaine ultraviolet (UV) proche du visible (i.e. inférieur à 450 nm, e.g. entre 200 nm et 370 nm).
Plus le domaine spectral de fonctionnement du télescope est étendu, plus le télescope est capable de capter un nombre élevé de photons, ce qui contribue également à accroître la détectivité du télescope, notamment pour permettre la détection d’objets spatiaux de taille encore plus faible.
La faible puissance optique paraxiale des deux lentilles asphériques résultant de la condition d’épaisseur décrite ci-avant permet d’agir sur les autres aberrations de chromatisme axial (ou latéral), de coma, en combinaison avec les lentilles du correcteur de champ de manière à améliorer la correction comme déjà décrit ci-avant.
De retour à la , le télescope 1 présente selon une spécificité de l’invention un nombre d’ouverture N=F/D inférieur ou égal à 2, de préférence à inférieur ou égale 1,30, où F désigne la longueur focale du télescope et D désigne le diamètre de l’ouverture du télescope. Dans le présent exemple, le diamètre de l’ouverture D est le diamètre de la première lentille asphérique 12A servant de pupille d’entrée du télescope 1. Par exemple, les première 12A et deuxième 12B lentilles asphériques ont un même diamètre D.
Grâce à son doublet asphéro-achromatique, le télescope selon l’invention 1 présentant un nombre d’ouverture inférieur à 2, de préférence inférieur à 1,5, idéalement inférieur à 1,3 est capable d’atteindre une qualité d’image bien supérieure à celle que les télescopes de l’état de l’art pourraient atteindre, si ceux-ci étaient configurés avec un tel nombre d’ouverture.
Le pont d’échappement 134 comporte une cage 134.1 s’étendant sur la hauteur de l’arbre de transmission 16 et logeant le pignon d’échappement 138.
L’extrémité longitudinale inférieure 138.1 du pignon d’échappement 138 est logée dans une pierre 144 qui est montée dans une partie inférieure de la cage 134.1. L’extrémité longitudinale supérieure 138.2 du pignon d’échappement 138 est logée dans une pierre 142 montée dans le pont de cage inférieur 20.
Cette réalisation permet de ne pas avoir à recourir à un support pour surélever la roue de seconde fixe et d’alléger la structure.
Le mécanisme d’entraînement des indicateurs ou aiguilles va maintenant être décrit à l’aide des figures 6, 7 et 8. Il comporte un deuxième rouage R2 interposé entre le barillet et les indicateurs des heures et des minutes.
Dans cet exemple et afin de libérer la partie centrale de la pièce d’horlogerie, l’indicateur des minutes 4 est porté par une couronne 84 qui est elle-même supportée via des bras radiaux 86 par une roue entraîneuse des minutes 108 solidaire d’un roulement à billes des minutes 88. En variante, l’indicateur des minutes comporte un bras directement fixé à la roue entraîneuse des minutes, voire directement au roulement à billes des minutes 88. Le bras de l’indicateur des minutes est soit fixé à la couronne ou au roulement, soit réalisé d’un seul tenant avec la couronne ou le roulement.
L’indicateur des heures 2 est porté par un équipage mobile 90 qui se déplace sur le contour intérieur d’une couronne des heures fixe 92. L’équipage mobile 90 est fixé sur une bague intérieure 89a d’un roulement à billes 89, désigné roulement à billes des heures.
Le deuxième rouage R2 comporte une chaussée 94 lanternée sur le pignon de centre 78, à l’opposé de la roue 75. La chaussée 94 engrène un pignon 96 d’un mobile entraîneur de rouage de minuterie 97 qui est monté en rotation entre le pont de barillet P et un pont du rouage de minuterie (non représenté). Le réglage de l’heure s’effectue via la chaussée 94 par un mécanisme de type connu qui ne sera pas décrit ici.
Le mobile entraîneur de rouage de minuterie 97 comporte une roue 98 qui engrène un premier pignon auxiliaire 100.
Le mécanisme d’entraînement des aiguilles comporte également un deuxième pignon auxiliaire 102 solidaire en rotation du premier pignon auxiliaire 100. Dans l’exemple représenté et de manière non limitative, les premier et deuxième pignons auxiliaires 100, 102 sont solidarisés entre eux par un tube 104 dans lequel leurs axes sont chassés ou vissés.
Le deuxième pignon auxiliaire 102 engrène une première denture D1 d’une roue entraîneuse 108 de l’indicateur des minutes. La première denture D1 est sur le contour intérieur de la roue entraîneuse des minutes 108. La roue entraîneuse des minutes 108 est par exemple vissée sur la bague intérieure du roulement à billes de minutes 88.
La roue entraîneuse des minutes 108 tourne à une vitesse de 1 tour par heure.
L’équipage mobile 90 comporte un mobile de minuterie 110 comprenant une roue 112 qui engrène une deuxième denture D2 de la roue entraîneuse de minutes 108. Dans l’exemple représenté, la deuxième denture D2 est d’un seul tenant avec la bague intérieure du roulement à billes de minutes 88 de laquelle est solidaire la première denture D1. En variante, la première denture D1 et la deuxième denture D2 sont d’un seul tenant. En variante encore, les dentures D1 et D2 sont réalisées de manière indépendante et sont rapportées sur le roulement à billes de minutes 88 . Le mobile de minuterie 110 comporte également un pignon 114 qui engrène la roue 116 d’un mobile de minuterie supplémentaires 118, dont le pignon 120 engrène la roue des heures fixe 92. Le rapport de démultiplication obtenu par les mobiles de minuterie 110 et 118 assure que l’équipage mobile portant l’indicateur des heures effectue un tour en 12 heures.
Dans cet exemple, les heures et les minutes sont affichées à l’aide d’indicateurs. Une pièce d’horlogerie dans laquelle les heures ou les minutes seraient affichées par des chiffres dans un cadran de manière sautante ou traînante ne sort pas du cadre de la présente demande.
Dans l’exemple représenté, le tourbillon est au centre de la pièce d’horlogerie coaxial au barillet. Dans un autre exemple de réalisation, le tourbillon surélevé est rotatif autour d’un axe parallèle à l’axe du barillet.
Dans l’exemple des figures 5A et 5B, le glace G est bombée. Mais il sera compris que toute autre forme de glace permettant de loger le tourbillon surélevé ne sort pas du cadre de la présente demande.