Brevet FR2684191A1 — publié le 19930528

Miroir déformable La présente invention concerne un miroir déformable comportant une plaque axialement plate, en forme de pot, dont la paroi périphérique prend appui axialement, sur son coté frontal, contre un boîtier, au moyen d'un épaulement passant sur celle-ci, dans le plan de la plaque du miroir. On connaît un miroir de ce type par le brevet US 4 382 657, sous la forme d'un grand miroir astronomique en verre Pour réduire la masse du verre et donc le poids du miroir, le bloc de verre est évidé à l'arrière, de sorte qu'il en résulte une configuration en forme de pot cylindrique plat Celui- ci est pressé, de manière étanche, sur un support, au moyen d'agrafes de serrage latérales, ce qui délimite une cavité à l'arrière de la plaque du miroir Par production d'une dépression ou d'une surpression dans cette cavité, par rapport à l'environnement, la plaque du miroir et donc sa surface réfléchissante peut être creusée en miroir concave ou bombée en miroir convexe. La commande de la pression en vue de la déformation du miroir est cependant tout à fait complexe et ne permet pas d'influencer de manière controlée des zones déterminées de la surface du miroir par rapport à des zones voisines. En revanche, l'invention concerne plus particulièrement un miroir tel qu'il est connu par le brevet US 4 679 915 Celui-ci sert à influencer de manière contr Olée la focalisation d'un faisceau laser à haute énergie, tel que décrit plus précisément dans le document GB 2 162 713 A, en vue du téléguidage dans la poursuite d'un objectif ou dans le document DE 3 916 264 A, pour l'usinage de matière Il peut s'agir, dans ce cas, d'un miroir déformable à un canal dans lequel seul le centre de la surface réfléchissante est plus ou moins fortement bombe, par suite de la commande de longueur du translateur monté derrière, en vue d'influencer le foyer, par un élargissement du faisceau; ou encore, différentes zones de la surface réfléchissante sont déformées différemment par des translateurs, montés côte à côte, afin de provoquer des distributions d'énergie déterminées au lieu de l'action, sur la section transversale du faisceau laser, par superposition d'effets de durée différents. Dans ce dernier cas, les différents lieux de déformation peuvent être caractérisés par une fréquence Dither superposée à l'information de déviation, en ce qu'un modulateur est monté en série avec l'actionneur dans le translateur (comme décrit dans le brevet US 4 679 915), ou en ce qu'un miroir de modulation est prévu en supplément dans le parcours du faisceau (selon le document DE 3 808 150 A). Pour une protection contre les influences ambiantes, mais aussi pour une alimentation sans fuite du fluide de refroidissement à l'arrière de la plaque du miroir, il faut rechercher une étanchéité hermétique entre la plaque et le bottier du miroir D'autre part, le miroir doit pouvoir être monté facilement ainsi que démonté, en particulier afin de pouvoir rectifier une surface réfléchissante, influencée par l'énergie laser. Une monture avec lèvres d'étanchéité, telle qu'elle est connue par le brevet US 4, 679, 915, est non seulement d'un montage difficile, mais ne présente pas une résistance de longue durée suffisante, compte tenu des sollicitations au retrait exercées par les translateurs et des sollicitations en pression exercées par le fluide de refroidissement. L'invention a donc pour but de configurer un miroir du type précité de manière qu'il puisse être complété facilement en une unité fonctionnelle d'emploi universel, mais qu'il puisse aussi être facilement démonté en vue d'opérations de rectification. Ce but est atteint avec le miroir suivant l'invention en ce que l'épaulement fait partie d'un écrou qui est vissé sur le boîtier, par un filetage, qui passe radialement sur la paroi, laquelle passe, de son côté, radialement sur le boîtier, par interposition d'une garniture d'étanchéité élastique, boîtier dans lequel la plaque du miroir est maintenue amovible par rapport à au moins un translateur, avec un actionneur électromécanique, serré contre la face arrière de la plaque du miroir. Suivant cette solution, le translateur d'une part et le boîtier avec la surface réfléchissante monté, d'autre part, peuvent être prémontés séparément, vérifiés quant à leur bon fonctionnement et tout d'abord stockés, ainsi qu'au besoin assemblés, les unités de miroir prémontées pouvant être conçues pour un nombre différent de translateurs à intégrer Le boîtier du miroir est complété par la plaque réfléchissante, à serrer axialement au moyen d'un écrou le long de son bord en forme de pot, sans risque de déformation de la surface réfléchissante, après quoi le translateur complet est inséré, de l'arrière, dans le boîtier et est vissé derrière la plaque du miroir, avec un tenon de raccord Le démontage s'effectue dans l'ordre inverse, sans qu'il soit nécessaire pour cela de démonter le translateur avec son actionneur piézo- électrique Lors de ce démontage, la plaque du miroir reste elle-même intacte, puisqu'elle peut être rectifiée et à nouveau montée, sans que les autres valeurs de construction du miroir en soient modifiées. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit Un mode de réalisation de l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif, de manière très schématisée mais approximativement à l'échelle, sur le dessin. La figure unique représente un miroir déformable suivant l'invention dans une vue en coupe longitudinale à travers un translateur. Le miroir 11 déformable, représenté à plus grande échelle, comporte frontalement, devant son boîtier 12, une plaque 13 déformable qui est conçue comme le fond d'un pot plat 14, c'est-à-dire que le long de son bord 15, elle se prolonge par une courte paroi 16 axiale, cylindrique creuse La surface de fond, orientée vers l'extérieur du pot 14, est configurée en surface réfléchissante 17, par usinage ou application d'une couche de revêtement En face de celle-ci, c'est-à-dire sur le côté intérieur du fond du pot, il est prévu sur la plaque 13 du miroir, des tenons 18, de préférence formés d'un seul tenant, qui servent chacun au raccordement coaxial d'un translateur 19 pour l'alimentation en pression, en vue de déformer localement la surface réfléchissante 17 Chaque translateur 19 est constitué d'un tube 20, long par rapport à la hauteur axiale du boîtier 12 du miroir, qui est fermé côté miroir, par un piston 21 monté Plastiquement, déplaçable axialement et en face, c'est- à-dire à l'extrémité opposée à la plaque 13 du miroir, du tube 20, par une butée 22 Entre cette butée 22 et le piston 21, il est monté coaxialement un actionneur 23 électromécanique qui est de préférence une colonne piézo-électrique Celle-ci est commandée par l'intermédiaire d'un connecteur traversant la butée 22 et par l'intermédiaire d'un câble 24. Dans la zone de son piston 21 frontal, le translateur est vissé avec un accouplement 25 en une ou plusieurs parties, qui de son côté est conçu sous la forme d'un manchon 26 passant sur le tenon 18 et qui, d'autre part, comporte une tige filetée 27, orientée en sens contraire A l'état ainsi monté, c'est-à-dire vissé indirectement avec le tenon 18, le translateur 19 traverse un alésage 28 pratiqué dans le boîtier 12 du 2684191 miroir Cet alésage 28 est élargi à l'arrière par une selle 29 contre laquelle s'applique axialement un collet 30, faisant saillie radialement, entourant en forme de bride le tube 20 du translateur Pour l'appui en application, ce collet est serré à l'arrière par une vis creuse 31 qui est vissée dans l'alésage 28 '1 élargi et pourvu d'un taraudage. La cavité du pot 14, au voisinage des manchons d'accouplement 26, entre le translateur 19 et le tenon 18 des plaques du miroir, peut être lavée par un courant de fluide de refroidissement qui arrive et est évacué par des canaux 32 traversant le boîtier 12 du miroir, parallèlement à son axe. La plaque du miroir, dans l'ensemble en forme de pot, passe avec sa paroi 16 périphérique, frontalement sur le boîtier 12, par interposition d'un joint torique d'étanchéité 33, en vue d'un centrage radial sans déformation Le bord 34 libre, opposé à la surface réfléchissante 17, de la paroi en pot 16, s'applique axialement contre une partie saillante 35 radiale du boîtier 12 du miroir, de manière qu'entre le côté frontal 36 du boîtier et le côté intérieur de la plaque 13 du miroir, il reste toujours avec certitude, une distance libre, afin d'éviter des déformations dues au montage de la plaque 13 du miroir Un écrou 38, vissé avec un filetage 37 du boîtier 12, sert d'une part à soutenir radialement la plaque 13 du miroir sur sa paroi en pot 16 et d'autre part à serrer axialement cette paroi 16 contre le boîtier 12; avec son épaulement 39 orienté radialement vers l'intérieur, l'écrou 38 passe à cet effet radialement sur une partie tournée 40 sur le bord périphérique, sur une distance qui correspond à l'épaisseur de la paroi en pot 16. En ce qui concerne la logistique de fabrication, il est possible d'avoir en stock des translateurs 19 prémontés, standardisés, apres vérification de leur bon fonctionnement et de les monter au besoin dans des miroirs 11 comportant un ou plusieurs tenons 18, à savoir de les visser avec l'accouplement 25 puis de les fixer avec la vis creuse 31 D'autre part, les miroirs 11 peuvent être prémontés, dans différentes dimensions (en ce qui concerne le nombre et la répartition des tenons 18 derrière la surface réfléchissante 13), par montage du pot 14 et pressés jusqu'â ce qu'ils soient étanches puis stockés, jusqu'â ce que l'on ait besoin d'un exemplaire (déterminé en ce qui concerne le nombre de tenons) et complété par vissage du translateur 19. Pour une éventuelle rectification ultérieure de la surface réfléchissante, par exemple à la suite d'un endommagement de la surface par des faisceaux laser à haute énergie, il suffit de dévisser les translateurs 19 complets (sans démonter leurs actionneurs piézo- électriques 23), des accouplements à tenons 25 et, après enlèvement de l'écrou 38, de retirer coaxialeminent le pot 14 du miroir, et après rectification de la surface réfléchissante 17, de compléter à nouveau le miroir 11, dans l'ordre inverse, avec un nombre limité de manipulations, après avoir inséré un nouvel organe d'étanchéité 33 Dans le cas ou il n'est prévu en particulier qu'un actionneur central derrière la plaque du miroir, il est intéressant, contrairement à l'exemple de réalisation représenté, de renoncer à visser le piston de l'actionneur avec la face arrière de la plaque du miroir, afin d'être encore plus certain, lors de l'assemblage, de ne pas déformer involontairement la plaque du miroir et afin de simplifier davantage le démontage Dans ce cas, le piston de l'actionneur s'applique tout contre la face arrière de la plaque du miroir Il est superflu de former des tenons d'accouplement derrière la plaque du miroir, ce qui a pour conséquence d'augmenter encore la qualité de la surface réfléchissante Pour éviter des transmissions irrégulières de la pression, dues à des déformations, du piston de l'actionneur â la face arrière de la plaque du miroir, il est opportun d'appliquer, derrière la plaque de miroir plane, sur sa face arrière, un piston avec une surface frontale en forme de capuchon sphérique, c'est-à-dire un piston présentant un grand diamètre sur sa bordure bombée (convexe) Si dans 1 e réglage de base de cette construction de miroir, l'actionneur bombe d 6 jà légèrement de manière convexe la plaque du miroir et si ensuite la surface réfléchissante est usinée plane, lorsque l'actionneur n'est pas commande, il s'établit une surface réfléchissante légèrement concave; en commandant progressivement l'actionneur, on peut ainsi obtenir un passage d'une surface réfléchissante concave â une surface convexe, en passant par une surface réfléchissante plane. REVENDICATIONS 1 Miroir ( 11) d 9 formable comportant une plaque ( 13) axialement plate, en forme de pot dont la paroi ( 16) périphérique prend appui axialement, sur son côté frontal, contre un boîtier ( 12), au moyen d'un épaulement ( 39) passant sur celle-ci, dans le plan de la plaque ( 13) du miroir, caractérisé en ce que l'épaulement ( 39) fait partie d'un écrou ( 38) qui est vissé sur le boîtier ( 12), par un filetage ( 37), qui passe radialement sur la paroi ( 16), laquelle de son côté passe radialement sur le boîtier ( 12), par interposition d'une garniture d'étanchéité ( 33) élastique, boîtier dans lequel la plaque ( 13) du miroir est maintenue amovible par rapport à au moins un translateur ( 19), avec un actionneur ( 23) électromécanique, serré contre la face arrière de la plaque ( 13) du miroir. 2 Miroir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le translateur ( 19) est vissé avec un tenon ( 18 forme sur la face arrière de la plaque ( 13) du miroir. 3 S Miroir selon la revendication 2, caractérisé en ce que le translateur ( 19) est vissé avec le tenon ( 18) correspondant, par un accouplement ( 25). 4 Miroir selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le translateur ( 19) est soutenu radialement avec un collet ( 30) faisant saillie radialement, contre une selle ( 29), dans le boîtier ( 12). Miroir selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le translateur ( 19) est serré axialement contre une selle ( 29), dans le boîtier ( 12), par rapport au tenon ( 18), au moyen d'un collet ( 30) faisant saillie radialement. 6 Miroir selon la revendication 2, caractérisé en ce que le translateur ( 19) est équipé d'un actionneur ( 23) coaxial qui est serré entre une butée ( 22) arrière et un piston ( 21) à visser côté miroir directement ou indirectement avec le tenon ( 18). 7 Miroir selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que son boîtier ( 12) est traversé, parallelement à 'axe des translateurs ( 19), par des canaux de fluide de refroidissement ( 32) qui débouchent dans une cavité, derrière la plaque ( 13) du miroir. 8 Miroir selon la revendication 1, caractérisé en ce que sonl translateur ( 19) est pressé, derrière la plaque ( 13) plane arrière, par un piston dáctionneur ( 21) légèrement bombé.