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
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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.