FR2501385A1 - Dispositif optique compact d'exploration - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF OPTIQUE ET COMPACT D'EXPLORATION. CE DISPOSITIF COMPREND UNE SOURCE 1 QUI PRODUIT UN FAISCEAU LUMINEUX, UN DEFLECTEUR 3 QUI PRESENTE UNE SURFACE 3A DE DEVIATION ET DE REFLEXION DU FAISCEAU LUMINEUX, UN PREMIER SYSTEME OPTIQUE 2 DESTINE A DONNER UNE FORME LINEAIRE AU FAISCEAU LUMINEUX A PROXIMITE DU DEFLECTEUR 3 ET UN ELEMENT OPTIQUE SIMPLE 4 PLACE ENTRE LE DEFLECTEUR 3 ET LA SURFACE D'UN MILIEU 5 A EXPLORER. L'ELEMENT OPTIQUE SIMPLE 4 PRESENTE UNE CERTAINE PUISSANCE A LA FOIS DANS LE PLAN DE DEVIATION DU FAISCEAU LUMINEUX DEVIE PAR LE DEFLECTEUR ET DANS UN PLAN ORTHOGONAL A CE PLAN DE DEVIATION, ET IL PRESENTE DES PUISSANCES DIFFERENTES DANS DES PLANS ORTHOGONAUX. DOMAINE D'APPLICATION: EXPLORATION ET LECTURE OPTIQUES DE DOCUMENTS ET AUTRES.

Description

L'invention concerne un dispositif optique d'ex-

ploration qui supprime l'inégalité du pas des lignes d'ex-

ploration.

Dans des appareils X- faisceau luimineux utilisant une sur-

face déflectrice et réfléchissante telle qu'un miroir poly- gonal tournant, on a essayé divers dispositifs optiques d'exploration n'engendrant pas d'inégalité dans le pas des lignes d'exploration sur une surface à explorer (un milieu à explorer), même si la direction de la course du faisceau lumineux dévié et exécutant le mouvement d'exploration varie dans un plan perpendiculaire au plan de déviation par suite de l'inclinaison de la surface déflectrice et réfléchissante. L'expression "plan de déviation" utilisée

dans le présent mémoire désigne un plan formé, en un cer-

tain intervalle de temps, par un faisceau lumineux dévié

par la surface déflectrice et réfléchissante du déflecteur.

Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 750 189 décrit un dispositif optique placé entre un déflecteur et un milieu à explorer et comprenant un élément de reformation de faisceau et un second élément convergent

Un faisceau réfléchi par un miroir de déviation est col-

limaté par l'élément de reformation. Si le dispositif op-

tique est ainsi doué de la fonction de collimation, des

limites affectent la configuration de l'élément de refor-

mation de faisceau, et la qualité de formation d'image sur la surface à explorer et le degré de liberté, qui améliore la caractéristique de déformation pour établir une valeur constantede vitesse d'exploration, diminuent et, à moins d'un accroissement nécessaire du nombre de lentilles formant

le second élément convergent, il est impossible de parvenir à de bon-

nes caractéristiques de fonctionnement.

Dans le dispositif décrit dans le brevet des Etats-

Unis d'Amérique No 3 865 465, une limitation prédéterminée

est imposée au rapport des distances focales des deux len-

tilles formant le système optique entre le déflecteur et le milieu à explorer et le fait de satisfaire à cette limitation équivaut à une collimation du faisceau lumineux dans une section transversale perpendiculaire au plan de déviation

entre les deux lentilles. Par conséquent, de même que pré-

cédemment, les caractéristiques de formation d'image et le degré de liberté, qui corrige bien la caractéristique de déformationl,sont diminués et ceci n'est pas avantageux. Dans le dispositif décrit dans le brevet des

Etats-Unis d'Amérique No 3 946 150, une lentille cylindri-

que est disposée entre une lentille ayant une caractéris-

tique de déformation permettant d'établir une vitesse d'ex-

ploration uniforme et le milieu à explorer. Dans cette forme de réalisation, il est impossible d'obtenir une bonne image à moins que la position de la lentille cylindrique

soit rapprochée du milieu à explorer. Si la lentille cy-

lindrique est rapprochée du milieu à explorer, elle s'al-

longe dans la direction de la ligne commune tandis que la largeur d'exploration augmenteet ceci empêche l'obtention

d'une réalisation compacte.

En outre, dans un dispositif optique utilisant une lentille cylindrique ou une lentille torique et dont le pouvoir de réfraction, comme décrit dans le brevet N0 3 750 189 précité, diffère selon que l'on considère une direction dans laquelle le faisceau est dévié par le déflecteur et une direction orthogonale à la première direction, en cas d'erreur;. d'usinage ou d'assemblage des éléments associés aux lentilles, il apparaît une différence dans le point de

formation d'image entre les deux directions orthogonales.

Cette différence est dite astigmatique et, lorsqu'une telle différence astigmatique apparaît, le point de formation d'image optimale ne peut être obtenu même par réglage

de la position du milieu à explorer.

L'invention a pour objet d'éliminer les incon-

vénients décrits ci-dessus, affectant les dispositifs d'exploration de l'art antérieur, par la mise en oeuvre d'un dispositif optique d'exploration de réalisation simple et

compacte et capable de corriger l'inclinaison du déflecteur.

La vitesse d'exploration du faisceau du dispositif optique

selon l'invention sur une surface à explorer est constante.

L'invention a également pour objet un dispositif optique

d'exploration qui, en cas de différence astigmatique affec-

tant les points de formation d'image dans deux directions orthogonales, corrige cette différence astigmatique par des moyens simples de réglage et provoque la formation d'un

point d'image optimale sur le support à explorer.

Dans le dispositif optique d'exploration selon l'in-

vention, les objectifs indiqués ci-dessus sont obtenus en formant le dispositif optique de formation d'image destiné

à l'exploration et disposé entre le déflecteur et le sup-

port à explorer au moyen d'une lentille simple à surface to-

rique. Autrement dit, le dispositif optique d'exploration

selon l'invention comporte une source de lumière, un pre-

mier système optique de formation d'image destiné à former une image linéaire du faisceau lumineux provenant de la

source, un déflecteur dont la surface déflectrice et réflé-

chissante est proche de l'image linéaire et un second sys-

tème optique de formation d'image destiné à donner à l'image linéaire l'aspect d'un point sur un milieu à explorer, le second système optique de formation d'image étant constitué

d'une lentille torique simple. L'expression "lentille to-

rique" utilisée dans le présent mémoire désigne une lentille qui, dans un plan orthogonal à son axe optique, présente une

certaine puissance dans des directions orthogonales, la puis-

sance dans l'une des directions différant de celle présente

dans l'autre direction.

Dans le dispositif optique d'exploration selon l'invention, la lentille torique est un ménisque convergent qui, en section contenant l'axe optique et perpendiculaire

au plan de déviation formé par le faisceau dévié par le dé-

flecteur, présente une surface ayant un pouvoir de réfrac-

tion négatif sur le côté de déviation et une surface ayant un pouvoir de réfraction positif sur le côté du milieu à explorer. Autrement dit, la lentille torique est en forme

de ménisque dont la surface concave est tournée vers le dé-

flecteur, dans un plan perpendiculaire au plan de déviation.

Dans le dispositif optique d'exploration selon l'invention, le système optique de formation d'image pour l'exploration, disposé entre le déflecteur et le milieu à explorer, ne comporte pas d'éléments de reformation du faisceau destiné à collimater momentanément le faisceau lumineux dévié par le déflecteur. Autrement dit, il-n'utilise pas de moyens ayant une fonction de collimation et aucune limitation n'est donc imposée à la fonction de formation

d'image du système optique de formation d'image et au de-

lO gré de liberté avec lequel la caractéristique de déformation

est bien corrigée. Ceci a pour résultat une forme de réalisa-

tion simple et compacte.

Le dispositif selon l'invention peut être réalisé

sous un faible encombrement par rapport au cas ol une lentil-

le cylindrique est disposée entre le plan de déviation et le milieu à explorer, comme dans l'art antérieur. Autrement dit, lorsqu'on utilise une lentille cylindrique, la puissance de réfraction de cette dernière dans le plan de déviation est nulle et on ne dispose d'aucun degré de liberté corrigeant la courbure du champ image. Par contre, une lentille torique présente une certaine puissance de réfraction dans le plan de déviation et elle peut donc corriger la courbure du champ image. Si l'on tente de rendre compact, par l'utilisation d'une lentille cylindrique, le système optique de formation d'image pour l'exploration, il en résulte une forte courbure du champ image et cette courbure ne peut être corrigée par la

lentille cylindrique elle-même, pour la raison indiquée pré-

cédemment. Par contre, une lentille torique possède un cer-

tain degré de correction et elle permet donc de rendre le

dispositif compact.

En outre, dans le dispositif optique d'exploration selon l'invention, le premier système optique de formation d'image est mobile dans la direction de l'axe optique. La différence astigmatique du point du faisceau dans deux plans

orthogonaux entre eux est corrigée par ce mouvement.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure l est une vue en perspective d'une forme de réalisation du dispositif optique d'exploration selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan du dispositif optique d'exploration montré sur la figure 1;

la figure 3 est une coupe dans un plan perpen-

diculaire au plan de déviation, montrant le fonctionnement du dispositif selon l'invention;

la figure 4 est une élévation d'uneforme de réa-

lisation de la partie formant source de lumière du dispositif d'exploration selon l'invention;

la figure 5 est une élévation d'une forme de réa-

lisation du premier système optique de formation d'image du dispositif optique d'exploration selon l'invention; les figures 6 et 7 sont une vue en plan et une élévation d'une autre forme de réalisation du dispositif optique d'exploration selon l'invention;

les figures 8, 9 et 10 sont des diagram"nes mon-

trant la courbure du champ image obtenue avec les formes de réalisation du dispositif optique d'exploration selon l'invention; les figures il, 12 et 13 sont des diagrammes montrant la déformation en fonction de l'uniformité de la vitesse des formes de réalisation du dispositif optique d'exploration selon l'invention; les figures 14 et 15 sont une vue en perspective et une coupe longitudinale d'un appareil permettant de régler le dispositif optique d'exploration selon l'invention; et la figure 16 est une vue montrant schématiquement l'amplitude du réglage du dispositif optique d'exploration

selon l'invention.

La figure l montre une forme de réalisation uti-

lisant le principe de la présente invention. Le dispositif selon l'invention comporte un élément l à source de lumière, comprenant cette source de lumière ou une source de lumière 1-a et un condenseur 1-b tels que montrés sur la figure 4,

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un système 2 de formation d'une image linéaire destiné à former une image linéaire d'un faisceau lumineux provenant de l'élément i à source de lumière, un déflecteur 3 qui présente une surface déflectrice et réfléchissante 3a proche d'une position dans laquelle le faisceau lumineux converge linéairement sous l'effet du système 2 de formation d'image linéaire, et une lentille simple 4 placée entre le déflecteur

3 et un milieu 5 à explorer, cette lentille simple 4 présen-

tant des pouvoirs de réfraction différents dans deux direc-

tions orthogonales et présentant également une surface to-

rique-qui possède un axe principal et un axe secondaire.

L'image d'un point est formée sur le milieu 5 à explorer et, lorsque le déflecteur 3 est mis en rotation, l'image du point

balaie le milieu 5 à explorer.

La figure 2 est une vue montrant le fonctionnement dans une section parallèle au plan de déviation de la forme de réalisation décrite cidessus ou, en d'autres termes,à un plancontenant l'axe principal et l'axe optique de la lentille torique 4. Le faisceau lumineux émis par l'élément l à source de lumière traverse la lentille cylindrique 2, puis il est réfléchi par la surface réfléchissante 3a du déflecteur 3,

et ce faisceau lumineux réfléchi est dévié lorsque le déflec-

teur 3 tourne. Ensuite, la lentille 4, qui présente une surface torique, forme une image du faisceau lumineux dévié sur le milieu 5 à explorer et la vitesse d'exploration ou de balayage

de l'image du point est maintenue à une valeur constante.

La figure 3 est une vue développée d'une section

suivant le faisceau lumineux, dans une direction perpendicu-

laire audit plan de déviation, à savoir une section destinée à corriger l'influence de l'inclinaison du déflecteur. Le faisceau lumineux émis par l'élément 1 à source de lumière

forme une image linéaire à proximité de la surface réflé-

chissante 3a du déflecteur 3 sous l'action du système 2 de formation d'image linéaire. Le pouvoir de réfraction de la lentille simple 4 dans cette section, à la différence du pouvoir de réfraction de la même lentille 4 dans le plan de

déviation, établit une conjugaison optique entre les posi-

tions de la surface réfléchissante 3a du déflecteur 3 et celle du milieu 5 à explorer. En raison de cette relation,

même dans le cas o la surface réfléchissante 3a est incli-

née dans une direction perpendiculaire au plan de déviation de façon à prendre une position indiquée en 3a' pendant la rotation du déflecteur 3, le faisceau lumineux traversant la lentille 4 se déplace, comme indiqué en traits pointillés, mais la position de l'image formée sur le milieu 5 à explorer

ne varie pas.

La description qui suit explique pourquoi le dispo-

sitif optique d'exploration selon l'invention permet d'obte-

nir de bonnes caractéristiques de formation d'image et une vitesse uniforme d'exploration du milieu à explorer, bien que ce dispositif soit simple et compact. On peut obtenir une bonne caractéristique d'exploration avec une ouverture relative

aussi faible que 1:50 - 1:150.

A présent, une surface tonique est mise en place

par rapport à une direction perpendiculaire au plan de dé-

viation et il est donc possible d' établir une distance focale diffé-

rente de celle établie dans le plan de déviation. Il est donc possible d'établir une relation de formation d'image différente de celle établie dans le plan de déviation, et la position de la surface réfléchissante 3a du déflecteur et celle du milieu

5 à explorer sont amenées en relation de conjugaison.

Une caractéristique extrêmement importante de la présente invention est qu'au moins une surface de la lentille simple 4, qui présente une surface torique, possède un pouvoir de réfraction négatif dans la section perpendiculaire au plan de déviation. Ceci est commode pour corriger la courbure du

champ image afin que le faisceau lumineux, dévié dans la sec-

tion perpendiculaire au plan de déviation, forme une bonne image ponctuelle sur le milieu 5 à explorer. Ceci signifie que le pouvoir de divergence du faisceau lumineux incident dans la section perpendiculaire au plan de déviation devient plus grand lorsque l'angle de déviation augmente et ceci a

pour effet de corriger le plan image dans la direction posi-

tive.

Un autre point important est que, dans la sec-

tion perpendiculaire au plan de déviation, la forme de la lentille simple 4 à surface torique doit de préférence être celle d'une lentille simple à ménisque dont une surface ayant un pouvoir de réfraction positif est placée sur le

côté du milieu 5 à explorer et dont le pouvoir de réfrac-

tion d'ensemble est positif. Ceci a pour effet d'amener la position du point principal de la lentille simple 4 à surface torique, dans la section perpendiculaire au plan de déviation,

jo proche du milieu à explorer et, par conséquent, il devient pos-

sible de rapprocher l'ensemble du système de lentilles du dé-

flecteur et de rendre compact ce système de lentilles.

Par ailleurs, la valeur souhaitée d'un coefficient

V de distorsion à cboriger-est déterminée par la ca-

ractéristique de rotation du déflecteur 3.

Lorsque le déflecteur 3 est mis en rotation à une

vitesse angulaire uniforme, la valeur du coefficient de dis-

torsion pour laquelle le faisceau lumineux dévié par le dé-

flecteur est déplacé sur le milieu 5 à explorer à une vitesse

uniforme est V = 2/3.

Lorsque le déflecteur 3 oscille de façon sinusoïdale comme représenté par la relation 0 = 00 sin t (0 étant l'angle de rotation, 00 étant l'amplitude, GO étant une constante concernant la période, et t étant le temps), la valeur du coefficient de distorsion pour laquelle le faisceau lumineux dévié par le déflecteur 3 est déplacé sur le milieu 5 à explorer

àune vitesse uniforme est V = 2/3 ( 1 - 1/8002).

Une forme de réalisation de la présente invention

sera décrite ci-après.

Le tableau I montre la réalisation d'une lentille

1-b destinée à collimater le faisceau lumineux divergent pro-

venant de la source 1-a de lumière. ri (i = 1-10) représente le rayon de courbure, di (1-9) représente l'écartement des

surfaces ou l'épaisseur des lentilles et Ni (i = 1-5) re-

présente l'indice de réfraction du verre de chaque élément.

Cette forme de réalisation est représentée sur la figure 4. La distance entre le point d'émission de la

lumière de la source et la surface r1 est égale à 2,59.

Le tableau II montre la réalisation dans le cas o le système 2 de formation d'image linéaire est une len- tille cylindrique telle que montrée sur la figure 5. La ligne commune de cette lentille est disposée parallèlement au plan de déviation, ril et r12 représentent les rayons de courbure successifs à partir du côté tourné vers l'élément

lo i à source de lumière, dans une section contenant l'axe op-

tique g et perpendiculaire au plan de déviation, d10 repré-

sente l'épaisseur de la lentille sur l'axe, et N 6 représente

l'indice de réfraction du verre constituant la len-

tille. La figure 5 est une vue en coupe contenant l'axe

optique g et perpendiculaire au plan de déviation.

Les tableaux III à VI montrent la réalisation du

système 2 de formation d'image linéaire, au-delà de sa sur-

face adjacente au déflecteur. En ce qui concerne les para-

mètres indiqués sur les tableaux III et IVcomme montré sur la figure 6, dil représente la distance entre la surface du système 2 de formation d'image linéaire, adjacente au déflecteur, et l'axe optique de la lentille torique 4, d12 représente la distance entre l'axe optique g et la surface de la lentille torique 4 qui est adjacente au déflecteur, d13 représente l'épaisseur sur l'axe de la lentille torique 4, et d14 représente l'écartement entre la lentille torique 4 et le milieu 5 à explorer. r13 et r14 représentent les

rayons de courbure de la lentille torique dans un plan con-

tenant l'axe optique h et parallèle au plan de déviation, et r13 et r14 représentent les rayons de courbure dans une section contenant l'axe optique h et perpendiculaire au plan

de déviation. N7 représente l'indice de réfraction de la ma-

tière constituant la lentille torique.

Les tableaux III et IV montrent la construction des formes de réalisation dans le cas o le déflecteur est un

miroir polygonal tournant qui possède une vitesse de rota-

?5Oi38 tion angulaire uniforme, et le rayon Rp du cercle inscrit

du miroir polygonal tournant est Rp = 28,85mm et la posi-

tion du centre de rotation de ce miroir se trouve à X = 2lmm de l'axe optique g et à Y = 2lmm de l'axe optique h. Dans les formes de réalisation correspondant aux

tableaux MII et IVla lentille torique 4 présente, dans la sec-

tion contenant l'axe optique h et perpendiculaire au plan de déviation, une surface concave dont la partie adjacente au

déflecteur possède un pouvoir de réfraction négatif et, lors-

que l'angle de déviation du faisceau a augmenté avec la ro-

tation du déflecteur, la lentille torique a pour effet de corriger la courbure correspondante du champ image dans un

plan perpendiculaire au plan de déviation. En outre, un mé-

nisque est disposé dans le plan perpendiculaire au plan de

déviation et présente une surface concave adjacente au dé-

flecteur et possédant un pouvoir de réfraction positif. Ces deux lentilles peuvent uniformiser convenablement la vitesse

de déplacement de l'image ponctuelle sur le milieu à explo-

rer. Le tableau V correspond à la construction d'une forme de réalisation dans le cas o le déflecteur oscille de façon sinusoïdale, comme montré sur la figure 7, le centre

de rotation de ce déflecteur se trouvant sur le point d'in-

tersection de l'axe optique g et de l'axe optique h et sur

la surface réfléchissante.

Dans ces casde même que dans les formes de réali-

sation des tableaux III et IV, la lentille torique 4 présente, dans la section contenant l'axe optique h et perpendiculaire au plan de déviation, une surface concave dont une partie

adjacente au déflecteur possède un pouvoir de réfraction né-

gatif, et elle a pour effet de corriger la courbure du champ image. Ces formes de réalisation permettent également de bien uniformiser la vitesse du mouvement de l'image

ponctuelle sur le milieu à explorer.

Les figures 8 à 10 montrent la courbure du champ image dans les formes de réalisation correspondant au tableauIII à V, respectivement. Le trait plein indique la courbure du champ image dans le plan de déviation, et le trait pointillé

indique la courbure du champ image dans un plan perpendicu-

laire au plan de déviation. On indique en e l'angle de dé-

viation (angle de visée).

Les figures 11 à 13 montrent la déformation par

rapport à l'uniformité de la vitesse dans les formes de réa-

lisation correspondant aux tableaux III à V, respectivement.

La déformation est définie par la formule suivante Déformation = Y'(e) y'0(e) 100 (%) y'0 (e) o y'(8) représente la distance de l'axe optique h du milieu à explorer à la position de l'image ponctuelle pour un an- gle e de déviation et y'0 (e) représente la distance idéale de l'axe optique h à la position de l'image ponctuelle pour uniformiser la vitesse du mouvement de l'image ponctuelle sur le milieu à explorer pour l'angle e de déviation. Les figures 11 et 12 montrent la déformation lorsque Y'0 = K.8, et la figure il montre la déformation lorsque K = 242,00, alors que la figure 12 montre la déformation lorsque K = 242,47. La figure 13 montre la déformation lorsque y'O = 200K.Sin o 00 représente l'amplitude de l'oscillation sinusoïdale (20o)

du déflecteur, et la figure 13 représente la déformation lors-

que 00 = 0,49742 rad et K = 247,82.

Les figures 8 à 10 montrent la courbure du champ image en utilisant comme position de référence le milieu 5 à explorer, montré sur la figure 6 ou 7, et l'une quelconque de ces formes de réalisation a pour effet de corriger la courbure du champ image en établissant Ir131 < Irl31 Ir141 1 Jr141

Les formes de réalisation des figures 8 et 9 peu-

vent supprimer la courbure du champ image dans les limites de la profondeur de foyer en croisissant à une valeur de l'ordre de 1:140 l'ouverture relative effective du faisceau lumineux dont l'image est formée sur le milieu à explorer,et elles permettent d'obtenir une image ponctuelle de diamètre

uniforme. Les figures 11 et 12 montrent la déformation obte-

nue dans chacune de ces formes de réalisation, et ces deux

formes de réalisation produisent une bonne image sur le mi-

lieu à explorer, avec une déformation inférieure à 1%. Dans la forme de réalisation du tableau III, la

surface de la lentille torique qui est adjacente au déflec-

teur est une surface cylindrique dans la section parallèle au plan de déviation et cette surface cylindrique peut être aisément usinée par rectification, même si la matière la

constituant est du verre.

La forme de réalisation du tableau IV ou V présen-

te' des surfaces bi-toriques et, en choisissant pour sa constitution une matière plastique telle qu'une matière

acrylique, il est aisé de l'usiner par compression, in-

jection ou moulage, par exemple par coulée;.

Les formes de réalisation précédentes ont été décrites dans leur application au cas o le faisceau émis par l'élément 1 à source de lumière est un faisceau à rayons parallèles, mais même dans le cas o le faisceau lumineux est divergent ou convergent, l'invention peut être aisément

appliquée sur la base de la forme de réalisation décrite.

Il est également possible d'utiliser un laser à semi-conducteur ou une diode électroluminescente comme

source de lumière. En variante, un système optique de re-

formation de faisceau peut être disposé entre l'élément à

source de lumière et le déflecteur afin qu'une ouverture re-

lative souhaitée pour l'image du faisceau lumineux puisse être obtenue en utilisant comme élément à source de lumière un laser, par exemple un laser He-Ne qui émet un faisceau à rayons parallèles. L'unité de longueur utilisée dans le

présent mémoire est le millimètre.

Tableau I

Tableau II

r1 dl 1,3 N1 1160907 r2 d2 | 14 r2 oe 1,4 r3 -38,368 d3 1,31 N2 1, 79320 r4 | -6,813 d,... 8,7 rs| 333,6 ds 0 8 N3 1,61571 .I r6 32,603 d 0, 62 r7 -41,786 d7 129 N4 1,79320 r8 a|-16,141 de 0,1 rg -71,932 d163 N 1, 79320 r1 o -23,352

Tableau III

_ -- ed37, 33 I l____ | __________6.12 74 >392| | l rl3 rl3 -138,.5302 d3 140 N7 1,63398 r14 -158f4066 ri 4 -32,15681 dl14 234,82 l

Tableau IV

d 1 38 33 ____ _______dl2 74,365 _ rl 3 1197,108 rl3 -108,3506 dl 3 14,0 N7 1,4833 rl4 -133,795 rs4 -24 8356 d14 234,82

Tableau V

_: i d ii]_______d l l 39,33 | d1 2 | 45,27 rl 3-163,63 rl3 -51,47 dl 3 14,00 N7 1,4833 r 4 | -71,44 rl4 -17,169 dl 4 253 81 i __ - 7 1, 4 4 _ _ _ _ i. _ _

-., -:;

- té 0 ig

2501385.

La description portera à présent sur une techni-

que permettant de régler de manière indépendante, dans le

dispositif optique décrit précédemment, la position de l'ima-

ge ponctuelle dans la section parallèle au plan de déviation et la position de l'image ponctuelle dans la section perpen-

diculaire au plan de déviation.

Sur la figure 2, dans la section parallèle au plan de déviation, il est possible de régler le degré de divergence

ou le degré de convergence du faisceau lumineux émis par l'élé-

ment i à source de lumière afin de déplacer ainsi la position de l'image ponctuelle après le passage du faisceau à travers un second système optique de formation d'image disposé entre le déflecteur 3 et le milieu photosensible 5, et il est donc à présent possible de réaliser une formation d'image optimale sur le milieu photosensible 5. Ceci devient possible par réglage de l'écartement entre la source 1-a de lumière et la

lentille 1-b de collimation montrées sur la figure 4.

Par ailleurs, sur la figure 3, il devient possible de déplacer le premier système optique 2 de formation d'image dans une direction parallèle à l'axe optique pour déplacer ainsi la position de l'image linéaire par rapport à la surface déflectrice et réfléchissante 3a et déplacer la position de formation d'image en conjugaison avec cette position de l'image

linéaire. Il est donc possible d'effectuer une formation d'ima-

* ge optimale sur le milieu photosensible 5.

Le procédé de réglage décrit ci-dessus produit gé-

néralement son effet dans les deux cas suivants. Le premier cas est celui o la position de l'origi-

ne de la divergence de la source de lumière diffère dans deux

directions orthogonales. A moins que le réglage décrit précé-

demment soit effectué, les positions de formation d'image dans deux directions orthogonales entre elles, sur le milieu

photosensible, diffèrent l'une de l'autre et il devient impos-

sible d'obtenir une forme ponctuelle appropriée. Si le procédé

de réglage décrit précédemment est adopté, par exemple en dis-

posant le milieu photosensible 5 dans la position de formation d'image optimale dans le plan de déviation, la position du

premier système optique de formation d'image peut être dé-

placée dans la direction de l'axe optique, ce qui permet de faire coïncider avec le milieu photosensible la position

de formation de l'image optimale dans la direction perpendi-

culaire au plan de déviation. Dans le second cas, les positions de formation

d'image diffèrent l'une de l'autre dans deux directions or-

thogonales entre elles, sur le milieu photosensible, en cas de défaut de précision de la surface ou d'erreur affectant l'épaisseur ou la disposition du système de lentilles. Dans

ce cas également, si l'on adopte le procédé de réglage dé-

crit précédemment, par exemple en disposant le milieu photo-

sensible 5 dans la position de formation de l'image optimale dans le plan de déviation, il devient possible de déplacer la position du premier système optique de formation d'image dans la direction de l'axe optique pour permettre ainsi à la position de formation de l'image optimale de coïncider avec le milieu photosensible dans la direction perpendiculaire au

plan de déviation.

La description portera à présent en particulier sur

des procédés pour déplacer le premier système optique de for-

mation d'image dans la direction de l'axe optique, et sur des

moyens pour la mise en oeuvre de ce procédé.

On décrira tout d'abord un procédé pour positionner le premier système optique de formation d'image sur un montage mobile. On décrira en second lieu un procédé pour introduire

des rondelles par rapport à une surface de référence.

La figure 14 illustre une forme du procédé de mise en place du premier système optique de formation d'image sur un montage mobile. Sur cette figure, le premier système optique de formation d'image est fixé sur un montage mobile 6 au moyen

d'un élément 7 de maintien.

Les extrémités gauche et droite du montage ou sup-

port mobile 6 et une plaque 8 de fixation sont ajustées entre elles par une structure 6' à rainures en queue d'aronde. Une

vis 9 d'avance, portant un bouton 10 destiné à tourner à une extré-

mité, est vissée dans le support mobile 6. Le bouton 10 est

maintenu de manière à pouvoir tourner par rapport à une bri-

de 11 traversée par la vis et par conséquent, en faisant tourner le bouton 10 vers la gauche ou vers la droite, on peut déplacer dans les deux sens le support mobile 6 dans la direction de l'axe optique g. Par conséquent, le premier système optique 2 de formation d'image peut être déplacé avec précision tout en restant aligné sur la direction de

l'axe optique g.

La figure 15 est une coupe montrant une forme du procédé pour mettre en place des rondelles par rapport à

une surface de référence.

Sur la figure 15, le premier système optique 2 de formation d'image est placé sur un bâti 12 de maintien

optique. La surface 12' de référence du bâti 12 et la surfa-

ce avant du premier système optique 2 de formation d'image sont en contact l'une avec l'autre par l'intermédiaire de plusieurs rondelles 14. Un ressort plat 13, fixé au bâti 12

de maintien,exerce une pression sur la face arrière du pre-

mier système optique 2 de formation d'image. Par conséquent, en retirant les rondelles 14 ou en mettant en place des rondelles supplémentaires, on peut déplacer dans un sens ou

dans l'autre le premier système optique 2 de formation d'ima-

ge dans la direction de l'axe optique g.

Ce procédé a pour inconvénient que la longueur minimale de dé-

placement du premier système optique de formation d' image dépend de l'épaisseur des rondelles. Cependant, par rapport au procédé décrit précédemment utilisant un montage mobile, le second procédé permet de déplacer le premier système optique de formation d'image dans la direction de l'axe optique, à l'aide d'un

mécanisme très simple.

Dans le système optique tel que montré sur la fi-

gure 6 ou 7, système dans lequel la position du milieu à ex-

plorer coïncide avec la position de formation d'une image optimale dans la section parallèle au plan de déviation, ou bien dans lequel un défaut de précision de la surface de la lentille torique 4 est aggravé -par une erreur d'usinage, ou encore dans lequel une erreur de position est engendrée

dans la direction de l'axe optique de la même lentille pen-

dant l'assemblage, on suppose que le point de formation de l'image optimale dans la section perpendiculaire au plan

de déviation s'est éloigné d'une distance àSk' de la po-

sition du milieu à explorer. Cette condition est montrée sur la figure 16. Si, dans un système idéal exempt de toute erreur dans la section perpendiculaire au plan de déviation,

l'image linéaire C proche de la surface du miroir de dévia-

tion est formée avec un agrandissement e au point C' de formation d'image sur le milieu 5 à explorer, la position

du système 2 de formation de l'image linéaire peut être dé-

placée d'une distance d'environ - ASk'/>2 afin de rattraper l'écart aSk', comme montré sur la figure 16,et de former

une image conjuguée sur le milieu à explorer.

Dans le dispositif optique d'exploration décrit ci-dessus, p <-1 et l'amplitude du mouvement du système 2 de formation d'image linéaire peuvent être inférieurs à - ASk'. Etant donné que la valeur de l'agrandissement tiI

de formation d'image est plus grande, l'amplitude du mouve-

ment du système de formation de l'image linéaire devient

plus petite.

Par exemple, siA Sk' = 10 millimètres et > = -5, l'amplitude du mouvement du système de formation de l'image

linéaire sera:-Sk'/P = -0,4 mm.

Par conséquent, dans le dispositif optique selon

l'invention, l'effet d'une correction de la position du fo-

yer peut être accentué par déplacement du système de forma-

tion de l'image linéaire de façon simple et sur une petite distance.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-

vent être apportées au dispositif décrit et représenté sans

sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif optique compact d'exploration, caractérisé en ce qu'il comporte un élément (1) destiné

à produire un faisceau lumineux d'exploration, un élé-

ment (3) destiné à dévier le faisceau lumineux provenant

de l'élément(1),dans une direction prédéterminée, un pre-

mier élément optique (2) destiné à donner au faisceau lu-

mineux, provenant de l'élément le produisant, une forme

linéaire à proximité de la surface déflectrice et réflé-

chissante de l'élément de déviation, et un élément optique simple (4) utilisé comme élément optique ayant une certaine puissance et disposé entre l'élément de déviation et une surface (5) à explorer sur laquelle se déplace le point formé par le faisceau, l'élément optique simple présentant une certaine puissance à la fois dans le plan de déviation du faisceau lumineux dévié par l'élément de déviation et dans un plan orthogonal à ce plan de déviation, cet élément

ayant des puissances différentes dans des plans orthogonaux.

2. Dispositif optique selon la revendication 1,

caractérisé en ce que l'élément optique simple est une len-

tille simple qui présente une surface torique et une forme en ménisque, dans une section contenant l'axe optique et perpendiculaire au plan de déviation, ce ménisque présentant

une surface concave tournée vers le déflecteur et une sur-

face ayant un pouvoir de réfraction positif.

3. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément optique simple présente, en section contenant l'axe optique et parallèle au plan de déviation, des rayons de courbure r13 et r14, successivement à partir du côté du déflecteur et, dans une section contenant l'axe optique et perpendiculaire au plan de déviation, des rayons de courbure r13 et r14, successivement à partir du côté du déflecteur, les rayons de courbure satisfaisant la relation suivante: 1r131 < I 131 1 141 < 1r 141

4. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément optique simple est réalisé

en matière plastique.

5. Dispositif optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément à lentille simple présente, dans le plan de déviation contenant l'axe optique, une forme plan-convexe dont la surface convexe est tournée vers la

surface à explorer.

6. Dispositif optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément à lentille simple présente une forme biconvexe dans le plan de déviation contenant

l'axe optique.

7. Dispositif optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément à lentille simple présente, dans le plan de déviation contenant l'axe optique, la forme d'un ménisque dont la surface convexe est tournée vers la

surface à explorer.

8. Dispositif optique selon la revendication 2,

caractérisé en ce que, dans la section contenant l'axe op-

tique, perpendiculaire au plan de déviation, la valeur ab-

solue du rayon de courbure du côté de la lentille simple adjacent au déflecteur est supérieure à la valeur absolue

du rayon de courbure du côté de ladite lentille simple ad-

jacent à la surface à explorer.

9. Dispositif optique et compact d'exploration, caractérisé en ce qu'il comporte un élément (1) destiné à produire un faisceau lumineux de balayage, un élément (3) destiné à dévier le faisceau lumineux dans une direction prédéterminée, un premier élément optique (2) destiné à donner au faisceau lumineux, provenant dudit élément le produisant, une forme linéaire à proximité de la surface déflectrice et réfléchissante dudit élément de déviation, des moyens (6, 9, 10) destinés à-déplacer le premier élément optique dans la direction de l'axe optique, et un second

élément optique (4) disposé entre ledit élément de dévia-

tion et une surface (5) à explorer afin de condenser, sur ladite surface à explorer, le faisceau lumineux dévié

par ledit élément de déviation, le second élément opti-

que se présentant sous la forme d'une lentille torique.

10. Dispositif optique et compact d'exploration, caractérisé en ce qu'il comporte une source (1) de lumière destinée à produire un faisceau de lumière collimatéde longueur

d'onde unique; un déflecteur (3) destiné à dévier le fais-

ceau lumineux provenant de ladite source dans une direction prédéterminée, un premier système optique (2) de formation

d'image destiné à former, avec le faisceau lumineux prove-

nant de la source de lumière, une composante de faisceau

lumineux dans une direction perpendiculaire au plan de dé-

viation, par ledit déflecteur, du faisceau lumineux, cette composante s'étendant linéairement à proximité de la surface

déflectrice et réfléchissante dudit déflecteur, et une len-

tille torique (4) disposée entre le déflecteur et une surface (5) à explorer afin de condenser, sur le plan de déviation, le faisceau lumineux dévié par ledit déflecteur, la lentille torique maintenant, dans un plan perpendiculaire au plan de

déviation, la surface déflectrice et réfléchissante du dé-

flecteur et la surface à explorer dans une relation de con-

jugaison optique, la lentille torique ayant, dans un plan parallèle au plan de déviation, une valeur de distorsion

* provoquant un déplacement à vitesse uniforme, sur la sur-

face à explorer, du faisceau lumineux dévié par ledit dé-

flecteur.