FR2491634A1 - Telescopes afocaux a refraction et a deux grossissements - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN TELESCOPE AFOCAL A REFRACTION ET A DEUX GROSSISSEMENTS COMPRENANT UN SYSTEME DE TELEOBJECTIF ACHROMATIQUE A FOYER FIXE CONSTITUE D'UN OBJECTIF PRIMAIRE ET D'UN OBJECTIF SECONDAIRE ALIGNES SUR UN AXE OPTIQUE COMMUN, UN SYSTEME COLLIMATEUR A FOYER FIXE, AINSI QUE DES SYSTEMES DE LENTILLES INTERCHANGEABLES A FORT ET A FAIBLE GROSSISSEMENT CONCUS CHACUN POUR DONNER UNE IMAGE INTERNE REELLE. LE SYSTEME A FORT GROSSISSEMENT EST FORME DE DEUX LENTILLES, TANDIS QUE LE SYSTEME A FAIBLE GROSSISSEMENT EST FORME DE TROIS LENTILLES.

Description

La présente invention concerne des télescopes

afocaux à réfraction et à deux grossissements.

L'apparition de systèmes infrarouges d'observa-

tion vers l'avant à grand rendement a conduit à une demande concernant des télescopes afocaux à grand rende-

ment convenant pour une utilisation avec un tel système.

Pour de nombreuses applications d'un système infrarouge d'observation vers l'avant à grand rendement, il existe une condition selon laquelle on doit avoir deux champs de vision dans l'espace-objet (ce qui est le cas d'un

télescope à deux grossissements). On a proposé antérieu-

rement différentes formes de télescopes de ce type, mais la compacité (c'est-à-dire une faible longueur totale) requise dans la pratique a imposé une condition relative à de faibles aberrations pupillaires. Cette condition s'est avérée difficile à satisfaire sans qu'il en résulte une complexité optique et mécanique considérable dans un

système à réfraction. On a conçu des systèmes de téles-

copes catadioptriques ayant le degré de compacité requis, mais ces systèmes ont tendance à être complexes avec, en outre, l'inconvénient de présenter un obscurcissement

central désavantageux.

Suivant la présente invention, on prévoit un télescope afocal à réfraction et à deux grossissements comprenant un système de téléobjectif achromatique à foyer fixe constitué d'un objectif primaire et d'un objectif secondaire, un système collimateur à foyer fixe constitué d'une seule lentille alignée sur un axe optique commun, ainsi que deux systèmes de lentilles à foyer fixe différents à fort et à faible grossissement qui peuvent être alignés alternativement sur l'axe optique précité entre l'objectif secondaire et le système collimateur, tout en étant conçus respectivement pour donner une image interne réelle, le système à fort grossissement étant formé de deux lentilles, tandis que le système à faible grossissement est formé de trois lentilles; chacune des -, huit lentilles du télescope est constituée d'une matière ayant une bande passante spectrale utile dans la région des longueurs d'onde des radiations infrarouges, tandis qu'elle comporte des surfaces de réfraction interceptant l'axe optique, au moins une surface de réfraction de

l'objectif primaire étant âsphérique et chacune des sur-

faces de réfraction des autres lentilles du télescope

étant pratiquement sphérique, la ou les surface(s) asphé-

rique(s) ne possédant qu'un faible degré d'asphéricité; l'objectif secondaire est doté d'une puissance négative et a un indice de réfraction égal ou inférieur à celui de l'objectif primaire qui est doté d'une puissance positive

tandis que, pour le mode à fort grossissement, le téles-

cope a, dans l'espace compris entre les objectifs primaire et secondaire, une distance focale interne inférieure à 1,5. Etant donné que le télescope de la présente

invention est du type à réfraction, il n'y a aucun obs-

curcissement dans chacun des deux champs de vision; le système est optiquement et mécaniquement simple du fait

qu'il ne comporte que huit lentilles dont cinq sont uti-

lisées dans le mode à fort grossissement et six, dans le

mode à faible grossissement, sans compter que les systè-

mes de lentilles à fort et à faible grossissement sont aisément couplés et rendus interchangeables en utilisant un seul mécanisme rotatif; en outre, les lentilles sont d'une fabrication aisée, étant donné qu'à l'exception d'une seule, toutes les lentilles ont des surfaces de réfraction pratiquement sphériques, la ou les surfaces non sphériques ayant un profil asphérique qui ne s'écarte

que légèrement d'un profil sphérique.

Le système d'objectifs peut être rendu exempt de chromatisme en donnant à l'objectif secondaire, un pouvoir dispersif (ou valeur V) inférieur à celui de l'objectif

primaire, tandis que le télescope peut être rendu extrê-

-mement compact avec un rendement proche de la limite de diffraction dans une large gamme de grossissements doubles en donnant, à l'objectif secondaire, un indice

de réfraction inférieur à celui de l'objectif primaire.

La lentille d'achromatisme du système d'objec-

tifs peut être un verre de chalcogénure tel que celui vendu par la "Barr & Stroud Limited" sous la dénomination "Verre de Chalcogénure de type 1", tandis que chacune des sept autres lentilles peut être constituée de germanium, toutes ces matières ayant une bande passante spectrale utile se situant dans la région des longueurs d'onde de 3-13 microns des radiations infrarouges. En variante, la lentille d'achromatisme peut être constituée de n'importe

quelle autre matière optique présentant des caractéristi-

ques physiques appropriées. Le tableau VI indique certai-

nes des matières optiques les mieux appropriées.

La lentille d'achromatisme peut être montée dans une position fixe par rapport aux autres lentilles, mais elle est avantageusement montée de façon à pouvoir se déplacer le long de l'axe optique, permettant ainsi de compenser, dans le télescope, les changements survenant dans la température ambiante et qui donnent lieu à des décalages de position des deux images réelles formées alternativement dans le télescope. De même, ce mouvement de la lentille d'achromatisme peut être utilisé pour faire varier les deux foyers du télescope (sans se départir de la nature dite "afocale" de ce dernier), en admettant que les deux images réelles formées dans le télescope ne soient pas de bonne qualité. On recourt avantageusement à cette méthode lorsque la lentille d'achromatisme a une faible puissance optique, étant donné que l'on observe des changements de grossissement minimes lorsque cette

lentille est mobile.

En variante ou en outre, on peut conférer, au

télescope, l'aptitude à compenser les changements surve-

nant dans la température ambiante en utilisant, pour la construction de la monture des systèmes de lentilles, des matières dont au moins deux ont des coefficients de

dilatation thermique différents (c'est-à-dire une atherma-

néité mécanique passive). La lentille d'achromatisme peut être mobile le long de l'axe optique ou elle peut être montée, par rapport aux autres lentilles, dans une posi- tion fixe qui confère, au télescope, deux foyers fixes,

spécifiquement les foyers hyperfocaux.

Etant donné que le système de-lentilles à fort

grossissement et le système de lentilles à faible grossis-

sement ne peuvent être alignés simultanément sur l'axe optique, ils doivent être conçus de telle manière qu'ils puissent être alignés alternativement sur cet axe. Bien qu'il existe plusieurs méthodes pour réaliser cet objet,

la plus simple consiste probablement à utiliser un méca-

nisme du type à carrousel dans lequel les systèmes de len-

tilles à fort et à faible grossissement sont alignés à 900 l'un par rapport à l'autre sur une seule tourelle que l'on peut faire tourner de 90 autour d'un point fixe de

telle manière que le système de lentilles à fort grossis-

sement soit aligné avec l'axe optique commun tandis que le système de lentilles à faible grossissement occupe une position d'attente en réglant ainsi le télescope dans le

mode à fort grossissement, ou vice versa.

On décrira à présent une forme de réalisation de la présente invention à titre d'exemple, en se référant

aux dessins schématiques annexés et aux tableaux ci-après.

Comme le montre la figure 1, un télescope 20 est constitué d'un système d'objectif 21, d'un système

collimateur 22, d'un système de lentilles à fort grossis-

sement 23 et d'un système de lentilles à faible grossisse-

ment 24 alignés sur un axe optique commun 19, les systè-

mes de lentilles à fort et à faible grossissement 23 et 24 étant conçus de telle manière qu'ils ne soient pas alignés simultanément sur l'axe optique commun 19. Le télescope 20 est du type afocal à réfraction et, lorsque le système à fort grossissement 23 est aligné sur l'axe optique commun 19, ce télescope forme intérieurement une image réelle 25 tandis que, lorsque le système à faible grossissement 24 est aligné sur l'axe optique commun 19, le télescope forme intérieurement une image réelle 26, ces deux images étant formées au départ des radiations pénétrant dans le télescope par l'espace-objet 17. Le système d'objectifs 21 est un téléobjectif constitué d'une lentille primaire H et d'une lentille secondaire G,

celle-ci étant à puissance négative (c'est-à-dire diver-

gente) et achromatique, tandis que la première est à puissance positive (c'est-à-dire convergente). La lentille G comporte des surfaces de réfraction 13, 14, tandis que

la lentille H comporte des surfaces de réfraction 15, 16.

Le système collimateur 22 est constitué d'une seule len-

tille A à puissance positive comportant des surfaces de réfraction 1, 2. Le système à fort grossissement 23 est constitué de deux lentilles à puissance positive B, C

comportant des surfaces de réfraction 3,4 et 5,6 respec-

tivement. Le système à faible grossissement 24 est cons-

titué de trois lentilles D, E, F, les lentilles D et F

étant à puissance positive avec des surfaces de réfrac-

tion 7,8 et 11,12 respectivement, tandis que la lentille

E est à puissance négative avec des surfaces de réfrac-

tion 9, 10. La lentille A forme un système à foyer fixe, les lentilles B et C forment ensemble un deuxième système à foyer fixe, les lentilles D, E et F forment ensemble un troisième système à foyer fixe, tandis que les lentilles G et H forment ensemble un quatrième système à foyer fixe, si bien que le système d'objectifs 21 reçoit des faisceaux de rayons provenant de deux pupilles d'entrée différentes ou bien formées dans l'espace-objet 17, après quoi le système à fort grossissement 23 capte les radiations provenant de l'image réelle inversée 25 et dirige un faisceau de rayons de sortie vers le système collimateur 22, ou le système à faible grossissement 24 capte les radiations provenant du système d'objectif 21,. forme intérieurement une image réelle inversée 26 et dirige un faisceau de rayons de sortie vers le système collimateur 22; les deux faisceaux

de rayons de sortie sont alors captés par le système col-

limateur 22 qui émet deux faisceaux de rayons parallèles formant une pupille de sortie 0 dans l'espace-image 18,

ces deux faisceaux de rayons étant identiques, à l'excep-

tion de légères différences d'aberrations optiques. La puissance optique et l'écartement des diverses lentilles A, B, C, D, E, F, G, H sont étudiés de telle sorte que, dans le mode à fort grossissement, l'image 25 soit située entre les surfaces de réfraction 5 et 13 tandis que, dans le mode à faible grossissement, l'image 26 est située

entre les surfaces de réfraction 8 et 9.

Les surfaces de réfraction 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 et 16 sont chacune pratiquement

sphériques c'est-à-dire que, si elles ne sont pas réelle-

ment sphériques, elles le sont dans l'acception technique

du terme, alors que la surface 15 qui a un profil asphéri-

que, est non sphérique.

Le télescope 20 est conçu pour être utilisé dans la région des longueurs d'onde des radiations infrarouges (c'est-à-dire de 3 à 13 microns) et, par conséquent, les indices de réfraction des lentilles sont relativement élevés; toutefois, afin d'assurer un rendement optique suffisamment élevé, la lentille G est achromatique, elle est dotée d'une puissance négative et elle a un indice de réfraction inférieur à celui de la lentille H. A cet effet, pour l'intervalle de 8-13 microns, les lentilles A, B, C, D, E, F et H sont réalisées en germanium dont l'indice de réfraction est de 4, 00322, tandis que la lentille G est réalisée en verre de chalcogénure de type 1 de la "Barr & Stroud Limited", l'indice de réfraction de ce verre étant de 2,49158, mesuré à une longueur d'onde de 10 microns et à une température de 20'C. Dans ce cas, la lentille G a un pouvoir dispersif. (ou valeur V) de 152, la valeur V étant définie par le rapport entre l'indice de réfraction à 10,0 microns moins 1 et l'indice de réfraction à 8,5 microns moins l'indice de réfraction

à 11,5 microns. Ces matières qui se prêtent à l'applica-

tion d'un revêtement anti-réfléchissant, confèrent au télescope, lorsqu'elles sont pourvues d'un tel revête-

ment, un coefficient de transmission des radiations inci-

dentes d'au moins 65% dans l'intervalle de 8,5 à 11,5

microns et ce, dans les deux modes de grossissement.

De préférence, la lentille G est mobile le long de l'axe optique 19, alors que les autres lentilles A, B, C, D, E, F et H sont fixes, permettant ainsi de conférer, au télescope, l'aptitude à compenser les mouvements engendrés dans les positions des deux images 25 et 26 par

des changements de température ambiante se situant spéci-

fiquement dans l'intervalle de -100C à +50'C. De plus,

pour des positions fixes des images 25 et 26, le téles-

cope peut être mis au point sur des objets distants, spécifiquement dans les portées de 50 mètres à l'infini

pour le mode à fort grossissement et de 10 mètres à l'in-

fini pour le mode à faible grossissement.

A titre de variante, la lentille G, ainsi que les autres lentilles A, B, C, D, E, F et H peuvent être

montées dans une position fixe. En réalisaht judicieuse-

ment la monture périphérique qui supporte les lentilles E, F et H moyennant l'utilisation d'une ou de plusieurs matières à coefficient de dilatation thermique élevé telles qu'un polyéthylène à poids moléculaire très élevé, et en réalisant le reste de la monture du télescope moyennant l'utilisation d'une ou de plusieurs matières

à coefficient de dilatation thermique relativement fai-

ble telles que l'aluminium (coefficient de dilatation thermique de l'aluminium = 23 x 10, polyéthylène à poids moléculaire très élevé = 125225 x 10 6), il est possible de compenser, dans le télescope, des variations de température ambiante allant de -40'C à +70'C, tout en maintenant des foyers constants et un bon rendement optique. Bien qu'une telle forme de réalisation permette uniquement d'obtenir un télescope à deux foyers fixes, elle évite de devoir assurer une quelconque mobilité de

la lentille G et, par conséquent, elle supprime les élé-

ments mécaniques actifs requis pour déplacer cette len- tille G.

Comme le montre la figure 2, le système de len-

tilles à fort grossissement 23 et le système de lentilles

à faible grossissement 24 peuvent être alignés alternati-

vement sur l'axe optique commun 19 en utilisant un meca-

nisme du type à carrousel qui permet de faire tourner les systèmes de lentilles 23 et 24 autour du point X. Etant

donné que le télescope de la présente invention est extrê-

mement compact avec, pour le mode à fort grossissement, une distance focale interne de moins de 1,5 dans l'espace

compris entre les lentilles G et H et, étant donné égale-

ment que le champ de vision dans l'espace-image 18 mesure

38,10 (dimension horizontale) x 26,50 (dimension verti-

cale) et 46,40 (diagonale), on fait tourner le plus aisé-

ment les systèmes à fort et à faible grossissement 23 et 24 dans le plan vertical, ce qui offre l'avantage de réduire l'angle de champ maximum des faisceaux de rayons et les ouvertures dégagées des lentilles B, C, D, E, F

avec, pour résultat, moins de difficultés en ce qui con-

cerne les contraintes d'espace. La figure 1 illustre la forme de réalisation à champ de vision de 46,40, tandis que la figure 2 illustre la forme de réalisation à champ

de vision de 26,50 dans l'espace-image.

Un exemple du télescope 20 est détaillé dans les tableaux I et II ciaprès qui indiquent le rayon de courbure de chaque surface de réfraction conjointement avec le diamètre d'ouverture de chaque surface et de la pupille 0 dont la position est utilisée comme point de

repère à partir duquel est défini l'écartement des surfa-

ces de réfraction successives, de même que la nature de

la matière applicable à cette distance d'écartement.

C'est ainsi que, par exemple, la surface 11 a un rayon de courbure de -38, 10 millimètres, le signe - indiquant que le centre de courbure est situé sur le côté de droite de la surface 11; cette surface est séparée de la surface précédente 10 par un espace libre de 10,32 millimètres

dans le sens de la pupille 0; elle a un diamètre d'ouver-

ture de 59,36 mm et elle est séparée de la surface sui-

vante 12 d'une distance de 6,87 millimètres qui représente

l'épaisseur d'une couche de germanium. Le tableau I illus-

tre les détails du télescope 20 lorsqu'il est utilisé dans le mode à fort grossissement, tandis que le tableau II illustre les détails de ce télescope lorsqu'il est

utilisé dans le mode à faible grossissement. On compren-

dra que la somme de tous les écartements indiqués au tableau I équivaut à la somme de tous les écartements

indiqués au tableau II. Les coordonnées du point de rota-

tion X sont 67,7 millimètres de la pupille d'entrée 0 le

long de l'axe optique 19 (vers la gauche) et 3,6 millimè-

tres perpendiculairement à cet axe (vers le bas).

Le profil asphérique de la surface de réfrac-

tion 15 est illustré en figure 3 dans laquelle les écarte-

ments, parallèlement à l'axe optique, entre le profil asphérique et la sphère à ajustage optimum, d'une part, la surface sphérique de repère 15', d'autre part, sont cadrés d'un facteur de 2000; le profil asphérique est déterminé par l'équation suivante:

Z.C=1- il-C(C.H + B.H4 + G.H +.....

o Z = distance le long de l'axe optique C = 1/R; R = rayon de courbure de la surface 15' (= -193,98 mm) H = distance radiale perpendiculaire à l'axe optique (valeur maximum = 68,954 mm) B = coefficient asphérique de premier ordre (= -2,07 x 10-9) G = coefficient asphérique de deuxième ordre (= +2,93 x 1013) = termes d'ordre supérieur (=0,0) la sphère à ajustage optimum étant la surface sphérique de laquelle le profil asphérique ne s'écarte que légère- ment. Le tableau V indique les valeurs calculées des écartements entre le profil asphérique et la sphère à ajustage optimum pour différentes hauteurs d'ouvertures, ainsi que le rayon de courbure de la sphère à ajustage optimum. On remarquera que le degré d'asphéricité est faible. Ce télescope donne un fort grossissement de 9,0 fois et un faible grossissement de 2,5 fois et, lorsqu'il est utilisé dans lé mode à fort grossissement, il a une distance focale interne de 0,89 dans l'espace vide compris entre les lentilles G et H. L'achromatisme est maintenu dans l'intervalle de 8,5 à 11,5 microns et, grâce à la lentille mobile G, on dispose d'une portée de mise au point de 50 mètres à l'infini dans le mode à fort grossissement et de 10 mètres à l'infini, dans le mode à

faible grossissement, cependant que la compensation ther-

mique est assurée dans les deux modes de grossissement dans l'intervalle de -100C à +50'C avec une dégradation minime du rendement d'ensemble. Pour des applications pratiques, si la dégradation du rendement est acceptable,

la portée de mise au point dans le mode à fort grossisse-

ment et dans le mode à faible grossissement peut être accrue jusqu'à 10 mètres à l'infini et 5 mètres à l'infini

respectivement tandis que, dans les deux modes de grossis-

sement, l'intervalle de compensation thermique peut être porté à -40'C - + 7,Q0C. En variante, la lentille G, ainsi que toutes les autres lentilles peuvent être montées dans une position fixe en définissant ainsi deux foyers fixes, tandis que la compensation thermique peut être assurée par des moyens passifs et ce, dans l'intervalle de -400C à +700C avec une dégradation minime du rendement d'ensemble. Les tableaux III et IV donnent des valeurs spécifiques relatives à la qualité de l'image obtenue avec ce télescope, le tableau III fournissant des données applicables au mode à fort grossissement lors d'une mise au point à une distance d'environ 650 mètres, tandis que le tableau IV fournit des données applicables au mode à

faible grossissement lors d'une mise au point à une dis-

tance d'environ 55 mètres.

Lorsqu'il est utilisé dans le mode à fort gros-

sissement, le télescope décrit ci-dessus assure un rende-

ment élevé sur au moins deux tiers du champ complet avec un objectif primaire dont le diamètre d'ouverture est agrandi de 5,4% seulement pour compenser les aberrations pupillaires tandis que, lorsqu'il est utilisé dans le mode à faible grossissement, il assure un rendement élevé sur au moins deux tiers du champ complet. Pour les modes à

fort grossissement et à faible grossissement, le téles-

cope fait apparaître une distorsion angulaire respective-

ment d'environ +1,5% et -1,0% seulement à l'angle de champ maximum, le signe + indiquant un grossissement croissant avec un angle de champ croissant, tandis que le signe - indique un grossissement décroissant avec un angle

de champ croissant. Etant donné que, dans certaines appli-

cations d'un système d'observation vers l'avant à grand

rendement, il faut que les faisceaux de rayons du téles-

cope qui sont présents dans un espace-objet étroit(c'est-

à-dire à des distances allant jusqu'à ou dépassant environ 500 mm à l'avant de l'objectif primaire) soient confinés à une section transversale prédéterminée, il est nécessaire

que, lors de l'utilisation du télescope dans le mode à fai-

ble grossissement, les faisceaux de rayons convergent dans l'espace-objet. On peut constater que le télescope décrit ci-dessus satisfait à cette condition et assure le rendement spécifié précédemment sans effet de lucarne à l'une ou l'autre des surfaces de réfraction des lentilles et sans engendrer aucun effet de narcisse perceptible. De même, on obtient ce rendement avec un télescope d'une longueur totale réduite

et comportant un système de lentilles compact à deux gros-

sissements. Le télescope détaillé dans les tableaux I à V inclus peut être réalisé à plus grande échelle et optimalisé afin de donner un large intervalle de grossissements forts et faibles, le rapport entre le grossissement fort et le

grossissement faible se situant spécifiquement dans les in-

tervalles de 6:1 et 2:1, la configuration générale des len-

tilles restant constante. Si, dans le mode à fort grossis-

sement, le grossissement n'est pas élevé au point de néces-

siter un achromatisme, on peut alors envisager de réaliser

la lentille d'achromatisme en germanium. Bien que deux coef-

ficients asphériques seulement aient été utilisés dans l'équation précitée en vue d'obtenir le système de lentilles donné dans le télescope décrit-ci-dessus, on peut, si on le

désire, utiliser un plus grand nombre de coefficients asphé-

riques (c'est-à-dire d'ordre supérieur). On peut également optimaliser cetélescope de telle manière qu'il soit à même

de donner un champ de vision et un diamètre de pupille dif-

férents dans l'espace-image en le rendant ainsi approprié pour un accouplement à différents systèmes de détection dans

lesquels on peut utiliser ou non des mécanismes à balayage.

Il est à noter que tous les détails repris dans les tableaux I à VI inclus sont valables pour une température de 20'C et

que la distance focale mentionnée dans la présente spécifi-

cation est obtenue d'après la formule (2.sin 0) l, o 6 est le demi-angle du cône formé par le pinceau lumineux de champ axial après réfraction à partir de la lentille sur

laquelle tombe ce pinceau lumineux.

Bien que, dans la forme de réalisation décrite, seule la surface de réfraction 15 soit asphérique, on

comprendra que l'on pourrait obtenir le même rendement -

avec un système dans lequel seule la surface 16 est asphé-

rique, ou avec un système dans lequel les surfaces 15 et 16 sont toutes deux asphériques, ce dernier système offrant un avantage du fait que le degré d'asphéricité total sera réparti entre les deux surfaces, si bien que chacune de celles-ci aura alors un degré d'asphéricité nettement réduit comparativement à celui de la surface 15 comme illustré en détail dans le tableau V.

TABLEAU I

Rayon de Diamètre Lentille Surface Ecartement courbure Matière d'ouverture Pupille d'entrée* 0 O Plat Air 15,30 1 19,52 -199,20 Air 32, 80 A 2 4,18 -100,08 Ge 33,92 3 8,50 -476,45 Air 36,54 B 4 3,75 -110,89 Ge 36,87 0,50 30,79 Air 33,16 6 12,77 23,01 Ge 21,71 G 13 74,06 -286,13 Air 66,69 14 7,50 -7621,95 As/Se/Ge(BS1) 70,97 ',. 61,95 -193,98 Air 137,91 16 15,71 -135,64 Ge 144,82 * Angle de champ maximum à Comme l'exige ce- mode de

la pupille d'entrée = 46,40.

grossissement.

La surface 15 a un profil asphérique.

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TABLEAU II

Rayon de Diamètre Lentille Surface Ecartement courbure Matière d'ouverture Pupille d'entrée* 0 0 Plat Air 15,30 1 19,52 -199,20 Air 32, 80 A 2 4,18 -100,08 Ge 33,92 7 8,26 33,02 Air 38,25 D 8 6,61 29,46 Ge 32, 94 9 51,99 -60,96 Air 51,83 E 5,34 -74,93 Ge 57,00 11 10,32 -38,10 Air 59, 36 F 12 6,87 -39,70 Ge 66,28 13 10,19 -286,13 Air 79,29 G 14 7,50 -7621, 95 As/Se/Ge(BS1) 83,08 '. 61,95 -193,98 Air 133,43 H 16 15,71 -135,64 Ge 139,91

* Angle de champ maximum à la pupille d'entrée = 46,4 .

Comme l'exige ce mode de grossissement.

La surface 15 a un profil asphérique.

TABLEAU III

Etendue efficace approximative de la tache lumineuse dans l'espace-

objet (en milliradians) Monochromatique à * Chromatique dans l'intervalle Champ 10,0 microns de 8,5-11,5 microns Axial 0,040 0,075

1/2 0,044 0,093

3/4 0,052 0,108

Complet 0,089 0,140 * Déterminé par une mesure accumulée de trois longueurs d'onde pondérées de manière égale, ceslongueurs d'onde étant de

8,5, 10,0 et 11,5 microns.

TABLEAU IV

Etendue efficace approximative de la tache lumineuse dans l'espace-

objet (en milliradians) Monochromatique à * Chromatique dans l'intervalle Champ 10,0 microns de 8,5-11,5 microns Axial 0,311 0,312

1/2 0,318 0,340

3/4 0,365 0,378

Complet 0,347 0,381 * Déterminé par une mesure accumulée de trois longueurs d'onde pondérées de manière égale, ces longueurs d'onde étant de

8,5, 10,0 et 11,5 microns.

TABLEAU V

Distance radiale perpendicu-

laire à l'axe optique (mm) 0,00 2,76 ,52 8,27 11,03 13,79 16,55 19,31 22, 07 24,82 27,58 ,34 33,10 ,86 38,61 41,37 44,13 46,89 49,65 52,41 ,16 57, 92 ,68 63,44 66,20 68,95 Profondeur du profil asphérique (microns) 0,00 0,01 -0,05 -0,12 -0,20 -0,31 -0,42 -0,54 -0,65 -0,76 -0,85 -0,91 -0,95 -0, 95 -0,91 -0,83 -0,72 -0,58 -0,42 -0,27 -0,13 -0,05 -0,07 -0,24 -0,61 -1, 26 Rayon de courbure de la sphère à ajustage optimum = -193,84 mm La profondeur du profil asphérique est définie par l'écartement entre des points du profil asphérique et de la sphère à ajustage

optimum qui sont situés à une distance radiale égale perpendicu-

lairement à l'axe optique.

Le signe - indique l'enlèvement de matière de lentille de la sphère àajustage optimum dans le but d'obtenir le profil asphérique.

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TABLEAU VI

* L'indice de réfraction est donné pour une longueur d'onde de microns

Dans la gamme de longueurs d'onde de 8,5 à 11,5 microns.

Matière Indice de réfraction * Valeur V (Pouvoir dispersif)

BS2 2,85632 248

BSA 2,77917 209

TI 1173 2,60010 142

AMTIR 2,49745 169

BS1 2,49158 152

TI 20 2,49126 144

ZnSe 2,40653 77

KRS 5 2,37044 260

CsI 1,73933 316 CsBr 1,66251 176

KI 1,62023 137

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Télescope afocal à réfraction et à deux

grossissements, caractérisé en ce qu'il comprend un sys-

tème d'objectifs achromatiques à. foyer fixe (21) cons-

titué d'un objectif primaire (H) et d'un objectif secon-

daire (G), un système collimateur à foyer fixe (22) cons-

titué d'une seule lentille (A) alignée sur un axe opti-

que commun (19), ainsi que deux systèmes de lentilles différents à foyer fixe, à fort et à faible grossissement (23,24) qui peuvent être alignés alternativement sur l'axe

optique (19) entre l'objectif secondaire (G) et le sys-

tème collimateur (22), tout en étant conçus respective-

ment pour donner une image interne réelle (25,26), le système à fort grossissement (23) étant formé de deux

lentilles (B,C), tandis que le système à faible grossis-

sement (24) est formé de trois lentilles (D,E,F); cha--

cune des huit lentilles (A,B,C,D,E,F,G et H) du télescope est constituée d'une matière ayant une bande passante spectrale utile dans la région des longueurs d'onde des

radiations infrarouges, tandis qu'elle comporte des sur-

faces de réfraction interceptant l'axe optique (19), au moins une surface de réfraction de l'objectif primaire

(H) étant asphérique et chacune des surfaces de réfrac-

tion des autres lentilles (G) du télescope étant pratique-

ment sphérique, la ou les surface(s) asphérique(s) ne pos-

sédant qu'un faible degré d'asphéricité; l'objectif secondaire (G) est doté d'une puissance négative et a un

indice de réfraction égal ou inférieur à celui de l'ob-

jectif primaire (H), lequel est doté d'une puissance posi-

tive tandis que, pour le mode à fort grossissement, le télescope a, dans l'espace compris entre les objectifs primaire et secondaire (H,G), une distance focale interne

inférieure à 1,5.

2. Télescope suivant la revendication 1, carac-

térisé en ce que les deux surfaces de réfraction (15,16)

de l'objectif primaire (H) ont un faible degré d'asphé-

ricité.

3. Télescope suivant l'une quelconque des reven-

dications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque surface asphérique (15,16) est conforme à l'équation donnée dans la spécification ci-dessus, tandis que les coefficients asphériques de troisième ordre et des ordres plus élevés

sont zéro.

4. Télescope suivant l'une quelconque des reven-

dications 1 à 3, caractérisé en ce que l'objectif secon-

daire (G) possède, à une température de 20'C et à une longueur d'onde de 10 microns, un indice de réfraction égal ou inférieur à celui de chacune des autres lentilles

(A,B,C,D,E,F et H).

5. Télescope suivant l'une quelconque des reven-

dications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un revêtement anti-

réfléchissant est appliqué sur une ou plusieurs des sur-

faces de réfraction (1-16). -

6. Télescope suivant l'une quelconque des reven-

dications 1 à 5, caractérisé en ce que le mode à fort grossissement (23) de ce télescope peut être accru ou réduit d'un facteur se situant dans l'intervalle de 0,5 à 3,5 par cadrage et optimalisation, la configuration d'ensemble des lentilles de ce télescope restant par

ailleurs constante.

7. Télescope suivant la revendication 6, carac-

térisé en ce que le rapport entre les modes à fort et à

faible grossissement (23,24) peut se situer dans l'inter-

valle de 6:1.à 2:1 moyennant un cadrage et une optimalisa-

tion du système de lentilles à faible grossissement (24), la configuration d'ensemble des lentilles de ce système

(24) restant par ailleurs constante.

S. Télescope suivant l'une quelconque des reven-

dications 1 à 7, caractérisé en ce que le champ de vision et le diamètre pupillaire dans l'espace-image (18) peuvent

être accrus ou réduits chacun indépendamment, ce téles-

cope étant optimalisé de telle manière qu'il se prête à un accouplement à divers systèmes optiques, cependant que

la configuration d'ensemble de ses lentilles reste constante.