WO2026093077A1 - Telescope de type tma a deux voies optiques - Google Patents
Telescope de type tma a deux voies optiquesInfo
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Abstract
Télescope de type anastigmatique à trois miroirs, comprenant au moins un miroir primaire (1), un miroir secondaire (2) placé en avant du miroir primaire (1) de telle manière que les miroirs primaire et secondaire aient des surfaces optiques (1.1, 2.1) en regard l'une de l'autre, un miroir tertiaire (3) ayant une surface optique (3.1) en regard de la surface optique (2.1) du miroir secondaire (2), et un premier capteur optronique (10) placé en regard du miroir tertiaire (3). Le télescope comprend un deuxième capteur optronique (20) placé derrière le miroir secondaire (2) et la surface optique du miroir secondaire (2.1) comprend un traitement dichroïque (2' ) agencé pour séparer un flux lumineux incident réfléchi par le miroir primaire (1) en un premier flux lumineux réfléchi vers le premier capteur optronique (10) via le miroir tertiaire (3) et un deuxième flux lumineux transmis au deuxième capteur optronique (20), le premier flux lumineux et le deuxième flux lumineux appartenant à des bandes spectrales différentes et le miroir secondaire (2) étant transparent à la bande spectrale du deuxième flux lumineux.
Description
TELESCOPE DE TYPE TMA A DEUX VOIES OPTIQUES
La présente invention concerne le domaine de l ' optique et plus particulièrement les télescopes de type TMA, c ' est-à- dire les télescopes anastigmatiques à trois miroirs .
ARRIERE PLAN DE L' INVENTION
Il est connu des télescopes de type TMA, comprenant au moins un miroir primaire , un miroir secondaire placé en avant du miroir primaire de telle manière que les miroirs primaire et secondaire aient des surfaces optiques en regard l ' une de l ' autre , un miroir tertiaire ayant une surface optique en regard de la surface optique du miroir secondaire, et un capteur optronique placé en regard du miroir tertiaire pour capter un flux lumineux renvoyé successivement par le miroir primaire , le miroir secondaire et le miroir tertiaire .
Certains télescopes de ce type sont adaptés pour avoir deux voies optiques distinctes menant à deux capteurs sensibles à des bandes spectrales distinctes , comme par exemple un capteur infrarouge et un capteur visible . A cette fin, des lames dichroïques sont disposées entre les miroirs pour séparer le flux lumineux incident en un flux lumineux infrarouge transmis au capteur infrarouge et un flux lumineux visible réfléchi vers le capteur visible . Il en résulte une augmentation de l ' encombrement du télescope . De plus , l ' utilisation d' une lame dichroïque dans un faisceau convergent (en sortie de télescope ) introduit des aberrations dans le front d' onde du faisceau lumineux transmis par la lame dichroïque . Or, ces aberrations peuvent être difficiles à corriger pour obtenir une image de la qualité attendue .
OBJET DE L' INVENTION
L' invention a notamment pour but de fournir un télescope remédiant au moins en partie aux inconvénients précités .
RESUME DE L ' INVENTION
A cet effet, on prévoit , selon l ' invention un télescope de type anastigmatique à trois miroirs , comprenant au moins un miroir primaire, un miroir secondaire placé en avant du miroir primaire de telle manière que les miroirs primaire et secondaire aient des surfaces optiques en regard l ' une de l ' autre , et un miroir tertiaire ayant une surface optique en regard de la surface optique du miroir secondaire . Le télescope comprend un premier capteur optronique placé en regard du miroir tertiaire et un deuxième capteur optronique placé derrière le miroir secondaire et la surface optique du miroir secondaire comprend un traitement dichroïque agencé pour séparer un flux lumineux incident réfléchi par le miroir primaire en un premier flux lumineux réfléchi vers le premier capteur optronique via le troisième miroir et un deuxième flux lumineux transmis au deuxième capteur optronique , le premier flux lumineux et le deuxième flux lumineux appartenant à des bandes spectrales différentes et le miroir secondaire étant transparent à la bande spectrale du deuxième flux lumineux .
Ainsi , le miroir secondaire va effectuer une séparation du faisceau lumineux incident réfléchi par le miroir primaire en un premier faisceau lumineux réfléchi vers le premier capteur et un deuxième faisceau lumineux transmis vers le deuxième capteur . Le positionnement du deuxième capteur en arrière du miroir secondaire permet de limiter l ' encombrement transversal . En outre , cet agencement permet de simplifier la formule optique , éviter une séparation spectrale en aval du télescope, et avoir un rapport d' ouverture important pour la deuxième bande spectrale en se plaçant j uste du côté du foyer du miroir primaire .
Selon des caractéristiques optionnelles , utilisées individuellement ou tout ou partie en combinaison :
- le télescope comprend au moins un premier correcteur de champ disposé entre le miroir secondaire et le deuxième capteur ;
- le premier correcteur de champ est un correcteur de champ à lentilles ;
- le miroir secondaire a une surface arrière conformée en lentille pour mettre en forme le deuxième faisceau lumineux ;
- le premier flux lumineux comprend au moins une longueur d'onde du domaine visible ;
- le deuxième flux lumineux comprend au moins une longueur d'onde du domaine infrarouge ;
- le miroir primaire et le miroir tertiaire sont en carbure de silicium et le miroir secondaire est en silicium ;
- le télescope a un diaphragme d'ouverture placé au niveau du miroir secondaire.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier et non limitatif de l' invention .
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
[Fig. 1] est une vue schématique en coupe axiale d'un télescope selon l'invention ;
[Fig. 2] est une vue isolée de la première voie optique du télescope selon l'invention ;
[Fig. 3] est une vue isolée de la deuxième voie optique du télescope selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence aux figures, le télescope selon l'invention est de type TMA et comprend au moins un miroir primaire 1, un miroir secondaire 2 et un miroir tertiaire 3. Le miroir primaire 1 et le miroir secondaire 2 ont des surfaces
optiques 1.1 et 2.1 en regard l'une de l'autre. Le miroir tertiaire 3 a une surface optique 3.1 en regard de la surface optique 2.1 du miroir secondaire 2. Le miroir primaire 1, le miroir secondaire 2 et le miroir tertiaire 3 possèdent, à l'opposé des surfaces optiques 1.1, 2.1 et 3.1, des surfaces arrière (seule la surface arrière 2.2 du miroir secondaire 2 est référencée sur les figures) . Les miroirs, et l'ensemble des composants du télescope de l'invention sont montés, de manière connue en elle-même, dans un bâti non représenté sur les figures.
Le miroir primaire 1 est ici en carbure de silicium. La surface optique 1.1 du miroir primaire 1 est agencée pour réfléchir vers le miroir secondaire 2 le rayonnement lumineux dans les bandes spectrales visible et infrarouge. Un traitement réfléchissant dans le visible et l'infrarouge est ici appliqué sur la surface optique 1.1 du miroir primaire 1, ici une métallisation constituée par exemple d'argent ou d'aluminium.
Le miroir secondaire 2 est ici en silicium. La surface optique 2.1 du miroir secondaire 2 possède un traitement dichroïque 2' comportant des couches successives en des matériaux choisis et selon des épaisseurs déterminées de manière connue en elle-même pour réfléchir vers le miroir tertiaire 3 le rayonnement visible et transmettre vers l'arrière le rayonnement infrarouge. Il est donc nécessaire que le matériau constituant le miroir secondaire 2 soit transparent au rayonnement infrarouge, c'est-à-dire qu'il possède un taux de transmission du rayonnement infrarouge suffisant pour l'application envisagée, d'où l'emploi du silicium, mais d'autres matériaux sont envisageables comme le germanium, le sulfure de zinc ou le séléniure de zinc. A titre d'exemple particulier, des matériaux utilisables pour le traitement dichroïque 2' sont : ZnS, ZnSe, Ge, Si, SiO2, MgF2, YF3, YbF3, DiF3... Les épaisseurs sont déterminées en fonction des longueurs d'onde qu'on veut
séparer . Le télescope est ici agencé pour avoir un diaphragme d' ouverture placé au niveau du miroir secondaire 2 .
Le miroir tertiaire 3 est ici en carbure de silicium comme le miroir primaire 1 . La surface optique 3 . 1 du miroir tertiaire 3 est agencée pour réfléchir vers un premier capteur optronique 10 le rayonnement lumineux dans la bande spectrale visible . Un traitement réfléchissant dans le visible est ici appliqué sur la surface optique 3 . 1 du miroir tertiaire 3 , ici une métallisation constituée par exemple d' argent ou d' aluminium .
On notera l ' intérêt d' utiliser du silicium pour le miroir secondaire 2 en combinaison avec des miroirs primaire 1 et tertiaire 3 en carbure de silicium . En effet , la dilatation thermique du silicium est proche de celle du carbure de silicium . La combinaison des miroirs reste stable indépendamment des variations de température .
Le premier capteur optronique 10 est sensible au rayonnement visible et est placé en regard de la surface optique 3 . 1 du miroir tertiaire 3 pour capter un premier flux lumineux correspondant au rayonnement visible réfléchi par le miroir secondaire 2 vers le miroir tertiaire 3 .
Un deuxième capteur optronique 20 , sensible au rayonnement infrarouge, est lui placé derrière le miroir secondaire 2 pour capter un deuxième flux lumineux correspondant au rayonnement infrarouge transmis par le miroir secondaire 2 .
Dans le présent mode de réalisation, le capteur optronique 20 s ' étend respectivement selon un plan focal image perpendiculaire à l ' axe optique du miroir secondaire 2 et le capteur optronique 10 s ' étend selon un plan focal image parallèle au plan focal image du capteur optronique 20 .
Le télescope à trois miroirs permet de restituer une bonne qualité image sur un champ relativement important, c' est-
à-dire selon un angle de visée important . Il n' est donc pas nécessaire d' aj outer un correcteur de champ pour la voie visible exploitant les trois miroirs .
En revanche , afin d' obtenir des images de bonne qualité sur un grand champ dans le domaine infrarouge , le télescope comprend un correcteur de champ 30 sur la voie infrarouge . Le correcteur de champ 30 est disposé entre le miroir secondaire 2 et le deuxième capteur 20 . Le correcteur de champ 30 est ici composé de lentilles . Les lentilles sont constituées de matériaux spécifiques aux longueurs d' onde du domaine infrarouge comme par exemple des verres ou cristaux semi-conducteurs comme le silicium, le germanium, le sulfure de zinc ou le séléniure de zinc . En fonction de la qualité d' image recherchée , et de la largeur du champ souhaitée, il faudra utiliser un nombre plus ou moins important de lentilles , typiquement entre deux et cinq lentilles , mais un nombre plus important de lentilles correctrices peut être envisagé . De préférence, les lentilles sont traitées avec des traitements anti-reflets spécifiques d' une part à la bande spectrale de la voie correspondante , et d' autre part aux matériaux des lentilles , car le traitement est calculé en fonction de l ' indice de réfraction du matériau sur lequel il est appliqué .
Par ailleurs , la surface arrière 2 . 2 du miroir secondaire 2 est ici conformée en lentille pour mettre en forme le deuxième faisceau lumineux . La surface arrière 2 . 2 forme ainsi la lentille d' entrée du correcteur de champ 30 .
On obtient ainsi un télescope bi-spectral comprenant une surface optique 2 . 1 faisant à la fois office de miroir et de dioptre en transmission à l ' aide d' un traitement dichroïque 2 ' créant deux voies optiques dans des bandes spectrales différentes à savoir ici une voie visible par réflexion sur le dioptre et une voie infrarouge par transmission du dioptre ( le substrat supportant le
traitement dichroïque étant transparent au rayonnement infrarouge) . De préférence, les éléments optiques de la voie visible sont agencés pour que la voie visible soit ouverte à f/5 , 4 et les éléments optiques de la voie infrarouge sont agencés pour que la voie infrarouge soit ouverte à f/2 , 7 , ce qui est une ouverture relativement importante . Bien entendu, d' autres ouvertures sont envisageables .
On a vu que le télescope est de préférence agencé pour que le diaphragme d' ouverture soit placé au niveau du miroir secondaire . Il existe d' autres architectures de type TMA ayant un diaphragme d' ouverture situé à un autre emplacement, par exemple au niveau du miroir primaire , ou bien en aval des trois miroirs , c' est-à-dire entre le miroir tertiaire et le plan focal image . L' emplacement au niveau du miroir secondaire est le plus avantageux dans le cadre de cette invention car il permet d' avoir une voie infrarouge plus compacte , avec des lentilles de plus petites dimensions .
Bien entendu, l ' invention n' est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l' invention telle que définie par les revendications .
En particulier, le télescope peut avoir une structure différente de celle décrite .
Les matériaux employés peuvent être différents de ceux mentionnés . Les miroirs primaire et tertiaire peuvent être par exemple constitués de métal , de vitrocéramiques ou de verre, et n' ont pas besoin d' être transparents , que ce soit dans le domaine visible ou le domaine infrarouge .
Le correcteur de champ peut être un correcteur de champ à miroirs même si une solution à lentilles est plus facile à mettre en œuvre qu' une solution à miroirs . Le correcteur de champ peut alternativement être omis .
Le traitement dichroïque du miroir secondaire peut aussi
être agencé pour séparer d'autres bandes spectrales que celles mentionnées, par exemple : le proche infrarouge et l'infrarouge moyen ; le proche infrarouge et l'infrarouge lointain ; ou d'autres encore. Le capteur optronique 20 peut ne pas s'étendre selon un plan focal image perpendiculaire à l'axe optique du miroir secondaire 2 et/ou ne pas s'étendre selon un plan focal image parallèle au plan focal image du capteur optronique 20.
Claims
1. Télescope de type anastigmatique à trois miroirs, comprenant au moins un miroir primaire (1) , un miroir secondaire (2) placé en avant du miroir primaire (1) de telle manière que les miroirs primaire et secondaire aient des surfaces optiques (1.1, 2.1) en regard l'une de l'autre, un miroir tertiaire (3) ayant une surface optique (3.1) en regard de la surface optique (2.1) du miroir secondaire (2) , et un premier capteur optronique (10) placé en regard du miroir tertiaire (3) , caractérisé en ce que le télescope comprend un deuxième capteur optronique (20) placé derrière le miroir secondaire (2) et la surface optique du miroir secondaire (2.1) comprend un traitement dichroïque (2' ) agencé pour séparer un flux lumineux incident réfléchi par le miroir primaire (1) en un premier flux lumineux réfléchi vers le premier capteur optronique (10) via le miroir tertiaire (3) et un deuxième flux lumineux transmis au deuxième capteur optronique (20) , le premier flux lumineux et le deuxième flux lumineux appartenant à des bandes spectrales différentes et le miroir secondaire (2) étant transparent à la bande spectrale du deuxième flux lumineux.
2. Télescope selon la revendication 1, ayant un diaphragme d' ouverture placé au niveau du miroir secondaire (2) .
3. Télescope selon la revendication 1 ou 2, comprenant au moins un correcteur de champ (30) disposé entre le miroir secondaire (2) et le deuxième capteur (20) .
4. Télescope selon la revendication 3, dans lequel le correcteur de champ (30) est un correcteur de champ à lentilles .
5. Télescope selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le miroir secondaire (2) a une surface arrière (2.2) conformée en lentille pour mettre en
forme le deuxième faisceau lumineux.
6. Télescope selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier flux lumineux comprend au moins une longueur d'onde du domaine visible.
7. Télescope selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième flux lumineux comprend au moins une longueur d'onde du domaine infrarouge.
8. Télescope selon les revendications 6 et 7, dans lequel le miroir primaire (1) et le miroir tertiaire (3) sont en carbure de silicium et le miroir secondaire (2) est en silicium.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2411751 | 2024-10-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2026093077A1 true WO2026093077A1 (fr) | 2026-05-07 |
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