Brevet FR2718235A1 — publié le 19951006

Ondemètre optique employant une machine de mesure de longueurs. Base de l'invention 1. Domaine de l'invention La présente invention porte sur un ondemètre optique employant une machine de mesure de longueurs. 2. Description de la technique afférente La figure 3 est un schéma d'un ondemètre optique d'une technique antérieure. Sur cette figure 3, le repère 1 désigne une source lumineuse à mesurer, le repère 3 un diviseur de faisceau, le repère 4 un miroir fixe, le repère 5 un miroir mobile, le repère 6 une machine de mesure de longueurs, le repère 9 un récepteur de lumière, le repère 10 un convertisseur, le repère 14 un calculateur, le repère 15 un afficheur, le repère 16 une partie de commande de miroir mobile, le repère 17 un mécanisme de déplacement rectiligne, le repère 21 une partie de détection de position, le repère 22 une partie de comptage de distance et le repère 23 une partie de comptage de lumière interférente. La machine de mesure de longueurs 6 représentée sur la figure 3 comprend une échelle 61 et un capteur 62. La partie de commande de miroir mobile 16 comprend une partie moteur 16A, des poulies 16B et 16C, une courroie 16D et des interrupteurs de fin de course 16E et 16F. La courroie 16D est par exemple en caoutchouc. Un faisceau 1A de longueur d'onde inconnue émis par la source lumineuse 1 à mesurer est divisé par le diviseur de faisceau 3 en deux faisceaux, un faisceau transmis 1 B et un faisceau réfléchi 1 C. Le faisceau réfléchi 1 C est à nouveau réfléchi par le miroir fixe 4, par exemple un réflecteur en coin de cube, et traverse le diviseur de faisceau 3 pour tomber sur le récepteur de lumière 9. Le faisceau transmis 1 B est réfléchi par le miroir mobile 5, par exemple le réflecteur en coin de cube, et de nouveau par le diviseur de faisceau 3 pour tomber sur le récepteur de lumière 9. Le faisceau transmis 1 B et le faisceau réfléchi 1C qui tombent sur le récepteur de lumière 9 interfèrent entre eux pour former une lumière composite 1 D dans le récepteur de lumière 9, qui envoie au convertisseur 10 un signal électrique 9A correspondant à l'intensité de la lumière interférente. Le convertisseur 10 convertit le signal électrique 9A venant du récepteur de lumière 9 en impulsions et envoie celles-ci à la partie de comptage de lumière interférente 23. Le miroir mobile 5 est fixé à la courroie 16D tendue entre les poulies 16B et 16C de la partie de commande de miroir mobile 16. Lorsqu'un moteur tourne dans la partie moteur 16A, la poulie 16C, qui est fixée à ce moteur, tourne pour déplacer le miroir mobile 5 fixé à la courroie 16D sur le mécanisme de déplacement rectiligne 17 dans la direction d'un axe optique. Pendant que le miroir mobile 5 se déplace dans la direction de cet axe optique, le signal électrique 9A émis par le récepteur de lumière 9 devient un signal électrique qui correspond à la variation se répétant périodiquement de l'intensité lumineuse due à l'interférence. La longueur d'onde du signal électrique 9A est la même que celle du faisceau 1 A a mesurer. La machine de mesure de longueurs 6 envoie un signal impulsionnel 6A à la partie de détection de position 21 et à la partie de comptage de distance 22 chaque fois que le miroir mobile 5 se déplace du pouvoir séparateur en distance du capteur 62. Le capteur 62 envoie un signal d'origine 6B à la partie de détection de position 21 lorsque le miroir mobile 5 franchit le milieu de I'échelle 61. La partie de détection de position 21 compte le nombre d'impulsions du signal impulsionnel 6A déclenché par le signal d'origine 6B émises par le capteur 62 de la machine de mesure de longueurs 6 et, lorsque le miroir mobile 5 se déplace d'une distance arbitraire, c'est-a-dire lorsque le nombre d'impulsions du signal impulsionnel 6A atteint une valeur arbitraire, la partie de détection de position 21 émet un signal de position 21A pour l'arrêt. Lorsque la partie de comptage de lumière interférente 23 reçoit le signal de position 21A de la partie de détection de position 21, elle commence à compter le nombre d'impulsions d'un signal produit par le convertisseur 10 et s'arrête de compter lorsqu'elle reçoit de nouveau le signal de position 21A de la partie de détection de position 21 pour envoyer un résultat de comptage K au calculateur 14. Lorsque la partie de comptage de distance 22 reçoit le signal de position 21A de la partie de détection de position 21, elle commence à compter des impulsions du signal impulsionnel 6A émis par le capteur 62 de la machine de mesure de longueurs 6 et, lorsqu'elle reçoit de nouveau le signal de position 21A de la partie de détection de position 21, elle s'arrête de compter pour to envoyer un résultat de comptage N au calculateur 14. Le calculateur 14 fait un calcul en substituant le résultat de comptage N que lui a envoyé la partie de comptage de distance 22 dans l'équation: L = N x (définition de la machine de mesure de longueurs), dans laquelle L est la distance de déplacement du miroir mobile 5, et en outre substituant la distance de déplacement L et le nombre d'impulsions K que lui a envoyé la partie de comptage de lumière interférente 23 dans l'équation x = 2LIK pour obtenir X, c'est-à-dire le longueur d'onde de la lumière à mesurer, afin de l'envoyer à l'afficheur 15, qui affiche les données de longueur d'onde de la lumière mesuree. Lorsque le miroir mobile 5 atteint l'un ou l'autre des interrupteurs de fin de course 16E et 16F, la partie moteur 16A inverse le sens de rotation du moteur qu'elle contient. Une série de données peuvent être obtenues par déplacement répété du miroir mobile, et la longueur d'onde peut être mesurée de façon plus précise par détermination de la moyenne des données. La figure 4 montre la constitution du miroir mobile 5 et de la machine de mesure de longueurs 6 de l'ondemètre optique de la figure 3. Sur cette figure 4, le miroir mobile 5 peut se déplacer horizontalement sur le mécanisme de déplacement linéaire 17. La distance de déplacement du miroir mobile 5 est mesurée par l'échelle 61 et détectée par le capteur 62. L'échelle 61 est pourvue d'une origine dans sa partie centrale. Pour améliorer la précision de mesure de l'ondemètre optique ayant la constitution représentée sur la figure 3, il faut améliorer la précision de mesure de la machine de mesure de longueurs 6 et allonger la longueur de mesure. Pour cela, la machine de mesure de longueurs 6 de la figure 4 comporte une échelle 61 ayant une origine, et une lumière de longueur d'onde connue, telle que laser stabilisé en fréquence, tombe sur l'ondemètre optique pour un étalonnage de distance entre l'origine de l'échelle 61 de la machine de mesure de longueurs 6 et une limite arbitraire de déplacement du miroir mobile 5. Cependant, sur la figure 4 par exemple, l'étalonnage de distance de l'échelle 61 peut être fait seulement soit dans l'intervalle entre A et le milieu de celle-ci, io soit dans l'intervalle entre B et ce milieu, bien que l'échelle 61 permette une mesure effective dans un intervalle entre A et B de part et d'autre de son origine. Par suite, le domaine effectif d'étalonnage est réduit à la moitié de l'échelle, ce qui réduit la précision de l'ondemètre. Bien qu'il soit possible de rendre grande la distance de mesure en déplaçant à l'avance le miroir mobile 5 de l'origine de l'échelle 61 à A puis en faisant une mesure entre A et B après avoir fait l'étalonnage entre A et l'origine de l'échelle 61 et entre B et cette origine, le miroir mobile 5 est déplacé par le moteur de la partie moteur 16A au moyen de la courroie 16D de la partie de commande de miroir mobile 16 comme représenté sur la figure 3, de sorte que, lorsque le miroir mobile 5 se déplace du milieu de l'échelle 61 à A et s'arrête la, le miroir mobile 5 ne s'arrête pas toujours au même endroit en raison de l'inertie du moteur de la partie moteur 16A ou de l'élasticité de la courroie 16D et, par conséquent, I'étalonnage n'est pas valable pour une mesure correcte de longueur d'onde. Résumé de l'invention Un but de la présente invention est de fournir un ondemètre optique de haute précision en permettant à la lumière émise par une source de lumière blanche de tomber sur un interféromètre, la lumière ayant un rendement d'interférence maximal lorsque le miroir mobile est situé à un endroit o le chemin optique qui l'atteint est de même longueur que celui qui atteint le miroir fixe, et ensuite exécutant un étalonnage commençant à une position de référence du miroir mobile o le rendement d'interférence est maximal aussi loin que le miroir mobile peut être déplacé, de façon à étendre la longueur effective de l'échelle pour l'étalonnage. Pour atteindre ce but, la présente invention fournit un ondemètre optique comprenant un diviseur de faisceau 3 qui divise en deux faisceaux un faisceau émis par une source lumineuse 1 à mesurer, un miroir fixe 4 destiné à renvoyer au diviseur de faisceau 3 un des faisceaux formés par celui-ci, un miroir mobile qui renvoie au diviseur de faisceau 3 I'autre faisceau formé par celui-ci, une machine de mesure de longueurs 6 qui est pourvue d'une échelle 61 et d'un capteur 62 et émet un signal impulsionnel 6A chaque fois que le miroir mobile est déplacé du pouvoir séparateur en distance du capteur 62, un récepteur de lumière 9 qui convertit en un signal électrique la lumière interférente produite lorsque les faisceaux partiels se rejoignent, un convertisseur 10 qui convertit en impulsions un signal analogique produit par le récepteur de lumière 9, une partie de détection de position 11 qui compte le nombre d'impulsions du signal impulsionnel 6A et arrête de compter pour émettre un signal de détection de position 11A lorsqu'il détecte le déplacement du miroir mobile 5 pour une distance arbitraire, une partie de comptage de lumière interférente 13 destinée à compter le nombre d'impulsions émises par le convertisseur 10, une partie de comptage de distance 12 destinée à compter le nombre d'impulsions émises par le capteur 62 de la machine de mesure de longueurs 6, un calculateur 14 qui calcule la longueur d'onde de la lumière à mesurer d'après le nombre d'impulsions de la lumière interférente compté par la partie de comptage de lumière interférente 13 et celui compté par la partie de comptage de distance 12, et un afficheur 15 destiné à afficher la valeur de la longueur d'onde calculée fournie par le calculateur 14, cet ondemètre optique comprenant en outre une source de lumière blanche 2 destinée à émettre une lumière ayant un rendement d'interférence maximal lorsque le miroir mobile est située à un endroit o le chemin optique qui l'atteint est de même longueur que celui qui atteint le miroir fixe, un récepteur de lumière 7 qui convertit en un signal électrique la lumière interférente émise par la source de lumière blanche 2, et un convertisseur 8 qui envoie un signal d'origine 8A à la partie de détection de position 11, à la partie de comptage de distance 12 et à la partie de comptage de lumière interférente 13 lorsque le signal d'interférence émis par le récepteur de lumière 7 dépasse une valeur fixée. Description des dessins La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un ondemètre optique selon la présente invention. La figure 2 est un graphique de forme d'onde de lumière interférente émise par une source de lumière blanche de la figure 1. La figure 3 est un schéma fonctionnel d'un ondemètre optique d'une technique antérieure. La figure 4 est un dessin expliquant l'étalonnage de distance d'une machine de mesure de longueurs. Description de la réalisation préférée La figure 1 montre la constitution de l'ondemètre optique de la présente invention. Sur cette figure 1, le repère 2 désigne une source de lumière blanche, le repère 7 un récepteur de lumière, le repère 8 un convertisseur, le repère 1il une partie de détection de position, le repère 12 une partie de comptage de distance, le repère 13 une partie comptage de lumière interférente, et les autres éléments sont les mêmes que ceux de la figure 3. C'est-à-dire que l'ondemètre optique de la figure 1 est obtenu par adjonction à celui de la figure 3 de la source de lumière blanche 2, du récepteur de lumière 7 et du convertisseur 8 et remplacement de la partie de détection de position 21, de la partie de comptage de distance 22 et de la partie de comptage de lumière interférente 23 de l'appareil de la figure 3 par la partie de détection de position 11, la partie de comptage de distance 12 et la partie de comptage de lumière interférente 13. Sur la figure 1, un faisceau 1A de longueur d'onde inconnue émis par la source lumineuse 1 à mesurer est divisé par un diviseur de faisceau 3 en un faisceau transmis 1 B et un faisceau réfléchi 1 C. Le faisceau réfléchi 1 C est réfléchi par le miroir fixe 4 et traverse le diviseur de faisceau 3 pour tomber sur le récepteur de lumière 9, tandis que le faisceau transmis 1 B est réfléchi par le miroir mobile 5 et de nouveau par le diviseur de faisceau 3 pour tomber sur le récepteur de lumière 9. Lorsque le faisceau réfléchi 1 C et le faisceau transmis 1 B tombent sur le récepteur de lumière 9, ils interfèrent entre eux, de sorte que le récepteur de lumière 9 sur lequel tombe la lumière composite 1 D envoie au convertisseur 10 un signal électrique 9A correspondant à l'intensité de la lumière interférente. Le miroir mobile 5 est déplacé par la partie de commande de miroir mobile 16 comme sur la figure 3 et le récepteur de lumière 9 émet le signal électrique 9A. Le convertisseur 10 convertit le signal électrique 9A qu'il reçoit du récepteur de io lumière 9 en impulsions qu'il envoie à la partie de comptage de lumière interférente 13. Le faisceau de lumière blanche 2A émis par la source 2 est divisé en deux faisceaux, un faisceau réfléchi 2C et un faisceau transmis 2B. Le faisceau réfléchi 2C est réfléchi par le miroir fixe 4 et traverse le diviseur de faisceau 3 pour tomber sur le récepteur de lumière 7, tandis que le faisceau transmis 2B est réfléchi par le miroir mobile 5 et de nouveau par le diviseur de faisceau 3 pour tomber sur le récepteur de lumière 7. Le récepteur de lumière 7 convertit la lumière composite 2D formée par superposition du faisceau réfléchi 2C et du faisceau transmis 2B en un signal électrique 7A qu'il envoie au convertisseur 8. Le convertisseur 8 convertit le signal électrique 7A en un signal pulsatoire d'origine 8A lorsque son niveau est le plus haut. Le signal électrique 7A va être décrit à l'aide de la figure 2, qui est un graphique de forme d'onde de signal interférent de la lumière blanche sur lequel l'axe des ordonnées indique le courant tandis que l'axe des abscisses indique la distance de déplacement de la platine mobile. Le signal électrique 7A devient un signal électrique qui correspond à la variation périodique de l'intensité de la lumière due à l'interférence. La lumière blanche a une distance de cohérence suffisamment faible pour produire une interférence dans le cas o la différence de longueur entre le chemin optique du faisceau réfléchi 2C et celui du faisceau transmis 2B est faible, et le rendement d'interférence est maximal dans le cas o ils sont égaux. Par conséquent, il est possible de détecter la position du miroir mobile o les chemins optiques sont de même longueur en fixant la valeur de seuil du convertisseur 8 à une valeur à laquelle le rendement d'interférence est maximal. La machine de mesure de longeurs 6 constituée de l'échelle 61 et du capteur 62 envoie le signal impulsionnel 6A à la partie de détection de position 11 et à la partie de comptage de distance 12 chaque fois que le miroir mobile 5 est déplacé du pouvoir séparateur en distance du capteur 62. La partie de détection de position 11 est déclenchée par le signal d'origine 8A pour compter le nombre d'impulsions du signal impulsionnel 6A et s'arrête de compter pour o0 envoyer un signal de position 31 au mécanisme de déplacement rectiligne 17 et à une partie de comptage de distance 18 lorsque le miroir mobile 5 est déplacé d'une distance arbitraire, c'est-à-dire lorsque le nombre d'impulsions du signal impulsionnel 6A atteint une valeur arbitraire. La partie de comptage de lumière interférente 13 commence à compter le nombre d'impulsions d'une signal émis par le convertisseur 10 lorsqu'elle reçoit le signal d'origine 8A du convertisseur 8 et s'arrête de compter lorsqu'elle reçoit le signal de détection de position 11A de la partie de détection de position 11 pour envoyer le résultat de comptage K au calculateur 14. La partie de comptage de distance 12 commence à compter le signal impulsionnel 6A émis par le capteur 62 de la machine de mesure de longueurs 6 lorsqu'elle reçoit le signal d'origine 8A du convertisseur 8 et s'arrête de compter lorsqu'elle reçoit le signal de détection de position 11A de la partie de détection de position 11 pour envoyer le résultat de comptage N au calculateur 14. Le calculateur 14 fait un calcul en substituant le résultat de comptage N venant de la partie de comptage de distance 12 dans l'équation L = N x (définition de la machine de mesure de longueurs), dans laquelle L est la distance de déplacement du miroir mobile 5, et fait en outre un calcul en substituant la distance de déplacement L et le nombre d'impulsions de la lumière interférente venant de la partie de comptage de lumière interférente 13 dans l'équation X = 2LUK, dans laquelle x est la longueur d'onde de la lumière à mesurer, pour envoyer les données de longueur d'onde de la lumière à mesurer à un afficheur , qui affiche ces données que lui envoie la partie de calcul 14. Dans la présente invention, la lumière blanche, dont le rendement d'interférence est maximal lorsque le miroir mobile est situé à un endroit o le chemin optique qui l'atteint est de même longueur que celui qui atteint le miroir fixe, tombe sur un interféromètre, et un étalonnage de distance est effectué relativement à la position du miroir mobile o le rendement d'interférence est maximal de façon qu'il soit possible de fixer une origine sur une échelle d'une machine de mesure de longueurs n'ayant pas d'origine pour fournir un long domaine de déplacement du miroir mobile pour une mesure précise d'une longueur d'onde de lumière. REVENDICATION Ondemètre optique employant une machine de mesure de longueurs, caractérisé par le fait qu'il comprend: un diviseur de faisceau (3) qui divise en deux faisceaux un faisceau émis par une source lumineuse (1) à mesurer, un miroir fixe (4) destiné à renvoyer au diviseur de faisceau (3) un des faisceaux formés par celui-ci, un miroir mobile (5) qui renvoie au diviseur de faisceau (3) I'autre faisceau formé par celui-ci, une machine de mesure de longueurs (6) qui est pourvue d'une échelle (61) et d'un capteur (62) et émet un signal impulsionnel (6A) chaque fois que le miroir mobile (5) est déplacé du pouvoir séparateur en distance du capteur (62), un premier récepteur de lumière (9) qui convertit en un signal électrique la lumière interférente produite lorsque les faisceaux partiels se rejoignent, un premier convertisseur (10) qui convertit en impulsions un signal analogique produit par le récepteur de lumière (9), une partie de détection de position (11) qui compte un certain nombre d'impulsions du signal impulsionnel (6A) et s'arrête de compter pour émettre un signal de détection de position (11A) lorsqu'elle détecte un déplacement d'une distance arbitraire du miroir mobile (5), une partie de comptage de lumière interférente (13) destinée à compter un certain nombre d'impulsions émises par le convertisseur (10), une partie de comptage de distance (12) destinée à compter un certain nombre d'impulsions émises par le capteur (62) de la machine de mesure de longueurs (6), un calculateur (14) qui calcule la longueur d'onde de la lumière à mesurer d'après le nombre d'impulsions de la lumière interférente compté par la partie de comptage de lumière interférente (13) et celui compté par la partie de comptage de distance (12), et un afficheur (15) destiné à afficher la valeur de la longueur d'onde calculée émise par le calculateur (14), cet ondemètre optique comprenant en outre: une source de lumière blanche (2) destinée à émettre une lumière ayant un rendement d'interférence maximal lorsque le miroir mobile est situé à un endroit o le chemin optique qui l'atteint est de même longueur que celui qui atteint le miroir fixe, un deuxième récepteur de lumière (7) qui convertit en un signal électrique la lumière interférente émise par la source de lumière blanche (2), et un deuxième convertisseur (8) qui envoie un signal d'origine (8A) a la partie de détection de position (11), à la partie de comptage de distance (12) et à la partie de comptage de lumière interférente (13) lorsque le signal d'interférence émis par le deuxième récepteur de lumière (7) dépasse une valeur fixée.