CH113578A - Réflecteur autocollimateur, applicable en particulier pour la signalisation optique et la publicité nocturne. - Google Patents

Réflecteur autocollimateur, applicable en particulier pour la signalisation optique et la publicité nocturne.

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CH113578A
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      Réflecteur        autocollimateur,    applicable en particulier pour la signalisation optique  et la publicité nocturne.    Comme on le sait, les réflecteurs     auto-          collimateurs    jouissent de la propriété de réflé  chir la lumière qui subit leur action, dans la  direction même d'incidence, et cela quelle     que     soit cette direction comprise dans un certain  champ, l'appareil restant orienté dans nue  direction fixe.  



  Un réflecteur     autocollimateur    théorique  ment parfait est constitué par le miroir triple       d'Airy,    lequel est constitué par la réunion  dans un même support de trois miroirs plans  disposés de manière à former un trièdre tri  rectangle. Tout rayon lumineux qui se réflé  chit successivement sur chacune des faces du  trièdre subit, du fait des trois réflexions, un       cbangement    de direction qui le renvoie dans  sa direction d'origine.

   Le miroir triple présente  toutefois un inconvénient fondamental du fait  que le réglage de la perpendicularité des faces  est très délicat et qu'il     -doit    être refait     fréque-          ment,    surtout lorsque l'appareil n'est pas ins  tallé à poste fixe. Cet inconvénient a été éli  miné en     constituant    les surfaces réfléchissantes  par trois des faces d'un tétraèdre trirectangle    taillé dans un bloc de verre. Mais l'appareil  ainsi réalisé est d'une construction difficile,  coûte fort cher et est relativement très pesant.  De plus la divergence du faisceau émergent,  ou des faisceaux quand l'appareil est déréglé,  est toujours très faible et l'appareil inutili  sable pour la plupart des applications pra  tiques envisagées.

    



  Un autre appareil connu depuis longtemps  est     la,    mire     autocollimatrice    de     Fizeau.     Cette  mire consiste dans l'assemblage d'un objectif  astronomique et d'un miroir plan placé au  foyer de l'objectif, perpendiculairement à l'axe  optique de ce dernier. Si l'appareil est éclairé  par un     faisceau    de rayons lumineux provenant  d'une source située au loin en avant de  l'objectif, celui-ci en donne une image dans  son plan focal; c'est-à-dire à la surface du  miroir. Le miroir renvoie les rayons lumi  neux. vers l'avant, et ceux-ci, après avoir  traversé à nouveau l'objectif, retournent rigou  reusement vers la source, même si le     miroir     n'est pas absolument perpendiculaire à l'axe  optique.

        La mire auto     collimatrice,    telle que l'a  conque Fizeau n'est pas utilisable pour la  signalisation optique à cause de son encom  brement, d'une part, et à cause de la peti  tesse de son champ d'utilisation, d'autre part.  L'objet de l'invention est un réflecteur     auto-          collimateur    applicable en particulier pour la  signalisation optique et la publicité nocturne,  se distinguant par la combinaison d'un système  optique formant objectif avec un système op  tique     catadioptrique    à surface réfléchissante  cintrée disposée pour réfléchir les rayons lumi  neux qui arrive sur elle par ledit système       optique-objectif.     



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, plusieurs formes d'exécution de  l'objet de l'invention qu'on décrira les unes  après les autres.  



  La     fig.    i montre, comme première forme  d'exécution, un réflecteur     autocollimateur    sys  tème Fizeau établi suivant l'invention, pour  le rendre applicable à la signalisation optique.  



  Le système optique formant objectif est  constitué ici par un objectif b du type astro  nomique ordinaire, à deux lentilles collées  ensemble, mais dont la longueur focale est  aussi réduite que possible.  



  Dans le cas de l'application à la signali  sation optique secrète, oh la divergence doit  être réduite au minimum, l'objectif devra être  bien corrigé de l'aberration sphérique, pour  l'utilisation sur l'axe, et de la coma, pour per  mettre son utilisation hors de l'axe. D'autre  part, les deux lentilles qui composent cet  objectif devront être liées ensemble de façon  à réduire les pertes de lumière par réflexion.

    Or, on sait que l'on peut     effectivement    rem  plir les deux conditions optiques requises avec  un objectif à deux verres collés, tout en con  servant l'achromatisme du système, à condi  tion de choisir convenablement les pouvoirs  dispersifs des verres.'  D'ailleurs, vu l'action sélective de l'atmo  sphère au travers de laquelle la lumière bleue  et violette est rapidement absorbée, il n'est  pas nécessaire de satisfaire rigoureusement à  la condition d'achromatisme; on peut, pra  tiquement, en employant les verres courants    du commerce, obtenir un objectif corrigé de  l'aberration sphérique et de la coma pour les  radiations jaunes du spectre et suffisamment       achromatique    pour l'usage auquel il est destiné.  



  Le miroir de Fi     .eau    est constitué ici par  un miroir concave     a.    d'un rayon de courbure  égal à la     longueur    focale de l'objectif. Dans  ces conditions, la totalité du     corse    incident  sera réfléchie à travers l'objectif. De plus, le  miroir sera formé par une lentille, en forme  de ménisque divergent, métallisé sur sa face  bombée, de façon à y présenter la surface  réfléchissante, la face creuse étant tournée  vers l'objectif b. La face bombée aura un  rayon de courbure égal à la longueur focale  de tout le système et son sommet sera amené  en coïncidence avec<B>le</B> foyer de l'ensemble.  



  Le rayon de courbure de la face concave  sera déterminé par la condition de donner à  la courbure de la surface-image la même va  leur qu'à la surface réfléchissante.  



  Au lieu du dispositif     catadioptrique    qui  vient d'être décrit, on peut employer quelque  fois avec avantage un dispositif purement       catoptrique,    dans lequel le rôle de l'objectif  est joué par un miroir     b,    de dimensions con  venables. L'appareil présente alors la dispo  sition représentée sur la     fig.    ?. Pour que la  divergence soit réduite au minimum, le mi  roir b devra être exempt d'aberration sphé  rique     (miroir    parabolique ou miroir     Mangin,     par exemple).  



  Le diamètre du miroir a est déterminé  par le champ d'utilisation à donner à la mire;  il sera choisi le plus petit possible, de ma  nière à ne pas obturer une trop grande frac  tion de la     lumière    incidente. Il arrivera d'ail  leurs très souvent que le champ des positions  que peut occuper la source     c    est plus étendu       angulairement,    dans un sens (horizontal) que  dans l'autre (vertical). On profitera de cette  circonstance pour réduire les dimensions du  miroir a à ce qui est strictement nécessaire  pour couvrir toute l'étendue du champ de  l'image c'. L'est ainsi que le contour des mi  roirs a, au lieu d'être circulaire, pourra être  rectangulaire.

   Dans- certains cas, ils pourront      même être constitués par de simples lames  cylindriques réfléchissantes.  



  Chaque fois qu'il ne s'agit pas de signa  lisation à très grande distance, il est néces  saire d'introduire systématiquement dans le  faisceau lumineux réfléchi une certaine diver  gence, de manière à rendre les signes facile  ment visibles à des observateurs placés un  peu sur le côté de la source. Comme la lumi  nosité du signal sera d'autant moindre que  la divergence introduite sera plus grande,  cette divergence sera fixée pour chaque appli  cation particulière.  



  Quand on emploie le trièdre d'Airy, la  divergence sera obtenue soit en laissant une  imperfection volontaire dans la planéité des  faces, soit en plaçant une lentille faiblement  divergente ou convergente devant chaque élé  ment, soit encore quand le trièdre est cons  titué par trois des faces d'un tétraèdre en  donnant à la quatrième face une forme légère  ment convexe ou concave, ou même simplement  irrégulière, telle qu'on l'obtient directement  par moulage.  



  Quand on emploie l'élément     autocollimateur     dérivé de la mire de Fizeau, la divergence  s'obtient en plaçant le miroir     systématiquement     en avant ou en arrière de la surface focale  du système objectif, d'une quantité facile à  déterminer par le calcul ou empiriquement.  



  On peut encore obtenir une divergence  faible en laissant subsister des aberrations  optiques, notamment de l'aberration sphérique,  dans les éléments     autocollimateurs,    ce qui  présente, en outre, l'avantage de réduire con  sidérablement leur prix de revient.  



  Comme exemple d'éléments     autocollimateurs     dans lesquels l'aberration sphérique n'est pas  spécialement corrigée, l'on peut indiquer:  1  Les éléments catoptriques précédem  ment décrits, mais dans lesquels les     niiroirs-          objectifs    sont entachés d'aberration sphérique;  on prendra, par exemple, de simples miroirs       sphériques,    dont la qualité n'aura pas besoin  d'être très bonne, tels que ceux qu'on obtient  par bombage (verre) ou estampage (métal).  



  2  Un élément catadioptrique dans lequel.  l'objectif b .et le .miroir a sont constitués d'un    seul tenant     (fig.    3) par une lentille dont  les faces terminales b et a sont des sphères  concentriques en d et opposées par leurs faces  utiles. Si r désigne le rayon de courbure de  la     surface-objectif   <I>b,</I>     n    l'indice de réfraction  de la substance dont la lentille est formée,  le rayon R à donner à la face réfléchissante  a sera
EMI0003.0011  
    Par le choix d'une substance d'indice très  élevé, qui théoriquement devrait être égal à  2, mais qui pratiquement peut encore différer  notablement de cette limite (verres denses au  plomb, strass, etc.),

   on peut rapprocher la  valeur de R de celle de r et constituer l'élé  ment     autocollimateur    par une simple bille  sphérique rendue réfléchissante sur une de  ses hémisphères     (fig.    4).  



  Pour accroître la puissance lumineuse des  réflecteurs     autocollimateurs,    on peut en aug  menter les dimensions. Cette méthode pré  sente toutefois des inconvénients graves, qui  sont les suivants:       1     Le prix de revient, à partir d'un cer  tain diamètre, augmente beaucoup plus rapide  ment que la surface;  2  Le poids de l'instrument augmente  comme la puissance     3/2    de la luminosité ;  3  L'absorption de la lumière dans les  lentilles croît très rapidement avec l'épaisseur  de celles-ci, qui est proportionnelle à leur  diamètre, d'où résulte une diminution de la  luminosité.  



  4  Enfin, dans des conditions de fonction  nement optiques arrêtées d'avance, la longueur  de l'instrument est proportionnelle à son  diamètre.  



  La méthode préconisée conformément à  l'invention consiste à augmenter la luminosité  des réflecteurs, en constituant des surfaces  réfléchissantes d'étendue et de forme quel  conques, parle groupement des éléments     auto-          collimateurs    précédemment décrits, et ayant  chacun la dimension la plus économique. Dans  ces conditions, le prix et le poids de l'instru  ment sont proportionnels à la luminosité dé  sirée, l'épaisseur de l'instrument restant cons  tante..      Les éléments peuvent être réunis de     façon     à couvrir uniformément des surfaces plus ou  moins étendues, de manière à former des écrans  réfléchissants, ou encore de façon à former  des lettres, des dessins ou des signes quel  conques.  



  Pour obtenir cette juxtaposition, on peut  monter les objectifs individuellement avec leur  miroir au moyen d'un tube de réunion, chaque  miroir étant fixé     ait    foyer de son objectif ;  les éléments sont ensuite réunis en faisceau.  



  On peut encore monter tous les objectifs  sur un même support et tous les miroirs sur  un autre, les deux supports étant réunis par  des entretoises de longueur convenable pour  que les miroirs se trouvent aux foyers de leurs  objectifs respectifs, condition dont on peut  parachever l'accomplissement par un réglage  individuel. On peut évidemment régler les  distances des objectifs aux miroirs de manière  à introduire de la divergence convenable dans  le faisceau réfléchi.  



  Des surfaces . autocollimatrices     catadiop-          triques    peuvent encore être obtenues,     comme     le montre la     fig.    5, en fixant sur chaque face  d'une lame transparente e d'épaisseur conve  nable, deux lentilles plan-convexe b et a,  jouant le     rôle,    l'une d'objectif et l'autre de  miroir, cette dernière lentille étant métallisée  sur sa face postérieure.  



  On peut procéder de même pour l'obten  tion de surfaces catoptriques, en donnant aux  deux lentilles des rayons de courbure conve  nable et en les métallisant toutes les deux  sur leurs faces courbes     (fig.    6).  



  On pourra disposer les éléments     autocolli-          mateurs    sur les glaces de fermeture des bou  tiques, de manière à former des lettres ou  des dessins quelconques. La     fig.    6 représente,  à titre d'exemple, des éléments catoptriques  filés sur une glace de boutique e, d'épaisseur  ordinaire.  



  Les surfaces externes des miroirs b sont  recouvertes d'un vernis protecteur quelconque;  celles des     miroirs    a tournées vers l'extérieur  des boutiques, sont protégées avantageuse  ment, au point de vue de la visibilité pen  dant le jour, soit par une dorure, soit par un    vernis     transparent    incolore, blanc ou de cou  leur vive.  



  Enfin, des surfaces réfléchissantes     auto-          collimatrices    de dimensions et de formes quel  conques peuvent être encore obtenues par       moulage    ou gaufrage des faces des éléments       autocollimateurs    d'un type quelconque sur des  lames de     matière        transparente    ; verre, cellu  loïd,     collophane,    etc.  



  Dans le cas du trièdre d'Airy par exemple,  la divergence nécessaire pour son utilisation  sera introduite, soit par l'imperfection laissée  volontairement dans la planéité de l'autre  face, soit en moulant sur celle-ci, au droit de  chaque trièdre de la face opposée, une sur  face convexe ou concave de rayon de cour  bure approprié à la     divergence    à obtenir.  



  Dans le cas des éléments     catadioptri-          ques,    les surfaces sont obtenues     (fig.    7) en  moulant ou en gaufrant des plaques de sub  stances     transparentes        f;    de manière à faire  venir sur chacune des faces des calottes sphé  riques ayant les     rayons        7,   <I>et</I>     P    indiqués pré  cédemment, et opposés deux à deux. On donne  à l'épaisseur entre bosses la valeur     r   <B><I>+</I></B>     P,     qui assure la     concentrieité    des sphères.  



  La surface ondulée qui constitue l'ensemble  des miroirs a est rendue réfléchissante par un  dépôt métallique ad hoc.  



  Dans le cas des éléments catoptriques, la  surface qui constitue les miroirs a est métal  lisée sur des petites étendues, sur l'axe des       miroirs-objectifs    b, ou bien toute la     surface     peut recevoir un dépôt métallique     semi-trans-          parent.     



  De très grandes surfaces     autocollimatrices     pourront être constituées par la     juxtaposition     de surfaces de dimensions plus petites et plus  faciles à obtenir, comme on procède pour les  carrelages et revêtements de toutes sortes.  La     fig.    8 montre une disposition de ce genre,       oit        sur        titi    plateau y, l'on a assemblé une  série de systèmes     objectif-miroir        b-a.  

Claims (1)

  1. <B>REVENDICATION.</B> Réflecteur autocollimateur, applicable en particulier pour la signalisation optique et la publicité nocturne, caractérisé par la combi- naison d'un système optique formant objectif avec un système optique catadioptrique à sur face réfléchissante cintrée disposée pour réflé chir les rayons lumineux qui arrivent sur elle par ledit système optique-objectif.
    SOUS-REVENDICATIONS: 1 Réflecteur autocollimateur suivant la reven dication, caractérisé en ce que le système optique catadioptrique est formé d'une len tille dont une face présente une courbure telle que le rayon de courbure de la surface- image soit égal à la longueur focale de l'ensemble et dont l'autre face est rendue réfléchissante et coïncide avec la surface focale de l'ensemble.
    2 Réflecteur autocollimateur suivant la reven dication, comportant des moyens pour intro duire dans le faisceau lumineux émergent une certaine divergence voulue, d'impor tance déterminée, selon l'application qu'on a en vue, de manière à rendre le faisceau réfléchi observable en tous les points d'une région d'étendue fixée au voisinage de la source éclairante. 3 Réflecteur autocollimateur suivant la reven dication, caractérisé en ce que les systèmes précités se composent d'un groupe d'éléments autocollimateurs adjacents.
CH113578D 1923-11-26 1924-11-26 Réflecteur autocollimateur, applicable en particulier pour la signalisation optique et la publicité nocturne. CH113578A (fr)

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