Brevet FR2128533A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne un dispositif pour un instrument à signal lumineux- pour indiquer un plan dans l'espace comprenant une source pour engendrer un rayon de lumière visible et un élément de déflexion optique tournant disposé pour la production d'un premier rayon et a'un second rayon sensiblement perpendiculaires au rayon produit par la source, 11 élément déflecteur optique provoquant un balayage du premier et du se cond rayons de façon que les parties de ces rayons ayant la plus grande intensité soient airigées suivant un angle faible respec tivement au-dessus et en-aessous du plan de l'espace qui doit être indiqué et les- parties ae ces rayons ayant une intensité relativement faible étant disposées pour balayer ce plan pour que ces parties de faible intensité viennent à recouvrèment l'une par rapport à l'autre. Les instruments à signaux lumineux de ce type sont cousus, et sont décrits par exemple uans le brevet suisse 1J 51a.746. La source ae lumière de ces instruments est souvent un laser produisant un faisceau de lumière à peu près parallèle. Ce faisceau peut frapper l'élément de balayage soit par i'intermédiaire d'un système soit par un système d'élargissement du faisceau soit directement. Ce dispositif est souvent prévu pour tourner et par suite pour provoquer un balayage et ou a constaté qutil était difficile de ce fait d'obtenir une division du faisceau de façon telle que celui-ci ait une meme intensité dans deux régions de l'espace situées symétriquement par rapport à la région de l'espace devant astre indiquée. La présente invention a pour objet un instrument de ce type com ortant un diviseur de rayon optique sur le trajet du rayon entre la source Cie lumière et l'élément déflecteur. Les caractéristiques de 1 'inention -ressor iront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 représente un instrument à signal lumineux comportant un dispositif selon un mode ae mise en oeuvre de l'invention et, la figure 2 représente un dispositif selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 représente un instrument à signal lumineux connu comportant un aispositif selon un moue ae mise en oeuvre de l'invention, cet instrument comporte une source ae lumière (par exemple un laser) qui émet un rayon 2 de lumière visible. L'équipement de balayage comporte, -par exemple, un prisme 3 à surfaces latérales disposées à 90 et sortant un revêtement réfléchissant prisme qui est fixé sur un support 4 entratné en rotation par un moteur 5 comportant un arbre. b. onformément à l'invention, un diviseur optique de rayon 9, 10 qui est placé sur le trajet du rayon entre la source ue lumière 1 et le prisme 3 pour diviser le rayon 2 en aeux rayons parallèles 7 et 8. Ce dispositif pour diviser le rayon comporte d'une part un miroir semitransparent 9 et d-'autre part un miroir normal 10.Ces deux miroirs sont montés- dans une monture 1 qui à son tour est fixée rigidement au support 4 du prisme afin que quand le prisme tourne les miroire-9 et 10 tournent aussi. Quand le rayon 2 frappe le miroir semitransparent 9, une partie du rayon traverse en ligne droite. -Ce rayon 7 frappe une face latérale du prisme et il est réfléchi sous la -forme d'un rayon 12. Une seconde partie du rayon 2 frappant le miroir semitransparen-t 9 est réfléchie vers les second miroir 10 qui le réfléchit sous la forme d'un rayon 8. Ce rayon 8 est parallèle au rayon 7 et il est situé à une distance tel.ke-du rayon 7 qu'il frappe l'autre surface latérale du prisme 3. Le rayon 8 est réfléchi par le prisme 3 sous la forme d'.un.-rayon 13 dirigé dans la direction opposée parallèlement au rayon 2. En fixant le prisme 3 légèrement incliné sur son support 4 les rayons 12 et..13 ne-sont.pas horizontaux mais passent l'un légèrement au-dessus.et l'autre légèrement en-aes- sous a'un plan-horizonUal, d'une façon connue. Les rayons 12 et 13 forment des faisceaux de rayons qui sont perçus sous la forme d'écl-ats par un observateur se trouvant légèrement en-dessous ou légèrement en-aessus du plan horizontal devant etre in.tiqué. Ce n'est que si l'observateur est situé dans le plan correct que les rayons 12 et 15 sont perçus comme une source ae lumière continue pour une vitesse-de rotation choisie du dispositif de balayage (par exemple pour correspondre à 20Hz) En effet en raison de l'inertie de l'oeil, la lumière est perçue sous la forme d'éclats quand l'oeil est frappé par une impulsion de lumière à chaque tour, tandis que la perception d'une lumière continue a lieu seulement quand l'oeil est frappé par deux impulsions de lumière par tour, autrement dit par une partie du faisceau comportant le rayon 12 et par une partie du faisceau comportant le rayon 13. Les dispositifs intérieurs ont été réalisés de façon que le rayon de la source de lumière soit unique et soit projeté contre le bord inférieur du prisme pour être aivisé par celui-ci, une partie du rayon étant réfléchie par l'une des surfaces latérales, et une -autre partie du rayon par l'autre surface latérale du prisme. Le rayon de la source de lumière doit être adapté pour que son intensité soit égale sur les deux c8tés du bord inférieur au prisme parce que les deux faisceaux formés par réflexion par les c8tés différents du prisme doivent avoir la meme intensité. Ces intensités symétriques sont facilement pertubées pour aes écarts très faibles de la direction du rayon provenant de la source de lumière. Dans le dispositif selon l'invention de la figure 1, le rayon 2 de la source de lumière est àivisé en deux.rayons parallèles 7 et 8, avec une distance entre les deux telle que chaque rayon frappe avec une bonne marge de sécurité la face correspondante du disque. Si la source de lumière est décalée de sa position, les rayons parallèles frappent malgré tout les surfaces correspondantes du prisme. La monture 11 comporte des ouvertures 14 pour permettre le passage libre des rayons 12 et 13. Le diviseur optique de rayon 9 et 10 est sensible à la polarisation linéaire possible de la lumière incidente provenant de la source 1. Si une plaque de compensation, appelée plaque quart d'onde, 15 est placée sur le trajet du rayon entre la source ae lumière et le diviseur optique 9, 10, il en résulte une polarisation circulaire tes parties polarisées de la lumière incidente provenant de la source de lumière 1. En raison de la rotation du diviseur optique de rayon, cette polarisation cir culaire ne provoque aucun phénomène indésirable des faisceaux de rayons effectuant le balayage.Si on souhaite éviter toute variation de la direction de polarisation en fonction du temps ou toute variation résultant des variations de la température de la source de lumière pouvant perturber l'équilibre entre les deux faisceaux de rayons, il convient de placer un polariseur 16 sur le trajet du rayon. La lumière frappant ensuite la plaque de compensation 15 aura alors toujours la meme direction de polarisation quelles que soient les variations db la source de lumière 1. La figure 2 représente un diviseur optique de rayon selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. Ce diviseur est constitué par une plaque en matière biréfringente, par exemple un cristal de calcite. Le rayon de lumière 22 frappant cette plaque 21 est divisé en un rayon ordinaire 23 et un rayon extraorainaire 24, le premier traversant en ligne droite le crystal et le second étant dévié à l'entrée et à la sortie. Il en résulte un -déplacement latéral. Les deux rayons 23 et 24 sont polarisés en traversant le crystal de calcite dans des directions perpendiculaires l'une à l'autre et ils auront la même intensité si la lumière incidente 22 est non polarisée ou polarisée circulairement. Cette polarisation circulaire est obtenue au moyen de la plaque de compensation 15 et éventuellement du polariseur 16 décrits par rapport à la figure 1. Le dispositif comortant la plaque en calcite a ainsi deux avantages importants par rapport au diviseur de rayon à miroirs. En premier lieu, une division de la lumière incidente est facilement obtenue en deux parties égales décalées latéralement l'une de l'autre et parallèles l'une à l'autre, et en second lieu les deux faisceaux de lumière sont polarisés perpendiculairement l'un à l'autre. L'avantage des deux faisceaux polarisés différemment est que les deux faisceaux de rayons effectuant le balayage du fait de l'équipement de balayage sont plus faciles à aétecter et à separer l'un de l'autre, par exemple par des systèmes photoélectricues. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant a'autres variantes sans que l'on sorte ae son cadre. REVENDICATIONS 1. Instrument à signal lumineux pour indiquer un plan dans l'espace, comportant une source pour engendrer un rayon de lumière visible et un élément déflecteur optique tournant combiné pour que le rayon orme un premier rayon et un secona rayon sensiblement perpenculaires au rayon produit par la source, l'élément déflecteur optique provoquant un balayage par le premier et le second rayons de façon que les. parties de ces rayons ayant la plus rancie intensités soient dirigées respec tîyement suivant un angle faible au-dessus et en-dessous respectivement du plan devant être indiqué dans l'espace, et que. les parties de ces rayons d'une intensité relativement faible soient combinées pour le balayage dans ce- plan de façon que ces parties l'une de faible intensité chevauchent avec l'autre, caractérisé par tn diviseur optique ae rayon sur le trajet au rayon entre la source de lumière et l'élément déflecteur-tournant pour diviser le rayon inclurent ae lumière en deux parties décalées latéralenent ltune par rapport à l'autre ae telle sorte que- l'une des parties constitue principalement le premier rayon refléchi et que la seconde partie constitue principalement le second rayon réfléchi afin que la relation. entre les intensités du premier et au seconu rayon réfléchis ne aépendent pas des écarts minimes apparaissant normalement aans le rayon incident. 2. Instrument selon ia revendication 1 caractérisé en ce que le diviseur optique ce sayon est une matière biréfringente telle qu'un crystal de calcite. 3. Instrument selon l'une des..revendications.1 et 2 caractérisé par une plaque de compensation telle qu'une plaque quart d'onde intercalée sur le trajet dU rayon entre la source lumière et le diviseur optique de rayon pour provoquer une polarisation circulaire ae la lumière incidente polarisée linéaire ent telle que la lumière a'un laser. 4. Instrument selon la revendication 3 caractérisé par un polariseur placé sur le trajet du rayon entre la source ee lumière et la plaque de compensation. pour supprimer les variations ae la direction de polarisation ce la lumière cie la source telle que ceiles résultant ces variations cie la température de la source ae lumière.