Brevet FR2081003A1 — publié le 19711126

L1 invention c:>l relative à au appareil dt oa^uyagc .-pcique à miroir rotatif et, plus particulièrement, à un dispositif qui commande la dimension et l'intensité du spot de balayage. On obtient une bonne résolution et une bonne réponse avec un miroir rotatif à facettes multiples lorsque la dimension du spot est petite et constante lors du balayage et lorsque son intensité reste elle aussi constante. La dimension S du spot est inversement proportionnelle à la distance D entre l'ouverture et la surface balayée et est directement proportionnelle à la dimension A de cette ouverture. Si l'un quelconque des paramètres A et D est sujet à variation, la dimension du spot variera elle aussi. La dimension de l'ouverture d'un appareil à miroir rotatif peut être maintenue constante de deux façons différentes, soit en envoyant sur le miroir un faisceau suffisamment large pour éclairer simultanément plusieurs facettes, soit en envoyant sur le miroir un faisceau suffisamment étroit pour être sûr que celui-ci sera réfléchi en totalité par une facette et en limitant le balayage aux positions du spot dans lequel le faisceau est totalement réfléchi par une seule des facettes du miroir. Dans ces deux techniques générales, l'ouverture est invariante car les facettes n'ont aucune influence sur l'ouverture du faisceau. Tandis que, dans la première de ces techniques, une partie de l'énergie disponible est perdue, la deuxième de ces techniques utilise toute l'énergie disponible et c'est à cette dernière aue ressortit surtout l'invention. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique 2 844 648 et 2 254 624 décrivent des appareils utilisant la deuxième des techniques exposées précédemment. Le dispositif décrit au brevet des Etats-Unis d'Amérique 2 844 648 fonctionne probablement bien pour un balayage de petite amplitude , . mais si on voulait l'utiliser pour balayer une bande de 1,10 m ou 1,25 m de largeur, il faudrait que la lentille 21 soit de très grande dimension et usinée de façon précise, ce qui coûterait très cher. L'appareil décrit au brevet des Etats-Unis d'Amérique 2 254 624 produit un faisceau de balayage de faible intensité qui n'est utile que pour un petit nombre d'applications. Comme on l'a vu précédemment, un appareil de balayage utilisant la deuxième ■.les techniques décrite précédemment utilise toute l'énergie disponible et, de e fait, convient parfaitement 1 L'inspection rapide des bandes photosensibles oar de l'infrarouge. Comme on le sait, le temps de réponse et la sensibilité des détecteurs d'infrarouge disponibles ne sont pas aussi satisfaisants qu'on ie désirait et c'est pourquoi on utilise un laser, qui possède un faisceau de sortie très puissant, pour former le spot sur la bande. L'utilisation d'un faisceau laser pose malgré tout d'autres problèmes, par exemple celui de l'invariance de ■ 1'intensité du spot en un point quelconque de 71 04943 2081007 sa surface . Comme on le sait, la répartition d'énergie dans un faisceau laser en fonction de la distance à l'axe du laser est représenté par une courbe de Gauss. Si l'on utilise le laser tel quel, on obtient ainsi un spot brillant au centre et de plus en plus sombre en allant du centre vers la périphérie. 5 Pour éviter d'utiliser comme dans la technique antérieure un objectif de grande dimension et usiné de façon précise situé à proximité de la surface de grande largeur à balayer, on propose suivant l'invention d'envoyer un faisceau convergent de lumière de manière à former un spot sur la surface à balayer. Ce faisceau, est rendu convergent et est limité par un diaphragme de dimension 10 convenable, ce qui supprime la nécessité d'un système optique entre le miroir tournant et la surface à balayer. est L'appareil de balayage optique/muni d'un dispositif optique comprenant notamment un miroir rotatif à facettes multiples sur lequel on envoie un faisceau provenant d'une source, cet appareil est caractérisé suivant l'invention 15- en ce qu'il comprend un laser comme source de faisceau et en ce que le dispositif optique est agencé pour faire converger le faisceau sur l'élément à balayer au moins après réflexion sur le miroir et est associé à un dispositif limiteur de faisceau agencé pour qu'une fraction seulement" d'une facette du faisceau soit éclairée pendant le balayage. 20 D'autres avantages caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description et des revendications et à l'examen du dessin où : - la Fig.l est un schéma de principe de l'invention ; - la Fig.2 est un schéma illustrant l'invariance de l'ouverture du faisceau lors du balayage ; 25 - la Fig.3 est une courbe montrant la relation entre la dimension du spot et la dimension de la plage éclairée d'une des facettes du miroir ; - la Fig.4 est un schéma illustrant une dès fonctions du diaphragme, celle qui est de produire un faisceau dont l'intensité en un point quelconque est pratiquement égale à celle au centre du faisceau laser. 30 Comme indiqué à la Fig.l, une bande 10 à explorer passe sur un cylindre rotatif 12 et un spot lumineux balaie la surface de la bande parallèlement à l'axe de ce"cylindre. Le faisceau lumineux formant le spot est dirigé de façon à former celui-ci sur la bande, à -peu près' tangentiellement au cylindre '.point P). De ce fait, le faisceau se réfléchit sur la bande et parvient aux 35 miroirs 14 et 16,, puis à une cellule photoélectrique 18 dont les informations sont traitées par un circuit 20. La présence de défauts a la surface de la bande, au point P, '-entraîne 'une modulation de la lumière réfléchie. Suivant l'invention, on produit le spot qui balaie 1 si bande comme indiqué ci-après. Un dispositif optique élargit la section droite du faisceau de sortie 40 d'un laser 22 ' ét -l'e ^focalise sur la bande pour former le spot. Sur le trajet 71 04943 2081003 de ce faisceau, on intercale un miroir rotatif 26 à facette multiples, (dont les moyens d'entraînement ne sont pas représentés) qui assure le balayage de la surface de la bande 10 par le spot. On remarquera qu'il n'est pas nécessaire de disposer un objectif coûteux de grande dimension entre le miroir 26 et 1e 5 point P de la bande. En revanche, une lentille 27, représenté en trait discontinu sur la Fig.l, peut permettre de compenser le flottement de l'axe de rotation du miroir qui aurait pour effet de déplacer le spot périodiquement dans la direction longitudinale de la bande. Comme indiqué précédemment, si la bande 10 est photosensible, on utilise 10 habituellement un faisceau infrarouge pour l'inspecter. Ceci entraîne, surtout si le miroir 26 tourne à une vitesse très élevée pour permettre l'inspection d'une surface de la bande aussi grande que possible, que l'intensité du spot soit très grande pour que la cellule photoélectrique,qui dans ce cas est un détecteur d'infrarouge, soit sensible aux modulations de la lumière dues aux 15 défauts de surface de la bande. On sait que les détecteurs d'infrarouge ont un long temps de réponse et une faible sensibilité. Pour obtenir un spot sur la bande et utiliser toute la puissance disponible, 1'invention propose de faire converger la lumière vers le spot et d'employer un faisceau de dimension telle qu'une partie seulement d'une facette (ou une partie de deux facettes adjacente^ 20 du miroir rotatif puisse être éclairée à un instant donné. Ceci veut dire que toute l'énergie de la source contribue à la formation du spot sur la bande 10. La Fig.2 montre comment un faisceau qui converge en un spot situé sur la bande 10 produit un spot de dimension constante lors du balayage de cette bande. Il faut que, si la distance R du miroir à la bande est constante, l'ouverture A 25 du dispositif soit elle aussi constante, c'est-à-dire que les facettes du miroir ne jouent pas le rôle de diaphragme pour le faisceau et qu'elles n'ont pas une partie éclairée qui augmente graduellement jusqu'à un maximum pour diminuer ensuite en fonction de la rotation du miroir et de la position du spot sur la bande. Pour un certain rapport de la surface éclairée d'une facette à 30 sa surface totale et pour une largeur de bande 10 donnée, la distance R du miroir à la bande est déterminée lorsque l'on veut obtenir un balayage au moyen d'un spot de dimension constante. Plus le rapport de la surface éclairée de la facette à la surface totale est grand, plus le miroir doit être éloigné de la bande 10 pour obtenir un spot de dimension constante lors du balayage. Comme 35 indiqué précédemment, la dimension du spot est directement proportionnelle à la dimension de l'ouverture optique et inversement proportionnelle à la distance qui sépare la bande de cette ouverture. La Fig.3 montre que si la partie éclairée d'une facette du miroir est petite, même si la distance R miroir/bande est faible, la dimension du spot sera grande en raison de l'ouverture du sys-40 tème. Cependant, si la surface éclairée de la facette est grande, ce qui nous 71 04943 2081003 donnerait un petit spot, il faudra, pour pouvoir balayer avec un spot de dimension constante, augmenter la distance miroir/bande ce qui donnera un spot de grande dimension. La meilleure solution,pour obtenir le spot le plus petit possible, est d'éclairer environ la moitié de la surface d'une facette et de 5 placer le miroir aussi près de la bande que possible tout en gardant la condition que les facettes ne doivent pas obturer le faisceau, ce qui entraînerait une variation de la dimension du spot. On obtient l'ouverture constante du dispositif lors du balayage grâce à un diaphragme 28. Le diaphragme 28 coopère avec le système optique et produit un 10 spot dont l'intensité est à peu près constante en un point quelconque de sa surface. Comme on le sait, le faisceau de sortie d'un laser présente une répartition de puissance en courbe de Gauss en fonction de la distance à l'axe du laser. Ainsi, le laser dont le faisceau de sortie a été élargi et focalisé pour former un spot sur la bande n'éclaire, grâce au diaphragme 28, qu'une par-15 tie de la surface des facettes du miroir, environ la moitié. De plus, ce diaphragme arrête les rayons éloignés de l'axe du faisceau dont la puissance est insuffisante et ne laissent passer que la fraction du faisceau, qui possède une répartition d'énergie à peu près constante (Fig.4). En conclusion, dans des dispositifs à balayage optique utilisant des miroirs 20 rotatifs pour déplacer un spot sur une bande, l'utilisation d'une lentille de grande dimension et d'usinage précis donc coûteuse peut être évitée suivant l'invention par la focalisation du spot sur l'élément à balayer grâce à un dispositif optique situé entre la source et le miroir. La dimension du spot est uniforme si une partie seulement d'une facette du miroir est éclairée et si la 25 distance miroir/bande est suffisante pour que, lorsque le spot se déplace sur la bande, la facette ne joue par le rôle de diaphragme pour le faisceau. La dimension du spot est minimale lorsque la surface éclairée de la facette du miroir est approximativement la moitié de la surface totale de la facette de ce miroir. Le spot peut présenter une intensité à peu près constante en un point 30 quelconque de sa surface, même si la source est un laser, et ceci par l'utilisation d'un écran qui arrête les rayons du faisceau ne présentant pas une energie suffisante et le laissant passer que la partie centrale du faisceau. 71 04943 2081003 '/INDICATIONS l - Appareil de balayage optique muni d'un dispositif optique comprenant notamment an miroir rotatif à Uicettes multiples sur lequel on envoie un fais -ceau provenant d'une source, appareil caractérisé en ce qu'il comprend un 5 laser comme source de faisceau et en ce que le dispositif optique est agencé pour faire converger le faisceau sur l'élément à balayer au moins après réflexion sur le miroir et est associé à un dispositif limiteur de faisceau agencé pour qu'une fraction seulement d'une facette du faisceau soit éclairée pendant le balayage. 10 2 - Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le limiteur de faisceau est agencé pour que le faisceau n'éclaire qu'environ la moitié de la surface d'une facette du miroir pendant tout le temps où le faisceau est réfléchi par cette facette et en ce que la distance du miroir à l'élément à balayer est suffisamment petite pour que le spot de balayage se forme 15 sur cet élément à partir de la totalité du faisceau réfléchi par le miroir. 3 - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif optique est propre à accroître la dimension de la section droite du faisceau. 4 - Appareil coniorme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé 2o en ce que le dispositif optique est disposé entre la source et le miroir. 5 - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif limiteur de faisceau est un diaphragme d'ouverture pour l'apparei1. 6 - Appareil coniorme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, utilisable 25 pour le balayage de surfaces photosensibles, caractérisé ea ce que le laser est un laser à infrarouge et en ce que l'appareil comprend un détecteur d'infrarouge.