Brevet FR2634565A1 — publié le 19900126

Dispositif optique de marquage par trait La présente invention concerne le marquage de pièces, notamment par gravure. Elle a plus particulièrement pour objet un dispositif pour matérialiser un trait de marquage dans une surface dite de marquage d'une pièce à marquer. Cette pièce peut être notamment constituée de verre, métal ou céramique. Divers dispositifs sont connus pour réaliser un tel marquage. Un premier dispositif connu matérialise un tel trait en marquant une succession de points. Il présente l'inconvénient d'être relativement complexe et lent. C'est pourquoi un deuxième dispositif connu pour effectuer un tel marquage comporte les éléments suivants qui sont communs, quant à certaines de leurs fonctions, à ce dispositif connu et au dispositif selon la présente invention - un générateur de lumière de marquage pour engendrer un faisceau primaire constitué de rayons primaires formés par une lumière de marquage présentant une composition spectrale adaptée à provoquer une modification rémanente dans ladite surface de marquage, ce faisceau présentant une origine ponctuelle virtuelle ou réelle à distance finie ou infinie, - et un système optique conformateur de faisceau pour transformer ce faisceau primaire en un faisceau de marquage constitué de rayons de marquage dirigés vers ladite surface de marquage et convergeant sur le trait de marquage à matérialiser tout en se répartissant sur la longueur de ce trait, de manière à réaliser sur ce trait un éclairement suffisant pour que ladite lumière de marquage y provoque une dite modification rémanente matérialisant au moins transitoirement ce trait. Avec un tel dispositif, il est souvent souhaité que le trait de marquage matérialisé présente une largeur aussi petite que possible. Ledit générateur de lumière de marquage peut être un laser de puissance fonctionnant par impulsions et permettant de réaliser une gravure par un enlèvement de matière résultant d'un échauffement intense et bref de la zone illuminée. Ce générateur peut aussi être constitué d'une source non cohérente à spectre plus ou moins large. Une gravure peut aussi être réalisée par un procédé de photo lithogravure dans lequel la lumière de marquage provoque une modification photochimique d'une résine photosensible. Après un lavage sélectif de cette résine la laissant partiellement subsister pour former un masque, la gravure est réalisée par attaque chimique à travers les ouvertures de ce masque. De manière générale ladite origine ponctuelle du faisceau primaire peut être réelle et à distance finie c'est-à-dire que les rayons primaires passent effectivement, sous forme de lumière, par cette origine ponctuelle avant d'atteindre ledit système optique conformateur de faisceau. Elle peut cependant aussi être virtuelle c'est-à-dire que ce sont des droites abstraites prolongeant ces rayons qui passent par cette origine. Et, dans ledit deuxième dispositif connu, elle est à distance infinie c'est-à-dire que les rayons primaires sont parallèles les uns aux autres. Dans ce dispositif connu ledit système optique conformateur de faisceau est constitué par une lentille cylindrique associée ou non avec un objectif sphérique. Une telle lentille peut en principe permettre d'abaisser la largeur du trait de marquage à une valeur théorique qui est d'autant plus grande que la longueur d'onde de la lumière du faisceau de sondage est elle même plus grande. Mais pour s'approcher en pratique de cette valeur, il faudrait accepter un coût excessif de la lentille ou du groupe de lentilles et la valeur minimale pratique de cette largeur reste très supérieure à cette valeur théorique. Ceci limite la précision du marquage. Par ailleurs il est nécessaire d'utiliser une lumière sensiblement monochromatique pour éviter que la dispersion du matériau de la lentille n'élargisse encore le trait de marquage, à moins bien entendu que l'on utilise un système optique achromatique constitué à l'aide de verres de différents types. Mais un tel système est complexe et particulièrement coûteux. La présente invention a notamment pour but d'obtenir de manière peu coûteuse, à l'aide d'un dispositif du genre mentionné ci-dessus, un marquage plus précis grâce à la matérialisation d'un trait de marquage plus fin. Elle a aussi pour but de permettre une telle matérialisation à l'aide d'une lumière de marquage polychromatique. Elle a encore pour but de permettre d'obtenir facilement et rapidement une localisation très précise du trait de marquage grâce à une visée préalable faite à l'aide d'une lumière de visée de longueur d'onde appropriée différente de celle de la lumière de marquage. Et, dans ces buts, elle a notamment pour objet un dispositif comportant lesdits éléments communs et caractérisé par le fait que ledit système optique conformateur de faisceau est un miroir conformateur qui est concave et qui s'étend selon une partie angulairement limitée d'une surface qui est de révolution autour d'un axe, cet axe étant un axe de convergence passant par ladite origine ponctuelle pour que tout dit rayon primaire soit réfléchi par ce miroir sous la forme d'un dit rayon de marquage passant précisément par cet axe, de manière à permettre de faire converger lesdits rayons de marquage sur ledit trait de marquage à matérialiser en disposant cet axe de convergence sur ce trait. Grâce à la présente invention un miroir de coût modéré permet de matérialiser un trait dont la largeur est voisine de ladite valeur théorique. La présente invention pourra être mieux comprise à l'aide des indications qui sont données ci-après et qui concernent des dispositions préférées pouvant être adoptées avec avantage dans certains cas, et à l'aide aussi d'une description plus particulière montrant comment cette invention peut être mise en oeuvre. Cette description est illustrée par les figures schématiques ci-jointes, et elle est donnée à titre d'exemple non limitatif. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures, il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue d'un dispositif selon la présente invention, en coupe par un plan de symétrie I-I passant par ledit axe de convergence et représenté sur la figure 2. La figure 2 représente une vue de ce même dispositif en coupe par un plan perpendiculaire à cet axe de convergence et représenté en Il-Il sur la figure 1. La figure 3 représente une vue en coupe transversale à échelle agrandie d'un sillon creusé dans une pièce dure par ce même disposit f. Les dispositions préférées qui ont été annoncées ci-dessus et qui vont être indiquées ci-après sont adoptées dans ce dispositif. Sur les figures ledit trait de marquage, ladite surface de marquage et ladite pièce à marquer sont repérées en 2, 4 et 6 respecti- vement. Ledit générateur de lumière de marquage est représenté en 8 (fig.1). Il émet un faisceau primaire parallèle constitué de rayons primaires tels que R1, R2 (voir fig.1 et 2), R3 et R4 (voir fig.2) qui sont réfléchis selon des rayons de marquage R'1, R'2, ?'3 et R'4 respectivement, par ledit miroir conformateur représenté en 10. Ladite origine ponctuelle est à distance infinie et sa direction est indiquée par une flèche 12 parallèle aux rayons primaires. Conformément à une disposition préférée ladite surface de révolution 10 est une surface sphérique, de sorte que ledit axe de convergence est la droite qui joint le centre 16 de cette surface sphérique à ladite origine ponctuelle, ctest-à-dire qui passe par ce centre et est parallèle à la flèche 12. Le choix d'une telle surface suffit à assurer qu'elle est de révolution autour d'un axe passant par ladite origine ponctuelle, où que soit cette origine. Il permet de plus une réalisation facile du miroir conformateur par des procédés connus. Conformément à une autre disposition préférée l'étendue angulaire A dudit miroir conformateur 10 autour dudit axe de convergence 14 est comprise entre 5 et 120 degrés environ. Elle est même de préférence supérieure à 50 degrés environ, car la largeur théorique du trait matérialisé à l'aide du dispositif est d'autant plus petite que cette étendue angulaire est plus grande. Cette étendue angulaire ne doit cependant pas être choisie trop grande par ce que des rayons qui arriveraient sur la surface 4 en faisant un angle d'incidence trop grand avec la perpendiculaire à cette surface provoqueraient des effets nuisibles tels que leùr réflexion sur cette surface, ou un élargissement du trait si la matière de cette surface présente une certaine transparence. En pratique il convient de choisir une étendue angulaire telle qu'elle donne une largeur de diffraction égale à celle qui est donnée par la source (sauf si la source est à la limite de diffraction auquel cas c'est ledit miroir 10 qui limite la finesse du trait). Conformément à une disposition parfois préférée dans le cas où la surface de marquage est constituée d'une matière dure, ledit générateur de lumière de marquage 8 est un laser de puissance engendrant ledit faisceau primaire sous la forme d'une impulsion brève et énergétique, de manière que ladite modification rémanente de ladite surface de marquage 4 comporte un enlèvement de matière et que ledit trait de marquage 2 soit matérialisé par gravure. Le trait de marquage est alors matérialisé sous le forme d'un sillon lo (voir.fig.3) creusé dans la surface 4. Dans ce cas, ladite étendue angulaire du miroir 10 autour de l'axe 14 peut être choisie relativement grande même si on désire creuser un sillon à la fois étroit et profond. Il a en effet trouvé que le sillon 8 ainsi creusé pouvait présenter non seulement une largeur proche de la largeur théorique très faible précédemment mentionnée, mais aussi une profondeur sensiblement plus grande que celle que l'inclinaison latérale des rayons de marquage tels que R'3 et R'4 aurait pu faire prévoir, comme cela est visible sur la fig.3. Conformément à une autre disposition préférée, lesdits rayons primaires tels que R1 forment, avec les droites telles que 20 perpendiculaires à la surface dudit miroir conformateur 10, des angles d'incidence tels que Il compris entre 25 et 85 degrés environ. Conformément à une autre disposition préférée le dispositif comporte un moyen de diaphragme 10 sur le trajet desdits faisceaux primaire et de marquage pour limiter l'éclairement de ladite surface de marquage 4 sur ledit axe de convergence 14 à la longueur souhaitée pour ledit trait de marquage 2, et/ou pour uniformiser cet éclairement sur la longueur de ce trait. Ce moyen de diaphragme peut être avantageJ- sement constitué par les bords de la surface réfléchissante du miroir conformateur lui même ou d'un miroir de renvoi plan non représenté. Dans le dispositif donné en exemple c'est le miroir conformatour 10 qui constitue ledit moyen de diaphragme grâce à une forme appropriée visible sur la figure 2. Conformément à une autre disposition préférée le dispositif comporte en outre un générateur de lumière de visée 25 pour engendrer, avant que ledit faisceau primaire R1, R2 soit éventuellement engendré, un faisceau auxiliaire 28 constitué d'une lumière de visée présentant une composition adaptée à faire apparaître une tâche de visée visible sur ladite surface de marquage 4 sans modification rémanente de cette surface, - et des moyens d'insertion optique 30 pour insérer ce faisceau auxiliaire sur le trajet que doit suivre ce faisceau primaire, de manière que ladite lumière de visée soit réfléchie par ledit miroir conformateur 10 vers ladite surface de marquage comme ladite lumière de marquage le sera éventuellement et que cette lumière de visée fasse apparaître sur cette surface une tache de visée représentative de la localisation de la modification rémanente éventuelle que cette lumière de marquage pourrait alors provoquer. Cette lumière de visée est par exemple une lumière visible et lesdits moyens d'insertion sont constitués par un miroir plan 30 dichroïque ou escamotable. L'invention s'applique notamment à la gravure d'un réticule de visée dans un appareil optique. REVENDICATIONS 1/ Dispositif optique de marquage par trait pour matérialiser un trait de marquage (2) dans une surface de marquage (4) d'une pièce à marquer (6), ce dispositif comportant - un générateur de lumière de marquage pour engendrer un faisceau primaire constitué de rayons primaires (R1, R2, R3, R4) formés par une lumière de marquage présentant une composition spectrale adaptée à provoquer une modification rémanente dans ladite surface de marquage, ce faisceau présentant une origine ponctuelle (12), - et un système optique conformateur de faisceau pour transformer ce faisceau primaire en un faisceau de marquage constitué de rayons de marquage dirigés vers ladite surface de marquage et convergeant sur le trait de marquage à matérialiser tout en se répartissant sur la longueur de ce trait, de manière à réaliser sur ce trait un éclairement suffisant pour que ladite lumière de marquage y provoque une dite modification rémanente matérialisant au moins transitoirement ce trait, - ce dispositif étant caractérisé par le fait que ledit système optique conformateur de faisceau est un miroir conformateur (10) qui est concave et qui s'étend selon une partie angulairement limitée d'une surface qui est de révolution autour d'un axe, cet axe étant un axe de convergence (14) passant par ladite or#igine ponctuelle (12) pour que tout dit rayon primaire soit réfléchi par ce miroir sous la forme d'un dit rayon de marquage (R'1, R'2, R'3, R'4) passant précisément par cet axe, de manière à permettre de faire converger lesdits rayons de marquage sur ledit trait de marquage à matérialiser (2) en disposant cet axe de convergence sur ce trait. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite surface de révolution (10) est une surface sphérique, de sorte que ledit axe de convergence est la droite qui joint le centre (16) de cette surface sphérique à ladite origine ponctuelle (12). 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étendue angulaire (A) dudit miroir conformateur (10) autour dudit axe de convergence (14) est comprise entre 5 et 120 degrés environ. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite étendue angulaire est supérieure à 50 degrés. 5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fa#t que lesdits rayons primaires (Ri) forment, avec les droites (20) perpendiculaires à la surface dudit miroir conformateur (10), des angles dtincidence (;1) compris entre 25 et 85 degrés environ. 6/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen de diaphragme (10) sur le trajet desdits faisceaux primaire et de marquage pour limiter l'éclairement de ladite surface de marquage (4) sur ledit axe de convergence (14) à la longueur souhaitée pour ledit trait de marquage (2), et/ou pour uniformiser cet éclairement sur la longueur de ce trait. 7/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le qu'il comporte en outre un générateur de lumière de visée (26) pour engendrer, avant que ledit faisceau primaire (Ri, R2) soit éventuellement engendré, un faisceau auxiliaire (28) constitué d'une lumière de visée présentant une composition adaptée à faire apparaître une tache de visée visible sur ladite surface de marquage (4) sans modification rémanente de cette surface, - et des moyens d'insertion optique (30) pour insérer ce faisceau auxiliaire sur le trajet que doit suivre ce faisceau primaire, de manière que ladite lumière de visée soit réfléchie par ledit miroir conformateur (10) vers ladite surface de marquage comme ladite lumière de marquage le sera éventuellement et que cette lumière de visée fasse apparaître sur cette surface une tache de visée représentative de la localisation de la modification rémanente éventuelle que cette lumière de marquage pourrait alors provoquer. 8/ Di#spositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit générateur de lumière de marquage (8) est un laser de puissance engendrant ledit faisceau primaire sous la forme d'une impulsion brève et énergétique, de manière que ladite modification rémanente de ladite surface de marquage (4) comporte un enlèvement de matière et que ledit trait de marquage (2) soit matérialisé par gravure.