Brevet FR2040229A1 — publié le 19710122

La pressente invention concerne un dispositif optique pour aligner un objet situé à une distance quelconaue du dispositif. Un tel dispositif a été décrit dans la demande de brevet français P.V. N 170837 déposée le 22 Octobre 196ô au nom de la Demanderesse pour "Dispositif optique pour aligner des objets situés à une distance quelconque de ce dispositif". Ce dispositif permet de comparer un objet à ajuster visuellement avec son image inverse à ide de deux miroirs concaves, dont les faces réfléchissantes concaves sont opposées, le centre de courbure d'une des faces se trouvant sur l'autre et inversement. Une telle observation visuelle permet d'obtenir un repère d'ajustement rigoureux par un choix approprié de la forme de l'objet. Ce dispositif présente l'inconvénient que l'objet à aligner et le système de détection doivent dtre disposés des deux c8tés du système de miroirs.Toutefois, en pratique, comme par exemple pendant l'examen de fraiseuses ou de foreuses, -on ne dispose que de peu de place et, dans ce cas, il est désirable que l'objet et le système de détection soient situés du meme coté du système de miroirs. L'invention vise à fournir un dispositif dans lequel l'objet et le système de détection sont disposés du même c6té du dispositif. Elle est caractérisée en ce que le dispositif comporte un miroir plan ainsi qutun miroir concave, dont le plan focal est situé sur le miroir plan et l'un des miroirs est semi-transparent, alors que l'autre est à réflexion totale. Le système de miroirs forme de l'objet deux images qui sont symétriques par rapport à ltaxe optique du système. Une forme de réalisation avantageuse d'un dispositif conforme à l'invention comporte une lame quart d'onde disposée entre les miroirs. Dans le cas d'utilisation de lumière polarisée linéairement, cela permet de réduire les réflexions indésirables. En faisant en sorte que I'ob3et et son image soient caract- rises par une couleur differentet ce dispositif d'alignement convient à l'ajustage par voie photoélectrique, sans qu'il se produise une séparation spatiale entre l'objet et l'image. La description ci-aprNs, en se référant au dessin annexe, fera bien comprendre l'invention peut autre réalisée. La-fig. 1 représente une première forme de réalisation d'un dispositif conforme à l'inenticn. La fig.2 illustre la fig.1 La fig. 3 représente une deuxième forme de réalisaticn d'un dispositif conforme à l'invention. La fig. 4 est une variante d'une pièce du dispositif repré senté sur la fig. 3. La fiq. 5 représente une troisième forme de réalisation drun dispositif conforme à l'invention. Sur les figures, les pièces analogues portent les mêmes chiffres de référence. Sur la fig. 1, le foyer F du miroir concave (1) se trouve sur le miroir plan (). La perpendiculaire FM au plan miroir au point F constitue l'axe optique AB du système. Le miroir (1) est semi-transparent, alors que le miroir (2) présente une réflexion élevée. L'objet AA' est représenté virtuellement par le miroir plan en BB' et par la combinaison du miroir plan et du miroir concave ensuite virtuellement BB". Objet AA' est exposé à de la lumière provenant d'une source lumineuse (3), qui est pratiquement située sur l'axe optique. Un miroir semitransparent (4) permet aux images BB',en BB" entre observées avec-une lunette (5). Un point B, qui est commun aux deux images, est situé sur l'axe optique. Le dispositif décrit ci-dessus permet un alignement dans deux dimensions. Un choix approprié de l'objet AA', par exemple un objet sous forme d'un L, permet d'obtenir un critère d'ajustement élégant. Afin d'illustrer la formation de l'image dans le système de miroirs, la fig. 2 représente les trajets des rayions. -L1objet AAt est représenté par le miroir plan en BB' de façon que les distances AF et BF soient égales entre elles. Un rayon provenant de A' parallèle à l'axe optique M2FM rencontre en P le miroir semi-transparent (1), qui le transmet partiellement. La composante transmise est réfléchie en Q par le miroir plan (2) et tombe ensuite en P sur le miroir (15. Le rayon transmis pendant la deuxième réflexion en P a l'air de provenir du point B'1. Le rayon réfléchi pendant la deuxième réflexion en P frappe le miroir (2) au foyer F du miroir (1) (du fait que QP est parallèle à l'axe) pour être réfléchi vers P' (éloigné de l'axe de la même distance que- P pour des raisons de symétrie), après réflexion, il est à nouveau parallèle à l'axe, et réfléchi en Q' par le miroir (2) pour quitter le système par l'intermédiaire du point Pf situ sur le miroir (15. Ce rayon a l'air de provenir du point B". Afin de compléter la formation de l'image, on a représenté un rayon provenant point A' et dirigé au centre de courbure M' du miroir (1). Ce rayon parcourt le trajet RSM et est partiellement transmis, après quoi il a l'air de provenir du point B' et est partiellement- réfléchi pour suivre le parcours MS'R'S'MDe ce fait le faisceau transmis a l'air de provenir de B". Les rayons réfléchis en première instance en Pleut R ainsi que les rayons transmis en première instance en P' et R' sont représentés sur la fig. 2 par des lignes interrompues. Ces rayons provoquent la formation de lumière indésirable dans l'image lorsque la lunette est focalisée sur les images BB' et BB". La fig.3 indique la façon, dont la lumière indésirable peut être éliminée. Entre les miroirs (1) et (2) est disposée une lame quart d'onde (6) occupant une position diagonale. Les rayons incidents sont polarisés linéairement. La lumière provenant des images BBr et BB" traverse respectivement la lame quart d'onde deux fois et six fois; de ce fait, la direction de polarisation est tourne d'un angle de 900. La lumière réfléchie en premier lieu en P ne traverse pas la lame quart tende; la lumière transmise en première instance en P' traverse la lame quart d'onde quatre fois.- De ce fait, les réflexions non désirables sont polarisées dans la direction du rayonnement incident. Les faisceaux sortant du système--de miroirs (1), (2) sont réfléchis par le miroir semi-transparent (4) vers l'analyseur (7). Cet analyseur permet d'éliminer les réflexions indésirables. La direction de transmission de l'analyseur est perpendiculaire à la direction de polarisation du rayonnement incident. Il est évidemment possible de combiner les fonctions du miroir et et de l'analyseur (7) à l'aide d'un prisme séparateur de polarisation disposé à l'endroit du miroir (4). La fig. 4 indique la façon dont le système de miroirs peut être réalisé entièrement en verre. La lame quart d'onde (6) est fixée par cimentage sur le corps en verre, elle est de préférence en quartz et sa face arrière est réflectrice. Les surfaces réflectrices (1) eut (2) correspondent à celles représentées sur la fig. 1. Afin de donner une valeur convenable à la convergence du système total et de réduire les aberrations dudit système total, on peut fixer à l'aide d'-un ciment une lentille (8) contre la face du miroir ( Sur la fig. 5, l'objet A' est constitué par une fente. Les miroirs (1) et (2) présentent des coefficients de réflexion en fonction de la fréquence. De ce fait, les faisceaux émanant des images B et B" et sortant du système de miroirs présentent des couleurs différentes. Ces faisceaux sont réfléchis par le miroir semi-transparent neutre (4) vers la lentille (in'. Les images B' et B" sont représentées par ladite lentille sur la trame à tambour (i) tournant à vitesse uniforme, qui présente des raies alternativement susceptibles de transmettre et d'absorber de la lumière. Les faisceaux sortant de la trame à tambour (11) sont interrompus périodiquement. Ces faisceaux sont fccalisés par la lentille (12) sur les détecteurs photo-électriques (15) et (16). Entre ces détecteurs photo-électriques et la lentille (12) est disposé un prisme susceptible de séparer les couleurs (13). De ce fait, les faisceaux émanant des images B et B" sont amenés à des détecteurs différents. Dans le cas d'un alignement convenable, donc si les images Bt et B" cofncident, les modulations provoquées par le déplacement de la trame pour la lumière émanant de l'image B' et la lumière provenant de l'image B" sont en synchronisme. Dans ce cas, les faisceaux traversant la trame à tambour (11) ne provoquent aucun déphasage des signaux engendrés par les détecteurs (15) et (16).Toutefois, sgil nty a pas de cornai dence entre les images B' et B", il se produit un déphasage entre les signaux engendrés, du fait que les faisceaux sont transmis par la trame à des moments différents. En effet, ils tombent à des endroits différents sur la trame. Evidemment, l'objet peut être constitué par une trame constituée par un grand nombre de fentes parallèles. Dans ce cas, le signal de lumière est agrandi, ce qui permet d'obtenir un meilleur rapport signal-bruit. En choisissant un objet sous forme d'un fil en croix ou, afin d'obtenir un meilleur rapport signal-bruit, une trame en croix, on peut effectuer un alignement dans deux directions. A cet effet, les faisceaux sont séparés par un élément séparateur de faisceaux dans deux directions perpendiculaires entre elles, avant qu'ils tombent sur la trame. Dans chacune des voies lumineuses ainsi formées est alors disposé un système constitué par une trame à tambour, une lentille, un prisme séparateur de couleurs et deux cellules photo-électriques de façon que les directions de rotation des trames à tambour soient perpendiculaires entre elles. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour aligner un objet situé à une distance quelconque-du dispositif, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un miroir plan ainsi qu'un miroir concave, dont le plan focal est situé sur le miroir plan, l'un des miroirs étant semi-transparent, alors que l'autre est à réflexion totale. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le miroir concave transmet partiellement la lumière, alors que le miroir plan la réfléchit complètement. 3.- Dispositif selon lune des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'entre les miroirs est disposée une lame quart d'onde. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ee que les coefficients de réflexion des miroirs sont fonction de-la fréquence et en ce que dans le trajet lumineux des faisceaux sortant du système -de miroirs sont disposés successivement un élément interrupteur de faisceaux et un élément séparateur de couleurs. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, per mettant- d'aligner de façon -bidimensionnelle un objet situé à une distance quelconque du dispositif, ce dispositif étant -caractérisé en ce que les coefficients de réflexion des miroirs sont fonction de la fréquence, dans le trajet des faisceaux sortant du système de miroirs étant disposé un élément séparateur de faisceaux, alors que dans chacun des trajet lumineux constitués par cet élément séparateur de faisceaux est disposé successivement un élément interrupteur-de f-aisceaux et un élément séparateur- de couleurs. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'espace compris entre les miroirs est rempli de verre. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une lentille est fixée sur l'un des miroirs.