Brevet FR2425065A1 — publié le 19791130

L'invention, due à LADSTADTER Elmar et GESSNER Werner, est relative à un dispositif pour mesurer les caractéristiques optiques déterminant le brillant de surfaces, notamment de revête- ments organiques. Le dispositif conforme à l'invention permet une mesure plus simple et plus sensible des caractéristiques de surfaces, qui, dans certaines condition-s d'éclairage, produisent l'effet subjectif de brillant pour un observateur. Le brillant est fonction, d'une manière déterminante, de l'état de la surface limite efficace pour la réflexion et la diffusion. Si on éclaire une surface à l'aide d'un faisceau de rayons lumineux, de préférence parallèles, la lumière refléchie régulièrement ou de facon diffuse par la surface contient des informations sur l'état superficiel de cette surface. Des appareils qui permettent de mesurer la distribution d'intensité de la lumière diffusée et réfléchie dans une région angulaire plus ou moins grande sont connus sous le nom de goniophotomètres. Le brevet DE NO 24.54.644 ainsi que le brevet AT NO 334.657 précisent que, pour caractériser des surfaces de grand éclat, en ce qui concerne les défauts de surface et les voiles du brillant, on pouvait se contenter d'une région angulaire d'environ 1 à 4 fois la largeur de demi-valeur du goniophotomètre et que, dans ce cas, il est plus simple de déplacer le diaphragme de mesure, -le système optique de mesure étant fixe, au lieu de faire pivoter l'ensemble du système optique de mesure sur l'étendue an gulaire désirée. Pour apprécier sommairement le brillant utilise habituellement des réflectomètres, type d'appareil décrit en détail entre autres dans la norm-e industrielle allemande DIN 65 530. Des appareils, qui réunissent en eux les propriétés particulières des goniophotomètres et des réflectomètres, sont égar lement connus et s'appellent gonio-réfectomètres vivoir par exemple Information der Vianova Kunstharz Aktiengesellschaft : Gonioreflektometer GR-COMPl. Une telle combinaison d'un goniophotomètre et d'un réflectomètre (gonio-réflectomètre) pour apprécier quantitativement, d'une manière différenciée, le brillant de surfaces, notamment de revêtements organiques, est décrite aussi dans la demande de brevet autrichien A 8794/77 qui ne fait pas Fartie de l'état de la technique. Tous ces appareils connus ont en commun que, pour des raisons géométriques et mécaniques, ils ne permettent pas d'obtenir un angle de mesure [par rapport à la normale à la surface de l'ob- jet mesuré) inférieur à environ 200. L'invention a donc pour but, grâce à un dispositif spécial, d'étendre l'application du principe du gonLo-réflectomètre jusqu'à un angle de mesure de 00, ceci non seulement avec n mode de construction relativement simple, comprenant un nombre moindre de composants optiques coûteux, adaptés l'un à 1 'autre, mais encore avec la sensibilité maximale, liée à la position angulaire 00, pour différencier le brillant de surfaces' Ce problème est résolu, conformément à l'invention, par un agencement, d'un genre absolument nouveau pour de tels appareils de mesure, d'un système optique fixe et d'un diaphragme de mesure mobile, dans lequel les parties essentielles des systèmes optiques d'éclairage et de mesure sont disposés oaxialement et sont dirigés selon un angle de 00 (perpendicularité) par rapport à la surface de mesure. L'invention porte ainsi sur un dispositif, pour mesurer les caractéristiques optiques déterminant le brillant dé surfaces, notamment de revetements organiques, comportant une optique fixe et un diaphragme de mesure mobile, caractérisé par des systèmes optiques d'éclairage et de mesure disposés coaxialement, dirigés selon un angle de 00 par rapport à la normale à la surface de mesure, c'est-à-dire perpendiculairement à cette surface. Les divers modes de réalisation du dispositif conforme à l'invention se distinguent principalement l'un de l'autre par la nature de la séparation du faisceau issu du système optique commun L'invention est décrite plus en détail ci-après, à l'aide de certains de ses modes de réalisation. pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente un dispositif comportant un diaphragme commun et deux diviseurs de faisceau physiques, - la figure 2 représente un dispositif comportant un diaphragme fixe et un diaphragme mobile et deux diviseurs de faisceau physiques, - la figure 3 représente un dispositif comport-ant un guide de lumière composé de faisceaux partiels, - les figures 4a, 4b et 4c représentent divers modes de construction de guides de lumière et - la figure 5 représente un dispositif comportant un diaphragme fixe, deux diviseurs de faisceau et un guide de lumière. Le dispositif particelièrement avantageux représenté sur la figure -i se compose d'une source lumineuse 1, d'un diaphragme mobile unique 2, qui délimite aussi bien l'ouverture d'éclairage que celle de mesure, un diviseur de faisceau 3, disposé entre la source de lumière et le diaphragme et destiné à dévier par réflexion le faisceau de mesure sur le détecteur de mesure 7, d'un autre diviseur de faisceau 4, situé à la suite du précédent, qui envoie sur le détecteur- de référence 6 une faible fraction de faisceau lumineux servant à éclairer l'objet et, enfin, d'un ob 3actif commun 5 dont le plan focal arrière se trouve dans le plan du diaphragme 2 et le plan focal avant dans le plan de mesure 6. Cet agencement permet, grâce à la disposition particu lière des diviseurs de faisceau, non seulement de mesurer avec particulièrement peu de lumière perturbant la mesure, les propriétés de réémission e la surface de mesure, tout en mesurant d'une manière précise, au moyen du détecteur de référence, le faisceau traversant le diaphragme me, mais encore d'obtenir, par rapport aux dispositifs usuels connus, une région angulaire efficace de la position du diaphragme double, du fait que l'image du diaphragme, après réflexion sur la surface de mesure, revient en arrière en sens contraire. Pour enregistrer une courbe de réémission suggestive, le diaphragme est réalisé de préférence sous forme de fente et est dé placé en ligne droite, en direction de son côté étroit, déterminant l'ouverture efficace du faisceau de mesure. Si, pour des raisons de construction, il faut séparer le diaphragme d'éclairage du diaphragme de mesure [par exemple en raison de différences de grandeur ou de forme d-e ces diaphragmes), le dispositif représenté sur la figure 2 est particulièrement avantageux. Ce mode de réalisation se compose d'un diaphragme d'éclairage fixe séparé 21 et d'un diaphragme de mesure mobile 22, le faisceau lumineux servant à la mesure étant réfléchi par le second diviseur de faisceau 31, situé entre l'objectif 5 et le diviseur de faisceau 4 destiné au détecteur de référence 8. La séparation dans l'espace des diviseurs de faisceau 4, 31 présente l'avantage de séparer nettement le faisceau d'éclairage du faisceau de mesure. Dans un autre dispositif conforme à l'invention (figure 3), un guide de lumière 9, flexible, composé de fibres optiques sépa rées réunies en divers faisceaux partiels 93, 34, assume aussi bien les fonctions de séparateur de faisceau que de diaphragmes. L'ex trémité 92 dirigée vers l-'objectif 5 et mobile perpendiculairement à l'axe optique, du e diaphragme éclairage et ie U isp h g e ~ r 2 i un faisceau partiel déboschant dans catte extrémité 92. va au détecteur de mesure 7, un autre faisceau partiel 93, dépouchant cane l'extrémité 91 dirigée vers la source l@mineuse, va au détecteur de référence 8, 9 genre de séparation géométrique du faisceau présente l'avantage d'assurer la séparation optimale entre les faisceaux d'éclairage et de mesure, avec en mme temps un nombre minimal d'éléments composants optiques. Des modes de réalisation particulièrement avantageux d la séparation géométrique du faisceau et, par conséquent, de la composition de l'extrémité 32, l'objectif 5, du guide de lumière formé de guides partiels sont représentés schénatiquement sur les figures 4a, 45 et 4c. Dans ce cas, les faisceaux partiels peuvent être assemblés avec une distribution régulière des fibres individuelles 920, 921. ce qui convient, par exemple, pour la combinaison de faisceaux d'éclairage et d'un faisceau de mesure central, ou les faisceaux partiels peuvent être disposés en anneaux concentriques 922, 923, ce qui convient particulièrement pour capter de la lumière diffusée selon des régions angulaires déterminées.De même, une disposition en rangée de faisceaux partiels S24, 325, 926. 927 délimités rectangulaire- ment est possible, la première partie 924 de la range pouvant servir à l'éclairage, la seconde 525 à la mesure ce la lumière réfléchie directement et une autre 925, 926 à la mesure d'autres régions de la distribution d'intensité du faisceau ré-énis par la surface de masure. Tandis que, @er@ l'otjectif, ces faisceaux partiels sont ainsi réunis selon une surface d'extré- mité commune 32, ils sortent selon des branches séparées 910, 911. 912. 913, qui vont respectivement à oes détecteurs séparés ou au dispositif déclairage. Ce mode de remplacement de diaphragmes purement mecani- ques par des guides de lumière présente l'avantage, par rapport aux agencements classiques, d'un assemblage en rangées contiguës pratiquement sans lacune de faisceaux partiels agissant comme des diaphragmes qui peuvent aller ensuite séparément aux dateZ- teurs. On peut aInsi, au lieu d'une mesure séquentielle de distri bution d' intensIté obtenue en déplaçant un diaphragme, abtenir la même infermation par des mesures effectuées en parallèle au moyen de zones de di aphragmation, alignées cote à côte en rangée sans lacune, ceci d'une manière plus rapide, avec une plus grande simplicité mécanique. Enfin, on en obtient la combinaison, représentée sur la figure 5, de diviseurs de faisceaux physiques 4, 31 et d'un diaphragme mécanique 21 avec l'un des agencements de guides de lumière décrits ci-dessus, dans laquelle l'extrémité 92 du guide de lumière 9 remplace le diaphragme mobile 22 du dispositif de la figure 2 , dans ce cas, les avantages des mesures en parallèle à l'aide de guides de lumières s'ajoutent aux avantages, décrits ci-dessus, d'un dispositif à diaphragmes séparés. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modems de réalisation et d'application qui ont été plus spécialement envisagés , elle en embrasse, au contraire. toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour mesurer les caractéristiques optiques déterminant le brillant de surfaces, notamment de revêtements organiques, comportant un système optique fixe et un diaphragme de mesure mobile, caractérisé en ce qu'il comporte des systèmes optiques d'éclairage et de mesure disposés coaxialement, dirigés selon un angle de 00 par rapport à la normale à la surface de mesure, c'est-à-dire perpendiculairement à cette surface. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une source lumineuse 1), un diaphragme d'éclei- rage et de mesure commun, mobile 2), de préférence en forme de fente, un diviseur de faisceau (3), disposé en avant de ce diaphragme et destiné à dévier le faisceau de mesure sur un détecteur de mesure 7), un autre diviseur de faisceau t4), disposé à la suite de ce diaphragme pour un détecteur de référence [8] et un objectif 5), dans le plan focal arrière duquel se trouve le diaphragme t2) et dans le plan focal avant duquel se trouve la surface de mesure [6]. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une source de lumière (1), un diaphragme d'éclairage 21), un diviseur de faisceau [4], disposé à la suite de ce diaphragme, pour un détecteur de référence 6), un second diviseur de faisceau t31t, disposé à la suite du précédent, destiné à séparer les rayons de mesure qui parviennent, à travers un diaphragme me de mesure mobile [22], au détecteur de mesure 7) et un objectif [5], dans le plan focal arrière auquel se trouvent les deux diaphragmes [21, 22) et dans le plan focal avant duquel se trouve la surface de mesure [6], 4.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une source de lumière [1], un guide de lumière (3) constitué de plusieurs fibres séparées, dont l'extrémité (91) située du coté de la source de lumière est fixe par rapport à celle-ci et dont l'extrémité t92) dirigée vers l'objectif [5] et de la surface de masufa [6] constitue aussi bien le diaphragme d'éclairage que le diaphragme de mesure et est mobile selon un ou deux axes perpendiculairement à l'axe optique, et dont les fibres, à partir du côté d'éclairage (913 et/ou à partir du côté de l'objet t92), sont réunies en un certain nombre de faisceaux partiels i93, 94) qui vont aux détecteurs co-rrespon- dants t7, 83. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un guide de lumière flexible (9), composé certain nombre ce faisceaux partiels (910, 911, 912, 913), lesquels, à la surface d'extrémité [92] dirigée vers l'objectif f5), sont réunis selon une distribution régulière des fibres t920, S213 o sont appliqués l'un contre l'autre suivant des anneaux concentriques (922, 923) ou suivant une rangée de forme générale rectangulaire [924, 925, 926, 927), mais, à l'autre extrémité du guide de lumière (9), se ramifiant selon des-branches séparées t910, 911, 912, 913). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un guide de lumiÈre mobile t9), dont l'extrémité antérieure [92) se trouve à l'emplacement du diaphragme de mesure (223 et dont les faisceaux partiels t910, 911, 912, 913)aboutissent aux divers détecteurs (70, 71, 72, 73), sont réunis, à l'extré- mité antérieure [92] du guide de lumière (3), selon des zones annulaires t320, 921, 922, 923] ou rectangulaires [924, 925, 926, 9273.