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"Perfectionnements aux dispositifs permettant d'augmenter le champ des instruments d'optique"
Dans les instruments destinés à l'observation visuelle, ou éventuellement à la photographie, on dispose dans le plan d'une image intermédiaire ou dans son voi- sinage immédiat un dispositif optique désigné "système collecteur" ou lentille "de champ". Il comprend en effet le plus souvent une lentille simple ou complexe.
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Son introduction permet de donner à l'instrument le champ voulu sans augmehter d'une manière exagérée le diamètre de certaines des lentilles et permet également de réduire les angles d'incidence des rayons lumineux
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sur les surfaces réfringentes ou réfléchissantes du système. Cette dernière propriété a pour effet d'aug- menter la netteté de l'image dans toute l'étendue du champ.
Les systèmes collecteurs ou verres de champ em- ployés jusqu'à présent en optique sont constitués, soit par une lentille simple non achromatique,' soit par un système achromatique à deux éléments. Ils présentent l'inconvénient de donner à l'image de la "courburede champ" dont la valeur est égale à # # où # désigne les # n puissances composantes et/les indices de réfraction des verres.
Dans le cas le plus général, où il s'agit d'une lentille simple, cette courbure est égale à # . n
Si l'image était plane sans verre de champ, elle devient, courbe après l'introduction de celui-ci dans le système optique et la courbure est telle que l'image est alors concave vers la lumière incidente. Une telle cour- bure concave est, avec les conventions habituelles de si- gne, considérée comme négative : elle est donc en valeur algébrique égale à - Y dans le cas d'un verre dechamp n simple.
Plus généralement, si Cc est la courbure propre de l'image sans système collecteur, la courbure de l'i- mage avec le verre de champ sera : Cc - #/n.
Or Ccest le plus souvent négatif, c'est-à-dire que l'image aune courbure propreconcave versla lu- mière incidente. La courburede l'image définitive .sera donc augmentée d'une valeur déterminée - #/n imposée par la puissance du verre de champ, elle-même fixée par les caractéristiques du système optique. Cette augmentation de la courbure de l'imago ne permet'?... d'atteindre de grands champs apparents.
L'observateur, derrière l'oculaire, ne pourra pas explorer en une seule fois toute l'étendue cu
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.champ. Il devra faire varier la mise au point pour passer de l'observation au centre du champ à celle des régions maginales de celui-ci.
Si l'organe récepteur est un dispositif d'enregis- trement photographique, il faudra plusieurs clichés pour obtenir avec-la meilleure netteté les images centrales et marginales.
L'objet.de la présente invention a pour but .es- ' sentiel de remédier à cet inconvénient. Il consiste à utiliser, à la place des verres de champ employés habi- tuellement en optique, des dispositifs collecteurs compor- tant soit uniquement des systèmes réfléchissants, soit plus généralement des dispositifs inixtes comportant des surfaces réfringentes et réfléchissantes.
De tels systèmes donnent à l'image une,.courbure que l'on peut faire varier à volonté en lui donnant la valeur la plus appropriée au système optique envisagé.
La courbure de l'image définitive peut être réglée à vo- lonté de façon qu'un champ apparent, net dans toute son étendue, même très élevée (120 ) puisse être embrassé par l'observateur sans changer'sa mise au point depuis le centre jusqu'à la région marginale ou puisse être enre- gistré, en une seule fois, avec la netteté la meilleure,, dans le cas d'autres' organes récepteurs, tels que les dispositifs photographiques.
' On va décrire l'invention plus en détail, en.se référant au dessin annexé sur lequel : la figure 1 est un schéma explicatif ; les figures 2a et 2b montrent un système collecteur formé d'une lentille simple dont une. des faces, rendue réfléchissante, .constitue un miroir ; les figures 3a et 3b montrent un système collecteur formé d'une lentille simple et d'un miroir séparés par
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un intervalle d'air ; les figures 4a et 4b sont analogues eux figures 2a et 2b, mais se rapportent au casoù le système collecteur comprend une lentilleà deux éléments ;
les figures 5a et, 5b sont analogues au:¯ figures 3a et 3b niais visent le cas où lalentilleest formée de deux éléments ; les figures 6a et 6b montrentle cas où le système collecteur est formé d'un système dioptrique complexe dont une face a été rendue réfléchissante ; les figures 7a et 7b sont analogues aux figures 6a et 6b mais montrent le cas où l'élément, réfléchissant est séparé du système dioptrique complexe par un inter- valle d'air ;
la figure 8 contre comment l'invention peut être adaptée à une lunette, et la figure 9 se rapporte au cas où la lunette est une lunette terrestre à système véhiculaire.
Conformément à l'invention; on remplace le verre de champ dioptrique par une surface réfléchissante placée également dans le plan de l'image ou dans .ion voisinage immédiat. Or,on sait que la courburede champ apportée par un miroir M (figure 1) a pour valeur CM = 2/r où r désigne le rayon de courbure du miroir M de centre C, concave vers la lumière incidente.
Si l'image AB est plane avant le miroir,clle sera courbe après la réflexion et se trouvera sur une surface ayant comme méridienne AB'. Mais cette fois, contrairement' au cas de la lentille., la surface image est convexe vers la mumière incidente (après réflexion sur le miroir). Avec lesconventions de signes habituel- les, nous écrirons :
EMI4.1
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Si, comme précédemment Cc est la courbure propre de l'image sans système collecteur réfléchissant, la courbure après le miroir de champ sera donnée par l'ex- pression :
EMI5.1
Comme il a été déjà indiqué,, Cc est généralement négatif (courbure concave vers la lumière incidente) mais, - 2/r sera po-sitif pour un système collecteur à miroir concave.
Il pourra donc y avoir de ce fait compensation entre les deux courbures. On pourra avoir un champ plan ou même donner plus généralement une courbure déterminée. à la surface image. On pourra par exemple, si besoin est, obtenir une surface concave vers l'organe récepteur, c'est-à-dire convexe par rapport à la lumière incidente initiale.
Mais la focale du miroir de champ, c'est-à-dire son rayon de courbure, est fixé par les caractéristiques optiques de l'appareil ; de ce fait, on ne peut donc pas régler, comme il serait souhaitable, le rayon de cour- bure de-la surface image. Aussi, conformément à l'in- vention, peut-on utiliser un dispositif plus souple per- mettant de régler la courbure de l'image à une valeur quelconque.fixée à l'avance, en combinant l'effet d'un miroir et celui d'une lentille divergente ou convergente qui lui est accolée , comme cela est représenté sur les figures 2a et 2b. Le dipositif le plus simple consiste à utiliser une'lentille dont une des faces a été rendue partiellement ou totalement réfléchissante suivant les besoins, à l'aide d'un dépôt métallique ou de toute autre manière appropriée.
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Si # est la puissunce de la lentille et n son in- ,-'Lice, la courbure de l'image due à l'élément dioptrique traversé deux fois par la lumière est - 2#/n . La cour- bure totale due à l'ensemble collecteur sera donc :
EMI6.1
où l'est le rayon de courbure de la surfis réfléchissante.
Si l'on fait varier la puissance du miroir, en gardant constante la puissance de l'ensemble collecteur, il est possible de modifier à volonté la courbure de l'image.
Les considérations qui précèdent s'appliquent aussi au cas où l'élément dioptrique est séparé du miroir par un intervalle d'air, comme cela est représenté sur les figures 3a et 3b.
L'élément dioptrique peut également être complexe; dans lecas des figures 4a et 4b, il est à deux cléments collés ou non, lu face réfléchissante étant une des sur- faces des lentilles.
Sur les figures 5a et 5b, 1'élément réfléchis- sant est représenté séparé par un petit intervalle d'air du système dioptrique.
D'une manière plus générale, le système dioptri- que peut être un ensemble complexe L et l'élément réflé- chissant peut être séparé de celui-ci par un petit in- tervalle d'air, ou êtreconstitué par une des faces du système dioptrique dont le pouvoir réfléchissant a été modifia par tel procédé approprié et amené à avoir sa valeur optimum. Ces dispositions sont représentées sur les figures 6a, 6b, 7a et 7b.
L'avantage de cette disposition est d'introduire dans' le calcul des formes, c'est-à-dire des rayons de courbure,des éléments réfringents ou réfléchissants du système, un paramètre supplémentaire extrêmement simple qui permet la correction des aberrations. On'peut, par
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exemple, corriger l'astigmatisme et la coma dans un champ très étendu, par un choix judicieux des éléments autres que ceux du système collecteur, ces derniers ré- glant uniquement la valeur de la courbure de champ de 'l'image.
Le miroir, supposé sphérique, dans ce qui pré- cède, peut être simplement de révolution. La forme mé- ridienne,peut être établie suivant les cas, soit pour faciliter les corrections de certains défauts de l'image, soit pour donner des images sans aberrations des pupilles ou diaphragmes du système optique.
L'introduction dans ce système collecteur de sur- faces de verre en conta-et avec l'air, a pour effet de produire des réflexions qui entraînent des pertes de lumière et des reflets qui créent de la lumière parasite..
On éliminera ces inconvénients en disposant sur les sur- faces unecouche antiréfléchissante par l'un quelconque des procédés connus.
Voici à titre d'exemple non limitatif, quelques applications à différents instruments.
La figure 8 représente une lunette. L'objectif est représenté en Ob et le dispositif collécteur à mi- roir est figuré en D. L'oculaire en Oc est placé devant l'oeil @e de l'observateur.
'Pour que la figure de l'observateur ne vienne pas masquer l'image, il est nécessaire d'incliner le miroir, ou la combinaison lentille miroir sur l'axe de l'objectif.
On peut utiliser à cet effet, soit une portion de miroir elliptique ayant un de ses foyers sur l'objectif, et l'au- tre sur la pupille de l'oeil, soit une portion de lentille, dont la surface arrière est rendue réfléchissante par tel procédé approprié.
La figure'9 représente une lunette terrestre à système véhiculairé. L'objectif Ob.donne de l'objet une image renversée sur le système collecteur D à
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miroir. Celui-ci est incliné sur l'axe de l'objectif et renvoie les rayons sur l'élément véhiculaire V, traversé deux fois par suite de la réflexion sur le miroir plan P qui réfléchit les faisceaux dans la direction de l'ocu- laire Ce : le plan de l'image réelle se trouve en I.
Avec ce dispositif collecteur à miroir, on obtient des champs apparents pouvant atteindre des valeurs très élevées, jusqu'à 120 par exemple. La netteté àu bord est tout à fait comparable à la netteté au centre.
La disposition de la figure/n'implique pas que le système soit une lunette terrestre. Elle peut repré- senter un système où l'objet est à distance finie, c'est- à-dire un viseur ou un microscope. Il est bien connu que les objectifs de microscopes' ont des courbures de champ considérables. Le dispositif de la figure 9, où Ob est l'objectif du microscope permet d'obtenir une image sans courbure et par conséquent d'augmenter le champ.
Dans le cas des figures 8 et 9, l'organe récep- teur peut être remplacé par tout dispositif quelconque, en particulier par l'enregistrement photographique.
Il va sans dire que, dans tous les cas, la sur- face réfléchissante peut être obtenue en utilisant dans ce but, tous moyens appropriés tels que revêtements mé- talliques, argenture chimique, projections cathodiques, etc..., et que le pouvoir réfléchissant peut varier sui- vant les cas et être ainsi adapté au but poursuivi.
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