Fabrication d'un système de déportation de la vue, tel un périscope (besoin de conseils et d'expertise car je suis nul)

[ahorod]

Bonjour,

 

Je suis peut être dans le mauvais forum, mais je ne sais pas où demander ça et à qui. En fait j'espère que des personnes douées en optique (experts, ingés, passionnés, etc) liront mon message car j'ai vraiment besoin d'aide étant donné que les cours de physique me paraissent bien loin.

 

Je m'explique. Je cherche à  fabriquer un "périscope sans les miroirs à 90°". En gros, je veux fabriquer un tube avec un réseau de lentilles convergentes à l'intérieur de manière à "déporter" la vision, comme un bon périscope pourrait le faire. J'ai fais une simulation sur le site Ray Optics Simulation et j'ai compris plus ou moins la technique pour y arriver (voir ma simulation en fichier joins) mais plein de question me viennent :

 

1. Quelles type de lentilles utiliser ? J'ai vu qu'il existe pas mal de type de lentilles convergentes...
2. Quelle taille doivent avoir ces lentilles ?
3. A quelle distance les placer l'une de l'autre ?
4. Quels paramètres doivent elles avoir (R1, R2 et d) ?
5. Ma simulation est elle correcte ?
6. Et enfin... existe t il un constructeur qui propose déjà ce type de système de déportation de la vision ? J'ai cherché partouuuuuut !!

 

Merci d'avance pour votre aide, si des gens qui s'y connaissent peuvent me guider ça serait super !

A+

Antonin

[22Ney44]

Bonjour @ahorod,

 

Votre demande n'est pas facile à appréhender, il manque beaucoup d'informations. Pour ce que je crois comprendre, vous souhaitez qu'une première lentille capte une image  et qu'une deuxième lentille placée à une certaine distance restitue de manière identique en dimension l'image captée initialement. Effectivement le cahier des charges d'un périscope commence ainsi. Vous souhaitez également que la lumière ne soit pas déviée et donc que l'image reçue soit dans l'axe physique de l'image captée.

 

1) Quelle distance y a-t-il entre le point de captation et le point de restitution ?

 

Puisque le transport de l'image se fait à iso-dimension, les deux lentilles doivent avoir les mêmes caractéristiques en particulier la même distance focale. Cette distance focale est égale à la moitié de la distance entre les deux lentilles. Le premier point dur que vous allez rencontrer est la nécessité d'un parfait alignement de vos deux lentilles. Alignement sur l'axe optique tout d'abord, parfaite perpendicularité du plan de chaque lentille à l'axe optique ensuite. Il vous faudra également un mécanisme très fin de positionnement relatif des deux lentilles afin que leurs foyers, sortant pour la première, entrant pour la deuxième soit parfaitement confondus sinon vous n'aurez jamais une image nette et piquée. Il vous faudra aussi concevoir des mécanismes précis de compensation des variations de température. C'est la collimation souvent redoutée par bon nombre.

 

Vient ensuite le deuxième point dur à traiter, celui de l'aberration chromatique. Une lentille théorique est sans épaisseur. Une véritable lentille en possède bien une qui fait se comporter l'objet comme un prisme qui va forcément étaler la lumière. Soit votre lentille est très mince et ce phénomène est peu visible et peu gênant, soit c'est le contraire et vous aurez des lisérés colorés un peu partout sur votre image, ce qui n'est pas agréable. En première approximation, plus votre lentille aura un distance focale longue, plus son rayon de courbure sera grand, moins vous aurez d'aberration chromatique. Pour corriger cela il vous sera nécessaire d'avoir non plus une mais au moins deux lentilles en entrée, pour former un doublet achromatique. La première lentille sera convergente et sera constituée d'un verre Crown alors que la deuxième lentille, qui doit lui être parfaitement ajustée de manière à ce qu'il n'y ai pas de variation intermédiaire d'indice (loi de Descartes) sera une lentille divergente en verre Flint. 

 

Comprenez alors que votre entreprise est de difficulté majeure surtout sans connaissances approfondies de l'optique tout d'abord, de la mécanique de précision ensuite. En réalité vous avez à réinventer une lunette astronomique de grossissement 1.

 

Pour finir, de nos jours la solution technique la plus élégante et la moins coûteuse surtout est de placer une caméra pour capter et de reproduire l'image sur un écran à la distance souhaitée. Il faut juste un peu d'énergie pour faire fonctionner ce train optique.

 

En nous dévoilant l'usage que vous voulez en faire, nous comprendrons peut-être mieux votre objectif.

 

D'autres avis d'opticiens confirmés, ce qui n'est pas mon cas, viendront.

 

A vous lire.

 

Ney

[Michel Boissel]

Bonjour,

 

Votre système comporte des relais optiques. Vous trouverez pas mal de renseignements en effectuant une recherche avec "relay lens" ou "relais optiques".

 

Il nous faudrait votre cahier des charges précis pour pouvoir plus vous aider : dimensions de la cible, distance en l'objet et la caméra, etc.

 

https://www.edmundoptics.fr/c/relay-lenses-couplers/705/#

[norma]

Cela ressemble à s'y méprendre à une lunette de tir. Lyl m'avait renseigné alors que j'envisageais d'équiper ma carabine modèle Davy Crokett. Je n'ai pas ses compétences alors si elle passe par là ...

[sebastien.lebouc]

@ahorod, partant du postulat que tu ne travailles pas pour la direction générale des services ext******, peux-tu nous en dire plus sur l'application recherchée?

 

Comme déjà évoqué, il existe des relais optiques qui "transportent" l'info là où il faut.

Sinon, en raisonnant volontairement par l'absurde, pourquoi vouloir téléporter l'image  APRES, alors que l'on peut téléporter AVANT, comme dans les coelostats, qui à puissance 1x, font rentrer le soleil de la voute céleste au fin fond d'une pièce à l'ombre...

 

Le but recherché pourrait nous aiguiller vers une solution simple et éventuellement commercialement déjà existante😃

[ahorod]

Merci à tous pour vos réponses.

 

Effectivement je me rend bien compte que ce que je demande est assez chiadé haha. Déjà je vais voir ce que je peux trouver au niveau des relais optique.

 

Pour ce qui est de l'utilisation : en fait je cherche à placer une caméra de surveillance dans un four industriel à plus de 150°C. Autrement dit, aucune caméra ne résiste à ces températures. Nous avons réfléchi à diverses manières de filmer l'intérieur du four, et celle qui nous a tout de suite séduit est la suivante :

On place la caméra à l’extérieur du four puis on place un périscope entre l'objectif de la caméra et ce que nous souhaitons filmer à l'intérieur du four. Ensuite j'ai déduit que les angles à 90° du périscope ne sont pas nécessaire, d'où le tube.

 

Pour info le tube devrait être de 330 mm. D'un coté la caméra est plus ou moins collée au tube (pas de grande contrainte de distance de ce coté ci), mais de l'autre coté, l'objet que nous souhaitons filmer devrait se trouver à environ 600mm/1000mm de distance du tube. D'ailleurs c'est une vraie question ça, j'imagine que je devrai procéder à un tas de réglage si je souhaite changer la distance d'observation dans mon four, non ?

 

Bref ça me parait être une belle galère

[sebastien.lebouc]

Pourquoi pas un hublot tout bête sur la paroi du four? comprendre en terme d'optique, lame à faces parallèles, aucune conséquence sur le trajet optique.

ensuite tout devient simple derrière ce hublot avec des moyens de prise d'image conventionnels.

sur mon four, j'arrive à poser la main sur la fenêtre sans me brûler, et je peux filmer mon poulet en train de cramer😁

je comprends pas trop l'importance du tube de 330mm, ça correspond à l'épaisseur des parois?

 

il y a 12 minutes, ahorod a dit :

j'imagine que je devrai procéder à un tas de réglage si je souhaite changer la distance d'observation dans mon four, non ?

c'est ce qu'on appelle faire la mise au point. une simple translation en guise de "tas de réglage"

[Michel Boissel]

Il y a 7 heures, ahorod a dit :

1. Et enfin... existe-t-il un constructeur qui propose déjà ce type de système de déportation de la vision ? J'ai cherché partouuuuuut !!

 

En tout cas, il existe des caméras spécifiques pour filmer l'intérieur d'un four. Travaille en IR, mais aussi en visible :

 

https://www.infrared.avio.co.jp/en/products/ir-thermo/lineup/r300bp-tf/

 

[sebastien.lebouc]

CQFD!

[sixela]

Google sur “relay lens”; l’article wikiepdia en anglais n'est pas mal. Après l’objectif (qui au minimum est un doublet achromatique), le relai est un doublet achromatique renversé qui est à deux fois la focale, ce qui le met au rayon de courbure et projette un nouveau plan focal en aval à deux fois la focale. il y a d'autres formules plus complexes selon les aberrations qu´on veut réduire. 

Modifié 11 janvier par sixela