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.