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Nouveau réflecteur auto-collimateur .
On naît que les principales qualités d'un auto-collimateur doivent être son champ et sa divergence : le champ qui lui permet d'être perçu lorsque,l'observateur et la source lumineuse qui en dépendent ne sont pas placés sur l'axe; la divergence qui permet à l'observateur placé à une certaine distance de la source de le percevoir. Or, la divergence doit être en général variable avec la direction d'obnervation. En effet, à grande distance, l'angle sous lequel
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observateur et source lumineuse sont vus de l'auto-collima- teur, est très petit, lorsque l'observateur se rapproche, cet angle augmente; mais, en général, la direction également change, Il est donc intéressant d'avoir un autocollimateur à divergence variable suivant la direction.
La présente invention a pour but la création d'un tel autocollimateur, Il utilise le principe bien connu de la combinaison d'un dioptre réfractant avant et d'un dioptre réfléchissant arrière. Dans certains dispositifs connus où l'on utilise deux demi-sphères en verre de rayons différents, la divergence est obtenue par le décalage des centres des sphères ou par la variation du rayon de la sphère réfléchissante, ce qui donne une divergence constante quel que soit l'angle d'observation, Suivant une des caractéristiques essentielles de la présente invention, on prévoit, sur la face arrière de la demi-sphère postérieure et éventuellement sur les faces latérales du dispositif, de petites calottes sphériques concaves ou convexes de rayons déterminée de préférence variables.
Dans une variante de l'invention, ces calottes sphériques sont remplacées par des cannelures en forme d'éléments de tores.
Le résultat que pennettent d'obtenir ces calottes sphériques ou ces cannelures toriques est double; une divergence variable suivant l'engle d'observation et un effet de clignotement, comme on le verra par la suite,
Sur le dessin annexé, on a représenté schématiquement et à titre d'exemples seulement, divers modes de réalisation de l'invention.
Sur ces dessins: la fig,l est une vue de profil d'un collimateur établi
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conformément à l'invention; la fig.2 est une vue analogue d'une variante du mode de réalisation précédent; la fig.3 est une vue de profil d'un autocollimateur à divergence variable selon l'invention; la fig.4 est une vue d'un quatrième mode de réalisation dans lequel l'auto-collimateur a la forme générale d'une sphère; la fig.5 enfin est une vue de profil de l'applica- tion de l'invention à un auto-collimateur du type à surface latérale cylindrique ou parallélipipédique.
Conformément au mode de réalisation de l'invention représenté sur les fig.l et 2, l'auto-collimateur comprend une dem i-sphère antérieure 1 de rayon r et une demi-sphère postérieure 2 de rayon R1 (fig.l) ou R2 (fig.2) la surface postérieure de cette demi-sphère 2 étant réfléchissante et, selon une caractéristique essentielle de l'invention, munie de petites calottes sphériques 3, de centre O1 (fig.1) ou O2 (fig.2) et de rayon p1 (fig.l) eu P2 (fig.2).
'L'existence de ces petites calottes sphériques donne sensiblement le même effet pour un faisceau incident ayant comme axe OO1, ou OO2, que si la surface extérieure était constituée par une sphère de rayon R (indiquée en pointillé dur les fig. 1 et 2) , R étant égal à Rl -P1 dans le cas de la fig.l et R2 +P2 dans le cas de la fig.2; tout rayon réfracté passant par 0 se réfléchiten effet sur luimême comme on l'a représenté sur les fig.l et 2 et pourra être considéré comme s'il était un rayon réfléchi par une surface réfléchissante de centre 0 et de rayon R (surface indiquée en pointillée).
Le système optique correspondant à une calotte
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sphérique 3 équivaut donc à un fragmetn analogue d'un ays- tème optique- formé d'une demi-sphère avant 1 de rayon r et d'une dem 1-sphère arrière de rayon R, ces deux demi-sphères étant de centre 0.
Si dans ces conditions, les rayons R1 et P1 ou R2 et P2 sont choisis de telle manière que R soit égal à r n-1 on aura la divergence minimum, c'est-à-dire celle qui est simplement due aux aberrations optiques.
Pour augnenter cette divergence, on peut, soit, comme dans certains collimateurs actuels, écarter les centres des demi-sphères avant et arrière,soit encore conserver à la demi-sphère arrière le centre o, mais modifier son rayon R pour que la formule R = r ne soit plus exaote- n-1 ment observée. C'est à ce second procédé que se rattache-, le dispositif représenté sur les fige 1 et 2.
Pour chaque calotte sphérique 3, on peut donc choisir la divergence désirée, et réaliser ainsi un système optique à, divergence variable. Par exemple, on peut adopter le dis- positif représenté sur la fig.3; dans ce mode de réalisa- tion, la partie centrale I comporte des calottes sphériques 3 donnant une faible divergence (rayon/. choisi de façon que R1 = R2 -P1 soit sensiblement égal à r), celle due aux n-1 aberrations optiques; la partie adjacente II peut ne pas comporter de calottes sphériques, autrement dit p2=c et on obtient une divergence plus grande par sui te dû fait que R@ > R1, R1 étant lui-même sensiblement égal à r n-1 comme on l'a vu;
enfin, la partie extrême III comporte des calottes sphériques 3', tournées en sens inverse, comme dans le cas de la fig.2; cette partie est donc équivalente, comme on l'a vu, à une demi-sphère de centre 0 et de rayon
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R3 = R2+P3 ; la divergence est, dans ce ces, encore acorue puisqu'on a R3 > > R1.
Il est d'ailleurs à remarquer que le méme effet pourrait être pbtenu si l'on donnait à la demi-sphère arri ère le rayon R1, si la partie oentrale ( zone r) n'était t pas munie de calottes sphériques, si les parties adjacentes (zone II) comportaient des calottes formant miroirs convexes de rayon P2 et si les partissextrêmes (zone III) comportaient des calottes également convexes, mais de rayon P3 > P2'. @
Il est évident que l'on peut réaliser conformément à l'invention toute autre répartition de la divergence sur toute la surface postérieure de la demi-sphère arrière 2.
L'invention permet, on le voit, de réaliser toute loi de variation désirée de la divergence.
Il y a lieu de remarquer en outre que l'auto-collimateur qui fait l'objet de l'invention permet d'obtenir encore un autre résultat, à savoir un effet de clignotement qui augmente la visibilité. La brillanoe passe en effet par un maximum,lorsque le faisceau incident est dirigé suivant CO1 (fig.l) ou CO2 (fig.2) et diminue au fur età mesure qu'on s'écarte de cette direction; lorsque l'observateur se déplace, la brillance passe par toute une série de maximum'., ce qui donne l'effet de clignotement dont il vient d'être question.
Si on le désire, on peut remplacer les calottes sphériques 3 par des portions de tores engendrés par la rotation des cerclesdes fig.1 et 2 autour d'un axe tel que XX' ou OY (fig.l) ou OY' (fig.2).
Sur la fig.4, on a représenté un mode de réalisation de l'invention dans lequel on profite de la caractéristique
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illustrée sur la fig.2, et suivant laquelle la présence de calottes aphériques formant miroirs convexes 3' donne sensiblement le même effet que si l'on disposait d'une demisphère arrière de rayon R à surface postérieure réfléchissante. Si l'on donne au rayon P1 des calottes sphériques 3' une valeur Suffisante, on peut ainsi réduire les dimensions de la partie arrière de l'autocollimateur et lui donner, comme on l'a représenté sur la fig. 4, la fonne généeale d'une sphère complète.
Avec une telle disposition, on peut placer les éléments d'une façon jointive sans aucune perte d'espace intermédiaire tout en conservant un champ de 180 , ce qui n'est pas pos- aible avec les éléments ordinaires.
Sur la fig.5, on a représenté l'application de l'invention à un auto-collimateur du type à parties latérales tronquées,o'est-à-dire dans lequel la surface latérale est cylindrique ou parallélipipédique.
La surface réfléchissante de la portion de sphère 2 peut comporter ou non des calottes sphériques de rayona variables conformément aux modes de réalisation précédents, mais en tout cas, les faces latérales portent des calottes sphériques ( ou des portions de tores équivalents) qui permettent d'augmenter le ch amp, sans augmenter l'encombrement et qui permettent également de réaliser, dans les mêmes conditions que précédemment, toute loi de variation désirée en ce qui concerne la divergence.
Les moules nécessaires à la fabrication des autocollimateurs ci-dessus décrits seront plus diffioilesà fabriquer que les moules normaux, mais on ppurra employer des procédés d'usinage spéciaux,par exemple usiner le moule
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comme pour un auto-collimateur normal et ensuite imprimer dans le fond du moule des éléments sphériques au moyen d'un petit outil de tonne, orienté dans la direction voulue.Il suffira de le monter dans une genouillère ayant comme centre le centre commun des deux sphères.
Ce petit inconvénient dû à l'augmentation du prix du moule sera compensé par les avantages du nouveau système: divergence réglable à volonté, possibilité de réduire le volume, effet de clignotements e tc...
Dans un mode de réalisation simplifié et économique de l'invention, les calottes sphériques précitées sont remplacées par des moyens équivalents ( un peu moins précis toutefois au point de vue optique), à savoir un dépolissage local et variable de la sphère réfléchissante. En peut réa- liser un tel dépolissage en utilisant un cache et en sablant; les parties cachées correspondraient à des zones de grande brillance, les autres à des zones de grande divergence; on passerait rapidement de l'une à l'autre. La rapidité de ce passage dépendrait des dimensions relatives des zones et de cette façon l'auto-collimateur serait visible dans une di- rection donnée de près ou de loin.
Il està noter que le dépolissage pourrait être rem- placé par ungranitage looal.
Il est évident que les différents modes de réalisation de l'invention ci-dessus décrits et représentés sur le dessin n'ont été donnés qu'à titre d'exemple et qu'ils pourraient recevoir certaines modifications dans leurs dé- tails de réalisation sans que l'économie générale de l'in- vention s'en trouve pour cela altérée.