Brevet FR2658287A1 — publié le 19910816

I L'invention concerne un procédé et un dispositif pour obtenir une représentation de la surface réelle d'un miroir, notamment en vue de contrôler certains paramètres optiques de ce miroir. L'invention s'applique notamment à un miroir asphérique et, le cas échéant, à un miroir sphérique ou plan. Elle s'applique en particulier au contrôle des grands miroirs destinés aux nouveaux télescopes. L'invention permet notamment, à partir des valeurs obtenues, de calculer l'excentricité et le rayon de courbure moyen de la surface asphérique qui se rapproche le plus de la surface réelle du miroir et de déterminer l'écart-type des variations de la surface réelle par rapport à celle que l'on peut obtenir ainsi que la différence entre la variation la plus élevée et la variation la plus faible. Selon l'invention, on représente cette surface par un ensemble de valeurs correspondans aux distances radiales ou approximativement radiales qui séparent des points répartis sur la surface du miroir d'une surface de référence sphérique. Le procédé de l'invention peut encore présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: on matérialise la surface sphérique par un ensemble d'au moins trois butées portées par un support et réparties comme des points de la surface sphérique; on munit ledit support de capteurs de distance pour effectuer des mesures de distance entre la surface du miroir et ladite surface sphérique; on applique les butées du support dans une position contre la surface du miroir et on utilise les capteurs de distance pour obtenir des indications représentatives des distances des capteurs à la surface du miroir, on recommence après avoir fait varier ladite position et ainsi de suite dans l'étendue de la surface du miroir, et on calcule lesdites valeurs à partir desdites indications par des algorithmes appropriés de façon que les valeurs calculées correspondent à une même position de la surface sphérique pour toutes les valeurs; on fait varier ladite position par translation dudit support selon des trajets rectilignes; on déplace ledit support par translation le long d'un trajet rectiligne en faisant en sorte que deux positions successives du support sur la branche aient chaque fois en commun trois emplacements de butée et/ou de capteur; on répartit les trajets en sorte qu'ils rayonnent à partir d'un centre; on fait varier la position dudit support audit centre par rotation du support sur lui-même en sorte que chaque position soit la position de départ d'un trajet rectiligne. L'invention concerne également un dispositif pour obtenir une représentation de la surface réelle d'un miroir asphérique. Selon l'invention, ce dispositif comprend un support muni d'au moins trois butées aptes à soutenir le support et réparties ou aptes à être réparties comme des points de la surface d'une sphère, ledit support portant en outre au moins un capteur de distance. Le dispositif de l'invention peut encore présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: le support est muni de plusieurs capteurs orientés suivant des droites passant par le centre de ladite sphère, ledit support est muni de plusieurs capteurs orientés parallèlement, les butées et les capteurs sont répartis selon des sommets et des milieux de côté d'un polygone qui peut se réduire à un carré ou un rectangle. les trois butées sont réparties aux deux sommets d'un côté d'un carré ou d'un rectangle et au milieu du côté opposé, les cinq capteurs sont répartis au sommet et au centre d'un rectangle. On décrira ci-après un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel: la figure 1 est un schéma d'une réalisation du dispositif de l'invention, la figure 2 est un schéma relatif à un calcul d'extrapolation entre deux positions successives du dispositif, la figure 3 est un schéma des différents trajets rectilignes du dispositif sur la surface du miroir répartis selon les branches de trois croix, la figure 4 est un schéma détaillé des positions successives du dispositif selon une branche d'une croix; les figures 5 à 7 sont des schéma relatifs à des changements de position du dispositif par rotation du dispositif sur lui- même en vue de lui faire parcourir les autres branches de la croix, et la figure 8 est un schéma qui montre deux croix de déplacement du dispositif sur la surface du miroir. La figure 1 représente, de façon schématique un dispositif conforme à la présente invention pour obtenir une représentation de la surface réelle d'un miroir asphérique. Ce dispositif comprend un support schématisé par un cadre carré 1 et 2 et deux entretoises en croix 1 '1 " Aux quatre sommets du cadre, sont montés respectivement deux pieds 2 et deux capteurs de distance 3 Le cadre porte en outre un autre pied 2 monté au milieu de l'un des côtés et deux autres capteurs de distance 3 montés au milieu de deux autres côtés. Enfin, un cinquième capteur de distance est monté au milieu de la croix formée par les entretoises 1 ' 11 ". Par exemple, pour un miroir de 8 m de diamètre environ, on utilise avantageusement un cadre ayant environ 1 m de côté. Les pieds et les capteurs de distance sont fixes ou réglables en tant qu'il est de besoin pour que les trois pieds puissent être appliqués en butée sur la surface d'une sphère de référence et que les cinq capteurs puissent être également appliqués contre cette surface ou bien être réglés à des distances de cette surface pour être étalonnés en sorte que les signaux fournis par les capteurs en présence de la surface du miroir seront représentatifs de la distance de la sphère au miroir. Pour effectuer des mesures, on pose le support sur le miroir en sorte que les pieds du support soient en butée sur le miroir et on utilise alors les signaux fournis par les capteurs, signaux qui contiennent des indications de distance, pour calculer la distance des points du miroir visés par les capteurs à la surface de la sphère de référence matérialisée par les butées. On place ensuite le support dans une autre position et on effectue à nouveau les déterminations des distances. Pour pouvoir relier les indications obtenues successivement en sorte qu'on puisse les ramener toutes à une même position de la sphère de référence, on fait en sorte qu'il y ait des emplacements communs de pieds et/ou de capteurs entre deux positions successives ou entre deux séries de positions successives Il est ensuite facile, par des extrapolations linéaires, de déterminer les distances du miroir à la sphère pour une position fixe de la sphère. La figure 2 est un schéma de deux positions du support, c'est-à-dire de la sphère de référence; sur une même méridienne, la première position étant celle de départ qui définit la position de la sphère à laquelle on veut tout ramener et la deuxième position est une nième position sur la méridienne. Dans la première position, le centre de la sphère de référence est en O et sa surface est en (C). On a calculé à l'étape (n-l) les distances de cette sphère à la surface du miroir en suivant les directions OA et OB. ième Dans la N ime position, le centre de la sphère courante est en O' et la surface de la sphère en (C') Les capteurs mesurent les distances de la sphère dans cette position à la surface du miroir en suivant les directions O'A', O'B' et O'C' et, par le calcul, on détermine la distance du miroir à la sphère (C) suivant la direction (OC) d'une part en confondant C'C et C'CI' et, d'autre part, en calculant C'C par extrapolation linéaire de B'B et A'A qui ont été calculés à partir des résultats de l'étape précédente (n-l). Si l'on se place dans un système de coordonnées polaires ayant pour centre le point O et pour axe de référence la direction OB, les coordonnées polaires du point O' sont la distance QO' et l'angle (OB',OO'). Si l'on suppose que la distance QO' est très petite par rapport au rayon de la sphère R qui est par exemple de l'ordre de 30 m alors que OO' est de l'ordre de 30 mm, la distance L 3 entre les points C' et C est donnée par la formule I: (I) L 3 = 00 ' ( cos (t) cos (t 0,) + sin (t) sin (t 0,) ) Si l'on admet maintenant que la valeur de l'angle t est de quelques centièmes de radian, on obtient la formule II ci-dessous (II) L 3 = 2 L 2-LI On peut opérer ainsi de proche en proche en déplaçant le support sur la surface du miroir. L'invention n'est pas limitée à un mode particulier de déplacement mais il est commode, pour la facilité des calculs, de réaliser des déplacements selon des branches radiales et on a représenté, à titre d'exemple, sur la figure 2, douze branches de déplacement constituant trois croix repérées I, II et III On a également représenté sur cette figure, par des X, les points de mesure sur les quatre branches de la première croix. Pour déplacer le support sur une branche, on part du centre et on déplace le support avec un pas de déplacement correspondant au demi-côté du carré du cadre. On obtient ainsi, compte tenu des positions des butées et des capteurs sur le cadre, d'une position à la suivante, deux emplacements de capteurs qui deviennent des emplacements de butées et deux autres emplacements de capteurs restent des emplacements de capteurs. La figure 4 schématise les emplacements successifs des butées et des capteurs le long de la première branche de la première croix. Sur la figure 5, on a représenté la position de départ du cadre pour la seconde branche de la première croix: on voit que cette position de départ est une position centrale qui se déduit de la position de départ de la première branche de la croix par une rotation de 900. Sur la figure 6, on a représenté de façon similaire la position de départ pour la troisième branche de la première croix, laquelle correspond à une nouvelle rotation de 90 et, enfin, la figure 7 représente la position de départ pour la quatrième branche de la première croix, après une nouvelle rotation de 90 . La deuxième croix se déduit de la première croix par une rotation de 28, 07 , rotation qui a été choisie en sorte que les deux croix aient quatre emplacements de butées ou de capteurs en commun, comme on le voit sur la figure 3 et sur la vue plus limitée de la figure 8. La troisième croix se déduit de la première croix par une rotation de -28, 07 et elle présente également des points communs avec la première croix, comme on le voit sur la figure 3. Ces points communs permettent de relier entre eux les calculs opérés sur les différentes branches. Dans un exemple de réalisation, la première croix fournit 108 points de mesure, la première et la deuxième croix fournissent ensemble 212 points de mesure et les trois croix fournissent ensemble 316 points de mesure. Bien entendu, ces dispositions ne sont pas limitatives. REVENDICATIONS 1 Procédé pour obtenir une représentation de la surface réelle d'un miroir, dans lequel on représente cette surface par un ensemble de valeurs qui correspondent aux distances radiales ou approximativement radiales qui séparent des points répartis sur la surface du miroir d'une surface de référence sphérique. 2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel on matérialise la surface sphérique par un ensemble d'au moins trois butées portées par un support et réparties comme des points de la surface sphérique. 3 Procédé selon la revendication 2, dans lequel, pour effectuer des mesures de distance entre la surface du miroir et ladite surface sphérique, on munit ledit support de capteurs de distance. 4 Procédé selon la revendication 3, dans lequel on applique les butées du support dans une position contre la surface du miroir et on utilise les capteurs de distance pour obtenir des indications représentatives des distances des capteurs à la surface du miroir, on recommence après avoir fait varier ladite position et ainsi de suite dans l'étendue de la surface du miroir, et on calcule lesdites valeurs à partir desdites indications par des algorithmes appropriés de façon que les valeurs calculées correspondent à une même position de la surface sphérique pour toutes les valeurs. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on fait varier ladite position par translation dudit support selon des trajets rectilignes. 6 Procédé selon la revendication 5, dans lequel on déplace ledit support par translation le long d'un trajet rectiligne en faisant en sorte que deux positions successives du support sur la branche aient chaque fois en commun trois emplacements de butée et/ou de capteur. 7 Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans lequel on répartit les trajets en sorte qu'ils rayonnent à partir d'un centre. 8 Procédé selon la revendication 7, dans lequel on fait varier la position dudit support audit centre par rotation du support sur lui-même en sorte que chaque position soit la position de départ d'un trajet rectiligne. 9 Dispositif pour obtenir une représentation de la surface réelle d'un miroir asphérique, qui comprend un support ( 1) muni d'au moins trois butées ( 2) aptes à soutenir le support et réparties ou aptes à être réparties comme des points de la surface d'une sphère, ledit support portant en outre au moins un capteur de distance ( 3). Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le support ( 1) est muni de plusieurs capteurs ( 3) orientés suivant des droites passant par le centre de ladite sphère. 11 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit support ( 1) est muni de plusieurs capteurs ( 3) orientés parallèlement. 12 Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel les butées ( 2) et les capteurs ( 3) sont répartis selon des sommets et des milieux de côté d'un polygone, éventuellement d'un carré ou d'un rectangle. 13 Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12 et qui comprend trois butées ( 3) réparties aux deux sommets d'un côté d'un carré ou d'un rectangle et au milieu du côté opposé. 14 Dispositif selon l'une des revendications 9 à 13 et qui comprend cinq capteurs ( 3) répartis aux sommets et au centre d'un rectangle. Application d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 8 et/ou d'un dispositif selon l'une des revendications 9 à 14, au contrôle des propriétés optiques d'un miroir asphérique, sphérique ou plan.