Brevet FR2677460A3 — publié le 19921211

FR 2677460 A3 19921211 FR 9206762 A 19920604 La présente concerne un dispositif d'éclairage pour instruments d'optique, de préférence pour microscopes, comprenant une source de lumière, un collecteur placé devant la source de lumière et qui est reçu dans une monture ainsi qu'un miroir arrière concave placé derrière la source de lumière. Par le prospectus "Appareils d'éclairage, lampes, appareils à éclairs pour microscopes" de la demanderesse (portant la référence AS-H-XI-81 Noo), on connaît un grand nombre de dispositifs d'éclairage pour microscopes. Quelques-uns de ceux-ci possèdent également un miroir creux, formant un réflecteur de concentration, placé derrière la source de lumière. Ce miroir sert à la fois à l'augmentation du flux lumineux et à l'éclairement homogène de l'objet, du fait que la lumière que la source émet vers l'arrière est également exploitée. Ce miroir arrière peut être fixe ou ajustable par rapport au boîtier du dispositif d'éclairage. Pour permettre une exploitation optimale de la lumière, le miroir arrière doit être aligné exactement sur l'axe optique du collecteur. Si le miroir arrière est fixe, un tel alignement implique un coût d'ajustement important pendant la fabrication. On y renonce fréquemment s'il s'agit de dispositifs d'éclairage d'un prix relativement bas. Le résultat est que le miroir arrière n'est pas positionné exactement par rapport à l'axe optique du collecteur et que, par conséquent, la lumière rétroréfléchie (réfléchie dans la direction dont elle parvient) est seulement utilisée incomplètement pour l'éclairement de la pupille. Les dispositifs d'éclairage à miroir arrière ajustable possèdent un support d'ajustement autorisant un réglage sensible du miroir arrière suivant trois directions spatiales orthogonales. Toutefois, le coût de fabrication de tels supports d'ajustement est très important. Comme un tel support est généralement prévu à la fois pour la source de lumière et pour le miroir arrière, de tels dispositifs d'éclairage sont onéreux. De plus, le miroir arrière risque d'être désajusté lors d'un remplacement de la source de lumière par l'utilisateur. Le rajustement alors nécessaire, aussi bien de la source de lumière que du miroir arrière, demande beaucoup de temps et n'est pas facile à réaliser par l'utilisateur puisque la source de lumière et le miroir arrière disposent ensemble de six degrés de liberté indépendants les uns des autres. Par le modèle d'utilité allemand GM 19 73 675, on connaît un boîtier de lampe, pour appareils d'optique, qui est pourvu d'un collecteur ajustable et de plusieurs ajours dans lesquels on peut insérer ou bien des montures réceptrices avec des sources de lumière, ou alors une monture réceptrice avec un miroir arrière. Ce dernier est fixé par sa face postérieure contre la monture réceptrice concernée.Avec ce boîtier de lampe, l'alignement exact du miroir arrière sur l'axe optique du collecteur n'est pas non plus garanti car, d'une part, la position de l'axe optique du collecteur dans le boîtier de lampe dépend de la position à laquelle est ajusté le collecteur lui-même et, d'autre part, la face postérieure du miroir n'est pas parallèle à sa face antérieure réfléchissante, surtout s'il s'agit de miroirs relativement peu coûteux. I1 faut donc une adaptation individuelle de la monture du miroir au miroir qu'elle est destiné à recevoir si celui-ci doit avoir une position définie par rapport aux surfaces des bords de la monture du miroir. Le but de l'invention est de créer un dispositif d'éclairage, du type mentionné au début, dans lequel le miroir arrière soit aligné exactement sur l'axe optique du collecteur et qui puisse à la fois être fabriqué selon une technique simple et être ajusté facilement par l'utilisateur. Selon l'invention7 ce résultat est obtenu par le fait que la monture est pourvue d'une réception contre laquelle le miroir arrière est appliqué par sa face réfléchissante concave. Le dispositif d'éclairage selon l'invention possède seulement une monture dans laquelle est reçu d'une part le collecteur et sur laquelle est disposé d'autre part le miroir arrière Cette monture définit à la fois la position du miroir arrière par rapport à l'axe optique du collecteur et la distance qui sépare ce miroir du collecteur. Comme, en plus, le miroir arrière est appliqué par sa face antérieure réfléchissante contre la réception prévue sur la monture, la position de ce miroir est clairement définie, indépendamment du fait que la face postérieure du miroir est parallèle ou non à sa face antérieure réfléchissante. Le dispositif d'éclairage selon l'invention acquiert des propriétés avantageuses pour la fabrication et l'ajustement lorsque ia face réfléchissante du miroir arrière est sphérique. En effet, un déplacement de ce miroir sur la réception n'a alors plus d'influence sur l'ajustement optique: le centre de courbure est toujours situé sur l'axe optique du collecteur. Des réceptions convenant particulièrement pour un miroir arrière sphérique sont un montage par trois points ou un couteau annulaire. Si la réception est un couteau annulaire, le centre de ce couteau doit être situé sur l'axe optique du collecteur. Les dimensions de la monture sont à choisir de manière que la distance entre le collecteur et le miroir arrière corresponde à la somme de la distance focale du collecteur et du rayon de courbure du miroir arrière. De plus, la source de lumière doit être placée au centre de courbure du miroir arrière. Ce dernier reproduit alors la source de lumière sur lui-même, avec le taux de reproduction 1:1, et le collecteur reproduit en même temps la source de lumière et 1image rétroréfléchie de la source à l'infini. De préférence, le collecteur et le miroir arrière sont disposés fixe, c'est-à-dire non ajustables, dans ou sur la monture et seule la source de lumière est ajustable suivant trois directions de coordonnées orthogonales. On obtient une exploitation optimale de l'intensité de la source de lumière, de même qu'un éclairement homogène de la pupille côté éclairement de l'instrument d'optique, par le seul ajustement de la source de lumière. Le désajustement relatif du miroir arrière et du collecteur est exclu. La suppression du support d'ajustement pour le miroir arrière et pour le collecteur diminue en outre de façon considérable les coûts de fabrication du dispositif d'éclairage. comme sources de lumière approprIées, on peut envisager aussi bien des lampes à halogène que des lampes à décharge. On assure un éclairement particuliè remuent uniforme de la pupille de l'appareil d'optique en utilisant une lampe à halogène dont le filament boudiné est bobiné de manière que la lampe possède une aire ou tache lumineuse sensiblement carrée. Afin d'obtenir une bonne dissipation de la chaleur rayonnée par la source de lumière, surtout en cas d'utilisation d'une lampe à halogène, il convient que la monture soit métallique. De telles montures métalliques peuvent être fabriquées simplement et néanmoins avec un centrage suffisant des réceptions pour le miroir arrière et le collecteur par un processus de coulée par injection. Des opérations de tournage et de fraisage, coûteuses en temps de travail, ne sont pas nécessaires en pareil cas. Le miroir arrière peut être fixé simplement par un ou plusieurs ressorts contre la réception prévue pour lui. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif d'éclairage selon l'invention; - la figure 2 est une coupe horizontale du dispositif d'éclairage montré par la figure 1; et - les figures 3a à 3d sont des représentations schématiques de conditions d'éclairage avantageuses dans le plan focal du collecteur avec des fIlaments boudinés de différentes configurations et en cas d'utilisation d'une lampe à décharge. L'appareil d'éclairage pour microscopes montré par les figures 1 et 2, possède une monture 2 dans laquelle est reçu un collecteur 3 à deux lentilles: une lentille asphérique 3a et une lentille sphérique 3b. La lentille asphérique 3a est appliquée contre une butée 2a de la monture 2. Une distance définie entre les deux lentilles 3a, 3b du condenseur est assurée par un écarteur annulaire. Un manchon 4 est vissé sur la monture 2 pour fixer le collecteur 3 dans la monture. Un anneau à ressort 9 est interposé entre le collecteur 3 et le manchon 4 pour établir une tension définie entre le collecteur et la monture 2 ou le manchon 4. Ce dernier sert en même temps à la fixation de l'appareil d'éclairage sur un raccord à queue d'aronde annulaire, non représenté, prévu sur le statif du microscope.Le manchon 4 et la monture 2 sont fabriqués avec un centrage tel qu'après la fixation de l'appareil d'éclairage au statif du microscope, l'axe optique 5 du collecteur 3 coïncide avec l'axe optique du faisceau d'éclairage du statif. La monture 2 est prolongée derrière le collecteur 3 par deux segments de tube 6a, 6b. Ces segments sont centrés sur l'axe optique 5 du collecteur 3. Ils servent à la réception du miroir arrière 8, constituant un réflecteur de concentration sphérique. Dans ce but, chaque segment de tube 6a, 6b est pourvu d'un segment de couteau annulaire 7a, 7b, contre lequel le miroir 8 est appliqué par sa face intérieure sphérique 8a. Comme les segments de tube 6a, 6b, les segments de couteau annu iaire 7a, 7b sont centrés sur l'axe optique 5. La monture 2 et aussi les segments de tube 6a, Ub et les segments de couteau annulaire 7a, 7b sont fabriqués en une seule pièce par un processus de coulée par injection, donc selon une technique de production simple et économIque. La pièce ainsi obtenue est en métal pour que la chaleur émise par la source de lumière 1 soit convenablement dissipée par un boîtier de lampe non représenté. Pour le montage du miroir arrière 8, celui-ci est appliqué simplement par sa face intérieure réfléchissante 8a contre les segments de couteau annulaire 7a, 7b puis pressé par un étrier à ressort 10 contre les segments ae couteau, ce qui assure sa fixation. La réception du miroir arrière 8 par sa face intérieure réfléchissante 8a sur des segments de couteau annulaire 7a, 7b centrés sur l'axe optique 5, assure que ce miroir est toujours ajusté de manière que son centre de courbure soit situé sur l'axe optique 5. Le décentrage du miroir 8 est totalement exclu. La distance entre la butée 2a de la monture 2, contre laquelle est appliqué le collecteur, et les segments de couteau annulaire 7a, 7b, a été choisie de manière sue la distance entre le collecteur 3 et le centre du miroir arrière 8 corresponde à la somme de la focale f du collecteur 3 et du rayon de courbure r du miroir 8, ce qui veut dire que le foyer du collecteur 3 et le centre de courbure du miroir arrière 8 coïncident. Une source de lumière 1 placée au centre de courbure du miroir 8, par exemple le filament boudiné la d'une lampe à b.alogène, est reproduite par le miroir 8 sur lui-même, latéralement à l'envers, avec le taux de reproduction 1:1. Le collecteur 3 reproduit alors en même temps le filament la et son image rétroréfléchie à l'infini. Pour la focalisation et le centrage de la source de lumière 1, la douille de lampe 11 est placée sur une plaque support 12 faisant partie d'un support d'ajustement. Ce dernier permet d'ajuster la source de lumière 1 suivant les trois directions orthogonales dans l'espace. Le support d'ajustement possède trois boutons de réglage 13 à 15 auxquels on peut accéder à travers des perçages ménagés en conséquence dans le boîtier de lampe non représenté sur les figures 1 et 2. Le bouton de réglage 13 est pourvu d'une vis. La rotation de cette vis provoque la translation horizontale de la source de lumière 1 perpendiculairement à l'axe optique 5. Les boutons de réglage 14 et 15 sont chacun pourvus d'un arbre d'excentrique.La rotation du bouton 15 provoque une translation en hauteur et la rotation du bouton 14 provoque le mouvement de focalisation de la source de lumière 1 le long de l'axe optique du collecteur 3. Cet appareil d'éclairage de microscope comporte seulement trois degrés de liberté en tout pour l'ajustement. Il permet néanmoins d'éclairer sous une forte intensité et de manière sensiblement homogène la pupille côté éclairement du microscope, même lorsque des sources de lumière 1 différentes sont employées. Pour ajuster la source de lumière 1, on la positionne d'abord dans le plan focal du collecteur 3 par la manoeuvre du bouton de réglage 14. Ainsi, aussi bien la source de lumière 1 que l'image de cette source rétroréfléchie par le miroir arrière 8 sont toujours reproduites à l'infini. La partie restante de l'ajustement optimal, c'est-à-dire le positionnement de la source de lumière dans le plan focal du collecteur 3, dépend ensuite essentiellement de la configuration géométrique de l'aire ou tache lumineuse de la source de lumière employée. Il est à tenir compte du fait, à cet égard, que le miroir 8 reproduit toujours la source 1 latéralement à l'envers sur lui-même Les figures 3a-d montrent les positions relatives de la source de lumière et de son image rétroréfléchie dans le plan focal du collecteur pour différents ajustements préférés de la lampe. L'axe optique du collecteur est chaque fois perpendiculaire au plan du dessin et est désigné de nouveau par 5. Les sources de lumière selon les figures 3a et 3b comportent chacune un filament boudiné 17 ou 17b produisant une aire lumineuse à peu près carrée. Le filament 17 de la figure 3a est boudiné symétriquement par rapport à un axe 16. Ce filament est ajusté de manière que l'axe de symétrie coupe l'axe optique 5. L'image réfléchie 17a, représentée en pointillé, du filament 17 éclaire alors exactement les intervalles entre les spires du filament 17, de sorte que l'aire délimitée par le filament 17 est éclairée à peu près uniformément. Le filament 17b selon la figure 3b possède une confiquration en dents de scie. Il est ajusté de manière que la distance entre l'axe central 16b du filament 17b et l'axe optique 5 corresponde à 1/4 de l'espacement 1 de deux spires voisines. L'image 17c du filament, représentée en pointillé, éclaire alors de nouveau exactement les intervalles entre les spires du filament boudiné 17b. Ce dernier et l'image 17c du filament produisent de nouveau une aire lumineuse carrée et dont l'éclairement est à peu près uniforme. La figure 3c montre un filament boudiné 17d produisant une aire lumineuse à peu près rectangulaire. Ce filament est avantageusement ajusté de manière que le bord supérieur ou le bord inférieur de cette aire soit situé à ia nauteur de l'axe optique 5. Dans ces condi tions, l'image rétroréfléchie 17e du filament 17d se trouve alors juste au-dessus ou au-dessous du filament lumineux, si bien que, dans ce cas aussi, le filament 17d et son image 17e produisent une aire lumineuse de forme carrée et dont l'éclairement est à peu près uniforme L'ajustement de l'arc 18 d'une lampe à décharge s'effectue de façon analogue à l'ajustement du filament 17d selon la figure 3c. Cependant, comme le montre la figure 3d, l'arc 18 est dans ce cas ajusté de manière qu'il soit décalé latéralement par rapport à l'axe optique 5. L'arc 18 et son image rétroréfléchie iôa produisent alors ici également, une aire lumineuse à peu près carrée et uniformément éclairée. Bien que l'invention ait été décrte en référence à un appareil d'éclairage de microscope, représenté sur les dessins, des dispositifs d'éclairage selon l'invention sont applicables dans tous les appareils d'optique, comme par exemple des projecteurs, dans lesquels un éclairement de forte intensité et homogène d'une pupille côté éclairement est avantageux. RE5vrFEDICATIONS 1. Dispositif d'éclairage pour instruments d'optique, de préférence pour microscopes, comprenant une source de lumière, un collecteur placé devant la source de lumière et qui est reçu dans une monture, ainsi qu'un miroir arrière concave placé derrière la source de lumière, caractérisé en ce que la monture (2) est pourvue d'une réception (7a, 7b) contre laquelle le miroir arrière (8) est appliqué par sa face réflechissante concave (8au. 2. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face réfléchissante (8a) est sphérique. 3. Dispositif d'éclairage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la réception (7a, 7b) est formée par des segments d'un couteau annulaire et que le centre de ces segments est situé sur l'axe optique (5! du collecteur (3). 4. Dispositif d'éclairage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le collecteur (3) et le miroir arrière (8) sont disposés à une distance l'un de l'autre qui correspond à la somme de la focale (f) du collecteur (3) et du rayon de courbure Ir) du miroir arrière (8). 5. Dispositif d'éclairage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source de lumière (1) est placée dans le centre de courbure du miroir arrière. 6. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le collecteur (3) et le miroir arrière (8) sont fixes et que seulement la source de lumière (1) est ajustable suivant trois directions orthogonales. 7. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la monture (2) est métallique et est fabriquée par un processus de coulée par injection. 8. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le miroir arrière (8) est fixé sur la monture (2) par un ou plusieurs ressorts (10). 9. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérise en ce que la source de lumière (1) est une lampe à halogène. 10. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la source de lumière (1) est une lampe à décharge.