CH504756A - Compensateur des mouvements fortuits pour un système optique - Google Patents

Compensateur des mouvements fortuits pour un système optique

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CH504756A
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CH1720768A
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E Humphrey William
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Optical Res & Dev Corp
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
    • G02B27/648Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake for automatically maintaining a reference alignment, e.g. in self-levelling surveying instruments

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Description


  
 



  Compensateur des mouvements fortuits pour un système optique
 La présente invention concerne un compensateur de mouvements fortuits pour un système optique, comme par exemple un appareil de prise de vue ou un appareil de visée.



   On a mis au point une diversité de compensateurs, s'appliquant principalement à des instruments de nivellement, ne pouvant en général fonctionner qu'en ce qui concerne un plan vertical. On peut dire de tels compensateurs que ce sont des compensateurs pendulaires. Bien que certains de ces développements de la technique antérieure se soient montrés hautement avantageux, ils sont généralement inapplicables au domaine général de l'optique. Outre ce qui précède, on a également exploité certains systèmes de stabilisation destinés à compenser les mouvements accidentels de systèmes optiques; et dans cette catégorie, on trouve par exemple des systèmes réfringents dans lesquels une partie d'un système de lentilles est stabilisé par rapport à une ligne de visée, de sorte qu'un déplacement des autres parties d'un tel système met en position un prisme correcteur pour supprimer les angles d'erreur.

  On a également proposé différentes autres solutions pour résoudre le problème de la compensation des mouvements accidentels dans le domaine des appareils de visée et des caméras, par exemple.



  Celles-ci consistent en une compensation électronique ou électrique dans laquelle la lumière est représentée par des faisceaux d'électrons que   l'on    dévie pour compenser des mouvements accidentels, de même que des servosystèmes électro-mécaniques dans lesquels on détecte les défauts d'alignement et on applique des forces correctives.



   La présente invention poursuit le même but que celui des différents dispositifs de compensation de mouvements accidentels de la technique antérieure, c'est-à-dire réaliser un plan d'image stabilisé dans des dispositifs optiques, de façon que de petites variations d'angles à partir d'une ligne de visée primitive ne déplacent pas sensiblement une image mise au point sur un tel plan.



  Le compensateur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier, une lunette redresseuse d'image à grossissement d'environ deux pouvant se mouvoir avec le boîtier, un dispositif coopérant avec la lunette pour projeter un faisceau de lumière collimatée du système optique au boîtier, un dispositif de réflexion monté dans la trajectoire du faisceau et disposé pour réfléchir la lumière collimatée du faisceau dans une direction décalée par rapport au faisceau provenant de la lunette, un dispositif d'inertie monté sur le dispositif de réflexion et agencé pour maintenir ce dernier dans une position angulaire fixe dans l'espace, indépendamment d'éventuels mouvements angulaires de faible amplitude du boîtier,

   et un dispositif optique monté rigidement par rapport au boîtier dans la trajectoire du faisceau réfléchi provenant du dispositif de réflexion et agencé pour former une image dans le boîtier.



   Dans la description qui suit, les termes   orientation angulaire  et   écart angulaire  sont utilisés pour se référer à des angles formés par rapport à l'axe d'une ligne de visée primitive et ne se rapportant pas à des mouvements de rotation autour d'un tel axe.



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes de réalisation de l'objet de l'invention.



   Sur ce dessin:
 La fig. 1 est un schéma montrant les propriétés de réflexion de lumière d'un prisme que   l'on    peut stabiliser physiquement comme constituant une partie d'une première forme de réalisation.



   La fig. 2 est un schéma montrant les relations de la réflexion de la lumière pour un angle d'incidence modifié par rapport à celui représenté sur la fig. 1.



   La fig. 3 est un schéma d'un second exemple d'un prisme à triple réflexion que   l'on    peut utiliser dans une autre forme de réalisation.  



   La fig. 4 est une représentation schématique d'une configuration à trois miroirs d'un ensemble que   l'on    peut stabiliser physiquement comme constituant une partie d'une autre forme de réalisation.



   La fig. 5 est un schéma d'une forme de réalisation complète, et
 la fig. 6 représente cette forme de réalisation inclinée suivant un angle   1}    par rapport à une ligne de visée primitive.



   On pourra mieux comprendre la présente description en considérant d'abord les caractéristiques de la géométrie d'un élément à triple réflexion que   l'on    utilise comme composant stabilisé par inertie. Cet élément est représenté sur la fig. 1 sous une de ses formes unique de réalisation. On voit sur la fig. 1 un prisme 11 présentant la forme d'un triangle isocèle avec un angle   e    égal à 300 dans cet exemple. Bien qu'il ne soit pas nécessaire que l'élément 11 soit en verre, il est dénommé ci-après  prisme  pour la commodité. En réalité, il n'est pas nécessaire que l'élément mobile   1 1    prenne la forme d'un prisme, mais il peut au lieu de cela être constitué par une combinaison appropriée de surfaces réfléchissantes, comme par exemple des miroirs plans.



   Dans l'exemple particulier représenté sur la fig. 1, les rayons lumineux sont représentés comme pénétrant dans le prisme le long d'un axe 12 perpendiculaire à une surface antérieure plate 13 de celui-ci, et comme circulant jusqu'à   l'une    de deux surfaces arrière réfléchissantes 14 et 16. La lumière se réfléchit à partir de cette surface arrière 14 en revenant à la surface avant 13 d'où elle se réfléchit en arrière vers l'autre surface postérieure 16 et elle se réfléchit de celle-ci vers l'arrière pour sortir du prisme le long d'un axe 17 qui est représenté comme étant parallèle à l'axe de pénétration 12. On voit les axes de pénétration et de sortie de rayons lumineux déplacés d'une certaine distance d.

  En considérant plus en détail la géométrie de cet agencement particulier et en désignant la longueur de chaque surface arrière 14 et 16 par S, on voit que cette lumière se réfléchit à partir de la surface 14 suivant un angle   21}    par rapport à la lumière qui la frappe. La lumière réfléchie dans cette géométrie parcourt une distance S/2 pour se heurter à la surface antérieure 13 et se réfléchir sur celle-ci en un point déplacé de d/2 par rapport à   l'axe    de pénétration 12. De cette géométrie, on peut alors déduire la relation géométrique sin   2*    = dis.

  En plus de la géométrie générale de cet agencement, on peut déterminer la longueur du trajet de la lumière dans le prisme en ajoutant ensemble les quatre parties séparées de celui-ci, telles qu'elles sont indiquées sur la fig. 1, comme suit:   5%.    sin   µ    +   5%    +   5%      +      5/2    sin   Q.    Ceci se réduit à une longueur de trajet
L=S   (l+sinµ).   



   La considération de cet arrangement particulier montre que les rayons lumineux circulant dans la matière du prisme paraissent entrer le long de l'axe 12 et sortir le long d'un autre axe, 17, comme s'ils avaient été réfléchis par un miroir plan, mais en ayant subi un mouvement de translation sur une distance d. Pour des rayons circulant dans le verre, ou dans d'autres matières constituant le prisme, ce miroir plan apparent, ou plan de réfléchissement efficace, est situé à une distance   SI    (1- sin   µ)    derrière le sommet du prisme. On peut déduire cette relation d'une plus ample considération de la géométrie de l'agencement et en soustrayant la distance séparant le sommet du prisme et la surface antérieure 13 de la distance totale séparant la surface antérieure 13 et ce plan de réfléchissement efficace 21.

  Bien que la discussion précédente ne se rapporte qu'à un rayon lumineux selon l'axe optique et déplacé de   d/    par rapport au pivot P, le fait que le système agit comme un miroir plan plus une translation entraîne que d'autres rayons sont affectés de la même façon. L'effet de réfraction change légèrement la position apparente de cette surface de réfléchissement efficace; toutefois, dans l'intérêt de la simplicité de cet exemple, on considérera ci-après chacune des surfaces réfléchissantes 13, 14 et 16 comme des surfaces, ou miroirs, simplement réfléchissantes, de façon à éviter les complications dues aux effets de réfraction.



  En réalité, il est tout à fait pratique de construire un système utilisant des miroirs plutôt qu'un prisme, dans lequel le miroir antérieur présente une largeur inférieure à d pour ne couvrir qu'une partie limitée des surfaces réfléchissantes postérieures voisines de son sommet.



   Après la discussion générale portant sur un exemple du système, il est possible de considérer les effets des variations de l'angle incident de la lumière sur le prisme.



   Le but de ces considérations apparaîtra mieux d'après la description suivante de certaines formes de réalisation pratiques. Sur la fig. 2 est représenté un prisme   1 1    qui peut être identique à celui qui est représenté sur la fig. 1; et on y voit représenté par les axes 12 et 17 le rayon lumineux central, ou son axe optique, de la lumière entrante et sortante, comme sur la fig. 1. On y voit également un axe optique 12' incliné d'un certain angle différant de 900 par rapport à la surface antérieure du prisme.



  Un rayon lumineux pénétrant dans le prisme le long de l'axe 12' se réfléchit à partir de la surface arrière 14 à la surface avant 13, et il revient de là à l'autre surface arrière 16 et sort du prisme le long de l'axe 17', comme représenté. Le rayon incident 12' est représenté comme pénétrant dans le prisme suivant un angle   â    par rapport à la perpendiculaire, comme on peut l'attendre d'une surface réfléchissante plane. De ce fait, l'angle d'incidence est égal à l'angle d'émergence du prisme, comme cela serait le cas si le prisme était un miroir plan situé dans le plan 21. De la même façon, pour ce rayon 12', il se produit un déplacement d le long du plan efficace de réfléchissement 21 exactement comme dans le cas dans lequel le rayon lumineux pénètre perpendiculairement par rapport au prisme.

  Ce qui précède reste également vrai pour des points d'incidence variés du rayon entrant le long de la surface du prisme dans les limites de l'acceptation de ses ouvertures d'entrée et de sortie.



  On voit ainsi que   l'on    peut considérer optiquement le prisme décrit ci-dessus comme un miroir plan avec une translation prédéterminée entre les rayons incidents et réfléchis. Ces propriétés sont d'une importance particulière en ce qui concerne la compensation d'un mouvement accidentel, puisqu'un déplacement latéral du prisme par rapport aux rayons lumineux incidents n'affecte pas, dans des limites acceptables, l'angle de réflexion ou le déplacement des rayons lumineux entrant ou sortant. Il est de plus à noter qu'en commun avec la surface réfléchissante plane, le prisme décrit produit un angle de   2 b    entre les rayons lumineux incidents et réfléchis, où   ô    est l'angle d'incidence par rapport à une perpendiculaire à la surface avant du prisme.

 

   On a discuté plus haut les relations géométriques entre les éléments d'un ensemble réfléchissant simplifié, ou prisme, et les considérations sur l'effet résultant de la variation de l'angle de la lumière incidente qui peut être produite en faisant tourner un tel prisme. Il est toutefois à noter ici que, dans la discussion précédente de la fig. 2, il est également possible de faire tourner le  prisme autour de pivots situés à toute place quelconque parmi une variété de places, pour autant que ceci imprime simplement un mouvement de translation au système de miroir qui n'est pas sensible à une translation dès l'instant qu'il se comporte comme un miroir plan.



     I1    est à noter qu'il résulte une variation dans la longueur de la trajectoire du fait de la rotation du système autour des points de pivotement dans des positions variées.



     I1    est possible avec un système réfléchissant du type décrit ci-dessus d'obtenir une stabilisation d'image du type exigé pour une compensation d'un mouvement accidentel, avec des caméras ou avec des dispositifs de visée optiques. Sous ce rapport, il est à noter particulièrement que, pour des applications à des caméras, les compensateurs de mouvements accidentels doivent maintenir une image provenant de l'objectif à peu près fixe, ou placée dans une position fixe, sur un film plan. De cette façon, de petits mouvements accidentels d'un boîtier de caméra auquel sont fixés l'objectif et le plan du film sont compensés de façon appropriée, de sorte qu'une image stabilisée se présente sur le film dans les plans coïncidant de l'image stabilisée et du film.

  Par contre, des appareils de visée optiques, tels que des télescopes ou des jumelles, exigent une stabilisation modifiée, de façon que les rayons lumineux quittant l'appareil n'apparaissent pas à l'observateur comme étant déviés par les vibrations de l'appareil. On peut démontrer dans le cas envisagé ici que la stabilisation de la caméra ou le pourcentage de stabilisation, ainsi qu'on l'appelle quelquefois, doit être modifié par le facteur:
EMI3.1     
 pour des appareils de visée optiques dans lesquels M est le grossissement du système optique.

  La fraction de   stabilisation de la caméra  nécessaire pour redresser des dispositifs de visée est de:
EMI3.2     
 et, pour inverser des appareils de visée, la fraction de   stabilisation de la caméra   est de:
EMI3.3     

Dans la discussion suivante, il est fait mention d'une façon générale de la stabilisation de la caméra; et il va de soi que celle-ci est à modifier par le facteur précédent pour les dispositifs de visée optiques, comme par exemple des jumelles, des télescopes, etc.



   On se rend compte que l'exemple décrit ci-dessus utilise trois surfaces réfléchissantes identifiées sur le   dese    sin par 13, 14 et 16. Bien que ces surfaces doivent avoir certaines relations les unes par rapport aux autres, comme décrit plus en détail ci-dessous, il n'est pas normalement nécessaire qu'elles présentent l'étendue physique représentée dans l'exemple précédent. C'est ainsi qu'à titre de second exemple, on se reportera à la fig. 3 sur laquelle la pointe arrière du prisme est enlevée. Dans cet exemple, et en utilisant les mêmes conventions, dans lesquelles d représente l'écart des axes entrant et sortant,   *    est l'angle du coin du prisme et S est la longueur des côtés postérieurs du prisme, il en résulte une relation quelque peu différente de celle déduite ci-dessus.

  En supposant que l'axe d'entrée 12 frappe la surface arrière 14 en un point situé à mi-distance entre les surfaces avant et arrière du prisme, séparées par une distance h, il est alors possible, par des calculs trigonométriques simples, de déduire la relation que h = S sin   *    et que
 S sin 6 sin 2 6
 d=    cos2*    que   l'on    peut réduire à   à d=Ssin6tang26.    Dans cet exemple particulier, représenté sur la fig. 3, la longueur totale du trajet de la lumière dans le prisme est:
EMI3.4     
 et le plan de déviation 21 est également déplacé par rapport à la surface du prisme de:
EMI3.5     

 Dans la discussion précédente d'un système généralisé à triple réflexion, la position des surfaces réfléchissantes était déterminée en fonction d'un angle   µ    et d'une distance S.

  Il est à noter particulièrement qu'il existe certaines limitations concernant l'angle   i.      I1    est évident que la lumière incidente ne doit pas frapper la première surface réfléchissante 14 sous un angle d'incidence si grand qu'elle n'est pas réfléchie pour revenir à la seconde surface réfléchissante 13. En conséquence, l'angle   e    ne peut pas être trop grand. En outre, il est à noter que la lumière incidente ne doit pas frapper la première surface réfléchissante 14 sous un angle d'incidence trop petit, car autrement elle sera réfléchie à peu près directement en arrière et la translation d devient trop petite pour des buts pratiques.

  Dans la pratique, on a constaté que l'angle   e    formé entre les première et seconde surfaces réfléchissantes et, de ce fait, également entre les seconde et troisième surfaces réfléchissantes, doit être de l'ordre de 150 à 450. Pour un angle supérieur à 450, les rayons lumineux tendent à n'être pas réfléchis pour revenir à la seconde surface réfléchissante; et, par contre, pour un angle   V    inférieur à 150, les rayons lumineux renvoyés sont rapprochés à l'excès des rayons lumineux incidents pour la plupart des applications pratiques.   I1    est avantageux de produire un déplacement très important des rayons lumineux incidents et réfléchis, de façon qu'il n'existe aucune interférence entre eux et qu'un espace approprié soit ménagé pour l'utilisation de la lumière réfléchie.

  C'est ainsi que pour cette forme de réalisation du prisme, qu'elle soit construite sous la forme d'un prisme ou sous celle de trois miroirs, l'angle formé entre les première et seconde surfaces réfléchissantes devrait être de l'ordre de 150 à 450.

 

   En plus de la limitation décrite ci-dessus concernant l'angle   e    existant dans le présent système à triple réflexion, il est à noter particulièrement que les plans de réflexion 13, 14 et 16 doivent être orientés de façon à contenir chacun un axe parallèle à un axe situé dans l'autre plan. On peut énoncer cela d'une autre manière en disant qu'on peut abaisser sur chacun des plans réfléchissants un axe qui lui est perpendiculaire, ces trois axes étant eux-mêmes perpendiculaires à un axe unique.



  Dans le plan des dessins des fig. 1 et 3, par exemple, ceci apparaît clairement, chacun des plans pouvant être considéré comme étant vertical. En plus de la limitation précédente, il est également nécessaire que les plans réfléchissants soient orientés de façon que l'axe original  de la lumière incidente 12 soit sensiblement parallèle à l'axe de la lumière sortante 17 dans la position de compensation zéro. La relation physique des plans individuels de réflexion reste fixe et un déplacement quelconque ou tous les déplacements du prisme se traduisent par un déplacement d'ensemble des plans réfléchissants.



  Il est également à noter particulièrement que les surfaces réfléchissantes 13, 14 et 16 peuvent être constituées par des miroirs plans, par exemple disposés en relation fixe les uns par rapport aux autres. Dans ces circonstances, la surface réfléchissante antérieure 13 doit présenter une étendue latérale limitée de façon à ne pas gêner la lumière entrante ou sortante. Par exemple, la surface antérieure 13 peut être constituée par un miroir présentant une étendue latérale égale ou légèrement supérieure à celle de la surface postérieure du prisme représenté sur la fig. 3, auquel cas les propriétés de réflexion totale de la surface antérieure restent disponibles pour être utilisées pour la seconde réflexion de la lumière passant dans l'élément.



   A la suite des limitations énoncées dans le paragraphe précédent, on peut se rendre compte que certaines configurations constituant des variantes sont possibles et sont, en fait, tout à fait pratiques. Dans la forme de   réalisa-    tion représentée schématiquement sur la fig. 4, la lumière pénétrant le long d'un axe optique frappe un premier miroir plan 22 et est réfléchie par celui-ci sur un second miroir plan 23. Ce second miroir 23 réfléchit la lumière sur un troisième miroir plan 24 qui, à son tour, réfléchit la lumière le long d'un axe de sortie 26 qui est parallèle à l'axe d'entrée 20.

  Les miroirs individuels 22, 23 et 24 sont disposés de façon que chacun présente à sa surface un axe qui est parallèle à un axe placé sur les autres; et on peut supposer, par exemple, que dans la fig. 4 les miroirs individuels sont disposés verticalement pour satisfaire à cette condition. Pour ce qui concerne les angles relatifs formés entre les surfaces des miroirs, ceux-ci sont réglés ici de façon que l'axe optique émergent 26 soit parallèle à l'axe optique incident 20.

  On se rend compte que ceci permet un degré important de liberté dans la détermination de la position des trois surfaces réfléchissantes.   I1    est à noter toutefois particulièrement que les miroirs sont disposés selon une relation fixe les uns par rapport aux autres, en dépit du fait qu'on peut déplacer par rapport au boîtier de l'instrument l'ensemble entier constitué par les miroirs, lors de l'utilisation de l'invention.



   Pendant le fonctionnement, les trois surfaces réfléchissantes sont fixées rigidement les unes aux autres et sont ensuite stabilisées par inertie par rapport à une ligne de visée, c'est-à-dire par rapport à l'axe optique d'entrée 20. On réalise cette stabilisation autour d'axes à peu près perpendiculaires mutuellement et qui sont chacun perpendiculaires à l'axe optique original, mais qui n'ont pas besoin de se couper les uns les autres.



   Une combinaison d'un élément à triple réflexion telle qu'elle est décrite d'une façon générale ci-dessus et qui est monté en vue d'une stabilisation par inertie réalisée avec un système optique disposé dans la relation précédente par rapport à un tel élément est représentée à la fig. 5. Dans la discussion qui suit, les exemples se rapportent à des applications à une caméra; on doit toutefois se souvenir qu'une correction ou modification de stabilisation est nécessaire pour des appareils de visée optiques, comme exposé plus haut. En se reportant à la fig. 5, on y voit un télescope ou lunette de Galilée à image redressée grossie deux fois, montée en relation fixe par rapport à un boîtier 32 entourant le système comprenant la lunette.

  Ce télescope 31, sous la forme d'une lunette de Galilée, se compose d'une lentille 33 constituant un objectif et d'une lentille 34 constituant un oculaire, disposées de façon à être écartées l'une par rapport à l'autre le long d'un axe optique et constituées pour réaliser un grossissement de deux. Dans ce type d'appareil, les foyers des deux lentilles 33 et 34 coïncident dans un plan focal 36. Les rayons lumineux sortant de la lunette de Galilée 31 sont sensiblement parallèles et on les   vcit    se diriger sur un élément 37 tel que celui décrit plus haut et qui sert de miroir plan placé dans un plan de réflexion efficace 38 procurant une translation entre la lumière incidente et la lumière réfléchie.



  Cet élément 37 constitue un ensemble à triple réflexion formé par un prisme ou par des surfaces de miroirs,   et'    il est monté de façon à se déplacer librement autour de deux axes mutuellement perpendiculaires passant par un point 39. L'élément 37 est équilibré autour du point 39, par exemple au moyen d'un ensemble 41 qui peut être constitué par un gyroscope libre aidant à la stabilisation par inertie. Dans le cas où on utilise un gyroscope, il est possible de lui associer un dispositif commandé de précession, de façon à stabiliser l'élément 37 par inertie pour des déplacements du boîtier 32 suivant de petits angles et à de hautes fréquences, mais de façon à amener cet élément approximativement en alignement avec le boîtier pour les déplacements de celui-ci suivant des angles importants.

  Ceci donne ainsi la possibilité de déplacer l'instrument comme il est nécessaire, pour prendre une vue panoramique avec des caméras de cinéma, par exemple. Les détails de construction, de précession et de mise à la mesure des caractéristiques de précession d'un gyroscope sont connus dans la technique et, en conséquence, ne sont pas décrits ici.   I1    est à noter, toutefois, qu'un réglage assez précis de la précession d'un gyroscope est possible.



   La lumière qui se réfléchit trois fois dans l'élément 37 à triple réflexion se dirige ensuite vers l'extérieur à partir de celui-ci, comme indiqué, vers une lentille 42 qui sert à concentrer la lumière sur un plan d'image stabilisé 43 placé à l'intérieur du boîtier 32, après passage à travers un prisme 44 dont les propriétés optiques sont semblables à celles du prisme 37. Il est à noter qu'on peut placer le point de pivotement 39 dans toute position voulue; et que, de plus, il n'est pas nécessaire que les axes de pivotement se coupent les uns les autres, mais qu'ils peuvent en fait être déplacés   l'un    par rapport à l'autre.

  On se souvient, d'après la discussion ci-dessus, que l'élément 37 agit à la manière d'un miroir plan situé dans le plan efficace de réflexion 38; et il est à noter particulièrement qu'un tel miroir plan réalise un doublement de l'angle d'incidence dans la lumière réfléchie.

 

  En conséquence, il est nécessaire de diviser par deux la compensation fournie par un miroir plan stabilisé ou de doubler l'angle apparent du déplacement de la lumière incidente. Alors que les dispositifs de ce type particulier de la technique antérieure fonctionnent de façon à diviser par deux la stabilisation du miroir, le présent dispositif fonctionne de façon à doubler l'angle de déplacement de la lumière incidente. Ceci est réalisé ici par la lunette de redressement 31 à grossissement de deux, car elle n'applique pas le grossissement seulement aux images observées, mais également aux déplacements. En se reportant à la fig. 6, on voit qu'une déviation réelle de l'axe optique à partir d'une ligne de visée horizontale suivant un angle   e    fait que la lumière frappe le prisme  suivant une déviation de   2 e    par rapport au boîtier.



  Comme le prisme stabilisé par inertie reste vertical, la lumière le frappe alors suivant un angle   *    par rapport à l'horizontale. La lumière se réfléchit à partir du prisme stabilisé comme à partir d'un miroir plan et suivant un angle opposé   µ    par rapport à l'horizontale. Il est à noter que le prisme 44 tourne d'un angle   e    avec le boîtier, de sorte que la lumière le frappe perpendiculairement (en ce qui concerne l'axe du faisceau de lumière). On voit par suite la lumière se réfléchir sur le plan d'image stabilisé 43 exactement comme si on n'avait pas fait tourner le boîtier.

  Dans le cas d'appareils à visée optiques, par exemple des télescopes ou des jumelles, on modifie le grossissement de la lunette 31 pour le porter à:
EMI5.1     
 afin d'atteindre la stabilisation indispensable pour la vision, par exemple au moyen d'un dispositif optique tel qu'il est indiqué d'une façon générale en 46 sur la fig. 5, comme décrit ci-dessous, et en utilisant les mêmes conventions.



   Le dispositif décrit ci-dessus comprend une combinaison d'une lunette de Galilée, ou lunette terrestre, à grossissement de deux, précédant un élément stabilisé par inertie comportant un nombre impair de surfaces réfléchissantes afin de produire de cette façon un déplacement d'une image mise au point égal et opposé à celui qui est occasionné par des déplacements du boîtier suivant des angles limités. En utilisant la lunette de Galilée en combinaison avec un ensemble de prisme stabilisé par inertie, on réalise une collimation de lumière à travers la partie de compensation du système, de telle sorte que l'élément à triple réflexion agit sur des rayons lumineux à peu près parallèles.

  Cette utilisation de lumière parallèle dans la compensation de mouvements accidentels supprime les limitations dans l'alignement initial précis et dans le maintien d'un tel alignement pendant le fonctionnement exigées par la technique antérieure. En conséquence, il est possible d'utiliser, dans des systèmes utilisant par exemple des gyroscopes, des portées relativement peu coûteuses et pouvant être imprécises. De ce fait, il est possible d'utiliser un montage amortisseur pour certaines parties du dispositif, même si cela peut se traduire par une certaine translation du prisme due à des vibrations internes. Ceci est acceptable ici avec des rayons lumineux parallèles, alors que dans les appareils de la technique antérieure, toute translation de la trajectoire optique peut aboutir à un brouillage de l'image.



   Le compensateur décrit réalise un progrès important dans la technique, qui simplifie d'une manière appréciable la construction des compensateurs de mouvements accidentels, en particulier en ce qui concerne la précision de construction nécessaire. En augmentant légèrement seulement la complexité du système optique, on obtient une réduction très importame des difficultés et des prix de fabrication.   I1    est à noter en outre qu'on peut incorporer dans le train optique global une grande variété d'éléments optiques supplémentaires et que   l'on    peut diriger la lumière émergente de toute manière voulue, en avant, en arrière, ou latéralement, par rapport à la lumière entrante. 

  L'illustration de la fig. 5 incorpore un élément supplémentaire à réflexions multiples uniquement dans le but de renverser la lumière afin d'obtenir une trajectoire de lumière émergente du même sens que celui de la lumière incidente. Ceci est hautement avantageux pour la plupart des dispositifs de visée optiques, mais n'est toutefois pas nécessaire pour des applications à des caméras et à des instruments semblables. En l'absence d'un prisme de renversement, ou d'un dispositif semblable, une  image de caméra  serait renversée: et, de ce fait, on y utilise normalement au moins un miroir pour une correction présentant une égalité parfaite. 

Claims (1)

  1. REVENDICATION
    Compensateur des mouvements fortuits pour un système optique, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier, une lunette redresseuse d'image à grossissement d'environ deux pouvant se mouvoir avec le boîtier, un dispositif coopérant avec la lunette pour projeter un faisceau de lumière collimatée du système optique au boîtier, un dispositif de réflexion monté dans la trajectoire du faisceau et disposé pour réfléchir la lumière collimatée du faisceau dans une direction décalée par rapport à celle du faisceau provenant de la lunette, un dispositif d'inertie monté sur le dispositif de réflexion et agencé pour maintenir ce dernier dans une position angulaire fixe dans l'espace, indépendamment d'éventuels mouvements angulaires de faible amplitude du boîtier,
    et un dispositif optique monté rigidement par rapport au boîtier dans la trajectoire du faisceau réfléchi provenant du dispositif de réflexion et agencé pour former une image dans le boîtier.
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Compensateur selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend un élément à triple réflexion comportant trois surfaces réfléchissantes planes disposées dans une position relative fixe, une ligne située sur l'une des surfaces étant parallèle à une ligne située sur les autres surfaces et les surfaces étant disposées de façon à réfléchir la lumière comme le ferait un miroir plan unique avec, en plus, un déplacement entre les faisceaux lumineux incident et réfléchi, la lunette étant disposée dans le boîtier pour recevoir la lumière provenant de l'extérieur du boîtier et diriger celle-ci dans son sens d'origine en un faisceau de rayons sensiblement parallèles vers l'élément à triple réflexion sur une première surface réfléchissante de celui-ci,
    un dispositif supportant cet élément par rapport à une ligne de visée primitive de manière qu'il puisse se déplacer autour de deux axes perpendiculaires entre eux, le dispositif d'inertie stabilisant cet élément autour des axes de montage pour des déviations angulaires de faible amplitude par rapport à une ligne de visée primitive de la lunette, le faisceau étant ainsi stabilisé par rapport au boîtier.
    2. Compensateur selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'une seconde surface de l'élément à triple réflexion forme un angle égal avec la première surface et avec la troisième surface, cet angle étant de l'ordre de 150 à 45O.
    3. Compensateur selon la revendication, caractérisé en ce que le dispositif d'inertie comprend un gyroscope en contact avec le dispositif de réflexion et présentant une précession réglable.
    4. Compensateur selon la revendication, caractérisé en ce que le grossissement de la lunette est égal à 2: (1 + 11M) M étant le grossissement global du système optique.
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EP0959326A2 (fr) * 1998-05-19 1999-11-24 Kabushiki Kaisha Topcon Système laser
EP0959326A3 (fr) * 1998-05-19 2001-03-21 Kabushiki Kaisha Topcon Système laser

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