CH361930A - Périscope afocal - Google Patents

Périscope afocal

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CH361930A
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Clave Serge
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Clave Serge
Clave Marcel
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    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/02Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
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Description


      Périscope    afocal    Il est possible de réaliser un périscope afocal, de  grandissement égal à un, au moyen d'un système  optique afocal comportant deux miroirs cylindriques  de même puissance, associés à un miroir plan, pour  restituer une image droite.  



  Un tel système optique ne donne pas toute satis  faction ; en effet, lorsque l'on veut disposer d'un  intervalle suffisamment     grand    entre les axes des  faisceaux lumineux entrant et sortant, on aboutit à  un instrument très encombrant dans le sens de l'épais  seur. Par ailleurs, dans cet instrument, les pupilles  d'entrée et de sortie se trouvent mal dégagées des  éléments optiques et mécaniques. En particulier,  l'observateur se trouve gêné par le haut de la monture  de l'appareil. Ce dernier défaut se trouve même  accentué si, toutes conditions égales par ailleurs, on  remplace l'air situé entre les miroirs par un corps  transparent d'indice de réfraction n > 1 pour aug  menter le champ apparent.  



  La présente invention a pour but de remédier  aux inconvénients précités. Le périscope conforme à  l'invention comprend une première pupille, une pre  mière     surface    réfléchissante plane, une seconde sur  face réfléchissante plane, une première     surface    réflé  chissante cylindrique concave, une troisième surface  réfléchissante plane, une seconde surface réfléchis  sante cylindrique concave et une seconde pupille, les  axes des deux surfaces cylindriques et les trois sur  faces planes étant parallèles à une même direction,  et les surfaces et les pupilles étant disposées de façon  qu'un faisceau lumineux entrant par la première  pupille et     perpendiculaire    à cette direction soit suc  cessivement réfléchi par la première surface plane,

    la seconde surface plane, la première surface cylin  drique, la troisième surface plane et la seconde sur  face cylindrique et sorte par la seconde pupille.    Le périscope suivant l'invention est beaucoup  moins encombrant que les périscopes connus, il a  des intervalles plus importants entre les axes des  faisceaux     lumineux    entrant et sortant et il permet  de dégager les pupilles d'entrée et de sortie des élé  ments optiques et mécaniques. De plus, le rempla  cement de l'air entre les     miroirs,    par un corps trans  parent d'indice de réfraction n > 1, est plus facile  ment réalisable, et permet la construction de dispo  sitifs monoblocs, dans lesquels les pupilles d'entrée  et de sortie restent     suffisamment    dégagées.  



  On va décrire maintenant, en se référant au des  sin schématique annexé. et à titre d'exemple non  limitatif, deux formes d'exécution     particulière    du     dis-          positif    objet de l'invention.  



  Sur ce dessin  La     fig.    1 est une section axiale d'un périscope  connu comportant avec deux     miroirs    cylindriques de  même puissance un seul     miroir    plan.  



  La     fig.    2 est une section axiale d'une première  forme d'exécution du dispositif conforme à l'inven  tion et dans laquelle les plans     tangents    aux     miroirs     cylindriques au     milieu    de leur     surface    sont orientés  à 900 l'un de l'autre.  



  La     fig.    3 est une section axiale d'une deuxième  forme d'exécution dans laquelle ces deux plans sont  orientés à     135()    l'un de l'autre.  



  Sur le     dessin,    on désigne par les mêmes réfé  rences des éléments     jouant    le même rôle. Les dispo  sitifs ou appareils représentés sont du type monobloc  avec un corps transparent     ayant    un     indice    de réfrac  tion n =1,52. Les deux surfaces cylindriques réflé  chissantes que présente chaque dispositif sont dési  gnées par 1 et 2 et elles ont, à titre d'exemple per  mettant des mesures d'encombrement comparatives,  un même rayon de courbure de 250 mm.

        On désigne par 3 et 4 les pupilles d'entrée et de  sortie du faisceau lumineux dans chaque appareil,  l'axe d'entrée de ce faisceau     étant    représenté par la  droite en trait interrompu avec     flèches    f et son axe  de sortie par la droite en trait interrompu avec flè  ches g.  



  Le     dispositif    représenté sur la     fig.    1 présente une  seule surface plane 5     formant    miroir ; les angles  d'incidence du rayon axial sur les surfaces 1 et 2,  il et     L,    sont égaux et valent 300 de façon que les  surfaces focales des deux miroirs soient pratiquement  confondues. Cet angle de 300 permet d'obtenir une  hauteur ou intervalle     maximum    h entre les rayons  d'entrée et de sortie tout en dégageant les pupilles  3 et 4 de l'ensemble optique. e est la distance entre  les points du dispositif qui sont respectivement le  plus près et le plus loin des objets     observés.    C'est  l'espace occupé par le dispositif dans la direction de  visée.

   Il est appelé ci-après   épaisseur du dispo  sitif  .  



  Le dispositif de la     fig.    2, constituant ladite pre  mière forme d'exécution, comporte un prisme 6 établi  de telle     sorte    que le faisceau     lumineux    est réfléchi  deux fois, respectivement par les faces planes 7 et 8  avant de parvenir sur la première surface cylin  drique 1.  



  Le faisceau     lumineux    réfléchi par 1 est repris  par un troisième     miroir    plan 9 avant d'atteindre la  deuxième surface cylindrique 2. Le dispositif com  porte donc, en combinaison avec les miroirs cylin  driques 1 et 2, trois miroirs plans 7, 8 et 9 ; les  angles d'incidence     ii    et i., sur les surfaces 1 et 2 sont  égaux et valent     40o.     



  Le     dispositif    représenté par la     fig.    2 peut com  porter accessoirement un bloc 10 de matière trans  parente jouant le rôle d'écran protecteur. Grâce à la  déviation des rayons     lumineux    entrants qui est réali  sée par la matière solide transparente du bloc, l'ou  verture prévue pour ces rayons, sur la gauche du  bloc, est plus petite que celle qui, si le bloc n'existait  pas, serait nécessaire au même endroit pour avoir un  faisceau de rayons lumineux ayant le même angle       d'ouverture    à la pupille 3.  



  Ici encore e désigne l'épaisseur du dispositif.  



  Le dispositif représenté sur la     fig.    3, constituant  la deuxième forme d'exécution, présente une épais  seur<I>e</I>     minimum    tout en conservant un intervalle<I>h</I>  optimum entre les axes     f    et g des     faisceaux    lumineux  passant respectivement par les pupilles d'entrée et de  sortie 3 et 4 du dispositif. Ce dernier dispositif com  porte deux     miroirs        cylindriques    1 et 2 de même  rayon et un     prisme    11 présentant deux faces réflé  chissantes 12 et 13. Le miroir 1 est taillé dans un  bloc 14 et le miroir 2 dans un bloc 15. Les miroirs  1 et 2 ainsi que le prisme 11 sont taillés dans une  matière transparente.

   Les blocs 11 et 15 peuvent  être séparés ou collés     indifféremment,    suivant les exi  gences de fabrication, les miroirs 1 et 2 pouvant  éventuellement être taillés dans un bloc unique avec  une face plane formant un miroir 16.    L'axe d'entrée du faisceau lumineux est toujours  désigné par f et son axe de sortie par g et les pupilles  d'entrée et de sortie du faisceau lumineux sont dési  gnées par 3 et 4 respectivement.  



  Le faisceau lumineux entrant se réfléchit suc  cessivement sur les surfaces planes 12 et 13 du  prisme 11. Ce faisceau arrive sous un angle d'inci  dence il = 45  sur le miroir cylindrique 1 qui le ren  voie sur le miroir plan 16 qui le réfléchit à son tour  sur le deuxième miroir cylindrique 2, sur lequel il  tombe sous un angle d'incidence     i.,    également de     45-,.     



  Le     faisceau    réfléchi par le miroir 2 sort en direc  tion g parallèlement au faisceau d'entrée.  L'inclinaison du miroir 16, relativement à la  direction du faisceau lumineux doit être calculée de  telle sorte que les angles de réflexion il et     i.,    sur les  miroirs cylindriques 1 et 2 soient égaux, cette incli  naison étant de     22,5,,    dans le cas de la     fig.    3.  



  Il est à remarquer que la disposition du miroir  plan intermédiaire 16 donne au bloc 14 une forme  prismatique présentant un angle dièdre aigu et dégage  ainsi un espace libre qui permet de loger le prisme  11 comportant les deux autres faces planes de  réflexion 12 et 13. Cette dernière disposition évite  que le prisme 11 soit en saillie par rapport aux blocs  14 et 15.  



  Pour tous les dispositifs décrits, l'intervalle 2t  entre les sommets des surfaces réfléchissantes cylin  driques 1 et 2, c'est-à-dire le trajet parcouru entre  ces miroirs par un rayon axial venant de l'infini est  donné par la formule<I>2t</I> = R cos<I>i, i</I> désignant l'angle  d'incidence identique sur ces miroirs 1 et 2.

   Cette  formule apparaît immédiatement de la     fig.    1, dans       laquelle    CF est la     surface    focale commune aux deux  miroirs cylindres 1 et 2, de sorte que, R désignant le  rayon commun aux deux miroirs 1 et 2,     AF    et     BF     sont l'un et l'autre égaux à
EMI0002.0039  
   et que par suite AC  et BC sont l'un et l'autre égaux à cos<I>i, i</I> étant  égal à l'un et l'autre des deux angles
EMI0002.0040  
   d'incidence  il et     i..     



  Pour que tous les rayons lumineux qui sortent  du périscope passent à travers la pupille de sortie 4,  il faut que celle-ci soit sur la surface focale du  miroir 2, c'est-à-dire qu'on a
EMI0002.0042  
   cos i. Le  trajet     3DA    est égal à la même valeur. Sur les     fig.    2  et 3, les longueurs correspondantes sont modifiées  parce que les rayons lumineux passent à travers une  masse solide réfringente à l'intérieur du dispositif.  L'ouverture angulaire du faisceau de rayons à l'inté  rieur du dispositif est donc plus petite que l'ouver  ture angulaire du faisceau de rayons introduit dans  le dispositif. Ces deux ouvertures angulaires sont par  exemple respectivement de     20,,    et     30 .     



  Le tableau ci-après permet de comparer l'inter  valle ou     entraxe        h    existant entre les axes<I>f</I> et g des      pupilles, ainsi que l'encombrement e dans un sens  parallèle à ces axes (épaisseur) des appareils décrits  ci-dessus.  



  Dispositif suivant la     fig.    1     fig.    2     fig.    3  Distance entre     f    et g  h = 162 mm 220 mm 225 mm  Encombrement dans  le sens de l'épais  seur e = 150 mm 72 mm 45 mm  On voit, d'après ce tableau, que le dispositif  afocal à un seul plan     (fig.    1) est celui qui a la plus  forte épaisseur e alors que son     entraxe    h est le plus  petit. La     fig.    1 montre que le dispositif correspon  dant présente une disposition des pupilles d'entrée  et de sortie moins favorable que celle des dispo  sitifs représentés sur les     fig.    2 et 3.  



  11 va de soi que les blocs de matière transpa  rente constituant l'ensemble des combinaisons à sur  faces cylindriques et planes peuvent être, suivant les  possibilités de fabrication, en une ou plusieurs pièces,  séparées ou collées en mettant en     oeuvre    tous moyens  connus.  



  D'autres formes d'exécution sont possibles ; c'est  ainsi par exemple que les     surfaces    cylindriques peu  vent être prévues à section circulaire, ou suivant toute  courbe géométrique adaptée au but poursuivi.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Périscope afocal, comprenant une première pupille, une première surface réfléchissante plane, une seconde surface réfléchissante plane, une pre mière surface réfléchissante cylindrique concave, une troisième surface réfléchissante plane, une seconde surface réfléchissante cylindrique concave et une seconde pupille, les axes des deux surfaces cylindri ques et les trois surfaces planes étant parallèles à une même direction, et les surfaces et les pupilles étant disposées de façon qu'un faisceau lumineux entrant par la première pupille et perpendiculaire à cette direction soit successivement réfléchi par la première surface plane, la seconde surface plane,
    la première surface cylindrique, la troisième surface plane et la seconde surface cylindrique et sorte par la seconde pupille. SOUS-REVENDICATIONS 1. Périscope suivant la revendication, dans lequel la première et la seconde surfaces réfléchissantes planes sont deux des faces d'un prisme à réflexion totale. 2. Périscope suivant la revendication, dans lequel la première et la seconde surfaces réfléchissantes planes sont précédées d'un bloc de matière trans parente. 3. Périscope suivant la sous-revendication 2, dans lequel la première pupille d'entrée est disposée entre le bloc et la première surface réfléchissante plane. 4.
    Périscope suivant la revendication, dans lequel la troisième surface réfléchissante plane est plus voi sine de la première surface cylindrique que de la seconde. 5. Périscope suivant la revendication, dans lequel l'une des deux surfaces cylindriques est la surface d'un bloc en une matière transparente. 6. Périscope suivant la sous-revendication 5, dans lequel l'autre surface cylindrique est la surface d'un bloc en une matière transparente. 7. Périscope suivant la revendication, dans lequel les deux surfaces cylindriques et la troisième sur face plane sont trois surfaces d'un même bloc en une matière transparente. 8.
    Périscope suivant la sous-revendication 1, dans lequel la première pupille est disposée à l'inté rieur du prisme à réflexion totale.
CH361930D 1959-01-21 1960-01-15 Périscope afocal CH361930A (fr)

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EP0380035A2 (fr) * 1989-01-23 1990-08-01 Hughes Optical Products, Inc. Système d'affichage monté sur un casque

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