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WO1999023519A1 - Systeme optique a plusieurs lignes de visee - Google Patents

Systeme optique a plusieurs lignes de visee Download PDF

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WO1999023519A1
WO1999023519A1 PCT/FR1998/002296 FR9802296W WO9923519A1 WO 1999023519 A1 WO1999023519 A1 WO 1999023519A1 FR 9802296 W FR9802296 W FR 9802296W WO 9923519 A1 WO9923519 A1 WO 9923519A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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optical system
reflecting surface
primary
axis
parabolic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR1998/002296
Other languages
English (en)
Inventor
Thierry Michel Viard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Group SAS
Original Assignee
Airbus Group SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Group SAS filed Critical Airbus Group SAS
Publication of WO1999023519A1 publication Critical patent/WO1999023519A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
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    • G02B27/143—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using macroscopically faceted or segmented reflective surfaces
    • G—PHYSICS
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    • G02B17/0605—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors
    • G02B17/0621—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements
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    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/02—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
    • G02B23/04—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors for the purpose of beam splitting or combining, e.g. fitted with eyepieces for more than one observer
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements

Definitions

  • the present invention relates to an optical sighting system with at least two sighting lines. Although not exclusively, it applies more particularly to optical measuring instruments capable of emitting and / or receiving light beams from distinct directions, these light beams corresponding to simultaneous or quasi-simultaneous sightings.
  • the present invention relates to optical systems, known in the art under the term "LIDAR" (Light Detection And Ranging).
  • the known systems of this type are currently the following: - firstly, such systems are known comprising two fixed telescopes, pointed in distinct directions generally forming an angle of 60 ° between them. Such an embodiment is cumbersome and bulky, although limited to two lines of sight. For example, for entrance pupils having a diameter of 500 mm, the minimum space requirement is 550 mm x 550 mm x 900 mm; - There are also known systems comprising only one telescope with which is associated a movable plane mirror scanning the lines of sight. Such a system offers the advantage of a plurality of lines of sight, but has the disadvantage of requiring a mechanism - subject to breakdowns - for moving the mirror. For a plurality of lines of sight between 0 ° and 60 °, the size of such a system, for an entrance pupil of 500 mm in diameter, cannot be less than 550 mm x 550 mm x 1000 mm;
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks. It relates to an optical system which, although it may have a large number of lines of sight, is relatively light and space-saving and does not require any fragile mechanism or complex and critical optical components.
  • the optical sighting system with at least two separate sighting lines is remarkable:
  • first and second primary reflecting surfaces parabolic and concave, the respective axes of which are distinct and define each a first and a second sight line directions; and a parabolic, convex or concave secondary reflecting surface, the axis of which is distinct from the axes of said first and second primary reflecting surfaces and passes between these primary reflecting surfaces;
  • an optical system which can comprise a high number of lines of sight, using only parabolic reflecting surfaces which are easy to produce, easy to align, inexpensive, not very sensitive to eccentricities and free from geometric and chromatic aberrations on the optical axis.
  • the optical system of the invention is light and compact.
  • the system of the present invention has only a space requirement of 550 mm x 550 mm x 550 mm for entrance pupils of 500 mm in diameter and three lines of sight, two to two angularly spaced 90 °.
  • the optical system according to the present invention comprises at least a third reflecting surface primary, parabolic and concave, the axis of which is distinct from the axes of said first and second primary reflecting surfaces and the axis of said secondary reflecting surface and defines a direction of third line of sight;
  • angles between said lines of sight can be chosen to any value desirable for particular applications, it may be advantageous if the axes of said primary reflecting surfaces, and therefore the lines of sight, are two by two perpendicular.
  • each primary reflecting surface is arranged along one face of a cube.
  • the single competition point can then be confused, either with the center, or with a vertex of said cube.
  • the primary reflecting surfaces can each be constituted by a concave para ⁇ bolical mirror, centered around its axis.
  • the your primary reflecting surfaces are each formed by an eccentric part, without top, of a concave parabolic mirror.
  • the outline of these eccentric parts can have any desired shape, for example circular.
  • said optical system according to the present invention may comprise an optical receiver, having an optical axis and having to receive light beams coming from said primary reflecting surfaces and reflected by said secondary reflecting surface.
  • said optical system comprises displacement means for successively bringing the axis of each of said reflected light beams into coincidence with the axis of said optical receiver.
  • the optical system of the invention comprises an optical emitter, emitting a light beam of fixed direction which must be addressed successively to each of said primary reflecting surfaces after reflection on said secondary reflecting surface, it is advantageous that 'it further comprises displacement means for translating said light beam emitted parallel to itself, by varying the point of impact of said light beam emitted on said secondary reflecting surface.
  • said displacement means can be constituted by a movable reflecting surface of variable thickness, for example a rotating disc.
  • Figure 1 is a schematic perspective view illustrating the structure and operation of the optical system according to the present invention, in the particular case of two lines of sight (for the sake of simplicity and clarity).
  • Figure 2 shows, in a view similar to Figure 1, an alternative embodiment of said optical system.
  • FIG. 3 illustrates, also in perspective, an advantageous arrangement of the elements of the optical system according to the present invention.
  • Figure 4 is a view similar to Figure 3, illustrating an alternative embodiment of said optical system.
  • FIGS. 5A, 5B and 5C illustrate a rotary disc of variable thickness for translating the optical beams entering or leaving said optical system.
  • Figure 5D is a plan view of the rotary disc of Figures 5A, 5B and 5C.
  • the optical system according to the present inven ⁇ and illustrated schematically in Figure 1, com ⁇ carries a first primary mirror, parabolic and concave Ml including the XI-XI axis defines a first line of sight, and a second mirror primary, parabolic concave and M2, whose axis X2-X2 defines a second line of sight, said ⁇ tincte and angularly spaced from that defined by the axis XI-XI.
  • the axes Xl-Xl and X2-X2 compete at a point F, at which are located the focal points of said mirrors Ml and M2.
  • this optical system further comprises a secondary, parabolic and convex mirror m, the convexity of which is directed towards the side of the concavities of said mirrors Ml and M2 and the axis xx of which is distinct from the axes Xl-Xl and X2-X2, passes, on the one hand through point F and, on the other hand, between said mirrors Ml and M2.
  • the foyer of the convex parabolic mirror m is confused with point F.
  • the optical system according to the present invention transforms them into outgoing rays si and s2 parallel to each other and to the axis x-x of the mirror m.
  • the optical system according to the present invention is perfectly reversible in the sense that, if an incident light ray if (or s2) parallel to the axis xx of the mirror m strikes the convex parabolic reflecting surface thereof, it is reflected in the direction of the concave reflecting surface of the mirror Ml (or M2) according to a radius ri (or r2) coming from the focal point F of said mirrors m and Ml (or m and M2).
  • the mid- black Ml (or M2) reflects said ray ri (or r2) in a ray exiting it (or i2) parallel to the axis Xl-Xl (or X2-X2) of the mirror Ml (or M2).
  • the optical system according to the present invention transforms them into outgoing rays il and i2 of distinct directions, angularly spaced (those of axes Xl-Xl and X2-X2, respectively). Furthermore, it will be noted that by rotating the mirror m around its focal point F, it is possible to vary the orientation of the light rays si and s2, without the orientations of the light rays il and i2 changing. Of course, all that has been said above about the rays il, i2, si and s2 remains valid for beams of such rays. So :
  • an incident beam composed of rays il (or i2) and parallel to the axis Xl-Xl (or X2-X2)
  • an outgoing beam composed of rays if (or s2) and parallel to the xx axis
  • An incident beam composed of rays si (or s2) and parallel to the axis xx, is transformed by the optical system according to the present invention, into an outgoing beam, composed of rays il (or i2) and parallel to l 'axis Xl-Xl (or X2-X2).
  • the beams of rays si and s2 pass between the primary mirrors Ml and M2.
  • the incident or outgoing beams - similar to the beams si and s2 - reflected by these additional concave parabolic reflecting surfaces are of course also parallel to the axis x-x of the convex parabolic mirror m and parallel to the beams si and s2.
  • angle A between the axes Xl-Xl and X2-X2 can be arbitrary, provided that the specific characteristics of the optical system according to the invention are respected.
  • This angle A is for example chosen equal to 60 ° or 90 °.
  • FIG 3 there is schematically illustrated the architecture of an optical system according to the pre ⁇ feel invention with three concave parabolic primary mirrors Ml, M2 and M3, arranged in an arrangement that cubi- AC1.
  • the axes Xl-Xl, X2-X2 and X3-X3 of said mirrors Ml, M2 and M3 compete in F, at the center of the cubic arrangement AC1, where said parabolic convex secondary mirror m is arranged (not shown for reasons of clarity of drawing).
  • the three mirrors Ml, M2, M3 are arranged along adjacent faces of said cubic arrangement AC1 and the faces thereof, opposite to said mirrors, are provided with openings 01, 02 and 03, respectively for the passage of the beams towards or from said mirrors.
  • a window f is provided for the passage of the beams si, s2 and s3 (the beam s3 being similar to the beams si and s2 and associated with the mirror M3).
  • the cubic arrangement comprises three eccentric parts M'I, M '2 and M' 3, without apex, of concave parabolic mirrors.
  • the focal point F of the axes Xl-Xl, X2-X2 and X3-X3 of said parts of mirrors M'I, M '2 and M' 3 are confused with a vertex of the cubic arrangement AC2 (the convex mirror m is not shown for the sake of clarity of drawing).
  • the three mirror parts M'I, M '2 and M' 3 are also arranged along the adjacent faces of the arrangement AC2, which have respective openings 01, 02 and 03 and a window f for the beams si, s2 and s3. It will be noted that, in this case, the lines of sight VI, V2 and V3 are no longer strictly speaking confused with the axes Xl-Xl, X2-X2 and X3-X3.
  • the optical system in accordance with the present invention and described above, comprises a light (laser) transmitter and / or receiver T, capable of receiving and / or emitting a beam L, of axis 1-1. Since the beams sor ⁇ tives and / or if incoming, s2 and s3, parallel to each other (and to the axis xx), are offset with respect to the au be, the invention provides a device for R successively feeding the beam axis if, s2 and s3 in Coinci ⁇ dence with the axis 1-1 of the apparatus T.
  • the device R shown in these latter figures, as well as in FIG. 6, is constituted by a rotating reflecting disc R, inclined, for example by 45 °, on the axes of the beams si, s2 and s3.
  • the reflecting disc R has three zones z1, z2 and z3 of different thicknesses.
  • the thickness of the reflective zone zl is such that the axis of the beam si and the axis 1-1 intersect on it.
  • the thicknesses of the reflecting zones z2 and z3 are such that the axis 1-1 respectively intersects the axis of the beam s2 and the axis of the beam s3 thereon.
  • the axis of any of the beams si, s2 or s3 can be brought into coincidence with axis 1-1. From the above, it will be noted that it is possible to make measurements simultaneously in the three directions Xl-Xl; X2-X2; X3-X3 and to easily arrange the laser channels, by orientation of the mirror m and therefore of the beams si, s2 and s3, in any advantageous direction, and this without degrading performance.
  • the eccentric concave reflective parts M'I, M '2 and M' 3 are shown with a straight edge, it goes without saying that these parts can have any suitable outline, for example circular .
  • the secondary mirror m can be concave, although it has been shown and described as being convex.

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Abstract

Système optique de visée à au moins deux lignes de visée distinctes. Selon l'invention, le système optique comporte au moins deux miroirs paraboliques concaves (M1, M2) et un miroir parabolique (m), disposés de façon que les axes desdits miroirs concourent en un point unique (F), avec lequel sont confondus les foyers desdits miroirs (M1, M2 et m).

Description

Système optique à plusieurs lignes de visée.
La présente invention concerne un système optique de visée à au moins deux lignes de visée. Quoique non exclusivement, elle s'applique plus particulièrement aux instruments de mesure optiques susceptibles d'émettre et/ou de recevoir des faisceaux lumineux de directions distinctes, ces faisceaux lumineux correspondant à des visées simultanées ou quasi-simultanées. Dans un mode particulier de réalisation, la présente invention concerne les systèmes optiques, connus dans la technique sous le terme "LIDAR" (Light Détection And Ranging) .
Par exemple pour mesurer à distance la vitesse du vent, on utilise un tel système optique comportant un émetteur-récepteur laser et on mesure le décalage Doppler entre l'émission et la réception d'un faisceau laser dans des directions angulaires distinctes, écartées les unes des autres, par exemple de 60° à 90°. Pour des raisons de puissance utile dudit émetteur-récepteur, les mesures sont souvent quasi-simultanées, c'est-à-dire qu'un même faisceau laser balaye alternativement toutes les direc- tions de mesure. Par ailleurs, pour des raisons d'économie et de simplicité, le nombre des lignes de visée est généralement limité à deux.
Les systèmes connus de ce type sont actuellement les suivants : - tout d'abord, on connaît de tels systèmes comportant deux télescopes fixes, pointés dans des directions distinctes faisant généralement entre elles un angle de 60°. Une telle réalisation est pesante et encombrante, bien que limitée à deux lignes de visée. A titre d'exemple, pour des pupilles d'entrée ayant un diamètre de 500 mm, l'encombrement minimal est de 550 mm x 550 mm x 900 mm ; - on connaît également des systèmes ne comportant qu'un seul télescope auquel est associé un miroir plan mobile balayant les lignes de visée. Un tel système offre l'avantage d'une pluralité de lignes de visée, mais présente l'inconvénient de nécessiter un mécanisme --sujet à pannes-- pour le déplacement du miroir. Pour une pluralité de lignes de visée entre 0° et 60°, l'encombrement d'un tel système, pour une pupille d'entrée de 500 mm de diamètre, ne peut être inférieur à 550 mm x 550 mm x 1000 mm ;
- enfin, d'autres systèmes connus comportent un télescope double (un seul miroir primaire associé à deux miroirs secondaires) permettant de traiter deux directions de visée. De tels systèmes sont optiquement complexes et nécessitent l'utilisation de très nombreux composants optiques, généralement très sensibles aux excentre- ments . De plus, bien que ne comportant que deux lignes de visée, ces systèmes sont lourds et encombrants. Pour des pupilles d'entrée dont le diamètre est égal à 500 mm, leur encombrement minimal ne peut être inférieur à 750 mm x 750 mm x 750 mm.
La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Elle concerne un système optique qui, bien que pouvant présenter un nombre de lignes de visée important, est relativement léger et peu encombrant et ne nécessite ni mécanisme fragile, ni composants optiques complexes et critiques.
A cette fin, selon l'invention, le système optique de visée à au moins deux lignes de visée distinctes, est remarquable :
- en ce qu'il comporte : au moins une première et une deuxième surfaces réfléchissantes primaires, paraboliques et concaves, dont les axes respectifs sont distincts et définissent chacun une première et une deuxième directions de lignes de visée ; et une surface réfléchissante secondaire parabolique, convexe ou concave, dont l'axe est distinct des axes desdites première et deuxième surfaces réfléchissantes primaires et passe entre ces surfaces réfléchissantes primaires ;
- en ce que les axes desdites première et deuxième surfaces réfléchissantes primaires et l'axe de ladite sur- face réfléchissante secondaire concourent en un point unique, avec lequel sont confondus les foyers desdites première et deuxième surfaces réfléchissantes primaires et le foyer de ladite surface réfléchissante secondaire ; et - en ce que les concavités desdites première et deuxième surfaces réfléchissantes primaires sont dirigées du côté de ladite surface réfléchissante secondaire.
Ainsi, grâce à la présente invention et comme on le verra ci-après, on obtient un système optique pouvant comporter un nombre élevé de lignes de visée, n'utilisant que des surfaces réfléchissantes paraboliques faciles à réaliser, faciles à aligner, peu onéreuses, peu sensibles aux excentrements et exemptes d'aberrations géométriques et chromatiques sur l'axe optique. De plus, le système optique de l'invention est léger et peu encombrant. A titre de comparaison avec les exemples chiffrés ci-dessus, le système de la présente invention ne présente qu'un encombrement de 550 mm x 550 mm x 550 mm pour des pupilles d'entrée de 500 mm de diamètre et trois lignes de visée, deux à deux angulairement écartées de 90°.
Par rapport au mode de réalisation de base mentionné ci-dessus (et comme indiqué dans l'exemple chiffré précédent), il est avantageux :
- que le système optique conforme à la présente invention comporte au moins une troisième surface réfléchissante primaire, parabolique et concave, dont l'axe est distinct des axes desdites première et deuxième surfaces réfléchissantes primaires et de l'axe de ladite surface réfléchissante secondaire et définit une direction de troisième ligne de visée ;
- que l'axe de ladite troisième surface réfléchissante primaire passe audit point de concours unique, avec lequel est également confondu le foyer de ladite troisième surface réfléchissante primaire ; et - que la concavité de ladite troisième surface réfléchissante primaire soit dirigée du côté de ladite surface réfléchissante secondaire.
Bien que les angles entre lesdites lignes de visée puissent être choisis à toute valeur souhaitable pour des applications particulières, il peut être avantageux que les axes desdites surfaces réfléchissantes primaires, et donc les lignes de visée, soient deux à deux perpendiculaires .
Dans ce dernier cas, afin d'obtenir un système op- tique particulièrement compact, on peut faire en sorte :
- que lesdites surfaces réfléchissantes primaires aient des distances focales identiques ; et
- que chaque surface réfléchissante primaire soit disposée selon une face d'un cube. Le point de concours unique peut alors être confondu, soit avec le centre, soit avec un sommet dudit cube.
Par ailleurs, les surfaces réfléchissantes primaires peuvent être chacune constituées par un miroir para¬ bolique concave, centré autour de son axe. Cependant, afin de dégager l'espace autour de l'axe de ladite surface réfléchissante secondaire et/ou de pouvoir excentrer cette dernière surface réfléchissante secondaire afin qu'elle ne se trouve pas sur le chemin des rayons lumineux se dirigeant vers lesdites surfaces réfléchissantes primaires, ou en provenant, il est avantageux que lesdi- tes surfaces réfléchissantes primaires soient constituées chacune par une partie excentrée, sans sommet, d'un miroir parabolique concave. Bien entendu, le contour de ces parties excentrées peut présenter toute forme désirée, par exemple circulaire.
De façon connue, ledit système optique conforme à la présente invention peut comprendre un récepteur optique, ayant un axe optique et devant recevoir des faisceaux lumineux provenant desdites surfaces réfléchissan- tes primaires et réfléchis par ladite surface réfléchissante secondaire.
Dans ce cas, il est avantageux que ledit système optique comporte des moyens de déplacement pour amener successivement en coïncidence l'axe de chacun desdits faisceaux lumineux réfléchis avec l'axe dudit récepteur optique.
De même, si également de façon connue, le système optique de l'invention comprend un émetteur optique, émettant un faisceau lumineux de direction fixe devant être adressé successivement à chacune desdites surfaces réfléchissantes primaires après réflexion sur ladite surface réfléchissante secondaire, il est avantageux qu'il comporte de plus des moyens de déplacement pour translater ledit faisceau lumineux émis parallèlement à lui- même, en faisant varier le point d'impact dudit faisceau lumineux émis sur ladite surface réfléchissante secondaire.
Dans les deux cas, lesdits moyens de déplacement peuvent être constitués par une surface réfléchissante mobile à épaisseur variable, par exemple un disque rotatif.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments sembla- blés. La figure 1 est une vue schématique en perspective illustrant la structure et le fonctionnement du système optique conforme à la présente invention, dans le cas particulier de deux lignes de visée (à des fins de sim- plicité et de clarté) .
La figure 2 montre, en vue semblable à la figure 1, une variante de réalisation dudit système optique.
La figure 3 illustre, également en perspective, une disposition avantageuse des éléments du système optique conforme à la présente invention.
La figure 4 est une vue semblable à la figure 3, illustrant une variante de réalisation dudit système optique.
Les figures 5A, 5B et 5C illustrent un disque rota- tif à épaisseur variable pour translater les faisceaux optiques entrant dans ledit système optique, ou en sortant.
La figure 5D est une vue en plan du disque rotatif des figures 5A, 5B et 5C. Le système optique, conforme à la présente inven¬ tion et illustré schématiquement par la figure 1, com¬ porte un premier miroir primaire, parabolique et concave Ml, dont l'axe Xl-Xl définit une première ligne de visée, et un second miroir primaire, parabolique et concave M2, dont l'axe X2-X2 définit une seconde ligne de visée, dis¬ tincte et angulairement espacée de celle définie par l'axe Xl-Xl. Les axes Xl-Xl et X2-X2 concourent en un point F, auquel se trouvent les foyers desdits miroirs Ml et M2. Par ailleurs, ce système optique comporte de plus un miroir secondaire, parabolique et convexe m, dont la convexité est dirigée du côté des concavités desdits miroirs Ml et M2 et dont l'axe x-x, distinct des axes Xl-Xl et X2-X2, passe, d'une part par le point F et, d'autre part, entre lesdits miroirs Ml et M2. De plus, le foyer du miroir parabolique convexe m est confondu avec le point F.
Ainsi, lorsqu'un rayon lumineux incident il, parallèle à l'axe ou ligne de visée Xl-Xl, atteint la surface réfléchissante parabolique concave du miroir primaire Ml, il est réfléchi par celui-ci en direction du point F (foyer de Ml) selon le rayon réfléchi ri. Cependant, ce rayon réfléchi ri est intercepté par la surface réfléchissante parabolique convexe du miroir secondaire m, qui le réfléchit en un rayon lumineux sortant si, parallèle à l'axe x-x, puisque provenant de la réflexion du rayon ri passant par le foyer F dudit miroir m.
De même, lorsqu'un rayon lumineux incident i2, parallèle à l'axe ou ligne de visée X2-X2, atteint la sur- face réfléchissante parabolique concave du miroir primaire M2, il est réfléchi par celui-ci en direction du point F (foyer de M2) selon le rayon réfléchi r2. Ce rayon réfléchi r2 est intercepté par la surface réfléchissante parabolique convexe du miroir secondaire m, qui le réfléchit en un rayon lumineux sortant s2, parallèle à l'axe x-x, puisque provenant de la réflexion du rayon r2 passant par le foyer F dudit miroir m.
Ainsi, bien que les rayons incidents il et i2 aient des directions distinctes, angulairement espacées, le système optique conforme à la présente invention les transforme en des rayons sortants si et s2 parallèles entre eux et à l'axe x-x du miroir m.
Bien entendu, le système optique conforme à la présente invention est parfaitement réversible en ce sens que, si un rayon lumineux incident si (ou s2) parallèle à l'axe x-x du miroir m frappe la surface réfléchissante parabolique convexe de celui-ci, il est réfléchi en direction de la surface réfléchissante concave du miroir Ml (ou M2) selon un rayon ri (ou r2) provenant du foyer F desdits miroirs m et Ml (ou m et M2). Par suite, le mi- roir Ml (ou M2) réfléchit ledit rayon ri (ou r2) en un rayon sortant il (ou i2) parallèle à l'axe Xl-Xl (ou X2- X2) du miroir Ml (ou M2).
Ainsi, dans ce cas, bien que les rayons incidents si et s2 aient la même direction (celle de l'axe x-x), le système optique conforme à la présente invention les transforme en des rayons sortants il et i2 de directions distinctes, angulairement espacées (celles des axes Xl-Xl et X2-X2, respectivement). Par ailleurs, on remarquera qu'en faisant pivoter le miroir m autour de son foyer F, il est possible de faire varier l'orientation des rayons lumineux si et s2, sans que les orientations des rayons lumineux il et i2 changent. Bien entendu, tout ce qui a été dit ci-dessus à propos des rayons il, i2, si et s2 reste valable pour des faisceaux de tels rayons. Ainsi :
- un faisceau incident, composé de rayons il (ou i2) et parallèle à l'axe Xl-Xl (ou X2-X2), est transformé par le système optique conforme à la présente invention, en un faisceau sortant, composé de rayons si (ou s2) et parallèle à l'axe x-x ; et
- un faisceau incident, composé de rayons si (ou s2) et parallèle à l'axe x-x, est transformé par le système optique conforme à la présente invention, en un faisceau sortant, composé de rayons il (ou i2) et parallèle à l'axe Xl-Xl (ou X2-X2).
On remarquera que les faisceaux de rayons si et s2 passent entre les miroirs primaires Ml et M2. Pour augmenter la largeur du passage desdits faisceaux et pour éviter que le miroir secondaire convexe m ne puisse porter une ombre sur les miroirs Ml et M2, il peut parfois être avantageux d'utiliser des surfaces réfléchissantes paraboliques concaves M'1 et M' 2, constituées par des parties excentrées, sans sommet, des miroirs paraboliques concaves Ml et M2, comme cela est représenté sur la figure 2.
Bien que sur les figures 1 et 2, on n'ait représen- té que deux surfaces réfléchissantes paraboliques concaves Ml, M2 ou M'1, M* 2, il va de soi que le système optique conforme à la présente invention n'est pas limité à un tel nombre. Il peut comporter d'autres surfaces réfléchissantes paraboliques concaves en plus desdites surfa- ces Ml, M2 ou M'1, M' 2. Ces surfaces réfléchissantes primaires, paraboliques et concaves, additionnelles (dont l'une, M3 ou M' 3, est représentée sur les figures 3 et 4) doivent seulement avoir leur foyer en F et pouvoir recevoir ou adresser des faisceaux lumineux au miroir parabo- lique convexe m. Les faisceaux incidents ou sortants -- semblables aux faisceaux si et s2-- réfléchis par ces surfaces réfléchissantes paraboliques concaves additionnelles sont bien entendu également parallèles à l'axe x-x du miroir parabolique convexe m et parallèles aux fais- ceaux si et s2.
De plus, des explications ci-dessus, on notera que l'angle A entre les axes Xl-Xl et X2-X2 peut être quelconque, pour autant que les caractéristiques propres du système optique conforme à 1 ' invention soient respectées . Cet angle A est par exemple choisi égal à 60° ou 90°.
Sur la figure 3, on a illustré schématiquement l'architecture d'un système optique conforme à la pré¬ sente invention à trois miroirs primaires paraboliques concaves Ml, M2 et M3, disposés selon un agencement cubi- que AC1. Les axes Xl-Xl, X2-X2 et X3-X3 desdits miroirs Ml, M2 et M3 concourent en F, au centre de l'agencement cubique AC1, où est disposé ledit miroir secondaire parabolique convexe m (non représenté pour des raisons de clarté de dessin). Les trois miroirs Ml, M2, M3 sont dis- posés selon des faces adjacentes dudit agencement cubique AC1 et les faces de celui-ci, opposées auxdits miroirs, sont pourvues d'ouvertures 01, 02 et 03, respectivement pour le passage des faisceaux en direction ou en provenance desdits miroirs. Une fenêtre f est prévue pour le passage des faisceaux si, s2 et s3 (le faisceau s3 étant similaire aux faisceaux si et s2 et associé au miroir M3) .
Dans la variante de réalisation AC2 de la figure 4, l'agencement cubique comporte trois parties excentrées M'I, M' 2 et M' 3, sans sommet, de miroirs paraboliques concaves. Le point de concours F des axes Xl-Xl, X2-X2 et X3-X3 desdites parties de miroirs M'I, M' 2 et M' 3 se trouvent confondu avec un sommet de l'agencement cubique AC2 (le miroir convexe m n'est pas représenté pour des raisons de clarté de dessin) . Les trois parties de miroirs M'I, M' 2 et M' 3 sont également disposées selon les faces adjacentes de l'agencement AC2, qui comportent des ouvertures respectives 01, 02 et 03 et une fenêtre f pour les faisceaux si, s2 et s3. On remarquera que, dans ce cas, les lignes de visée VI, V2 et V3 ne sont plus à proprement parler confondues avec les axes Xl-Xl, X2-X2 et X3-X3.
Par ailleurs, comme le montrent les figures 5A, 5B, 5C, le système optique, conforme à la présente invention et décrit ci-dessus, comporte un émetteur et/ou récepteur de lumière (laser) T, susceptible de recevoir et/ou émettre un faisceau L, d'axe 1-1. Puisque les faisceaux sor¬ tants et/ou entrants si, s2 et s3, parallèles entre eux (et à l'axe x-x), sont décalés l'un par rapport à l'au- tre, l'invention prévoit un dispositif R pour amener successivement l'axe des faisceaux si, s2 et s3 en coïnci¬ dence avec l'axe 1-1 du dispositif T.
Le dispositif R représenté sur ces dernières figures, ainsi que sur la figure 6, est constitué par un dis- que rotatif réfléchissant R, incliné, par exemple de 45°, sur les axes des faisceaux si, s2 et s3. Le disque réfléchissant R comporte trois zones zl, z2 et z3 d'épaisseurs différentes. L'épaisseur de la zone réfléchissante zl est telle que l'axe du faisceau si et l'axe 1-1 se coupent sur elle. De même, les épaisseurs des zones réfléchissantes z2 et z3 sont telles que l'axe 1-1 coupe respectivement l'axe du faisceau s2 et l'axe du faisceau s3 sur elles. Ainsi, l'axe de n'importe lequel des faisceaux si, s2 ou s3 peut être amené en coïncidence avec l'axe 1-1. De ce qui précède, on remarquera qu'il est possible de faire des mesures simultanément dans les trois directions Xl-Xl ; X2-X2 ; X3-X3 et d'aménager aisément les voies lasers, par orientation du miroir m et donc des faisceaux si, s2 et s3, dans toute direction avantageuse, et ceci sans dégradation des performances.
Bien que, sur les figures 2 et 4 , on ait représenté les parties réfléchissantes concaves excentrées M'I, M' 2 et M' 3 avec un bord droit, il va de soi que ces parties peuvent présenter tout contour approprié, par exemple circulaire. De même, il est évident que le miroir secondaire m peut être concave, bien qu'il ait été représenté et décrit comme étant convexe.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système optique de visée à au moins deux lignes de visée distinctes, caractérisé : - en ce qu'il comporte : au moins une première et une deuxième surfaces réfléchissantes primaires, paraboliques et concaves (Ml, M2 ; M'I, M'2), dont les axes respectifs (Xl-Xl ; X2- X2) sont distincts et définissent chacun une première et une deuxième directions de lignes de visée ; et une surface réfléchissante secondaire parabolique (m), dont l'axe (x-x) est distinct des axes desdites première et deuxième surfaces réfléchissantes primaires et passe entre ces surfaces réfléchissantes pri- maires ;
- en ce que les axes desdites première et deuxième surfaces réfléchissantes primaires et l'axe de ladite surface réfléchissante secondaire concourent en un point unique (F), avec lequel sont confondus les foyers desdites première et deuxième surfaces réfléchissantes primaires et le foyer de ladite surface réfléchissante secondaire ; et
- en ce que les concavités desdites première et deuxième surfaces réfléchissantes primaires sont dirigées du cô- té de ladite surface réfléchissante secondaire.
2. Système optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface réfléchissante secondaire parabolique (m) est convexe.
3. Système optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface réfléchissante secondaire parabolique (m) est concave.
4. Système optique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé : - en ce qu'il comporte au moins une troisième surface réfléchissante primaire, parabolique et concave (M3, M' 3), dont l'axe (X3-X3) est distinct des axes desdites première et deuxième surfaces réfléchissantes primaires et de l'axe de ladite surface réfléchissante secondaire et définit une direction de troisième ligne de visée ;
- en ce que l'axe de ladite troisième surface réfléchissante primaire passe audit point de concours unique (F), avec lequel est également confondu le foyer de la- dite troisième surface réfléchissante primaire ; et
- en ce que la concavité de ladite troisième surface réfléchissante primaire est dirigée du côté de ladite surface réfléchissante secondaire.
5. Système optique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les axes (Xl-Xl ; X2-X2 ; X3-X3) desdites surfaces réfléchissantes primaires, et donc les lignes de visée, sont deux à deux perpendiculaires.
6. Système optique selon la revendication 5, caractérisé :
- en ce que lesdites surfaces réfléchissantes primaires (Ml, M2, M3 ; M'I, M' 2, M' 3) ont des distances focales identiques ; et
- en ce que chaque surface réfléchissante primaire est disposée selon une face d'un cube (AC1, AC2).
7. Système optique selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit point de concours unique (F) est confondu avec le centre dudit cube.
8. Système optique selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit point de concours unique (F) est confondu avec un sommet dudit cube.
9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites surfaces réfléchissantes primaires sont constituées chacune par un miroir parabo- lique concave (Ml, M2, M3) centré autour de son axe.
10. Système optique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites surfaces réfléchissantes primaires (M'I, M' 2, M'3) sont constituées chacune par une partie excentrée, sans sommet, d'un miroir parabolique concave.
11. Système optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant un récepteur optique (T), ayant un axe optique (1-1) et devant recevoir des fais- ceaux lumineux (si, s2, s3) provenant desdites surfaces réfléchissantes primaires (Ml, M2, M3 ; M'I, M'2, M'3) et réfléchis par ladite surface réfléchissante secondaire (m), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de déplace- ment (R) pour amener successivement en coïncidence l'axe de chacun desdits faisceaux lumineux réfléchis (si, s2, s3) avec l'axe (1-1) dudit récepteur optique.
12. Système optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant un émetteur optique (T), émettant un faisceau lumineux (L) de direction fixe (1-1) devant être adressé successivement à chacune desdites surfaces réfléchissantes primaires (Ml, M2, M3 ; M'I, M'2, M'3) après réflexion sur ladite surface réfléchissante secondaire (m) , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de déplace¬ ment (R) pour translater ledit faisceau lumineux (L) émis parallèlement à lui-même, en faisant varier le point d'impact dudit faisceau lumineux émis sur ladite surface réfléchissante secondaire (m) .
13. Système optique selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement sont constitués par une surface réfléchissante (R) mobile à épaisseur variable.
14. Système optique selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite surface réfléchissante mobile est un disque rotatif (R) .
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