Brevet FR2493576A1 — publié le 19820507

"Système optique fournissant un faisceau lumineux parallèles" L'invention concerne un système optique fournissant un faisceau lumineux parallèles, comportant un support tubulaire, un laser semiconducteur logé dans le support et puis, un sys- tème de lentilles qui est logé dans le support et dont le foyer coîncide avec un élément laser incorporé dans le laser semiconducteur. Un système optique du genre mentionné ci-dessus. est connu de la demande de brevet fraw'çais 1 2 36O 957 notamment la figure 16. Le laser semiconducteur émet un faisceau de rayons fortement divergent, ceci à l'opposé d'un laser HeNe par exemple. Pour obtenir un faisceau de rayons parallèles dans le cas d'application d'un laser semi-conducteur, il faut que le système de lentilles soit très rigoureusement position- né par rapport à l'élément laser semiconducteur, le foyer du système de lentilles devant être ajusté à une précision de 1 m par rapport àl'élément laser. Ladite demande de brevet français fournit une disposition de principe, mais ne don- ne aucune indication permettant d'obtenir un ajustage rigou- reux, ni une réalisation constructive appropriée du système optique. L'invention vise à fournir un système optique du genre mentionné dans le préambule, qui est muni de moyens permettant un ajustage rigoureux assez simple et qui convient également à une fabrication en grandes séries. Pour atteindre ce but, le système optique conforme à l'invention est caractérisé en ce que le laser semiconducteur est positionné dans la direc- tion axiale du support contre un arrêt, qu'un élément de res- sort est appliqué entre le système de lentilles et l'arrêt et fixé, après ajustage axial dans le support, à un endroit tel qu'après déplacement dans la direction axiale à l'encontre de l'élément de ressort, le système de lentilles parvient dans la position o son foyer coincide avec l'élément laser conte- nu dans le laser semiconducteur. Le laser semiconducteur est déplacé dans le support jus- que contre l'arrêt et fixé dans cette position, l'élément de ressort est introduit dans le support et ensuite le système de lentilles et l'élément d'arrêt. L'ensemble ainsi obtenu est introduit dans un appareil de réglage pour sa mise au point, l'élément d'arrêt avec le système de lentilles est dé- placé dans la direction du laser à l'encontre du ressort et lorsqu'on constate, dans ledit appareil de réglage, que le système optique fournit un faisceau lumineux parallèle, donc que les rayons sortants sont parallèles on fixe l'élément d'arrêt dans le support, opération lors de laquelle le systè- me de lentilles est simultanément ajustée de façon précise. Un tel système optique se prête à une réalisation en grandes séries et offre de grandes possibilités d'application. C'est ainsi qu'il convient aux appareils de reproduction de longue durée vidéo, à l'enregistrement optique numérique, aux appareils optiques permettant la mesure de déplacements et basé sur le principe interférométrique et à de nombreuses autres applications. Dans une forme de réalisation avantageuse du système op-- tique conforme à l'invention, la surface intérieure du support tubulaire est munie d'au moins trois nervures, dont les som- mets se situent rigoureusement sur la surface d'un cylindre de révolution pour l'ajustage radial précis d'au moins un système de lentilles. Ainsi, on atteint que le système de len- tilles et, éventuellement d'autres pièces du système optique sont également très rigoureusement ajustés dans la direction radiale dans le support. Dans une autre forme de réalisation du système optique conforme à l'invention, comportant également une lentille cylindrique disposée du côté du système de lentille situé à l'opposé du laser semiconducteur, est prévu un élément d'ar- rêt métallique muni de languettes, languettes enserrant des parties périphériques de la lentille cylindrique de telle façon qu' une rotation de l'élément d'arrêt permette d'ajuster la lentille cylindrique de façon tangentielle. L'utilisation d'une lentille cylindrique permet de corri- ger l'astigmatisme du laser. Lorsque la lentille cylindrique est tournée dans la position requise, le faisceau de rayons oval est transformé en un faisceau de rayons circulaire. L'é- lément d'arrêt, avec les languettes constitue un noyau appro- _ prié pour la misa au point de la lentille cylindrique. L'élément d'arrêt, peut être fixé de plusieurs façons par rapport au support. Il s'est avéré particulièrement avan- tageux de réaliser ledit élément sous forme d'lun anneau métal- lique et le support sous forme d'un tube métallique et de mu- nir le support, à l'endroit o se trouve l'élément d'arrêt, d'au moins trois trousborgnes, dont la partie de matériau restante est fondue par chauffage à l'aide d'une impulsion laser et constitue, après solidification, une liaison entre le support et l'élément d'arrêt. Ainsi, on a obtenu une fixation permanente de qualité su- périeure, alors que la position peut être mise au moins d'une façon très précise. Le système de lentilles et le laser semiconducteur peuvent être espacés d'une façon extrêmement précise à l'aide de la pression exercée par l'élément de ressort, après l'ajustage de l'élément d'arrêt. Il peut être avantageux de procéder à un ajustage permanent, de sorte que la position n'est pas tri- butaire de l'effet du ressort de pression et qu'elle n'est pas influencée par des forces externes. Pour atteindre ce but, selon une forme de réalisation de l'invention, un élément mé- tallique annulaire est disposé entre le système de lentilles et-le laser semiconducteur et à l'endroit o se trouve l'élé- ment annulaire, le support est muni d'au moins trois trous borgnes, dont la partie de matériau restante est fondue par chauffage à l'aide d'une impulsion laser et constitue, après solidification, une liaison entre le support et l'élément métallique annulaire. Bien que le support, l'élément d'arrêt et l'élément annu- laire puissent être réalisés en tout matériau approprié, ils sont de préférence réalisés en métal, comme de l'aluminium. Ainsi, on est assuré que, une fois ajusté, le système optique reste rigoureusement dans ladite position et qu'il ne se produit pas de tensions relatives dans le cas d'une variation de la température et de plus, que le matériau est suffisamment rigide pour empêcher une variation de la position relative. La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre une première réalisation du système optique permettant d'obtenir un faisceau parallèle. La figure 2 montre une vue latérale du support. La figure 3 montre une lentille cylindrique et un élément d'arrêt correspondant et la figure 4 représente une deuxième réalisation du systè- me optique. La figure 1 représente un premier exemple de réalisation d'un système optique fournissant un faisceau lumineux parallè- le. Un support 1, de préférence en aluminium, est muni d'un arrêt 2. Un laser semiconducteur 3 est muni d'un flasque 4, qui s'applique, par sa face supérieure, contre l'arrêt 2 et, par sa face latérale contre la paroi intérieure du support 1. Le laser semiconducteur 3 est fixé dans le support à l'aide de languettes rabattues 5, qui sont formées dans le matériau d'une partie terminale du support. De plus, dans le support est prévu un système de lentil- les 6, ainsi qu'une lentille cylindrique 7. A l'extrémité du support située à l'opposé du laser est appliqué un élément d'arrêt 8, alors qu'entre le laser et le système de lentilles est présent un élément annulaire 9 et entre le système de lentilles 6 et la lentille cylindrique un élément annulaire 10. De plus, un élément de ressort sous forme d'un ressort de pres- sion spiralé 11 est prévu entre l'arrêt 2 et l'élément annu- laire 9. La surface intérieure du support 1 est de préférence munie de trois nervures 12, comme l'indique la figure 2. Les sommets des rainures sont rigoureusement appliqués sur la surface d'un cylindre de révolution à l'aide d'un outil de calibrage. Ainsi, les lentilles 6 et 7 peuvent être ajustées, d'une façon très précise, dans la direction radiale. De plus, à l'endroit de l'anneau 8, trois trous borgnes 13 sont ménagés dans le support (voir également la figure 2), alors qu'à l'endroit de l'anneau 9, trois autres trous bornges 14 sont ménagés dans ledit sup- port. L'élément annulaire 8 présente deux languettes 15 enser- rant des faces aplaties 16 de la lentille cylindrique 7, voir la figure 3. Pour obtenir un faisceau lumineux sortant à rayons paral- lèles, il faut que le foyer de système de lentilles 6 coîncide très rigoureusement avec l'élément laser émettant de la lumière 17 du laser pn 3. A cet effet, après l'application desdites pièces dans le support 1, l'anneau d'arrêt 8 est déplacé dans la direction du laser semiconducteur 3. Lors de ce déplacement l'anneau 10, le système de lentilles 6 et l'anneau 9 se dépla- cent également de sorte que le ressort 11 est comprimé. Lors- qu'un appareil de réglage révèle que les moyens constituant le faisceau sortant sont parallèles, l'élément d'arrêt 8 est fixé. Bien qu'il existe plusieurs méthodes à cet effet, la fixation s'obtient de préférence par chauffage du matériau dans les trous borgnes 13 à l'aide d'une impulsion laser. Ainsi, il ne se produit qu'un chauffage très local, lors duquel du matériau du support et de l'anneau 8 fond assurant après soli- dification, une position permanente de l'anneau 8. La liaison ainsi obtenue est désignée par le chiffre de référence 18. Dans cette position, le système de lentilles 6 est très rigoureuse- ment ajusté, la précision de l'ajustage du foyer par rapport à l'élément laser 17 est supérieure à 1 um. Pour ne pas être continuellement tributaire de la qualité du ressort 11 dans le cas d'utilisation du système optique dé- crit afin de maintenir la distance requise entre le laser 17 et la lentille 6, l'anneau 9 peut également être relié, de fa- çon permanente, au support 1. Ici aussi, une liaison par fusion de matériau dans le trou 14 par chauffage à l'aide d'une impul- sion laser mérite la préférence. Le support et les anneaux 8, 9, et 10 sont de préférence réalisés en aluminium. La lentille cylindrique 7 sert à corriger l'astigmatisme du laser. La rotation de la lentille 7 permet de transformer le faisceau de rayons sortant ovale en un faisceau de rayons circulaire. La rotation de la lentille cylindrique s'effectue par rotation de l'élément d'arrêt 8. Les languettes 15 enser- rant les faces aplaties 16 provoquent une rotation simultanée de la lentille cylindrique. La fixation de l'élément d'arrêt 8 au support s'effectue après l'ajustage du système de lentil- les 6 et de la lentille cylindrique 7. La figure 4 montre une réalisation simplifiée d'un systè- me optique permettant d'obtenir un faisceau lumineux parallèle. Dans un support 21 présentant un arrêt 22 est disposé un laser semiconducteur 23. Un ressort 25 est situé entre un flasque 24 du laser semiconducteur et un anneau 29. Une len- tille 26 et un anneau d'arrêt 28 complètent le système optique. De préférence, la lentille 26 est une biasphérique connue en soi, réalisée,par exemple en matière synthétique. Dans cette forme de réalisation, l'ajustage de l'anneau dtarrIt 28 permet égalementde déplacer la lentille 26 par rapport au dispositif laser à l'encontre du ressort 25. Lorsque le foyer de la lentille est rigoureusement mis au point par rapport à l'élément laser non représenté sur le dessin, l'anneau d'arrêt 28 est fixé, par exemple par chauffage à l'aide d'une impul- sion laser comme il a été décrit à l'aide de la figure 1. Au besoin, l'anneau 28 peut être fixé de cette façon. Le disposi- tif représenté sur la figure 4 peut être appliqué aux situa- tions o la correction de l'astigmatisme du laser semiconduc- teur n'est pas nécessaire. REVENDICATIONS 1.- Système optique fournissant un faisceau lumineux pa- rallèle, comportant un support tubulaire (1,21), un laser semi- conducteur (3,23) logé dans le support et puis, un système de lentilles (6,26) qui est logé dans le support et dont le foyer coincide avec un élément laser (17) incorporé dans le laser semiconducteur, caractérisé en ce que le laser semiconducteur (3,23), est positionné dans la direction axiale du support (1,21) contre un arrêt (2,22), qu'un élément de ressort (11,25) est appliqué entre le système de lentilles (6,26) et l'arrêt (2, 22) et fixé, après ajustage axial dans le support, à un endroit tel qu'après déplacement dans la direction axiale à l'encontre de l'élément de ressort (11,26), le système de lentilles parvient dans la position o son foyer co:ncide avec l'élément laser (17) contenu dans le laser semiconducteur (3, 23). 2.- Système optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface intérieure du support tubulaire (1,21) est munie d'au moins trois nervures (12), dont les sommets se situent rigoureusement sur la surface d'un cylindre de révo- lution, afin de permettre l'ajustage radial précis d'au moins le système de lentilles (6,26). 3.- Système optique selon la revendication 1 ou 2, qui comporte également une lentille cylindrique (7) disposée du côté du système de lentilles situé à l'opposé du laser semi- conducteur, caractérisé par l'application d'un élément d'arrêt métallique (8) muni de languettes (15) enserrant les parties périphériques de la lentille cylindrique (6) de telle façon que la rotation de l'élément d'arrêt (8) permette d'ajuster de façon tangentielle la lentille cylindrique. 4.- Système optique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément d'arrêt (8) est constitué par un anneau métallique et le support (1) par un tube métal- lique et à l'endroit o se trouve l'élément d'arrêt, le sup- port présente au moins trois trous (13) borgnes, dont la par- tie de matériaurestante est fondue par chauffage à l'aide d'une impulsion laser et constitue après solidification une liaison entre le support et l'élément d'arrêt. 5.- Système optique selon l'une des revendications 1 a 4, caractérisé en ce qu'un élément métallique annulaire (9) est prévu entre le système de lentilles (6) et le laser semi- conducteur (3) et, à l'endroit o se trouve l'élément annulai- re, le support est muni d'au moins trois trous borgnes (14), dont la partie de matériau restante est fondue par chauffage à l'aide d'une impulsion laser et constitue après solidifica- tion une liaison entre le support et l'élément métallique an- nulaire. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, ca- ractérisé en ce que le support, l'élément d'arrêt et l'élément métallique annulaire sont en aluminium.