Brevet FR2623916A1 — publié le 19890602

SUPPORT POUR ELEMENT OPTIQUE La presente invention a pour objet un support pour un él & ent optique tel qu'un miroir, une lentille, un réseau, un diaphragme ou autre. Le support selon l'invention trouve application dans tous les appareils comportant un systeme optique dans lesquels il est nécessaire, ou au moins souhaitable, de pouvoir ajuster la position de l'élément optique par rapport à l'axe optique du systeme optique. Le support selon l'invention peut ainsi notamment être utilisé dans un laser comme support des miroirs situés aux deux extrémités de la cavité laser. On a representé sur les figures 1 et 2 respectivement une vue de face et une vue de côté d'un support de type connu. Ce support comprend essentiellement un bâti 2 sur lequel une plaque 4 est maintenue en appui. Le bâti se compose d'un socle 6 et d'une partie 8, solidaire du socle 6, et sur laquelle la plaque 4 est maintenue en appui par deux vis 10, 12. Chaque vis comprend une tête appliquée sur une face de la plaque, une tige traversant la plaque 4 et visse dans un trou fileté 14, 16 de la partie 8, et un ressort dispose concentriquement à la tige de la vis dans un trou borgne de la plaque. Ce ressort appuie d'une part sur la tête de la vis et d'autre part sur le fond du trou borgne, maintenant ainsi la plaque 4 contre la partie 8. Le contact entre la plaque 4 et le bâti 2 est réalisé en trois points: un point fixe réferencé 18 et qui peut être matérialisé par un bossage sur la plaque 4 cooperant avec un trou conique dans la partie 8, et deux points mobiles définis par deux vis réglables 20, 22. Chacune de ces vis est montée sur une tige hexagonale 24, 26 et se visse dans un trou fileté 28, 30 traversant la partie 8. Deux trous sont également pratiqués dans la plaque 4 pour le passage des tiges hexagonales 24, 26. Les points mobiles permet tent d'éviter que des contraintes naissent dans la plaque 4 lorsqu'une variation relative des dimensions de la plaque 4 et du bâti 2 se produit, par exemple à la suite d'une variation de température. Comme le montre la figure 2, l'extrémité 32 de la vis 20 est arrondie. Cette extrémité est logée dans une gorge triangulaire 34 ménagée dans la plaque 4. L'extrémité de la vis 20 peut ainsi se déplacer librement suivant l'axe de la gorge. L'extrémité 33 de la vis 22 est plane ou arrondie; elle s'appuie sur la surface de la plaque 4 et peut se déplacer librement suivant toutes les directions. Pour rendre ces deplacements possibles, les trous borgnes dans lesquels sont logés les ressorts associés aux vis 10, 12 et les trous pratiqués dans la plaque 4 pour le passage des tiges hexagonales 24, 26, sont prévus avec un diametre suffisant pour que les ressorts et les tiges hexagonales puissent avoir de petits mouvements dans un plan perpendiculaire a l'axe des vis. Les points de contact définis par les extrémités des vis de reglage 20, 22 et par le point fixe 18 forment un triangle rectangle. Ainsi, on peut déplacer la plaque 4 en rotation autour d'un premier axe défini par la vis de réglage 20 et le point fixe 18, en vissant ou en dévissant la vis de réglage 22. De même, la plaque 4 est mobile autour d'un second axe, perpendiculaire au premier axe, défini par la vis de réglage 22 et le point fixe 18, lorsque l'on visse ou devisse la vis de réglage 20. Ces deux degrés de liberté permettent d'orienter la plaque 4, et par conséquent l'axe optique du support, qui est perpendiculaire à cette plaque 4, dans la direction désirée. Un troisième degré de liberté est prévu: une queue d'aronde 36 est réalisée dans la base du socle 6. Elle permet un déplacement en translation selon une direction perpendiculaire à la partie 8, c'est-à-dire sensiblement parallèle à l'axe optique du support. Cette translation est guidée par un rail (non représenté) dans lequel glisse la queue d'aronde 36. La position du bati peut être bloquée en commandant la sortie d'un taquet 38 au moyen d'une vis 40. L'élément optique 42 est maintenu en appui contre une face de la plaque 4 par trois lamelles élastiques 44, 46, 48 fixees en triangle sur trois plots 50, 52, 54 (non représentés sur la figure 2). Le contact entre la plaque 4 et l'élément optique 42 est réalisé par exemple en trois points sur des éléments hémisphériques tels que 56, 58 solidaires de la plaque 4. Dans le cas oû l'élément optique 42 est fixé sur la face de la plaque 4 qui s'appuie sur la partie 8, cette partie 8 comprend un évidement 60 suffisant pour ne pas gêner 1 élément optique 42 et ses moyens de fixation. De même, si l'élément optique 42 est au moins partiellement transparent, la plaque 4 doit être pourvue d'une ouverture 62- en regard de l'élément optique pour permettre la transmission du faisceau optique. Le support connu représente sur les figures 1 et 2 n'est pas pleinement satisfaisant. En effet, le système de fixation de l'élé- ment optique sur la plaque ne permet pas un positionnement précis et reproductible de cet élément optique. Ceci est gênant dans de nombreux cas, notamment lorsque la surface de l'élément optique n est pas plane, mais au contraire concave ou convexe, et que la surface d'impact du faisceau optique sur cette surface doit impérativement être perpendiculaire à la direction du faisceau optique. Cette contrainte se présente en particulier pour les miroirs concaves qui forment les extrémités de la cavite résonnante d'un laser. Dans ce cas, lors d'un changement de miroir, le nouveau miroir n'est en général pas positionné exactement comme le précédent miroir, et il est nécessaire de proceder à des réglages delicats des vis 20 et 22 pour que la condition de perpendicularité soit de nouveau respectée. Par ailleurs, les miroirs utilisés dans les lasers se dégradent assez rapidement au point d'impact du faisceau. Il est donc nécessaire de déplacer périodiquement le miroir pour changer le point d'impact. Dans le cas d'un miroir spherique, ou peu asphérique, il est courant de choisir un point d'impact ne se trou- vant pas sur l'axe du miroir, et de changer le point d'impact en faisant tourner légèrement le miroir autour de son axe. Les points d'impact successifs se trouvent alors sur un cercle centré sur l'axe du miroir; les zones successives du miroir où se produit l'impact ont la même orientation par rapport au faisceau laser et il n'est donc normalement pas nécessaire de régler la position du mi roi après chaque changement de point d'impact. Cependant, en pratique, la manipulation du miroir en rotation entrain toujours un déplacement involontaire de l'axe du miroir à cause des imperfections du systeme de fixation du miroir sur la plaque. Il faut donc proceder à des reglages longs et délicats apres chaque changement de zone de point d'impact, pour que la nouvelle zone de point d'impact soit perpendiculaire au faisceau laser. Un second inconvénient du système de fixation connu de l'élément optique tient à ce que les lamelles élastiques s'appuient sur une face de l'élément optique et ont tendance a la rayer. L'invention a pour but de supprimer notamment les inconvénients du support connu représenté sur les figures 1 et 2. Ce but est atteint par un support conforme aux revendications annexées. Ce support comporte une bague disposée entre la plaque et l'élément optique et des moyens pour régler de maniere précise et reproductible la bague, donc l'élément optique, par rapport à la bague. Ceci permet notamment, dans le cas des miroirs sphériques utilisés dans la cavité resonnante d'un laser, de changer le point d'impact simplement en faisant tourner le miroir spherique, sans aucun réglage supplémentaire. On comprend également que le support. selon l'invention permet de faciliter le remplacement d'un élément optique. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - les figures 1 et 2, déjà décrites, illustrent respectivement une vue de face et une vue de côté d'un support connu pour élément optique; - la figure 3 est une vue en perspective montrant l'assemblage des différents éléments composant un support pour élement optique selon l'invention; - les figures 4, 5 et 6 illustrent respectivement une vue de face, une vue de côté et une vue arriere partiellement en coupe du support de la figure 3 après assemblage de ses différents elements; et - la figure 7 illustre une variante de réalisation de la bague du support selon l'invention. On va maintenant décrire, en référence aux figures 3 à 6, un support pour élément optique conforme à l'invention. Sur ces figures, les éléments identiques à ceux du support connu représenté sur les figures 1 et 2 portent les mêmes références. Le support comprend essentiellement un bâti 2, une plaque 62 et une bague 64 contre laquelle l'élément optique 42 est maintenu en appui. Les dimensions de la bague sont choisies de maniere que l'élément optique 42 ne soit pas en contact avec la plaque 62. Le bâti 2 est identique à celui du support connu. Il comprend un socle 6 et une partie 8 dans laquelle sont pratiqués deux trous filetés 14, 16 destinés à recevoir des vis de fixation 10, 12, et deux trous filetes 28, 30, destines à recevoir deux vis de reglage 20, 22. La plaque 62 comporte deux trous 66, 68 permettant le passage des tiges des vis 10, 12 et deux trous 70, 72 permettant le passage des tiges hexagonales 24, 26. Le trou 70 se trouve dans le fond de la gorge triangulaire 34 sur laquelle vient s'appuyer l'extrémité 32 de la vis de réglage 20. L'extrémité 33 de la vis 22 s'appuie, quant à elle, sur la surface de la plaque 62, au voisinage du bord du trou 72. Ces éléments existent déjà dans la plaque 4 du support connu representé sur les figures 1 et 2. Le point fixe référence 18 sur la figure 4 est matérialisé sur la figure 3, à titre d'exemple, par une bille 74 disposée dans un trou conique 76 de la plaque 62 et dans un trou conique semblable (non représente) de la partie 8 du bâti 2. La plaque 62 du support selon l'invention comprend en outre deux trous supplémentaires 82, 84 qui sont destinés à permettre le passage de vis de fixation de l'élément optique comme on le verra dans la suite de la description. La plaque 62 comprend également un logement pour la bague 64 et des moyens pour ajuster la position de cette bague dans un plan parallèle à la plaque. Dans le mode de réalisation représenté, la bague 64 est constituée d'un corps cylindrique 86 dont l'une des extrémités est munie d'une collerette 88. Cette bague est introdùite dans un logement de la plaque 62 comprenant une cavite cylindrique 90 et un epaulement 92. Dans le cas d'un elément optique 42 au moins partiellement transparent, la cavité 90 est en fait un trou traversant la plaque 62. Le fond de l'épaulement 92 comprend trois plots 94 sur lesquels vient s'appuyer la collerette 88 de la bague 64. Ces plots 94 peuvent avoir la forme de disques ou de demi-billes et être collés dans le fond d'épaulement. De manière avantageuse, la bague 64 est réalisée en un matériau magnétique, par exemple en acier, et les plots sont constitués par de petits aimants. Les diamètres de la cavité 90 et de l'épaulement 92 sont prévus superieurs respectivement aux diametres du corps 86 et de la collerette 88 de la bague, afin de permettre le deplacement de la bague par rapport à la plaque 64 dans un plan parallèle à cette plaque. Pour éviter un deplacement trop important de la bague 64, la face arriere de la collerette 88 peut être munie d'un logement 96 dans lequel s'engage un ergot 98 fixé dans le fond de l'épaulement 92. Le diamètre du logement 96 est prévu suffisamment grand pour permettre les réglages de position souhaités pour la bague tout en interdisant des mouvements trop importants, tels qu'un mouvement de rotation de la bague 64 par rapport à la plaque 62. Les moyens de réglage de la position de la bague dans le plan de la plaque 62 sont visibles sur les figures 3 et 6. Ils comprennent deux vis de réglage 100, 102 et un ressort 104. Ces éléments sont répartis dans un plan parallele à la plaque 62 et sont orientés radialement par rapport à la bague cylindrique. Le ressort 104 est disposé dans un trou borgne 106 dont l'ouverture se trouve dans la cavité 90, et les vis de réglage 100, 102 sont disposées dans des trous filetes 108, 110 reliant la cavité a une face de la plaque 62. Comme on l'a représenté sur les figures 3 et 6, les vis de réglage 100, 102 peuvent avoir une longueur inférieure aux trous filetés 108, 110. Ceci permet d'avoir un encombrement minimum. Mais il est bien entendu possible d'utiliser des vs de réglage 100, 102 plus longues que les trous filetés 108, 110. La tête de chaque vis est alors à l'extérieur du trou fileté, ce qui peut faciliter les operations de vissage et de dévissage, mais ce qui augmente en revanche l'encombrement du support. Par ailleurs, il est clair que la position et le nombre de vis de réglage et de ressorts peuvent etre différents de ceux représentés. On a indique plus haut que la bague 64 pouvait être maintenue dans la cavité 90 par des plots aimantés 94. Une autre possi bilité, illustrée sur la figure 7, consiste à utiliser une bague dont le corps 86 est tronconique sur au moins une partie de sa longueur, l'extrémité du corps située du coté de la collerette ayant un diametre inférieur à l'autre extrémité; dans ce cas, la bague est maintenue en appui par la pression exercée par les vis 100, 102 et le ressort 104 sur le corps 86. L'élément optique 42 est maintenu en appui contre la bague 64. Il peut ainsi être déplacé dans le plan parallèle à la plaque en agissant sur les vis de réglage 100, 102 qui commandent la position de la bague 64. Plus précisément, l'élément optique 42 est appuyé contre trois plots 112 fixés, par collage, sertissage ou autre, sur la face de la collerette 88. Ces plots ont de préférence une forme arrondie, par exemple hémisphérique, de manière à pouvoir recevoir sans dommage des éléments optiques ayant des surfaces planes, concaves ou convexes. Pour faciliter sa manipulation, l'élément optique 42 est monté sur une pince élastique 114. Celle-ci se compose d'un ruban formant une boucle de diametre légèrement inférieur au diamètre de l'élément optique. Les extremites du ruban sont recourbées. Elles peuvent être ecartees pour augmenter le diamètre de la boucle lorsque l'on désire insérer l'élément optique dans la pince. Le ruban comporte une ou plusieurs languettes 116 qui permettent de positionner correctement l'élément optique dans la pince, et deux ergots 118 qui constituent une partie des moyens d'appui de l'ele- ment optique sur la bague 64. Ces moyens d'appui comprennent deux tiges a gorge 120', 122 identiques. Comme le montre la figure 3, la tige a gorge 120 comprend une gorge 124 limite par deux collerettes 126, 128, une tige 130, une tête 132 et un ressort 134. La tige 130 traverse le trou 82 de la plaque 62. Le ressort 134 est logé dans une cavité 136 (cf fig. 5) plus large que le trou 82; il exerce une force sur la tête 132 qui tend à rapprocher la gorge 124 de la plaque 62. Cette gorge est destinée à recevoir un ergot 118 de la pince élastique 114; les tiges à gorge 120, 122 permettent donc d'appuyer l'élément optique 42 contre la bague 64 et la bague 64 contre la plaque 62. L'insertion ou l'extraction d'un élément optique 42 sur le support se fait simplement en appuyant sur les têtes des tiges à gorge 120, 122 pour supprimer la force d'appui exercée sur les ergots 118 de la pince élastique 114. REVENDICATIONS 1. Support pour élément optique comprenant un bâti (2) comportant un socle (6) et une partie (8) solidaire dudit socle, une plaque (62) pour recevoir ledit élément optique (42), la direction perpendiculaire au plan de ladite plaque (62) constituant l'axe optique du support, des premiers moyens de fixation (10, 12) pour appuyer ladite plaque (62) contre ladite partie (8) et des seconds moyens de fixation pour solliciter élastiquement ledit élement optique vers ladite plaque (62), ledit support étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une bague (64) disposée entre ladite plaque (62) et ledit élément optique (42), l'élément optique n'étant pas en contact avec ladite plaque et ladite bague étant mobile par rapport a la plaque perpendiculairement à l'axe optique du support, et des moyens de réglage (100, 102, 104) pour ajuster la position de la bague et de l'élément optique dans le plan parallèle à ladite plaque. 2. Support selon la revendication 1, caractérise en ce que la plaque (62) est pourvue d'une cavité (90), la bague (64) etant introduite avec du jeu dans la cavité. 3. Support selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague (64) est munie à une extrémite d'une collerette (88), une face de la collerette étant appuyée sur le fond d'un épaulement (92) pratiqué dans la plaque (62) et l'autre face recevant l'élément optique. 4 Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaque (62) et la bague (64) comportent des moyens de positionnement (96, 98) qui coopèrent pour assurer un prepositionnement de la bague par rapport à la plaque. 5. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracterise en ce que le contact entre la -bague (64) et Ilélément optique (14) est réalisé par trois plots hemispheriques solidaires de la bague. 6. Support selon lùne quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel la bague est réalisée dans un matériau magnétique, caracterise en ce que le contact entre la bague (64) et la plaque (62) est réalisé par trois plots aimantes (94) solidaires de la plaque 7. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les moyens de réglage (100, 102, 104) comprennent au moins une vis de réglage (100, 102) pour déplacer la bague en translation suivant une direction contenue dans le plan de la plaque et au moins un moyen élastique (104) pour exercer sur la bague une force s'opposant à la translation. 8 Support selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent deux vis de reglage (100, 102) et un moyen élastique (104) répartis autour de la bague. 9. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour un élément optique destiné à être traversé par un faisceau lumineux, caractérise en ce que la partie (8) du bâti (2) et la plaque (62) comportent chacune un évidement en regard dudit élément optique. 10. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, pour un élément optique (42) monte sur une pince élastique (114) comportant deux ergots (118) sur sa face externe, caractérisé en ce que les seconds moyens de fixation comprennent au moins deux tiges à gorge (120, 122), chaque tige à gorge comprenant une gorge (124) entre deux collerettes (126, 128) constituant un logement pour un ergot (118) de la pince élastique (114), une tige (130) traversant la plaque (62), une tête (132) et un ressort (134) monte sur la tige (130) et exerçant une attraction de la gorge (124) vers la plaque (62).