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Abstract
La présente invention concerne une voie directe optique (1) comprenant un système optique d’objectif (2),un système de séparation de voie oculaire (3),un système d’injection d’une voie vidéo (4), une première voie optique d’observation (5), et une deuxième voie optique d’observation (6). En outre, la voie directe optique (1) comprend des moyens de rotation de la première voie optique d’observation (5), en particulier en vue du réglage inter pupillaire, et un premier système optique redresseur (8) et un deuxième système optique redresseur (10), respectivement pour chacune de la première voie optique d’observation (5) et de la une deuxième voie optique d’observation (6). Figure pour l’abrégé : Fig. 11The present invention relates to an optical direct channel (1) comprising a lens optical system (2), an ocular channel separation system (3), a video channel injection system (4), a first observation optics (5), and a second optical observation channel (6). In addition, the direct optical channel (1) comprises means for rotating the first optical observation channel (5), in particular with a view to interpupillary adjustment, and a first rectifying optical system (8) and a second optical system rectifier (10), respectively for each of the first optical observation path (5) and of the second optical observation path (6). Figure for the abstract: Fig. 11
Description
DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne le domaine des dispositifs optiques, notamment les dispositifs optiques d’observation, et plus particulièrement le domaine des dispositifs mono- optiques objectif d’observation binoculaire.The present invention relates to the field of optical devices, in particular optical observation devices, and more particularly to the field of objective mono-optical devices for binocular observation.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
D’une manière connue, une voie directe optique, également dénommé par l’acronyme VDO, simple est constituée d’un objectif E et d’un ou deux oculaires C. Le grossissement d’une telle voie directe optique, est égal au rapport entre la focale de l’objectif et la focale de l’oculaire.In a known manner, a simple direct optical path, also called by the acronym VDO, consists of an objective E and one or two eyepieces C. The magnification of such a direct optical path is equal to the ratio between the focal length of the objective and the focal length of the eyepiece.
Néanmoins, ce type de voie directe optique engendre l’inconvénient de présenter une image inversée dans les oculaires. Afin de redresser l’image, il est connu d’ajouterHowever, this type of direct optical pathway has the disadvantage of presenting an inverted image in the eyepieces. In order to straighten the image, it is known to add
- un système de véhiculage, en particulier dans le cas des lunettes de tir, oua conveyance system, particularly in the case of riflescopes, or
- un système de prisme redresseur, tel qu’un prisme de Schmidt-Pechan ou de Péchan en toit, un prisme de Porro, un pentaprisme en toit, un prisme d’Abbe-Porro ou un prisme d’Abbe-König …a rectifying prism system, such as a Schmidt-Pechan or Péchan roof prism, a Porro prism, a roof pentaprism, an Abbe-Porro prism or an Abbe-König prism…
L’ajout d’un système de véhiculage présente néanmoins l’inconvénient de rallonger de façon significative la formule optique en défavorisant la qualité dans le champ, en particulier à cause de la forte présence de l’aberration dite de courbure de champ.The addition of a conveying system nevertheless has the disadvantage of significantly lengthening the optical formula by disfavoring the quality in the field, in particular because of the strong presence of the so-called field curvature aberration.
L’ajout d’un système de prisme redresseur est généralement utilisé dans les jumelles ou appareils photographiques reflex. Un tel système de prisme redresseur garantit une bonne qualité image dans un encombrement réduit.The addition of a rectifying prism system is generally used in binoculars or reflex cameras. Such a straightening prism system guarantees good image quality in a reduced size.
En outre, pour réaliser une voie directe optique, de type simple sans véhiculage, binoculaire, il est connu de redresser l’image pour chaque oculaire par :In addition, to achieve a direct optical channel, of the simple type without conveyance, binocular, it is known to straighten the image for each eyepiece by:
- l’introduction d’un prisme redresseur A avant la séparation binoculaire, outhe introduction of a rectifying prism A before the binocular separation, or
- l’introduction d’un prisme redresseur pour chaque oculaire.the introduction of a rectifying prism for each eyepiece.
Les systèmes binoculaires nécessitent de pouvoir ajuster une distance entre les oculaires correspondant à l’espace inter-pupillaire d’un utilisateur.Binocular systems require the ability to adjust a distance between the eyepieces corresponding to the inter-pupillary space of a user.
Tel que représenté sur les figures 1 et 2, le réglage inter-pupillaire est le plus souvent réalisé par la rotation de rhomboèdres B, un sur chaque œil, que l’on fait tourner avec l’oculaire C correspondant autour de leur axe d’entrée (ils sont invariants en rotation).As shown in Figures 1 and 2, the inter-pupillary adjustment is most often achieved by the rotation of rhombohedrons B, one on each eye, which are rotated with the corresponding eyepiece C around their axis of input (they are rotation invariant).
Tel que représenté sur les figures 3 et 4, il peut également être fait par un système de prisme redresseur, par exemple un prisme de Porro D, par le même principe de rotation lorsque le redressement de l’image est réalisé dans chaque oculaire.As shown in figures 3 and 4, it can also be done by a straightening prism system, for example a Porro prism D, by the same principle of rotation when the straightening of the image is carried out in each eyepiece.
En outre, la séparation binoculaire implique nécessairement que les longueurs des trajets optiques (air et verre) soient les mêmes jusqu’au plan contenant les deux plans images de l’objectif. Typiquement, pour un réglage inter-pupillaire avec rhomboèdres, il est nécessaire de compenser la traversée du cube de séparation pour l’un des oculaires par une lame de verre sur l’autre oculaire.In addition, binocular separation necessarily implies that the lengths of the optical paths (air and glass) are the same up to the plane containing the two image planes of the objective. Typically, for an inter-pupillary adjustment with rhombohedrons, it is necessary to compensate for the crossing of the separation cube for one of the eyepieces by a glass slide on the other eyepiece.
Néanmoins, les solutions connues pour redresser l’image et permettre un réglage de l’écartement inter-pupillaire présentent des inconvénients majeurs.Nevertheless, the known solutions for straightening the image and allowing adjustment of the inter-pupillary distance have major drawbacks.
En particulier, elles peuvent comporter un cube séparateur qui a une double fonction de séparation de la voie unique d'entrée en deux voies oculaires et d’injection dans les oculaires d’une image vidéo et/ou d’incrustations, tels que des symboles ou du texte.In particular, they may comprise a splitter cube which has the dual function of splitting the single entry channel into two ocular channels and of injecting into the eyepieces a video image and/or overlays, such as symbols or text.
Ainsi, d’une part, le cube séparateur, qui est constitué, dans le premier cas, d’une partie d’un des rhomboèdres et, dans le deuxième cas, d’une partie de l’un des prismes de Porro, doit tourner avec le bras oculaire correspondant.Thus, on the one hand, the separating cube, which is made up, in the first case, of part of one of the rhombohedrons and, in the second case, of part of one of the Porro prisms, must rotate with the corresponding eyepiece arm.
Lorsque la voie directe optique incorpore une voie optique de restitution, telle qu’une voie optique vidéo venant se superposer à la voie directe optique, il est donc également nécessaire que la voie optique de restitution tourne avec le bras oculaire. Il en résulte qu’il est excessivement contraignant et compliqué d’assurer une rotation de la voie optique complète.When the direct optical channel incorporates a restitution optical channel, such as a video optical channel superimposed on the direct optical channel, it is therefore also necessary for the restitution optical channel to rotate with the eyepiece arm. As a result, it is excessively constraining and complicated to ensure rotation of the complete optical pathway.
D’autre part, si la voie optique présente un verre affichant, par exemple, un réticule situé dans le plan image de l’objectif dans l’un ou l’autre des bras oculaires, il aura également un mouvement de rotation (dévers). Ceci est très gênant voire rédhibitoire pour un réticule stadimétrique. De plus, le mouvement du réticule est très défavorable à une conservation de l’harmonisation avec d’autres voies optiques.On the other hand, if the optical path presents a glass displaying, for example, a reticle located in the image plane of the objective in one or the other of the ocular arms, it will also have a rotational movement (cant) . This is very inconvenient or even prohibitive for a stadia reticle. Moreover, the movement of the reticle is very unfavorable to a conservation of the harmonization with other optical paths.
Ces deux inconvénients sont intrinsèquement liés à la contrainte d’avoir un réticule servant de référence de ligne de visée et à celle d’avoir une voie de restitution.These two disadvantages are intrinsically linked to the constraint of having a reticle serving as a line of sight reference and to that of having a restitution channel.
Par exemple, pour des jumelles civiles, il n’y a ni réticule, ni restitution. Pour un microscope binoculaire, il peut éventuellement y avoir un réticule, mais il n’est pas utilisé comme référence de ligne de visée et il n’y a pas de voie de restitution. Le réglage inter-pupillaire par rotation des deux bras oculaires ne pose donc, dans ces cas, aucun problème.For example, for civilian binoculars, there is neither crosshairs nor restitution. For a binocular microscope, there may optionally be a reticle, but it is not used as a line-of-sight reference and there is no return path. The inter-pupillary adjustment by rotation of the two ocular arms therefore poses no problem in these cases.
Une solution pour éviter ces inconvénients est de ne faire tourner que l’un des bras oculaires, par exemple le bras oculaire droit de la
Une telle solution résout les deux inconvénients majeurs précités, mais on en introduit un nouveau. En effet, lors du réglage de l’écart inter-pupillaire, l’axe des deux oculaires s’incline fortement, tel que visible sur les figures5 à 8, ce qui oblige l’utilisateur à incliner la tête, et donc ce qui, d’un point de vue ergonomique, n’est pas acceptableSuch a solution solves the two aforementioned major drawbacks, but a new one is introduced. Indeed, when adjusting the inter-pupillary distance, the axis of the two eyepieces tilts strongly, as seen in Figures 5 to 8, which forces the user to tilt his head, and therefore which, ergonomically not acceptable
Le problème de la forte inclinaison de l’axe des oculaires vient du fait que l’oculaire se déplace sur une portion de cercle dont le centre se situe sur l’axe d’entrée du rhomboèdre ou des prismes de Porro. Un angle θ entre l’axe des oculaires en position moyenne et l’axe reliant l’entrée et la sortie du bras oculaire détermine la portion de cercle utile au réglage inter-pupillaire.The problem of the strong inclination of the axis of the eyepieces comes from the fact that the eyepiece moves on a portion of a circle whose center is located on the axis of entry of the rhombohedron or the Porro prisms. An angle θ between the axis of the eyepieces in the middle position and the axis connecting the entry and exit of the eyepiece arm determines the portion of the circle useful for inter-pupillary adjustment.
Une telle portion de cercle induit un mouvement horizontal, qui est nécessaire pour le réglage inter-pupillaire, mais aussi un mouvement vertical parasite. Plus l’angle θ est petit et plus le mouvement parasite vertical est important.Such a portion of a circle induces a horizontal movement, which is necessary for the inter-pupillary adjustment, but also a parasitic vertical movement. The smaller the angle θ, the greater the vertical parasitic motion.
Il faudrait dans l’idéal avoir un angle θ de 90° permettant d’utiliser le bas du cercle lors de la rotation pour avoir un déplacement vertical très faible.Ideally, there should be an angle θ of 90° allowing the bottom of the circle to be used during the rotation to have a very small vertical displacement.
Ce mouvement vertical est plus faible dans la version Porro car l’angle θ est plus grand.This vertical movement is weaker in the Porro version because the angle θ is larger.
L’angle θ est lui-même dépendant d’une longueur « l » entre l’entrée et la sortie du bras oculaire. L’augmentation de la longueur « l » permet d’augmenter l’angle θ.The angle θ is itself dependent on a length “l” between the entry and the exit of the eyepiece arm. Increasing the length "l" increases the angle θ.
Toutefois, une telle augmentation se ferait au détriment de l’encombrement, de la masse et des focales de l’objectif et de l’oculaire compte tenu de l’augmentation du trajet dans les bras oculaires.However, such an increase would come at the expense of the bulk, mass, and focal lengths of the objective and eyepiece given the increased travel in the eyepiece arms.
De plus, une telle augmentation en longueur a des limites et ne permet pas d’atteindre un angle θ proche de 90°Moreover, such an increase in length has limits and does not allow to reach an angle θ close to 90°
L’inclinaison de l’axe des oculaires dépend de plusieurs facteurs liés au dimensionnement de la voie directe optique. Dans un cas typique, elle est de l’ordre de ±15° pour la solution à rhomboèdre, et de l’ordre de ±8° pour la solution à prismes de Porro.The inclination of the axis of the eyepieces depends on several factors related to the dimensioning of the direct optical path. In a typical case, it is around ±15° for the rhombohedron solution, and around ±8° for the Porro prism solution.
Dans ce contexte, il est nécessaire de fournir une voie directe optique permettant d’effectuer un réglage inter-pupillaire sans que le cube séparateur ne tourne, et sans que l’axe des oculaires ne s’incline significativement.In this context, it is necessary to provide a direct optical path allowing inter-pupillary adjustment without the separator cube rotating, and without the axis of the eyepieces tilting significantly.
Selon un premier aspect, l’invention propose un voie directe optique comprenantAccording to a first aspect, the invention proposes a direct optical path comprising
- un système optique d’objectif,a lens optical system,
- un système de séparation de voie oculaire,an ocular path separation system,
- un système d’injection d’une voie vidéo,a video channel injection system,
- une première voie optique d’observation, eta first optical observation channel, and
- une deuxième voie optique d’observation.a second optical path of observation.
En outre, la voie directe optique comprendIn addition, the direct optical path includes
- des moyens de rotation de la première voie optique d’observation, en particulier en vue du réglage inter pupillaire, etmeans for rotating the first optical observation path, in particular with a view to interpupillary adjustment, and
- un premier système optique redresseur et un deuxième système optique redresseur, respectivement pour chacune de la première voie optique d’observation et de la une deuxième voie optique d’observation.a first optical rectifier system and a second optical rectifier system, respectively for each of the first optical observation path and the second optical observation path.
Les moyens de rotation de la première voie optique d’observation et/ou le deuxième système optique redresseur d’une image dans la première voie optique d’observation peuvent comprendre un prisme d’Abbe-Porro.The means for rotating the first optical observation path and/or the second optical system for rectifying an image in the first optical observation path may comprise an Abbe-Porro prism.
Les moyens de rotation peuvent comprendre un demi-rhomboèdre.The rotation means may comprise a half-rhombohedron.
Les moyens de rotation peuvent comprendre un demi-rhomboèdre miroir.The rotation means may comprise a mirror half-rhombohedron.
La première voie optique d’observation peut comprendre, successivement en suivant un chemin optique à partir des moyens de séparation :The first optical observation path may comprise, successively following an optical path from the separation means:
- le deuxième système optique redresseur, notamment le prisme d’Abbe-Porro,the second optical rectifier system, in particular the Abbe-Porro prism,
- le demi-rhomboèdre, etthe semi-rhombohedron, and
- le demi-rhomboèdre miroir.the mirror half-rhombohedron.
Le premier système optique de redresseur peut comprendre un prisme de Porro.The first rectifier optical system may include a Porro prism.
La voie directe optique peut comprendre, successivement en suivant un chemin optique à partir du système optique d’objectif :The direct optical path may comprise, successively following an optical path from the objective optical system:
- le système de séparation des voies oculaires,the ocular pathway separation system,
- le système d’injection d’une voie vidéo,the video channel injection system,
- le premier système optique de redresseur, notamment le prisme de Porro, etthe first rectifier optical system, notably the Porro prism, and
- parallèlement, la première voie optique d’observation et la deuxième voie optique d’observation.in parallel, the first optical observation path and the second optical observation path.
La deuxième voie optique d’observation peut comprendre un verre permettant l’affichage d’un réticule et/ou d’une échelle de distance.The second optical observation path can comprise a glass allowing the display of a reticle and/or a distance scale.
Bien entendu les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.Of course, the different characteristics, variants and/or embodiments of the present invention can be associated with each other in various combinations insofar as they are not incompatible or exclusive of each other.
DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF FIGURES
L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de l’invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles :The invention will be better understood and other characteristics and advantages will become apparent on reading the following detailed description comprising embodiments given by way of illustration with reference to the appended figures, presented by way of non-limiting examples, which may be used to complete the understanding of the invention and the presentation of its realization and, where appropriate, contribute to its definition, on which:
Claims (8)
- un système optique d’objectif (2),
- un système de séparation de voie oculaire (3),
- un système d’injection d’une voie vidéo (4),
- une première voie optique d’observation (5), et
- une deuxième voie optique d’observation (6) ;
- des moyens de rotation de la première voie optique d’observation (5), en particulier en vue du réglage inter pupillaire, et
- un premier système optique redresseur (8) et un deuxième système optique redresseur (10), respectivement pour chacune de la première voie optique d’observation (5) et de la une deuxième voie optique d’observation (6).
- a lens optical system (2),
- an ocular path separation system (3),
- a video channel injection system (4),
- a first optical observation channel (5), and
- a second optical observation channel (6);
- means for rotating the first optical observation pathway (5), in particular with a view to interpupillary adjustment, and
- a first optical rectifier system (8) and a second optical rectifier system (10), respectively for each of the first optical observation path (5) and of the second optical observation path (6).
- le deuxième système optique redresseur (10), notamment le prisme d’Abbe-Porro,
- le demi-rhomboèdre (121), et
- le demi-rhomboèdre miroir (122).
- the second optical rectifier system (10), in particular the Abbe-Porro prism,
- the half-rhombohedron (121), and
- the mirror half-rhombohedron (122).
- le système de séparation des voies oculaires (3),
- le système d’injection d’une voie vidéo (4),
- le premier système optique de redresseur (8), notamment le prisme de Porro, et
- parallèlement, la première voie optique d’observation (5) et la deuxième voie optique d’observation (6).
- the ocular pathway separation system (3),
- the video channel injection system (4),
- the first rectifier optical system (8), in particular the Porro prism, and
- in parallel, the first optical observation path (5) and the second optical observation path (6).
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