Brevet FR2077382A1 — publié le 19711022

I 2077382 La présente invention est*relative à un dispositif de commande de mise au point pour appareils photographiques; elle vise plus particulièrement des commandes de mise au point susceptibles d'être utilisées dans des appareils photographiques 5 industriels, tels que des appareils à répétition. Il existe de nombreuses applications pour les appareils photographiques de précision. Parmi ces applications, on peut citer notamment la réalisation de masques pour circuits intégrés, dans laquelle l'appareil utilisé est connu sous le nom 10 d'appareil à répétition. Dans cette application particulière, pour produire des images de masques de circuits de définition rigoureuse et de dimensions égales, susceptibles d'être reproduites, sur la surface photosensible de la plaque photographique, il est nécessaire de maintenir la distance entre l'objec-15 tif de l'appareil photographique et la surface de la plaque photographique à + 0,4 micron près. La surface de la plaque photographique peut s'écarter d'une surface plane d'une proportion aussi importante que 0,5 à. 1,0 micron par 2,5 cm de distance le long de la plaque. Aussi, lorsque l'appareil photographique 20 passe d'une position à une autre pour former les images des masques sur la plaque photographique, serait-il très souhaitable de disposer d'une commande de mise au point qui maintiendrait automatiquement une distance constante entre l'objectif et la surface de la plaque photographique par compensation des dévia-25 tions précitées vis-à-vis d'une surface plane. Certains appareils photographiques utilisés à l'heure actuelle pour des applications telles que celles que l'on vient de décrire pour l'appareil photographique à répétition, mettent en oeuvre des ajustements par vis ou d'autres types d'entraine-30 ments mécaniques pour régler la distance de l'objectif à la surface de la plaque photographique, c'est-à-dire, la distance de mise au point. La distance de mise au point peut être mesurée par un appareil tel qu'un interféromètre et utilisée pour régler les entraînements mécaniques. Cependant, ces dispositifs de 35 commande mécanique ne se sont pas révélés complètement satisfaisants, du fait de facteurs tels que la vitesse de réponse et les effets hystérétiques qui affectent de manière désavantageuse le pouvoir de répétition. Des supports à pression de gaz ou des supports à air ont été antérieurement utilisés dans 40 des appareils photographiques; cependant, on ne connaît aucun 71 02645 2 207738? emploi d'une combinaison de supports à air présentant des caractéristiques déterminées permettant de régler automatiquement la distance de mise au point d'un appareil photographique. Par suite, un objet de l'invention réside dans l'amé-5 lioration du dispositif de maintien de la commande de mise au point dans des appareils photographiques de précision. Un autre objectif vise à renforcer l'aptitude du dispositif de commande de mise au point à maintenir une distance de mise au point constante en procédant automatiquement à des 10 ajustements en sorte de compenser les irrégularités superficielles de la plaque photographique. Les objectifs précités ainsi que d'autres objectifs sont atteints conformément aux principes de l'invention par l'emploi de supports à pression de gaz présentant certaines ca-15 ractéristiques pour supporter de manière réglable la plaque photographique. La plaque photographique mobile est montée entre deux supports à pression de gaz ou supports à air qui seront dénommés respectivement support de l'objectif et support de la plaque. 20 Le poids de la plaque photographique peut être supporté par un système à ressort et diaphragme très souple. Le support de 15objectif est maintenu de manière rigide sur le boîtier fixe de l'objectif, tandis que le support de la plaque peut être avantageusement maintenu ou supporté de manière flexible par une 25 commande pneumatique. Le support de l'objectif est conçu en sorte d'être très rigide et d'opérer sur une partie de sa courbe caractéristique charge-hauteur de flottement, où la charge varie notablement avec la hauteur de flottement. Le support de la plaque est conçu en sorte d'être très souple et d'opérer sur 30 une partie de sa courbe caractéristique charge-hauteur de flottement, où la charge est sensiblement indépendante de la hauteur de flottement. Par suite, le support de la plaque applique une force sensiblement constante sur un côté de la plaque photographique, quelle^ue soient les variations de la position de la 35 plaque. Aussi les irrégularités superficielles de.la plaque photographique sont-elles automatiquement adaptées par une variation de la hauteur de flottement du support de la plaque, tandis que la surface photosensible est amenée à rester à une distance sensiblement constante de l'objectif par le support 40 rigide de ce dernier en sorte d'atteindre l'équilibre des forces tSAD ORIGINAL 71 02645 3 2077382 requis. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins 5 ci-annexés dans lesquels s - la figure 1 est une représentation schématique de la commande de mise au point automatique selon l'invention; dans cette figure, la notation de référence A désigne de l'air comprimé à débit réglé et la notation de référence U désigne la 10 pression pneumatique également contrôlée; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle de supports à pression de gaz représentés schématiquement et d'une plaque photographique maintenue entre eux; et - la figure 3 est un diagramme représentant deux cour-15 bres caractéristiques donnant la charge en fonction de la hauteur de flottement pour des supports à pression de gaz lorsque la pression est constante; dans cette figure, la notation de référence PO désigne le support de l'objectif, la notation de référence PP le support de la plaque photographique, la notation 20 de référence P-]?2 se réfère au caractère constant de P., et P2? et la charge CH est portée en ordonnées tandis que la hauteur de flottement HF est portée en abscisses. La figure 1 représente une plaque photographique 10 qui peut être revêtue d'une substance photosensible appropriée, 25 telle qu'une émulsion, et sur laquelle des images doivent être formées, cette plaque étant montée sur un châssis 16. Le châssis 16 est relié à une base 30 par l'intermédiaire d'un agencement élastique très souple qui peut, avantageusement, comprendre des éléments flexibles ou ressorts 18 parallèles et un diaphragme 30 flexible 20. Les éléments flexibles parallèles 18 et le diaphragme 20 supportent le poids de la plaque photographique 10 et du châssis 16 dans une position d'équilibre prévue. La faible pression s'exerçant à l'intérieur du diaphragme 20, due à une source de pression réglée passant par le conduit 36, peut être mo-35 difiée en tenant compte des variations éventuelles de poids entre les différentes plaques photographiques. La plaque photographique 10 est montée entre deux supports à pression de gaz désignés par la suite par support de l'objectif 12 et support de la plaque 22. Le support de 40 l'objectif 12 entoure avantageusement l'objectif 14 de l'appa 71 02645 h 207738? reil photographique et est monté de manière rigide dans le boîtier de l'objectif 26 qui est fixé à un châssis approprié 28. Le support de la plaque 22 est monté de manière très flexible et est supporté par une commande pneumatique 24. L'appareil 5 photographique entier est supporté par line surface adéquate 32, par exemple, une base de granité poli. Comme on peut le voir plus complètement dans la figure 2, la plaque photographique 10 est maintenue dans une certaine position d'équilibre entre le support de l'objectif 12 10 et le support de la plaque 22 par le diaphragme souple 20 et les éléments flexibles parallèles 18 dont il a été question précédemment» La position d'équilibre est réglée en sorte que la distance de l'objectif à la surface de la plaque photographique, c'est-à-dire la distance 34, soit de manièr^récise cel-15 le qui est nécessaire pour la formation d'images de précision sur la plaque photographique 10. A ce stade, toutes les forces exercées sur la plaque photographique 10 sont équilibrées. Gomme mentionné précédemment, la plaque photographique 10 présente des irrégularités superficielles qui provoqueraient 20 une variation inacceptable de la distance 34 de l'objectif à la surface de la plaque photographique lorsque l'appareil photographique se déplace le long de la plaque 10 à moins qu'une compensation ne soit exercée à cet effet. Les irrégularités superficielles peuvent être dues à des facteurs tels què des varia-25 tions de l'épaisseur de l'émulsion et des contours superficiels de la plaque photographique de base 10. Les irrégularités peuvent s'écarter d'un ordre de grandeur aussi important que 0,5 à 1,0 micron d'une vraie surface plane par 2,5 cm de déplacement le long de la plaque 10. Aussi, dans le cas de l'appareil pho-30 tographique à répétition permettant de réaliser des masques de circuits intégrés, le système de commande de mise au point doit- 11 compenser ces variations et maintenir la distance de l'objectif à la surface de la plaque photographique constante à + 0,4 micron près. Cela est réalisé en donnant au support de l'objec- 35 tif 12 et au support de la plaque 22 les caractéristiques adéquates. La figure 3 représente la courbe caractéristique donnant la charge en fonction de la hauteur de flottement pour les deux supports à pression de gaz dans le cas d'une pression cons-40 tante déterminée. Les courbes illustrées font partie d'une fa 71 02645 2077382 mille de courbes caractéristiques sous pression constante pour chaque support. La caractéristique d'un support à pression de gaz dépend de facteurs tels que la forme géométrique des ori*= fices à gaz et la pression opératoire, comme cela est bien con-5 nu dans la technique. Dans l'optique de la présente invention, le support de l'objectif 12 est conçu en sorte d'opérer sur une partie de sa courbe caractéristique où la charge varie notablement avec la hauteur de flottement, c'est-à-dire, au point A. En d'autres termes, on peut dire que le support de l'objectif 12 10 opère en un point où il présente une rigidité notable. Ainsi, il apparaît de la courbe caractéristique que, si la distance comprise entre le support de l'objectif 12 et la plaque photographique 10, qui est directement en rapport avec la distance critique de l'objectif à la surface de la plaque photographique, 15 diminue comme montré dans la figure 2, la force appliquée sur la partie supérieure de la plaque photographique 10 augmentera. Cela tend à écarter la plaque photographique 10 dû support 12. Réciproquement, si la distance comprise entre le support de l'objectif 12 et la plaque photographique 10 augmente, la force 20 exercée par le support 12 diminuera. Le support de la plaque 22, par ailleurs, est conçu en sorte d'opérer en un point, tel que le point B, de sa courbe caractéristique où la charge est sensiblement indépendante de la hauteur de flottement. En fait, la rigidité du support de la 25 plaque 22 est alors négligeable. Ainsi, le support de la plaque 22 exercera toujours une force sensiblement constante sur la plaque photographique10, quelle que soit la distance comprise entre le support 22 et la plaque photographique 10. Il apparaît donc que les deux supports 12 et 22, agissant conjointement, 50 tendront à maintenir la plaque photographique 10 dans sa position de mise au point en équilibre. Par exemple, si l'on suppose que la plaque photographique 10 présente une irrégularité superficielle qui diminue la distance comprise entre le support de l'objectif 12 et le point de la plaque photographique où 35 l'image doit être formée lorsque l'appareil photographique est déplacé d'une position à la suivante au cours du processus de réalisation d'images, la force exercée par le support de l'objectif 12 sur la plaque photographique 10 augmentera tandis que la force exercée par le support de la plaque 22 sur la plaque 40 photographique 10 reste constante. Les forces exercées sur la 71 02645 6 2077382 plaque photographique 10 ne sont plus en équilibre et la plaque photographique 10 sera écartée du support de l'objectif 12 jusqu'à ce qu'une position d*équilibre soit atteinte, au niveau de laquelle la plaque photographique reste immobile . Cette posi-5 tion d'équilibre correspond à la position de mise au point de la plaque 10„ Les supports 12 et 22 sont conçus en sorte d'appliquer xxne force uniquement sur- une petite surface autour de la zone intéressée» Aussi la plaque photographique tendra-t-elle à avoir toujours sa position particulière ou sa section 10 d'intérêt particulière mise au point à tin instant donné, c'est-à-dire que la distance de l'objectif à la surface de la plaque photographique restera constante telles que soient les irrégularités de la surface de la plaque 10 ou de la surface émulsique, En pratique5 l'exigence visant à donner au support 15 de la plaque 22 une rigidité négligeable ne s'applique qu'au cas où le support de la plaque 22 est assujéti de manière rigide à un support. Dans la forme de réalisation illustrée à la figure 1, dans laquelle le support de la plaque 22 est supporté de manière flexible par une commande automatique relativement 20 souple 245 le support 22 peut avoir„ et, en fait3 devrait avoir avantageusement, une certaine rigidité finie. Cependant, la combinaison de la commande pneumatique souple 24 à une pression constante et à un support 22 de rigidité finie donne le même effet qu'un support 22 de rigidité négligeable monté de manière 25 rigideo Cela résulte du fait que la combinaison du support de la plaque et de la commande pneumatique suivra le mouvement de la plaque photographique 10 et maintiendra sur cette dernière une pression constante, La pression appliquée aux supports 12 et 22 et à la 30 commande pneumatique 24 peut aisément être réglée selon les tolérances requises» La pression appliquée aux supports 12 et 22 est due à une source de pression à débit réglé' opérant grâce aux conduits 38 et 40, respectivement, La pression acheminée à la commande 24 provient d'une source réglée par le conduit 42„ Il 55 apparaît que le réglage de la pression à 1% environ près d'une valeur constante est suffisant même pour la commande de mise au point très précise requise dans l'appareil photographique. à répétition. Ce réglage peut être obtenu avec des régulateurs de pression du commerce. 71 02645 ( 2077382 Comme mentionné précédemment, la rigidité du diaphragme 20 et des éléments flexibles parallèles 18 doit être très petite vis-à-vis de la rigidité du support de l'objectif 12. Un rapport de rigidité d'environ 1/100 doit être satisfaisant pour 5 la majeure partie des applications. Cela garantit que le diaphragme 20 et les éléments flexibles parallèles 18 n'affectent pas de manière désavantageuse les supports à pression de gaz 12 et 22 en maintenant une distance de mise au point constante. Une détermination plus exacte de la rigidité désirée pour le 10 diaphragme 20 et les éléments flexibles 18 peut être réalisée en procédant à une analyse de la force statique après que des valeurs spécifiques de rigidité pour les supports 12 et 22 et le poids de la plaque photographique 10 aient été déterminées. Bien entendu, diverses modifications peuvent être ap-15 portées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 71 026-15 8 2077382 ROTBIDICATIOBS. 1Commande de mise au point automatique pour appareil photographique afin de maintenir une distance constante entre l'objectif de cet appareil et \ane plaque photographique, 5 cette commande comprenant un premier et un second supports à pression de gaz entre lesquels la plaque photographique est montée, la commande étant par ailleurs caractérisée en ce que le premier support est agencé en sorte d'appliquer une force à la plaque photographique qui est sensiblement proportionnelle à la 10 distance comprise entre l'objectif et la plaque, et le second support est agencé en sorte d8appliquer une force à la plaque qui est sensiblement indépendante de la distance comprise entre l'objectif et la plaque, les forces opposées étant en équilibre lorsque la distance entre l'objectif et la plaque est égale à 15 la distance de mise au point de l'appareil photographique. 2»= Appareil selon la revendication 1", caractérisé par la présence de dispositifs élastiques sensiblement souples pour supporter la plaque entre les surfaces en regard des supports précités. 20 3°~ Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier support est au moins 100 fois plus rigide que les dispositifs élastiques précités. 4„- Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier support 25 est fixé de manière rigide vis-à-vis de l'objectif. 5.- Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier support entoure l'objectif et est monté sur un châssis supportant l'objectif. 6.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que le second support est monté de manière rigide vis-à-vis de l'objectif. 7.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5s caractérisé en ce que le second support est monté de manière flexible vis-à-vis de l'objectif. 35 8„~ Appareil selon la revendication 7, caractérisé par la présence d'un support pneumatique flexible sur lequel le second support est monté. 9.- Procédé de maintien d'une distance de mise au point constante entre un objectif et vin appareil photographique 40 et la surface d'une plaque photographique au cours du mouvement 71 02645 9 2077382 relatif de l'objectif vis-à-vis de la plaque, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on applique une première force à la plaque, cette première force étant proportionnelle à la distance comprise entre la surface précitée et l'objectif, et l'on 5 applique une seconde force à la plaque dans le sens opposé à celui de la première force, cette seconde force étant sensiblement indépendante de la distance entre la surface et l'objectif, la première et la seconde forces étant en équilibre lorsque la distance comprise entre l'objectif et la surface est 10 égale à la distance de mise au point, en sorte que la distance de mise au point soit maintenue automatiquement à une valeur constante.