FR2764080A1 - Systeme optique de formation d'images - Google Patents

Abstract

Ce système comprend un objectif (A, B) et un relais (C) alignés sur un axe optique commun, l'objectif est disposé de manière à former une image intermédiaire au niveau de laquelle est disposé un diaphragme de champ (D) et est formé par un grand miroir primaire concave (A), qui possède une ouverture au niveau de l'axe, et un petit miroir secondaire (B), les miroirs étant disposés d'une manière générale pour former un objectif Cassegrain, et le relais (C) est formé par un couple de miroirs (F, G) disposés en vis-à-vis et dont chacun possède une ouverture au niveau de l'axe de manière que le signal de sortie envoyé au relais atteigne le plan focal.Application notamment aux systèmes optiques de formation d'images travaillant dans l'infrarouge et possédant un objectif Cassegrain.

Description

SYSTEME OPTIQUE DE FORMATION D'IMAGES

L'invention concerne des systèmes optiques et en particulier des systèmes optiques de formation d'images, qui peuvent fonctionner dans la bande des longueurs d'onde

de l'infrarouge.

Dans un certain nombre d'applications, il est souhaitable de disposer d'un système de formation d'images, qui est à même de fonctionner dans la bande des longueurs d'onde de l'infrarouge et qui possède une courte longueur physique par rapport à la distance focale, par exemple la longueur physique étant de l'ordre de 20 % ou de 30 % de la distance focale. Cependant, dans des systèmes travaillant dans la bande des longueurs d'onde de l'infrarouge, un rayonnement thermique parasite pose un problème et il est

par conséquent approprié de réaliser le système de forma-

tion d'images sous la forme d'un système optique à deux étages formant une image intermédiaire, au niveau de

laquelle est situé un diaphragme de champ servant à élimi-

ner ou atténuer les effets d'un rayonnement parasite.

Malheureusement, les systèmes optiques à deux étages, com-

prenant un objectif et un relais, augmentent la difficulté

d'obtention d'un système compact possédant de bonnes pro-

priétés optiques.

Un but de la présente invention est de fournir de nouvelles formes perfectionnées de systèmes optiques de formation d'images à deux étages, qui soient capables de

fonctionner dans la gamme des longueurs d'onde de l'infra-

rouge et qui soient compacts.

La présente invention fournit un système optique de formation d'images à deux étages, qui soit à même de

fonctionner dans l'infrarouge et qui soit compact, le sys-

tème comprenant un objectif agencé d'une manière générale sous la forme d'un système Cassegrain possédant des miroirs primaire et secondaire, ainsi qu'un relais qui peut être réfléchissant, réfringent ou réfringent et diffractant, le

relais étant disposé coaxialement entre les miroirs pri-

maire et secondaire. Dans une forme de réalisation selon la présente

invention, le système optique de formation d'images com-

prend un objectif et un relais alignés sur un axe optique commun, l'objectif est disposé de manière à former une image intermédiaire au niveau de laquelle est disposé un diaphragme de champ, et l'objectif est formé par un grand miroir primaire concave, qui possède une ouverture au niveau de l'axe, et par un petit miroir secondaire, les miroirs étant disposés d'une manière générale pour former un objectif Cassegrain, et le relais est formé par un

couple de miroirs disposés en vis-à-vis et dont chacun pos-

sède une ouverture au niveau de l'axe de manière à per-

mettre que le signal de sortie envoyé au relais atteigne le

plan focal.

Dans le cadre de ce qu'on désigne ici comme étant un système "Cassegrain", le miroir secondaire de l'objectif

peut avoir une forme générale plane ou peut être convexe.

En outre des miroirs, dont on indique qu'ils "possèdent une

ouverture", peuvent être formés soit par un substrat com-

portant un trou ou une ouverture, soit par un substrat qui transmet le rayonnement dans la bande des longueurs d'onde

pertinentes à l'emplacement de "l'ouverture".

Les miroirs relais sont de préférence concaves, mais le miroir relais, qui est proximal par rapport au

miroir secondaire de l'objectif, peut avoir une forme géné-

rale plane de manière à garantir que le plan focal est situé de façon appropriée à distance du relais de sorte que

l'on peut monter un système de détecteur refroidi.

Dans une variante de réalisation, le système est

transformé en un système à champ double grâce à l'introduc-

tion d'un autre miroir concave primaire mobile axialement, qui présente une ouverture au niveau de l'axe, mais qui possède un diamètre inférieur à celui dudit grand miroir

primaire concave, cet autre miroir primaire étant dépla-

çable entre une position de non-utilisation, dans lequel il est aligné d'une manière générale avec le petit miroir secondaire de l'objectif, et une position d'utilisation, située entre le grand miroir primaire concave et le miroir

concave secondaire, en assumant la double fonction consis-

tant à (i) coopérer avec le miroir secondaire pour former

un objectif grand-angle et (ii) bloquer le rayonnement pro-

venant du grand miroir primaire concave.

Etant donné que les composants optiques sont des

miroirs, on peut les réaliser en un matériau tel que l'alu-

1S minium, qui est également le matériau formant le boîtier et la structure de support du système ou bien qui possède le même coefficient de dilatation thermique que le boîtier et la structure du support du système, de sorte que le système

est rendu en soi athermique. En outre de tels miroirs peu-

vent fonctionner sur une base de bandes de longueurs d'onde multiples de sorte que le système est en soi du type à

bandes de longueurs d'onde multiples.

Etant donné que l'autre miroir primaire est un composant mobile, il peut être souhaitable de le réaliser en un matériau léger tel qu'une matière plastique (avec un

revêtement réfléchissant) pour faciliter son déplacement.

Le système de formation d'images peut être uti-

lisé en arrière d'une fenêtre servant à protéger le système

de formation d'images vis-à-vis d'effets de nature abra-

sive. La fenêtre peut être plane, mais dans le cas o la fenêtre est courbe, elle applique de ce fait au rayonnement incident une réfraction optique indésirable, dont les

effets peuvent être compensés par conversion de l'un quel-

conque des miroirs des systèmes de formation d'images en un miroir Mangin. Le miroir Mangin est de préférence l'un des miroirs du relais. Dans le cas d'une fenêtre courbe et par conséquent présentant un pouvoir optique réfringent et dans le cas o un autre miroir primaire est prévu de manière à transformer le système en un système à deux champs, l'autre miroir primaire peut être un composant Mangin de manière à fournir une compensation chromatique et thermique complète pour la fenêtre présentant un pouvoir optique réfringent, dans le mode grand-angle, bien que dans de nombreux cas

cela ne soit pas nécessaire.

Dans une autre forme de réalisation selon la pré-

sente invention, le système optique de formation d'images comporte un objectif et un relais alignés sur un axe

optique commun, l'objectif étant disposé de manière à for-

mer une image intermédiaire au niveau de laquelle est situé le diaphragme de champ, et l'objectif est formé par le grand miroir concave, qui possède une ouverture au niveau de l'axe, et par un petit miroir secondaire, les miroirs

étant disposés d'une manière générale pour former un objec-

tif Cassegrain, le relais étant formé par une lentille réfringente, et le système est transformé en un système à champ double par l'introduction d'un autre miroir primaire concave déplaçable axialement et qui possède une ouverture au niveau de l'axe, mais possède un diamètre inférieur à celui dudit grand miroir primaire concave, l'autre miroir

primaire étant déplaçable entre une position de non-utili-

sation, dans laquelle il est d'une manière générale aligné avec le petit miroir secondaire de l'objectif, et une d'utilisation qui est située entre le grand miroir primaire

concave et le miroir secondaire en assumant la double fonc-

tion consistant à (i) coopérer avec le miroir secondaire pour former un objectif grand-angle et (ii) bloquer le

rayonnement provenant du grand miroir primaire concave.

Le miroir secondaire de l'objectif peut être sen-

siblement plan, ou bien il peut être convexe.

Dans une autre forme de réalisation de la pré-

sente invention, le système optique de formation d'images comporte un objectif et un relais alignés sur un axe optique commun, l'objectif étant agencé de manière à former une image intermédiaire au niveau de laquelle se situe un diaphragme de champ, et l'objectif est formé par un grand miroir primaire concave, qui possède une ouverture au niveau de l'axe, et par un petit miroir secondaire, les miroirs étant disposés d'une manière générale pour former

un objectif Cassegrain, et le relais est formé par une plu-

ralité d'éléments de lentille réfringente, dont l'un au moins possède un pouvoir réfringent positif et a une valeur y relativement faible (y étant la constante thermique "du verre"), et au moins l'un des éléments de lentille comprend une surface de diffraction, l'agencement étant tel que le relais est rendu totalement achromatique et est rendu athermique par rapport au matériau constituant le boîtier

du système de formation d'images.

De façon appropriée, un autre élément de lentille possède un pouvoir réfringent et a une valeur y relativement

faible.

La surface de diffraction peut être portée par l'une quelconque des deux surfaces de n'importe lequel des éléments de lentille, mais de préférence n'est pas portée par la surface de l'élément de lentille qui est la plus proche de l'image intermédiaire. Le rôle principal de la

surface de diffraction est d'éliminer l'aberration chroma-

tique, mais il permet également d'utiliser des matériaux possédant une faible valeur y. Le procédé analytique

d'obtention du pouvoir réfringent de la surface de diffrac-

tion correspond à celui décrit au chapitre 39 du livre "IHandbook of Optics" (Deuxième édition) publié par la

société dite "Optical Society of America".

On comprendra que la constante thermique y "du verre" représente la variation de puissance thermique du matériau optique dont est constituée la lentille, rapportée à la puissance unité et à la variation unité de température (comme cela est expliqué au chapitre 39 du livre "Handbook of Optics" de la Optical Society of America, publié par

McGaw - Hill, 1995).

De préférence également les éléments de lentille possédant une faible valeur y et une valeur y élevée sont

configurés essentiellement de manière à supprimer la défo-

calisation thermique de manière à ce que le système soit

rendu entièrement athermique.

De préférence, les éléments de lentille à faible valeur y sont formés de sulfure de zinc ou de matériaux dits AMTIR-1, et les éléments de lentille à valeur y élevée sont formés de matériaux semiconducteurs tels que le germanium et l'arséniure de gallium. Les valeurs y élevées sont de façon typique supérieures à 0,5 x 10-4 unités, tandis que de faibles valeurs y sont de façon typique inférieures à ce chiffre. De préférence les éléments de lentille formés de

matériaux semiconducteurs incluent la surface de diffrac-

tion.

Conformément à cette autre forme de réalisation, l'aberration chromatique peut être éliminée ou atténuée d'une manière substantielle dans un système rendu dans une large mesure complètement athermique, tout en conservant un système optique réfringent dans le relais, ce qui évite un obscurcissement. Dans une variante de réalisation, le système est

transformé en un système à double champ grâce à l'introduc-

tion d'un autre miroir concave primaire mobile axialement, qui présente une ouverture au niveau de l'axe, mais qui possède un diamètre inférieur à celui dudit grand miroir

primaire concave, cet autre miroir primaire étant dépla-

çable entre une position de non-utilisation, dans laquelle il est aligné d'une manière générale avec le petit miroir secondaire de l'objectif, et une position d'utilisation, située entre le grand miroir primaire concave et le miroir

concave secondaire, en assumant la double fonction consis-

tant à (i) coopérer avec le miroir secondaire pour former

un objectif grand-angle et (ii) bloquer le rayonnement pro-

venant du grand miroir primaire concave.

Chacune des formes de réalisation peut être uti-

lisée en arrière d'une fenêtre utilisée dans le but de pro-

téger le système de formation d'images vis-à-vis d'effets abrasifs. La fenêtre peut être plane, mais dans le cas o

la fenêtre est courbe, elle applique au rayonnement inci-

dent un pouvoir optique réfringent indésirable, dont les effets peuvent être compensés, et par exemple si le relais est réfléchissant, l'un des miroirs du système de formation d'images peut être converti en un miroir Mangin. Le miroir Mangin est de préférence le petit miroir secondaire de l'objectif, mais sinon peut être l'autre miroir primaire o il est prévu. Si le relais est réfringent, la compensation

est aisément obtenue à l'intérieur du relais.

De même, dans chacune des formes de réalisation, le système de formation d'images peut fonctionner avec un système détecteur ou avec d'autres systèmes détecteurs, qui sont sensibles dans la bande visible des longueurs d'onde et/ou dans n'importe laquelle des bandes de longueurs d'onde pour l'infrarouge et/ou dans la bande des longueurs d'onde millimétriques de transmission. Le système détecteur peut être formé par un seul ensemble d'éléments détecteurs, qui sont sensibles à deux bandes de longueurs d'onde ou à de multiples bandes de longueurs d'onde ou bien plusieurs ensembles d'éléments détecteurs, qui sont sensibles chacun à une seule bande de longueurs d'onde (auquel cas un miroir de renvoi sensible aux bandes de longueurs d'onde peut être requis). Par conséquent, le système fonctionne en outre

dans la partie millimétrique du spectre (de façon spéci-

fique dans la bande étroite de transmission atmosphérique autour d'une longueur d'onde de 3 mm), et simultanément, si cela est nécessaire, dans les bandes de longueurs d'onde de la lumière visible, de l'infrarouge à 3-5 pm et de l'infrarouge à 8-12 pm. Ceci est obtenu exactement de la même manière que pour les autres bandes lorsque le matériau optique utilisé dans le miroir Mangin (et la fenêtre / le dôme externe ayant un pouvoir optique réfringent) réalise

une transmission dans la bande des longueurs d'onde milli-

métriques - ce qui est le cas pour le sulfure de zinc mul-

tispectral. Des revêtements antiréfléchissants connus peu-

vent être utilisés sur des surfaces réfringentes mais, en

plus de ces revêtements, on peut obtenir un effet antire-

flet pour la longueur d'onde millimétrique en choisissant une épaisseur pour l'élément Mangin (et la fenêtre / le

dôme) de telle sorte que la longueur de trajet optique tra-

versant cette épaisseur est un multiple entier impair faible de la longueur d'onde millimétrique. Une telle épaisseur conduit à des réflexions au niveau des surfaces avant et arrière, qui sont réciproquement en opposition de phase et par conséquent interfèrent réciproquement en

s'annulant, ce qui produit un effet antireflet.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-

sente invention ressortiront de la description donnée ci-

après prise en référence aux dessins annexés, sur les-

quels: - la figure 1 représente une première forme de réalisation incorporant une fenêtre présentant un pouvoir optique réfringent et qui est du type à deux champs d'observation, représentée avec son réglage d'angle faible; - la figure 2 représente le système de la figure 1 dans son réglage grand-angle; - la figure 3 représente une seconde forme de réalisation incorporant une fenêtre ne produisant aucun pouvoir optique réfringent et qui fournit deux champs d'observation, représentés par son réglage d'angle faible; - la figure 4 illustre le système de la figure 3 dans son réglage grand-angle; - la figure 5 représente une troisième forme de réalisation, qui comprend une fenêtre ne présentant aucun pouvoir optique réfringent, et un système à double champ d'observation, représenté dans son réglage sur un angle faible; - la figure 6 représente le système de la figure dans son réglage grand-angle; - la figure 7 représente une quatrième forme de réalisation incorporant une fenêtre ne fournissant aucun pouvoir optique réfringent, et possédant un seul champ d'observation; et - la figure 8 représente une cinquième forme de

réalisation comportant une fenêtre ne présentant aucun pou-

voir optique réfringent et possédant un seul champ d'obser-

vation. Le système optique de formation d'images 50, représenté sur les figures 1 et 2, comprend un objectif formé par des miroirs séparés A, B disposés d'une manière générale sous la forme d'un objectif Cassegrain, qui forme une image intermédiaire au niveau de laquelle est disposé un diaphragme de champ D, et un relais C qui forme une

image finale dans un plan focal E. Le système 50 est symé-

trique autour de son axe optique 51 et, pour conserver la clarté du dessin, on a représenté uniquement les rayons qui

rencontrent l'objectif et sont situés initialement au-

dessous de l'axe 51 (sur la figure 1). Cependant on com-

prendra qu'il existe un ensemble similaire de rayons non

représentés, qui sont situés au-dessus de l'axe 51.

Le miroir A est un miroir primaire concave de grand diamètre, qui possède une ouverture située sur l'axe et a une surface réfléchissante 3 servant à renvoyer les rayons incident vers le miroir B, qui est un petit miroir secondaire comportant la surface réfléchissante 4. Les rayons réfléchis par la surface 4 traversent une ouverture située sur l'axe de l'élément formant miroir F, de manière à être réfléchis par la surface réfléchissante 7 de l'élément formant miroir G. Les éléments formant miroirs F et G forment conjointement le relais C et possèdent des surfaces réfléchissantes 7, 9 situées en vis-à-vis. Sur la figure 1, l'élément formant miroir F est en réalité un miroir Mangin, qui va être expliqué ci-après. Les rayons, qui sont réfléchis par la surface 7 de l'élément formant miroir G sont réfléchis par la surface réfléchissante 9 et sont redirigés sur une ouverture, située sur l'axe, dans l'élément de miroir G par l'intermédiaire d'un diaphragme d'ouverture 11 pour former l'image finale 12 dans le plan focal E. Le miroir B peut avoir une forme générale plane ou peut être convexe (comme représenté sur la figure 1). La surface réfléchissante 7 est de préférence concave, et la surface 9 peut avoir une faible courbure, en étant soit convexe, soit concave, c'est-à-dire d'une manière générale

plane de manière à amener le plan focal E à être suffisam-

ment distant de l'élément de miroir G pour permettre le montage d'un système détecteur refroidi autour de l'image finale 12. De même un tel système incorpore habituellement

des dispositions pour un diaphragme d'ouverture.

Le relais C est disposé coaxialement entre le miroir primaire A de l'objectif et le miroir secondaire B

de manière à rendre le système extrêmement compact.

Sur la figure 1, le système 50 est utilisé en

arrière d'une fenêtre présentant un pouvoir optique réfrin-

gent et comportant des surfaces réfringentes 1, 2, qui imposent un pouvoir optique réfringent indésirable au rayonnement incident. Les effets de ce pouvoir optique réfringent indésirable sont compensés par l'élément F d'un miroir Mangin. Par conséquent, la surface réfléchissante est portée par un substrat mû optiquement, possédant deux surfaces physiques qui sont traversées quatre fois par le rayonnement et sont désignées comme étant des surfaces

effectives 5, 6, 8 et 10.

Le système 50 est transformé en un système à

champ double grâce à l'utilisation d'un autre miroir pri-

maire concave A1 déplaçable axialement. Sur la figure 1, le système 50 comporte un miroir A1 situé dans une position de fonctionnement (qui est aligné d'une manière générale avec le miroir B) de sorte qu'on obtient un champ étroit d'observation. Cependant, sur la figure 2, le miroir A1 a été écarté du miroir B en direction du relais C pour venir dans une position telle que sa surface réfléchissante 31 a

pour rôle de coopérer avec le miroir B, tandis que la sur-

face arrière du miroir Ai empêche le rayonnement d'attein-

dre le miroir B à partir du miroir principal A de l'objec-

tif. Cet agencement fournit un réglage grand-angle pour le

système 50.

Un agencement fonctionnel spécifique pour le sys-

tème 50 est indiqué dans le tableau I annexé, qui recense sous forme de tableau les surfaces 1 à 12 de la figure 1, le rayon de courbure de chaque surface, la surface suivante parmi les surfaces successives de séparation sur l'axe, et la nature du matériau utilisé pour former la surface. Ainsi par exemple la surface 2 est formée par du sulfure de zinc, est plane et est située à une distance de 1,3431 unité par rapport à la surface 1 dans la direction de l'image finale

12, tandis que la surface 4 est convexe, légèrement asphé-

rique et située à 17,2597 unités de la surface 3, mais dans la direction s'écartant de l'image finale 12. Les surfaces

asphériques sont agencées conformément à l'équation stan-

dard indiquée dans le tableau I et avec les coefficients B, a4 et a6 possédant les valeurs spécifiées pour un nombre particulier de surfaces. Par exemple, pour la surface 3 (NA), le coefficient a6 possède une valeur de 7,5018E-10, qui est le mode standard dans cette technique pour écrire la valeur 7,5108 x 10-1. Le tableau I fournit également des données pour le réglage de la figure 2, sur laquelle la

surface 31 est utilisée à la place de la surface 3.

Le système 60, qui est représenté sur les figures 3 et 4, possède d'une manière générale une forme similaire au système 50 des figures 1 et 2, mais à la place du relais C comprenant des miroirs, dans le système 60 le relais C est formé par des éléments de lentille espacés H, J, qui réduisent l'obscurcissement. En outre, la fenêtre est plane et ne fournit aucun pouvoir optique réfringent. Un type fonctionnel spécifique pour le système 60 est indiqué dans le tableau II annexé. Le format du tableau II est le même

que celui du tableau I et les surfaces effectives succes-

sives des éléments sont repérées par des nombres sur les figures 3 et 4. On notera que les numéros de surfaces du

système 60 ne sont pas les mêmes que ceux du système 50.

Le système 70, qui est représenté sur les figures et 6, est d'une manière générale similaire au système des figures 3 et 4 et utilise une lentille relais réfringente C, mais, dans ce cas, le relais est constitué de quatre éléments de lentille K, L, M et N, dont l'un comporte une surface de diffraction. Les éléments de lentille K et M

sont formés de germanium, qui possède une valeur y relative-

ment élevée, tandis que les éléments de lentilles L et N sont formés de sulfure de zinc qui possède une valeur y relativement faible. Les éléments K, L, M et N peuvent être

configurés de manière à éliminer la défocalisation ther-

mique de manière à obtenir un état complètement athermique en rapport avec le matériau (non représenté) constituant le boîtier du système de formation d'images et qui, dans ce cas, est l'aluminium. La surface de diffraction est une surface 9 formée sur l'élément de lentille M, qui est

constitué de germanium, et par conséquent est aisé à fabri-

quer avec le diagramme de diffraction requis. Le diagramme

de diffraction est agencé de manière à éliminer la varia-

tion chromatique. Un type fonctionnel spécifique pour le système 70 est indiqué dans le tableau III, qui a un format similaire à celui du tableau I et II, et les surfaces

effectives successives des éléments sont identifiées numé-

riquement sur les figures 5 et 6. On notera que les numéros des surfaces du système 70 ne sont pas les mêmes que ceux

des systèmes 50 ou 60.

Le système 80, qui est représenté sur la figure 7, est un système à un seul champ d'observation, qui ne comporte pas le miroir mobile Ai et possède le miroir secondaire B pourvu d'une surface plane. Cependant le relais C est une lentille réfléchissante comprenant une surface de diffraction similaire au système 70. Le relais C est formé par les éléments P, Q, R et S, parmi lesquels P

et R représentent le germanium, tandis que Q et S représen-

tent le sulfure de zinc. R est affecté d'un pouvoir réfrin-

gent négatif et comprend la surface de diffraction. P, Q et S possèdent un pouvoir réfringent. Un agencement rendu

presque complètement achromatique et athermique (par rap-

port à l'aluminium) est indiqué dans le tableau IV.

Le système 90, qui est représenté sur la figure

8, est d'une manière générale similaire au système 80, com-

prend un miroir secondaire légèrement convexe B et utilise des matériaux différents dans la lentille réfringente C pour éviter l'utilisation du germanium, ce qui permet au

système de fonctionner à la fois dans la bande des lon-

gueurs d'onde visibles et dans la bande des longueurs

d'onde infrarouges et de réaliser une surface de diffrac-

tion sur un matériau à faible valeur y, du sulfure de zinc, qui est un matériau que l'on usine aisément. Un type rendu complètement achromatique et athermique (par rapport à l'aluminium) est indiqué dans le tableau V. Dans ce cas, le relais C est formé par six éléments de lentille T, U, V, W, X et Y, parmi lesquels V et W sont des éléments à pouvoir réfringent négatif. Pour conserver la clarté du dessin, les surfaces 10, 11, 12 et 13 ne sont pas indiquées sur la figure 8. L'élément V possède des surfaces 9 et 10;

l'élément W possède des surfaces 11 et 12; l'élément X pos-

sède des surfaces 13 et 14. La surface 14 est la surface de

diffraction qui, dans cette forme de réalisation spéci-

fique, fonctionne à des ordres de diffraction différents

(ce qu'on appelle une "surface de diffraction à ordres mul-

tiples") dans les bandes de longueurs d'onde visible et

dans les bandes de longueurs d'onde de l'infrarouge moyen.

TABLEAU I

Forme de réalisation 1 comportant une fenêtre présentant un pouvoir réfringent (approximativement plane) Largeur de bande spectrale = VISMIR (0,7-1,0 pm & 3,4-4,2 pm) Angle faible (valeur nominale EFL = 100) Numéro de Rayon Epaisseur de Matériau surface séparation 1 2186,45 concave 1,3431 Fenêtre en sulfure de zinc 2 Plan 19,139 3 36,6457* concave -17,2597 Miroir primaire à angle faible 4 9,55308* convexe 6,0957 Miroir secondaire 175,338 concave 0,6952 Elément Mangin en sulfure de zinc (en transmission) 6 70,1792 concave 6,7621 7 13,5190* concave -6,7621 Miroir tertiaire 8 70,1792 convexe -6,6952 Elément Mangin en sulfure de zinc (en réflexion 1-er passage) 9 175,338 convexe 0,6952 Elément Mangin en sulfure de zinc (en réflexion - 2-ème passage) 70,1792 convexe 8,3135 Or OD o) 11 [Diaphragme d'ouverture] 9,1101 12 [Plan focal]

N.B. Tous les éléments en sulfure de zinc sont multispectraux.

Grand-angle (EFL environ 1/3 de l'angle faible)

6,3431

3' 13,2712* concave -4,3778 Miroir primaire grand-angle

6,0957

Toutes les autres données sont les mêmes qu'indiqué ci-dessus.

*Surfaces asphériques Profondeur = c.r2/(l+(1-E.c2.r2) + a4.r4 + a6.r6, avec c = 1/rayon & r = demi-diamètre de la surface Numéro de E a4 a6 surface

3(NA) 9,4580E-01 1,9016E-06 7,5018E-10 3'(WA) 3,8610E-01 1,7003E-05 1,5583E-08

4 9,8688E+00 2,3724E-03 1,0930E-04

7 -3 9485E+00 -2,1926E-04 1,5289E-06

OC OD o.'

TABLEAU II

Forme de réalisation 2 comportant une fenêtre sans pouvoir réfringent Largeur de bande spectrale = 8-10 pm Angle faible (valeur nominale EFL = 100) Numéro de Rayon Epaisseur de Matériau surface séparation 1 Plan 1,3254 Fenêtre en sulfure de zinc 2 Plan 18,5555 3 36, 8917* concave -16,6867 Miroir primaire à angle faible 4 7,11816* convexe 4,7684 Miroir secondaire 9,24405 convexe 0,5744 Germanium 6 27,218 concave 5,004 7 3,28836 convexe 1,5663 Germanium 8 3,02011 concave 1,3254 9 [Diaphragme d'ouverture] 8,9478 [Plan focal] Or OJ CO C) o co o r- SOab68t'L ú0-38SL9 ' IO-ELObEú8- L PO-OTT'11ú úO-EL68L'T 00+3ú1t6'9 b LO-aEs9ú'E S0-SSL61'S 10-ETItI'6 (VM),ú a1-0OOSú'6- L0- a8TSS'z- z0-ELSti'9- (VN)ú aDeans g vé a ap oJ<,afnn aDejins el ap aGaaeTp-TWap = I Y uoAI/t = D DaAe '919 + + + ('D'-)+)/ D = ilnapuojold sanTJggiadse saDe]InS snssap- tiD anbtput,nb sawaw sal uos saauuop sailne sal sainoi b89L'b al6ue- puea6 eaTewmTd 2iOiTi L98ú'b- aAeDUOD Sú6E'I,ú SSSe '9 (aTqTe] aI6Ue,T ap ú/T UO/IAua qaa) aTBue-pue2D

TABLEAU III

Forme de réalisation 3 comportant une fenêtre sans pouvoir réfringent Largeur de bande spectrale = 8-10 pm Angle faible (valeur nominale EFL = 100) Numéro de Rayon Epaisseur de Matériau surface séparation 1 Plan 1,0619 Fenêtre en sulfure de zinc 2 Plan 18,7304 3 36, 9126* concave -16,844 Miroir primaire à angle faible 4 5,86641* convexe 4,8139 Miroir secondaire 2,26964 concave 0,7032 Germanium 6 2,36734 convexe 1,1001 7 6,54574 convexe 0,9569 Sulfure de zinc 8 38,7821 concave 1,0298 9 2,40497* # concave 2,5042 Germanium 4,51348 convexe 0,8474 11 6,24561 convexe 0,7037 Sulfure de zinc 12 17,8175 concave 1,3379 13 [Diaphragme d'ouverture] 9,0322 14 [Plan focal] CJ o Oe o) Grand-angle (EFL environ 1/3 de l'angle faible)

6,4264

3' 12,3042* concave -4,54 Miroir primaire grand-angle

4,8139

Toutes les autres données sont les mêmes qu'indiqué ci-dessus.

*Surfaces asphériques Profondeur = c.r2/(1+(1-E.c2.r2) + a4.r4 + a6.r6, avec c = 1/rayon & r = demi-diamètre de la surface Numéro de E a4 a6 surface

3(NA) -1,0947E-01 -1,7441E-07 -8,9522E-11

3'(WA) -1,0500E-01 0,OOOOE+00 -4,0004E-08

4 1,OOOOE+00 4,3234E-03 -1,9096E-04

9 -1,0362E+01 -7,7400E-02 1,6153E-02

CD or O o #Surfaces de diffraction Différence de trajet optique = h2.r2 + h4.r4 + h6.r6 + h8 r8, avec r = demi-diamètre de la surface Numéro de h2 h4 h6 h8 surface

9 -2,5311E-02 5,1453E-02 -8,9908E-02 3,9772E-02

TABLEAU IV

Forme de réalisation 4 comportant une fenêtre sans pouvoir réfringent Largeur de bande spectrale = 8-10 pm Angle faible uniquement (valeur nominale EFL = 100) Numéro de Rayon Epaisseur de Matériau surface séparation 1 Plan 1 2753 Fenêtre en sulfure de zinc 2 Plan 22,4933 3 50,0945* concave -20,2279 Miroir primaire à angle faible 4 Plan 5,9083 Miroir secondaire 2,8146 concave 1,0421 Germanium 6 2,64979 convexe 0,4949 7 9,97262 convexe 2,5904 Sulfure de zinc 8 50,8165 concave 0,4854 O 9 3,14171*# concave 2,9843 Germanium 5,66395 convexe 0, 189 11 7,24233 convexe 1,5189 Sulfure de zinc 12 22,1275 concave 1,6067 13 [Diaphragme d'ouverture] 10,8467 14 [Plan focal] *Surfaces asphériques Profondeur = c.r2/(l+(1-E.c2.r2) + a4.r4 + a6.r6, avec c = 1/rayon & r = demi-diamètre de la surface Numéro de E a4 a6 surface

3 3,8915E-01 5,1119E-07 -1,4497E-11

9 -1,1722E+01 -4,8515E-02 9,2733E-03

#Surfaces de diffraction Différence de trajet optique = h2.r + h4.r4 + h6.r6 + h8 r8, avec r demi-diamètre de la surface Numéro de h2 h4 h6 h8 surface OD 9 -5,5125E-03 1,9367E-OS -2,3073E-02 l,0972E- 02 è

TABLEAU V

Forme de réalisation 5 avec fenêtre sans pouvoir réfringent Largeur de bande spectrale = VISMIR (0,7-1,0 pm & 3,4-4,2 pm) Angle faible uniquement (valeur nominale EFL = 100) Numéro de Rayon Epaisseur de Matériau surface séparation 1 plan 1,3334 Fenêtre en sulfure de zinc 2 plan 18,6682 3 44,2147* concave -16,7881 Miroir primaire 4 110,574 convexe 6,6672 Miroir secondaire 4,84471* concave 1,7395 Sulfure de zinc 6 2,24757 convexe 1, 4666 7 6,51266 convexe 0,7778 Sulfure de zinc 8 3,03058* convexe 0,0529 9 2,67273 concave 0,3259 Séléniure de zinc 33,1286 concave 0,2056 11 6,95622 concave 0,3767 Séléniure de zinc 12 8,42897 concave 0,0653 13 10,5124 convexe 0, 4028 Sulfure de zinc 14 115,427*# concave 0,0707 5,26616 convexe 1,0168 Chlorure d'argent 16 5,09594 convexe 1,3334 o CD 17 [Diaphragme d'ouverture] 9,1058 18 Plan focal

N.B. Tous les éléments en sulfure de zinc sont multispectraux.

*Surfaces asphériques Profondeur = c.r2/(1+(1-E.c2.r2) + a4.r4 + a6.r6, avec c = 1/rayon & r = demi-diamètre de la surface Numéro de E a4 a6 surface

3 -3,7544E+00 -5,0502E-06 3,4550E-09

1,OOOOE+00 -2,3812E-02 0,OOOOE+00

8 2,0901E+00 3,0434E-03 2,3635E-003

14 l,0000E+00 7,8789E-04 -6,6818E-04 #Surfaces de diffraction Différence de trajet optique = h2.r + h4.r4 + h6.r6 + h8 r8 avec r = demi-diamètre de la surface Numéro de h2 h4 h6 h8 surface o

14 -3,4499E-03 -1,5020E-04 0,OOOOE+00 0, 0000E+00 O

O

Claims (2)

REVENDICATIONS

1. Système optique de formation d'images, carac-

térisé en ce qu'il comprend un objectif (A,B) et un relais (C) alignés sur un axe optique commun, que l'objectif est disposé de manière à former une image intermédiaire au niveau de laquelle est disposé un diaphragme de champ (D),

et que l'objectif (A, B) est formé par un grand miroir pri-

maire concave (A), qui possède une ouverture au niveau de l'axe, et un petit miroir secondaire (B), les miroirs étant disposés d'une manière générale pour former un objectif Cassegrain, et que le relais (C) est formé par un couple de miroirs (F,G) disposés en vis-à-vis et dont chacun possède une ouverture au niveau de l'axe de manière que le signal

de sortie envoyé au relais atteigne le plan focal.

2. Système optique de formation d'images selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système est

transformé en un système à champ double grâce à l'introduc-

tion d'un autre miroir concave primaire (A') mobile axiale-

ment, qui présente une ouverture au niveau de l'axe, mais possède un diamètre inférieur à celui dudit grand miroir primaire concave (A), cet autre miroir primaire étant déplaçable entre une position de nonutilisation, dans laquelle il est aligné d'une manière générale avec le petit miroir secondaire (B) de l'objectif, et une position d'utilisation, située entre le grand miroir primaire

concave et le miroir concave (A) secondaire (B), en assu-

mant la double fonction consistant à (i) coopérer avec le miroir secondaire pour former un objectif grand-angle et

(ii) bloquer le rayonnement provenant du grand miroir pri-

maire concave.