Brevet FR2569862A1 — publié le 19860307

ANVAR 13 l Dispositif d'orientation pour un composant optique. L'invention concerne un dispositif d'orientation pour un composant optique,comprenant une base fixe, un support desti- né à être solidaire du composant optique, et des moyens pour faire tourner le support par rapport à la base autour d'au moins deux axes de directions différentes et pour main- tenir le support dans l'orientation choisie. Les dispositifs de ce genre connus sont conçus pour engen- drer une rotation pure, exempte de translation. A cet effet, ils utilisent des systèmes à bille ou à cardan dans lesquels les mêmes moyens ou des moyens coopérant étroitement assu- rent la rotation autour des différents axes. Ces dispositifs sont très coûteux et d'entretien difficile. Le Demandeur a découvert qu'en dissociant les moyens défi- nissant la rotation autour d'axes différents on pouvait obtenir un dispositif d'une grande souplesse d'emploi et dont la fabrication et l'entretien sont faciles et économiques. Dans le dispositif selon l'invention, les moyens pour faire tourner le support par rapport à la base comprennent un premier agencement pour faire tourner une première platine intermédiaire par rapport à la base autour d'un premier axe et pour la maintenir dans l'orientation choisie, et un second agencement pour faire tourner le support par rapport à la première platine intermédiaire autour d'un second axe ayant une direction différente de celle du premier et pour le main- tenir dans l'orientation choisie, les premier et second agence- ments pouvant être commandés indépendamment l'un de l'autre. Selon une première version, dite à deux degrés de liberté, le second agencement coopère directement avec le support. Dans une seconde version,dite à trois degrés de liberté, le second agencement fait tourner une seconde platine intermédiaire par rapport à la première platine intermé- diaire autour du second axe, et un troisième agencement est prévu pour faire tourner le support par rapport à la seconde platine intermédiaire autour d'un troisième axe ayant une direction différente de celle du second et pour le maintenir dans l'orientation choisie, le troisième agencement pouvant être commandé indépendamment des premier et second agencements. De préférence, chacun des agencements prévus pour faire tour- ner l'un par rapport à l'autre deux éléments parmi la base,le support et la ou les platines intermédiaires comprend des moyens de guidage en rotation, des moyens de rappel élasti- que sollicitant les deux éléments en rotation relative dans un sens, et des moyens de butée ajustable s'opposant à l'ac- tion de rappel des moyens de rappel élastique. Les moyens de guidage en rotation peuvent comprendre une tige présen- tant une surface de révolution dont l'axe constitue l'axe de rotation relative des deux éléments, et des surfaces de contact appartenant à ceuxci, coopérant avec la surface de révolution. Selon un mode de réalisation, ces surfaces de contact des éléments appartiennent à une rainure ménagée dans une face plane de chacun des éléments et s'étendant dans la direction de l'axe de rotation. Ces rainures ont avantageusement une section transversale en V. Au moins une platine intermédiaire peut présenter deux faces planes opposées dans lesquelles sont ménagées respectivement deux rainures de guidage appartenant respectivement à deux -des agencements. Selon une caractéristique préférée, la tige a la forme d'un cylindre de révolution. Avantageusement, les moyens de rappel élastique appliquent les surfaces de contact des-éléments contre la surface de révolution de la tige. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée donnée ci-après et des dessins annexés, les éléments et sous-ensembles des dispositifs décrits et représentés faisant partie de l'invention. Dans les dessins: - la figure 1 est une vue en élévation d'un premier disposi- tif d'orientation selon l'invention, dans sa position de départ fermée; - la figure 2 est une vue de côté du dispositif de la fi- gure 1; - la figure 3 est une vue en coupe, selon la ligne III-III de la figure 2,-du dispositif dans une position ouverte selon un de ses axes d'articulation; - la figure 4 est une représentation très schématique en perspective du dispositif dans une position ouverte; J - la figure 5 est une vue en élévation d'un second dispositif d'orientation selon l'invention, dans sa position de départ fermée;1 - la figure 6 est une vue du même dispositif selon la flèche F de la figure 5. Le dispositif représenté dans les figures 1 et 2 comprend une base 1, une platine intermédiaire 2 et un support 3 ayant sensiblement la forme de plaques planes rectangulaires. Un manchon cylindrique 4 présentant un trou axial fileté est collé ou soudé à la base 1 de façon que son axe fasse un angle de quelques degrés avec le plan de la base. Le manchon 4 est destiné à être vissé sur une tige filetée verticale appartenant à un pied, de telle sorte que la base 1 occupe une position fixe dans l'espace, légèrementiincli- née par rapport à la verticale, et le support 3 est destiné à recevoir un composant optique dont l'orientation doit être ajustée. A cet effet, le dispositif comprend un premier agencement pour faire tourner la platine intermédiaire 2 par rapport à la base 1 autour d'un axe 5, et un second agencement pour faire tourner le support 3 par rapport à la platine intermé- diaire 2 autour d'un axe 6, les axes 5 et 6 ayant des direc- tions différentes, et plus particulièrement perpendiculai- res l'une à l'autre. Dans la position de départ fermée correspondant aux figures 1 et 2, les plaques 1, 2 et 3 sont orientées selon une même direc- tion de plan et sont sensiblement adjacentes deux à deux. La structure et le fonctionnement du second agencement d'orientation ressortent plus particulièrement de la figure 3. Les faces en regard 7 et 8 des plaques 2 et 3 présentent respectivement deux rainures 9 et 10 à section transversale en V, s'étendant l'une en face de l'autre le long de bords adjacents 11 et 12 des deux plaques. Une tige cylindrique de révoluticn13 s'engage dans les rainures 11 et 12 et forme avec elles des moyens d'articulation ou de guidage en rota- tion des éléments 2 et 3, la coopération des surfaces planes des rainures avec la surface de révolution de la tige défi- nissant un mouvement relatif des deux éléments autour de l'axe de la tige qui constitue l'axe 6. Le second agencement comprend également une pince élastique en forme de cavalier 14 qui chevauche les moyens de guidage et les bords 11 et 12 desplaques 2 et 3 et s'appuie sur les faces 15 et 16 de celles-ci opposées aux faces 7 et 8 res- pectivement. La pince 14 peut être du type de celles ven- dues sous la dénomination Aclé et destinées en particulier à réaliser des montages sous verre de photographies par exemple. La pince 14 constitue un moyen de rappel élastique qui tend à faire tourner les plaques 2 et 3 dans le sens du rapprochement des faces 7 et 8, c'est-à-dire du retour vers la position des figures 1 et 2. Elle tend également à appliquer les surfaces des rainures 9 et 10 contre celle de la tige 13. Le second agencement comprend encore des moyens de butée ajustables pour augmenter l'angle des plaques 2 et 3 et maintenir celui-ci à une valeur non nulle contre l'action de la pince 14. Ces moyens comprennent une vis 17 -coopérant avec un corps 18 muni d'un trou fileté 19, le corps 18 fai- sant saillie par rapport à la face 15 de la platine 2 et étant constitué par une douille solidarisée à cette platine par vissage dans un trou fileté 20 de cette dernière. La face 8 de la plaque support 3 s;'appuie sur l'extrémité bom- bée 21 de la vis 17. Les moyens de butée ajustables sont montés à distance de l'axe d'articulation, à proximité du bord 22 opposé au bord 11 de la plaque 2. Les zones d'appui de la pince 14 sur les plaques 2 et 3 sont plus proches des moyens d'articulation que les moyens de butée ajustables ce qui permet à la pince 14 d'assurer à la fois le contact entre les surfaces des rai- nures 9 et 10 et la surface de la tige 11 et le contact de la face 8 de la plaque 3 avec l'extrémité 21 de la vis 17. Le premier agencement prévu pour faire tourner la platine 2 par rapport à la base 1 est tout à fait semblable au second agencement qui vient d'être décrit. Il comprend une rainure 23 ménagée dans la face 15 de la platine 2 et s'étendant le 6 2569862 long d'un:bord 24 de celle-ci, une rainure conjuguée ména- gée dans la face en regard de la plaque de base 1, et une tige cylindrique 25 coopérant avec les surfaces des rainures. Une pince élastique 26 chevauche la tige 25 et les bords des plaques 1 et 2 et s'appuie sur la face 7 de la plaque 2 et sur la face 27, opposée à la plaque 2, de la plaque de base 1.Une vis 28, en se vissant dans une douille filetée 29 faisant saillie sur la face 27 de la plaque 1, permet d'écarter l'une de l'autre les plaques 1 et 2. La douille 29 est fixée à la plaque 1 au voisinage du bord de celle- ci opposé à celui le long duquel est ménagée la rainure. La plaque de base 1 présente une découpe 30 permettant le passage de la vis 17 et de la douille 18. La figure 4 représente de façon très schématique la confi- guration du dispositif lorsque la plaque 2 forme avec les plaques 1 et 3 respectivement des angles al et a2 non nuls. En faisant varier les angles al et a2 au moyen des premier et second agencements d'orientation, on peut orienter la plaque support 3 de façon que, par exemple, un rayon lumineux dévié par un- composant optique monté sur cette plaque support prenne n'importe quelle direction souhaitée dans un angle solide entourant la position du rayon dévié correspondant à une position moyenne du dispositif, définie par des valeurs intermé- diaires des anales al et a2. L'inclinaison du manchon 4 par rapport à la plaque de base 1 permet, lorsque le manchon est -vertical,de déplacer la plaque 3, en faisant varier l'angle al, de part et d'autre d'une Position verticale, la position moyenne du rayon dévié pouvant alors être horizontale. Le dispositif d'orientation à trois axes représenté figures 4 et 5 comprend une plaque de base 50 destinée à être fixée horizontalement sur un banc d'optique, une première platine intermédiaire 51 en forme d'équerre, une seconde platine in- termédiaire 52 ayant la forme générale d'une plaque plane et un support 53 destiné à recevoir un réseau de diffraction disposé entre une nervure 54 faisant saillie par rapport à 7 2569862 une face plane 55 du support 53 opposée à une face 56 située en regard de la platine 52, et une plaquette 57 rapportée sur un bord 58 du support 53 et s'étendant parallèlement à la nervure 54. Les éléments constitués par la base 50, les platines 51 et 52 et le support 53 peuvent être orientés les uns par rapport aux autres grâce à trois agencements d'orientation sembla- bles à ceux décrits en relation avec les figures 1 à 3. Un premier agencement propre à faire tourner la première platine intermédiaire 51 par rapport à la base 50 autour d'un axe 59 comprend une tige cylindrique de révolution au- tour de l'axe 59, une rainure en V ménagée dans la face supérieure de la base 50 et une rainure ménagée dans la face externe 60, en regard de la base 50, d'une aile 61 de l'équerre 51. Une pince élastique 62 chevauche l'axe 59 et les bords adjacents de la base 50 et de l'aile 61. Des moyens de butée comprennent une vis 63 vissée dans une douille 64 faisant saillie sur la face interne 65 de l'aile 61. Un second agencement propre à faire tourner la seconde pla- tine intermédiaire 52 par rapport à la première platine in- termédiaire 51 comprend une rainure 66 ménagée dans la face externe de'la seconde aile 67 de l'équerre constituant la première platine intermédiaire 51, et s'étendant le long de l'arête 68 de l'équerre, qui est la ligne de jonction des faces externes des deux ailes. La rainure 66 et une rainure conjuguée 69 lui faisant face dans la seconde platine 52 coopèrent avec une tige cylindrique de révolution 70 dont l'axe constitue l'axe de rotation relative des deux platines intermédiaires, cet axe étant parallèle à l'arête 68 et perpendiculaire à l'axe 59 de la première rotation. Une pince élastique 71 chevauche les rainures 66 et 69, la tige 70 et les bords adjacents de l'aile 67 et de la plaque 52 et s'appuie sur les faces opposées de celles-ci - pour les sollici-ter l'une'vers l'autre.Les moyens de butée ajustables comprennent une vis 72 et une douille filetée rapportée 73 faisant saillie sur la face interne de l'aile 67 près du bord de celle-ci opposé à l'arête 68. Dans l'agencement destiné à faire tourner le support 53 par rapport à la seconde platine intermédiaire 52, la rainu- re de la plaque 52, celle du supbport 53, la tige cylindrique et la pince élastique sont désignées respectivement par les références 74, 75, 76 et 77. L'axe de la tige 76, c'est-à- dire l'axe de rotation, est situé sensiblement dans le plan perpendiculaire à l'axe de la tige 70 et contenant l'axe 59. La douille 78 recevant la vis 79 pour le réglage de l'orien- tation relative des éléments 52 et 53 est fixée sur la pla- que 52. Un-évidement 80 est prévu dans l'aile 67 de la platine 51 pour le passage de la douille 78 et de la vis 79. Un évide- ment 81 est par ailleurs prévu dans la base 50 et deux évi- dements 82 et 83 dans le support 53 pour loger partiellement respectivement les pinces 62, 71 et 77. Les ailes 61 et 67 de l'équerre sont reliées par une traverse de renforcement 84. Elles forment entre elles un angle légère- ment inférieur à un droit de façon à permettre l'oscillation du support 53 de part et d'autre d'une position verticale. Dans le discositif selon l'invention, les agencements d'orientation sont commandés indépendaent les uns des autres par la rotation des vis, ce qui permet de faire varier individuellement chacun des angles entre deux des éléments constitués par la base, le support et la ou les olatines intermédiaires. Ces agencements sont entièrement distincts les uns des autres et définissent chacun un mouvement de rotation simple. De plus, cette conception fait appel à des moyens mécaniques très simples, donc économiques et fiables, d'un emploi et d'un entretien faciles. 9 2569862 Il suffit, pour séparer deux éléments articulés entre eux, de retirer la pince élastique qui les réunit. Ceci permet en particulier de remplacer très facilement l'un des éléments articulés, par exemple la base pour adapter le dispositif à une installation différente, ou le support du composant opti- que pour l'adapter au composant à supporter. Il est également souvent plus simple de remplacer un support portant un compo- sant optique,par un support semblable portant un autre compo- sant que de démonter et remonter les composants sur le même support. Cette interchangeabilité des éléments n'existe pas avec les dispositifs connus, dans lesquels les moyens d'orien- tation multiaxes rendent les éléments pratiquement insépara- bles. Outre les avantages qui viennent d'être signalés, le disposi- tif selon l'invention se distingue par des courses angulaires très grandes, pouvant atteindre 30 et même plus, et par des épaisseurs à traverser faibles, de l'ordre de 10 mm, permet- tant d'obtenir facilement des ouvertures optiques importantes avec des composants semi-transparents. L'invention propose des éléments interchangeables pouvant être assemblés pour réaliser des dispositifs d'orientation tels que décrits ci-dessus. Un tel élément comprend par exemple une plaque sur les deux faces de laquelle des rainures respectives s'étendent dans des directions différentes. Un corps présentant un trou fileté peut faire saillie sur l'une des faces de la plaque. Un autre élément selon l'invention est une platine ayant la forme générale d'une équerre dont les deux ailes en forme de plaque présentent sur leurs faces externes deux rainures res- pectivement, l'une de ces rainures s'étendant le long de l'arête de l'équerre. Les ailes de l'équerre forment, de préférence, un angle peu inférieur à un droit, et peuvent 2569862 être munies respectivement de deux corps présentant des trous filetés et faisant saillie sur leurs faces internes. Ces corps filetés sont, de préférence, situés au voisinage des bords des ailes opposés à l'arête de l'équerre. Dans les deux types d'éléments qui viennent d'être définis, les deux rainures s'étendent de préférence perpendiculaire- ment l'une à l'autre. Une platine en équerre est particulièrement utile dans un dispositif d'orientation à trois axes tel que décrit en relation avec les figures 4 et 5. Elle est également inté- ressante dans un dispositif à deux axes utilisé pour orien- ter un miroir semi-transparent. Elle permet alors au fais- ceau lumineux traversant le miroir appliqué contre la plaque support de traverser seulement deux plaques du dispositif, à savoir la plaque support et l'une des ailes de la platine en équerre, au lieu de traverser les trois plaques 1, 2 et 3 si on utilisait le dispositif des figures 1 et 2. On ob- tient ainsi une ouverture angulaire du faisceau plus grande pour des dimensions d'ouvertures de passage données dans les plaques. Dans les dispositifs décrits, les moyens de guidage en rota- tion permettent une translation relative des éléments selon l'axe des tiges. Cette latitude permet de positionner comme on le désire le centre optique du composant à orienter. Au cas o une telle possibilité de translation serait gênante, il serait facile de la supprimer par tout moyen de butée axiale connu dans la technique. Par ailleurs, un angle peu inférieur à un droit tel que décrit pour une platine en forme d'équerre est avantageuse lorsque la surface optique à orienter est parallèle au support sur lequel le composant possédant cette surface est monté. Dans le cas contraire, par exemple si le composant est un prisme, cette relation n'existe plus et l'angle de l'équerre peut être égal, supérieur ou encore très inférieur à un droit. 11i 2569862 Revendications. 1. Dispositif d'orientation pour un composant optique, com- prenant une base fixe (1), un support (3) destiné à être solidaire du composant optique, et des moyens pour faire tourner le support pur rapport à la base autour d'au moins deux axes de directions différentes et pour maintenir le sup- port dans l'orientation choisie, caractérisé en ce que les- dits moyens comprennent un premier agencement (23,25,26,28, 29) pour faire tourner une première platine intermédiaire (2) par rapport à la base autour d'un premier axe (5) et pour la maintenir dans l'orientation choisie, et un second agencement (9,10,13,14,17,18) pour faire tourner le support par rapport à la première platine intermédiaire autour d'un second axe (6) ayant une direction différente de celle du premier et pour le maintenir dans l'orientation choisie, les premier et second agencements pouvant être commandés indé- pendamment l'un de l'autre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second agencement(66, 69 à 73)est propre à faire tourner une seconde platine intermédiaire-(52) par rapport à la première platine intermédiaire (51) autour dudit second axe et qu'un troisième agencement (74-79) est prévu pour faire tourner le. support (53) par rapport à la seconde pla- tine intermédiaire autour d'un troisième axe ayant une di- rection différente de celle du second et pour le maintenir dans l'orientation choisie, le troisième agencement pouvant être commandé indépendamment des premier et second agence- ments. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les second et troisième axes sont perpendiculaires. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier et second axes sont per- pendiculaires. 12 2569862 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun desdits agencements prévus pour faire tourner l'un par rapport à l'autre deux éléments parmi la base, le support et la ou les platines intermédiaires comprend des moyens de guidage en rotation(9, 10, 13),des moyens de rappel élastiques (14) sollicitant les deux élé- ments (2,3) en rotation relative dans un sens, et des moyens de butée ajustables (17,18) s'opposant à l'action de rappel des moyens de rappel élastique. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage en rotation comprennent une tige (13) présentant une surface de révolution dont l'axe (6) constitue l'axe de rotation relative des deux éléments, et des surfaces de contact (9,10) des deux éléments (2, 3) coopérant avec ladite surface de révolution. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites surfaces des éléments appartiennent à une rai- nure (9,10.) ménagée dans une face plane (7,8) de chacun des éléments et s'étendant dans la direction de l'axe de rotation (6). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites rainures ont une section transversale en V. 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, carac- térisé en ce qu'au moins une platine intermédiaire (2) a la forme générale d'une plaque présentant deux faces planes opposées (15,7) dans lesquelles sont ménagées respectivement deux rainures de guidage (23,9) appartenant respectivement à deux desdits agencements. 10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, carac- térisé en ce que ladite tige (13) a la forme d'un cylindre de révolution. 11. Dispositif sel)n l'une des revendications 6 à 10, carac- térisé en ce que lesdits moyens de guidage (9, 10, 13) s'étendent le long d'un bord (11,12) de chacun des éléments (2,3). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens de butée (17,18) sont éloignés desdits bords (11,12). 13. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique (14) appliquent lesdites surfaces de contact (19,10) des éléments contre la surface de révolution. 14. Disposisif selon l'une des revendications 5 à 13, carac- térisé en ce que chacun desdits éléments comprend au moins une plaque sensiblement plane. 15. Dispositif selon la revendication 12 et la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique sont constitués par une pince (14) en forme de cavalier qui chevauche lesdits moyens de guidage (9,10,13) et lesdits bords (11,12) des plaques (2,3) et s'appuie sur les faces (15,16) de celles-ci opposées à celles (7,8) portant les sur- faces de contact, en des zones plus proches desdits bords (11,12) que les moyens de butée (17,18). 16. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 15, carac- térisé en ce que les moyens de butée comprennent une vis (17) traversant un premier (2) desdits éléments et coopérant avec un trou fileté (19) solidaire de celui-ci, et dont une extrémité (21) est propre à s'appuyer contre une face (8) du second desdits éléments. 17. Dispositif selon l'une des revendications 14 et 15 et la revendication 16, caractérisé en ce que le trou fileté (19) est ménagé dans un corps (18) faisant saillie sur la 14 2569862 face (15) du premier élément (2) opposée au second élément(3). 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit corps est une douille fixée au premier élément. 19. Dispositif selon l'une des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que l'une (1) desdites plaques au moins présente une découpe (30) pour permettre le passage d'un corps fileté (18) appartenant à l'agencement prévu pour faire tourner l'un par rapport à l'autre deux éléments (2,3) différents de celui auquel appartient ladite plaque (1). 20. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, carac- térisé en ce qu'au moins une platine intermédiaire a la forme générale d'une équerre (51) dont les deux ailes (61,67) en forme de plaque présentent sur leur face externe deux rainures respectivement appartenant à deux desdits agencements, l'une (66) desdites rainures s'étendant le long de l'arête (68) de l'équerre. 21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que les ailes de l'équerre forment un angle peu inférieur à un droit. 22. Dispositif selon l'une des revendications 17 à 19 et l'une des revendications 20 et 21, caractérisé en ce que les deux ailes (61,67) présentent respectivement deux corps filetés(64,73)faisant saillie sur leurs faces internes. 23. Platine destinée à faire partie d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant une plaque (2) et présentant sur les deux faces (15,7) de la plaque respectivement deux rainures (23,9) s'étendant dans des directions différentes. 24. Platine selon la revendication 23, caractérisée en ce qu'elle présente un corps fileté (18) faisant saillie sur l'une des faces (15) de la plaque. , Platine en forme générale d'équerre destinée à faire partie d'un dispositif selon l'une des revendications 20 à 22. 26. Platine selon l'une des revendications 23 à 25, carac- térisée en ce que les deux rainures (23,9) s'étendent per- pendiculairement l'un à l'autre.