Viseur à réflecteur

Un viseur réflecteur ou un viseur reflex est un viseur optique qui permet à l'utilisateur de regarder à travers un élément en verre partiellement réfléchissant et de voir une projection éclairée d'un point de visée ou d'une autre image superposée sur le champ de vision . Ces viseurs fonctionnent sur le principe optique simple selon lequel tout ce qui se trouve au centre d'une lentille ou d'un miroir incurvé (comme un réticule éclairé ) semblera être assis devant le spectateur à l'infini. Les viseurs réflecteurs utilisent une forme de « réflecteur » pour permettre au spectateur de voir l'image de l'infini et le champ de vision en même temps, soit en faisant rebondir l'image créée par la lentille sur une plaque de verre inclinée, soit en utilisant un réflecteur en verre incurvé principalement transparent qui image le réticule pendant que le spectateur regarde à travers le réflecteur. Comme le réticule est à l'infini, il reste aligné avec l'appareil auquel le viseur est fixé quelle que soit la position de l'œil du spectateur, supprimant la plupart des erreurs de parallaxe et autres erreurs de visée trouvées dans les dispositifs de visée simples.

Depuis leur invention en 1900, les viseurs à réflecteur sont utilisés comme viseurs de canons sur diverses armes. Ils ont été utilisés sur les avions de chasse , de manière limitée pendant la Première Guerre mondiale , largement utilisés pendant la Seconde Guerre mondiale et sont toujours utilisés comme composant de base dans de nombreux types d' affichages tête haute modernes . Ils ont également été utilisés dans d'autres types d'armes (généralement de grande taille), telles que les viseurs de canons antiaériens , les viseurs de canons antichars et tout autre rôle où l'opérateur devait engager des cibles en mouvement rapide sur un large champ de vision, et le viseur lui-même pouvait être alimenté en électricité suffisamment pour fonctionner. Le viseur a été utilisé de manière limitée sur les armes légères après la Seconde Guerre mondiale, mais il est devenu largement utilisé à la fin des années 1970 avec l'invention du viseur à point rouge . Ce viseur utilise une diode électroluminescente rouge (LED) comme source d'éclairage, ce qui en fait un viseur durable et fiable avec une durée d'éclairage extrêmement longue.

D'autres applications des viseurs réflecteurs incluent les viseurs sur les équipements d'arpentage, les aides au pointage des télescopes optiques et les viseurs d'appareil photo .

Les viseurs à réflecteur fonctionnent en utilisant une lentille ou un miroir incurvé formant une image avec une image superposée ou un réticule lumineux ou réfléchissant au foyer, créant un collimateur optique qui produit une image virtuelle de ce réticule. L'image est réfléchie par une forme de séparateur de faisceau incliné ou par le miroir incurvé de collimation partiellement argenté lui-même de sorte que l'observateur (regardant à travers le séparateur de faisceau ou le miroir) verra l'image au foyer de l'optique de collimation superposée dans le champ de vision du viseur avec mise au point à des distances allant jusqu'à l'infini . Étant donné que le collimateur optique produit une image réticulaire composée de lumière collimatée , lumière presque parallèle, la lumière constituant cette image est théoriquement parfaitement parallèle à l'axe de l'appareil ou du canon du pistolet avec lequel elle est alignée, c'est-à-dire sans parallaxe à l'infini. L'image réticulée collimatée peut également être vue à n'importe quelle position de l'œil dans le volume cylindrique de lumière collimatée créé par le viseur derrière la fenêtre optique. Mais cela signifie également que, pour des cibles plus proches que l'infini, la visée vers le bord de la fenêtre optique peut faire bouger le réticule par rapport à la cible puisque l'observateur vise un faisceau lumineux parallèle au bord. Le mouvement des yeux perpendiculaire à l' axe optique de l'appareil fera bouger l'image du réticule en relation exacte avec la position de l'œil dans la colonne de lumière cylindrique créée par l'optique de collimation.

Un type courant (utilisé dans des applications telles que les viseurs d'avions) utilise une lentille de collimation et un séparateur de faisceau. Ce type a tendance à être encombrant car il nécessite au moins deux composants optiques, la lentille et le séparateur de faisceau/plaque de verre. L'optique de collimation du réticule est située à 90° par rapport au trajet optique, ce qui rend l'éclairage difficile, nécessitant généralement un éclairage électrique supplémentaire, des lentilles de condensation, etc. Un type plus compact remplace la configuration lentille/séparateur de faisceau par un miroir de collimation incurvé demi-argenté ou dichroïque placé à un angle qui effectue à la fois les tâches de mise au point et de combinaison de l'image d'un réticule décalé. Ce type est le plus souvent vu comme le type à point rouge utilisé sur les armes légères. Il est également possible de placer le réticule entre le viseur et le miroir incurvé au niveau du foyer du miroir. Le réticule lui-même est trop proche de l'œil pour être net, mais le miroir incurvé présente au viseur une image du réticule à l'infini. Ce type a été inventé par l'ingénieur optique néerlandais Lieuwe van Albada en 1932, à l'origine comme viseur d'appareil photo, et a également été utilisé comme viseur sur les bazookas de la Seconde Guerre mondiale : les "Bazooka" américains M9 et M9A1 étaient équipés du " Reflecting Sight Assembly " pliable D7161556.

La partie de visualisation d'un viseur à réflecteur n'utilise aucun élément optique réfractif , il s'agit simplement d'un réticule projeté rebondi sur un séparateur de faisceau ou un miroir incurvé directement dans l'œil de l'utilisateur. Cela lui confère les caractéristiques déterminantes de ne pas nécessiter d'expérience et de compétences considérables pour l'utiliser, contrairement aux viseurs mécaniques simples tels que les viseurs en fer . Un viseur à réflecteur n'a pas non plus les problèmes de champ de vision et de dégagement oculaire des viseurs basés sur des télescopes optiques : en fonction des contraintes de conception, leur champ de vision est le champ de vision à l'œil nu de l'utilisateur, et leur nature collimatée non focalisante signifie qu'ils n'ont pas la contrainte de dégagement oculaire des télescopes optiques. Les viseurs à réflecteur peuvent être combinés avec des télescopes, généralement en plaçant le télescope directement derrière le viseur afin qu'il puisse voir le réticule projeté créant ainsi un viseur télescopique, mais cela réintroduit les problèmes de champ de vision étroit et de dégagement oculaire limité. Le principal inconvénient du viseur à réflecteur est qu'il nécessite un moyen d'éclairer le réticule pour fonctionner. Les réticules éclairés par la lumière ambiante sont difficiles à utiliser dans des situations de faible luminosité, et les viseurs avec éclairage électrique cessent complètement de fonctionner si ce système tombe en panne.

L'idée d'un viseur réflecteur est née en 1900 avec le concepteur optique et fabricant de télescopes irlandais Howard Grubb dans le brevet n° 12108. Grubb a conçu son « viseur pour armes à feu de grande et petite artillerie » comme une meilleure alternative au viseur en fer difficile à utiliser tout en évitant le champ de vision limité du viseur télescopique , la vitesse apparente plus élevée de la cible, les erreurs de parallaxe et le danger de garder l'œil contre un arrêt d'œil. Dans les Transactions scientifiques de la Royal Dublin Society de 1901, il décrit son invention comme suit :

Il serait possible de concevoir un dispositif par lequel un faisceau lumineux fin, comme celui d'un projecteur, serait projeté depuis un canon dans la direction de son axe et réglé de manière à correspondre à la ligne de tir, de sorte que partout où le faisceau lumineux frapperait un objet, le coup de feu le toucherait. Ce dispositif serait bien sûr également impraticable pour des raisons évidentes, mais il est donné comme exemple pour montrer qu'un faisceau lumineux possède les qualifications nécessaires pour nos objectifs.

Or, la vision qui fait l'objet de cet article atteint un résultat similaire non pas en projetant une tache lumineuse réelle ou une image sur l'objet, mais en projetant sur lui ce qu'on appelle en langage optique une image virtuelle.

Peu de temps après son invention, on a remarqué que le viseur pouvait être une bonne alternative aux viseurs en fer et qu'il était également utilisé dans les équipements d'arpentage et de mesure. Le viseur réflecteur a été utilisé pour la première fois sur les avions de chasse allemands en 1918 et largement adopté sur tous les types d'avions de chasse et de bombardiers dans les années 1930. Au cours de la Seconde Guerre mondiale, le viseur réflecteur était utilisé sur de nombreux types d'armes en plus des avions, notamment les canons antiaériens, les canons navals, les armes antichars et de nombreuses autres armes où l'utilisateur avait besoin de la simplicité et de la rapidité d'acquisition de la cible du viseur. Au cours de son développement dans les années 1930 et pendant la Seconde Guerre mondiale, le viseur était également désigné dans certaines applications par l'abréviation « viseur réflexe ».

Les viseurs à réflecteur ont été inventés comme un viseur amélioré et depuis leur invention, ils ont été adaptés à de nombreux types d'armes. Lorsqu'ils sont utilisés avec différents types d'armes, les viseurs à réflecteur sont considérés comme une amélioration par rapport aux simples viseurs en fer (viseurs composés de deux points de visée métalliques espacés qui doivent être alignés). Les viseurs en fer nécessitent une expérience et une compétence considérables de la part de l'utilisateur qui doit maintenir une position oculaire appropriée et se concentrer exclusivement sur le viseur avant, en le gardant centré sur le viseur arrière (non focalisé), tout en gardant l'ensemble centré sur une cible à différentes distances, nécessitant l'alignement des trois plans de mise au point pour obtenir un coup sûr. L'image virtuelle unique et sans parallaxe du viseur à réflecteur, en mise au point sur la cible, élimine ce problème de visée, aidant ainsi les tireurs médiocres, moyens et experts.

Comme l' image collimatée produite par le viseur n'est véritablement exempte de parallaxe qu'à l'infini, le viseur présente un cercle d'erreur égal au diamètre de l'optique de collimation pour toute cible à une distance finie. En fonction de la position de l'œil derrière le viseur et de la proximité de la cible, cela induit une certaine erreur de visée. Pour les cibles plus grandes à distance (étant donné la nature non grossissante et rapide de l'acquisition de cible du viseur), cette erreur de visée est considérée comme triviale. Sur les armes légères visant des cibles proches, cela est compensé en gardant le réticule au milieu de la fenêtre optique (visant vers le bas de son axe optique ). Certains fabricants de viseurs pour armes légères fabriquent également des modèles avec le collimateur optique réglé à une distance finie. Cela donne à la parallaxe du viseur due au mouvement de l'œil la taille de la fenêtre optique à courte portée qui diminue jusqu'à une taille minimale à la distance définie (quelque part autour d'une portée cible souhaitée de 25 à 50 yd (23 à 46 m)).

Par rapport aux viseurs télescopiques standards, un viseur réflecteur peut être tenu à n'importe quelle distance de l'œil (il ne nécessite pas de dégagement oculaire spécifique ) et à presque n'importe quel angle, sans déformer l'image de la cible ou du réticule. Ils sont souvent utilisés avec les deux yeux ouverts (le cerveau aura tendance à superposer automatiquement l'image du réticule éclairé provenant de l' œil dominant sur la vue dégagée de l'autre œil), ce qui donne au tireur une perception normale de la profondeur et un champ de vision complet . Étant donné que les viseurs réflecteurs ne dépendent pas du dégagement oculaire, ils peuvent théoriquement être placés dans n'importe quelle position de montage mécaniquement pratique sur une arme.

La première trace de l'utilisation du viseur réflecteur sur des avions de chasse remonte à 1918. La société d'optique Optische Anstalt Oigee de Berlin, travaillant à partir des brevets Grubb, a développé deux versions de ce qui est devenu connu sous le nom de viseur réflecteur Oigee. Tous deux utilisaient un séparateur de faisceau en verre à angle de 45 degrés et un éclairage électrique et étaient utilisés pour viser les mitrailleuses de l'avion. Une version a été utilisée lors d'essais opérationnels sur le biplan Albatros D.Va et les chasseurs triplans Fokker Dr.1 . Il y a eu un certain intérêt pour ce viseur après la Première Guerre mondiale, mais les viseurs réflecteurs en général n'ont pas été largement adoptés pour les avions de chasse et de bombardement avant les années 1930, d'abord par les Français, puis par la plupart des autres grandes forces aériennes. Ces viseurs n'étaient pas seulement utilisés pour viser les avions de chasse, ils étaient utilisés avec les canons défensifs des avions et dans les viseurs de bombardement.

Les viseurs à réflecteur utilisés comme viseurs d'avions présentent de nombreux avantages. Le pilote/tireur n'a pas besoin de positionner sa tête pour aligner précisément la ligne de visée comme il le faisait avec les viseurs mécaniques à deux points, la position de la tête est uniquement limitée à celle déterminée par l'optique du collimateur, principalement par le diamètre de la lentille du collimateur. Le viseur n'interfère pas avec la vue d'ensemble, en particulier lorsque la lumière du collimateur est éteinte. Les deux yeux peuvent être utilisés simultanément pour la visée.

La nature optique du viseur réflecteur signifiait qu'il était possible d'introduire d'autres informations dans le champ de vision, telles que les modifications du point de visée dues à la déviation déterminée par l'entrée d'un gyroscope. 1939 a vu le développement par les Britanniques du premier de ces viseurs gyroscopiques , des viseurs réflecteurs ajustés par gyroscope en fonction de la vitesse et du taux de virage de l'avion, permettant l'affichage d'un réticule de visée ajusté en avance qui était en retard sur le « viseur » réel de l'arme(s), permettant au viseur de devancer la cible dans un virage de la quantité appropriée pour une frappe efficace

Au fur et à mesure que les conceptions de viseurs réflecteurs ont évolué après la Seconde Guerre mondiale, fournissant au pilote de plus en plus d'informations, ils ont fini par évoluer vers l' affichage tête haute (HUD). Le réticule éclairé a finalement été remplacé par un écran vidéo au centre de l'optique de collimation qui fournissait non seulement un point de visée et des informations provenant d'un ordinateur de recherche de piste et d'un radar, mais également divers indicateurs de l'avion (tels qu'un horizon artificiel, une boussole, des indicateurs d'altitude et de vitesse), facilitant le suivi visuel des cibles ou la transition des instruments aux méthodes visuelles lors des atterrissages.

L'idée de fixer un viseur réflecteur à une arme à feu existe depuis son invention en 1900. Peu après la Seconde Guerre mondiale, des modèles sont apparus pour les fusils et les fusils de chasse, notamment le viseur de fusil de chasse Nydar (1945), qui utilisait un miroir semi-réfléchissant incurvé pour refléter un réticule éclairé ambiant, et le viseur électrique Giese (1947), qui avait un réticule éclairé alimenté par batterie. Les types ultérieurs comprenaient le Qwik-Point (1970) et le Thompson Insta-Sight. Tous deux étaient des viseurs réflecteurs de type séparateur de faisceau qui utilisaient la lumière ambiante : éclairant un réticule vert dans l'Insta-Sight, et un « conduit lumineux » en tige de plastique rouge qui produisait un réticule de visée rouge dans le Qwik-Point.

Le milieu et la fin des années 1970 ont vu l'introduction de ce que l'on appelle généralement les viseurs à point rouge , un type qui donne à l'utilisateur un simple point rouge vif comme point de visée. La ​​configuration typique de ce viseur est une conception de réflecteur à miroir incurvé compact avec une diode électroluminescente (DEL) rouge à son foyer. L'utilisation d'une LED comme réticule est une innovation qui améliore considérablement la fiabilité et l'utilité générale du viseur : il n'est pas nécessaire que d'autres éléments optiques focalisent la lumière derrière un réticule ; le miroir peut utiliser un revêtement dichroïque pour réfléchir uniquement le spectre rouge, en passant par la plupart des autres lumières ; et la LED elle-même est à semi-conducteurs et consomme très peu d'énergie, ce qui permet aux viseurs alimentés par batterie de fonctionner pendant des centaines, voire des dizaines de milliers d'heures.

Les viseurs réflecteurs pour armes à feu militaires (généralement appelés viseurs reflex) ont mis longtemps à être adoptés. La commission des forces armées de la Chambre des représentants des États-Unis a déjà noté en 1975 la pertinence de l'utilisation d'un viseur reflex pour le fusil M16 , mais l'armée américaine n'a pas largement introduit les viseurs réflecteurs avant le début des années 2000 avec le viseur à point rouge Aimpoint CompM2 , appelé « M68 Close Combat Optic ».

De nombreuses options d'éclairage et de motifs de réticule sont disponibles. Les sources lumineuses courantes utilisées dans les viseurs à réflecteur pour armes à feu comprennent des lampes alimentées par batterie , des collecteurs de lumière à fibre optique et même des capsules de tritium . Certains viseurs sont spécifiquement conçus pour être visibles lorsqu'ils sont observés à travers des appareils de vision nocturne . La couleur d'un réticule de visée est souvent rouge ou ambre pour une visibilité sur la plupart des arrière-plans. Certains viseurs utilisent plutôt un motif en chevron ou triangulaire, pour faciliter la visée de précision et l'estimation de la portée, et d'autres encore proposent des motifs sélectionnables.

Les viseurs qui utilisent des réticules à points sont presque invariablement mesurés en minutes d'arc , parfois appelées « minutes d'angle » ou « moa ». Le moa est une mesure pratique pour les tireurs utilisant des unités impériales ou américaines coutumières , car 1 moa sous-tend environ 1 pouce (25 mm) à une distance de 100 verges (91 m), ce qui fait du moa une unité pratique à utiliser dans les calculs balistiques . Un point de 5 moa (1,5 milliradian ) est suffisamment petit pour ne pas masquer la plupart des cibles et suffisamment grand pour acquérir rapidement une « image de visée » appropriée. Pour de nombreux types de tir d'action , un point plus grand a traditionnellement été préféré ; 7, 10, 15 ou même 20 moa (2, 3, 4,5 ou 6 mil) ont été utilisés ; souvent, ceux-ci seront combinés avec des lignes horizontales et/ou verticales pour fournir une référence de niveau.

La plupart des viseurs disposent de réglages actifs ou passifs de la luminosité du réticule, ce qui aide le tireur à s'adapter aux différentes conditions d'éclairage. Un réticule très faible aidera à éviter la perte de la vision nocturne dans des conditions de faible luminosité, tandis qu'un réticule plus lumineux s'affichera plus clairement en plein soleil.

Les viseurs optiques modernes conçus pour les armes à feu et autres utilisations se déclinent en deux configurations de boîtier : « tubulaire » et « ouvert ».

• Les viseurs tubulaires ressemblent aux viseurs télescopiques standard , avec un tube cylindrique contenant l'optique. De nombreux viseurs tubulaires offrent la possibilité d'utiliser des filtres interchangeables (tels que des filtres polarisants ou anti-voile ), des pare-soleil anti-éblouissement et des caches d'objectif « rabattables » pratiques.
• Les viseurs ouverts (également appelés « viseurs mini reflex » et « mini points rouges ») tirent parti du fait que le seul élément optique du viseur réflecteur, la fenêtre optique, n'a besoin d'aucun boîtier. Cette configuration se compose d'une base avec juste la surface réfléchissante nécessaire pour collimater le réticule monté dessus. En raison de leur profil réduit, les viseurs ouverts ne peuvent généralement pas accueillir de filtres et d'autres options d'accessoires généralement prises en charge par les conceptions à tube.

Les viseurs à réflecteur ont été utilisés au fil des ans dans les appareils de navigation nautique et les équipements d'arpentage. Les viseurs de type Albada ont été utilisés sur les premiers appareils photo grand format , les appareils photo de type « Point and shoot » et sur les appareils photo jetables simples.

Ces viseurs sont également utilisés sur les télescopes astronomiques comme chercheur , pour aider à orienter le télescope vers l'objet souhaité. Il existe de nombreux modèles commerciaux, dont le premier était le Telrad, inventé par l'astronome amateur Steve Kufeld à la fin des années 1970. D'autres sont désormais disponibles auprès de sociétés telles qu'Apogee, Celestron , Photon, Rigel et Televue .

Les viseurs à réflecteur sont également utilisés dans l'industrie du divertissement dans des productions telles que le théâtre en direct sur des projecteurs « Follow Spot » . Des viseurs tels que ceux de Telrad adaptés à l'utilisation et le Spot Dot spécialement conçu permettent à l' opérateur du projecteur de diriger la lumière sans l'allumer.

• Les viseurs à collimateur (également appelés collimateurs ou « viseur à œil occlus » (OEG)) sont simplement le collimateur optique focalisant un réticule sans aucune fenêtre optique. Le spectateur ne peut pas voir à travers eux et ne voit qu'une image du réticule. Ils sont utilisés soit avec les deux yeux ouverts pendant que l'on regarde dans le viseur, avec un œil ouvert et en déplaçant la tête pour voir alternativement le viseur puis la cible, soit en utilisant un œil pour voir partiellement le viseur et la cible en même temps. Le réticule est éclairé par une source de lumière ambiante électrique, radioluminescente ou passive. L' OEG d'Armson et le Singlepoint de Normark Corp. sont deux exemples de viseurs à collimateur éclairés ambiants disponibles dans le commerce. Ces viseurs ont l'avantage de nécessiter moins d'éclairage pour le réticule pour le même niveau d'utilisation, en raison du fond noir à contraste élevé derrière le réticule. Pour cette raison, les viseurs à œil occlus étaient plus pratiques pour une utilisation sur les armes légères avant que les sources d'éclairage à faible consommation d'énergie telles que les LED ne deviennent courantes.
• Les viseurs d'armes holographiques sont similaires dans leur conception aux viseurs à réflecteur, mais n'utilisent pas de système de réticule projeté. Au lieu de cela, un réticule représentatif est enregistré dans l'espace tridimensionnel sur un film holographique au moment de la fabrication. Cette image fait partie de la fenêtre de visualisation optique. L'hologramme enregistré est éclairé par un laser collimaté intégré au viseur. Le viseur peut être réglé en termes de portée et de dérive en inclinant ou en pivotant simplement la fenêtre optique.