Brevet FR2823316A1 — publié le 20021011

qu'il comprend au moins deux trous microscopiques. L' invention concerne un émetteur de rayonnement laser multiaxial avec un séparateur optique de faisceaux, qui rayonne dans au moins 3 directions perpendiculaires entre elles et est conçu de préférence avec une possibilité de s mise de niveau automatique par rapport à la gravité. Des émetteurs de rayonnement laser multiaxial de ce type avec trois à cinq faisceaux de lumière laser visibles orientés suivant les axes du système de coordonnées cartésiennes servent en particulier dans l'industrie du bâtiment au levé des plans et à la mise de niveau. Habituellement, le séparateur de faisceaux de l'émetteur de rayonnement laser multiaxial est suspendu de manière mobile par gravité, avec support ponctuel, dans un 1S boîtier. Le document US5617202 divulgue un séparateur de faisceaux pour un émetteur de rayonnement laser multiaxial à mise de niveau automatique, lequel émet des rayonnements visibles dans 3 directions perpendiculaires entre elles, le séparateur de faisceaux proprement dit étant constitué de surfaces en miroir qui sont orientées à 45 par rapport au faisceau principal et masquées par un diaphragme et qui sont concues sous la forme de surfaces de prisme à revêtement réfléchissant ou de miroirs individuels réunis S par collage. Pour compenser une erreur de mise de niveau subsistant en cas de support ponctuel, mobile dans le boitier, du séparateur de faisceaux à l' aide du déplacement latéral, du audit support ponctuel, des faisceaux partiels par rapport au boitier, une lentille légèrement incurvée est disposée dans le boitier pour chaque faisceau partiel. Le faisceau laser à section transversale elliptique est polarisé parallèlement à un faisceau partiel et perpendiculairement à un autre faisceau partiel. En outre, le document EP797071 comporte un bloc structurel optique à mise de niveau automatique avec une source de lumière laser et un prisme, lequel est précédé, sur la trajectoire de faisceau, d'une paire de plaques en coin qui effectuent chacune une correction angulaire et, combinées entre elles, minimalisent une erreur angulaire lors de la mise de niveau. L' invention a pour but de fournir un émetteur de rayonnement laser multiaxial de haute précision, dans lequel peut étre mis en _uvre un séparateur optique de faisceaux de moindre précision. L'émetteur de rayonnement laser multiaxial selon l' invention comporte un séparateur de faisceaux avec au moins deux surfaces en miroir à revêtement réfléchissant perpendiculaires l'une à l'autre, orientées chacune à 45 par rapport à un faisceau principal collimaté d'une source de lumière laser et à 90 l'une par rapport à l'autre, une plaque en coin étant disposée sur la trajectoire de faisceau en aval d'au moins un des faisceaux partiels déviés de 90 par rapport au faisceau principal par les s surfaces en miroir. Lors de l'emploi de séparateurs de faisceaux de faible précision, même en cas de positionnement optimal du prisme du séparateur de faisceaux, au moins un faisceau partiel s'écarte de la déviation précise à 90 par rapport aux autres faisceaux partiels. Pour corriger l'erreur angulaire résiduelle subsistante, on peut choisir, lors de la fabrication du séparateur de faisceaux, parmi un jeu échelonné de diverses plaques en coin, au moins une plaque en coin concrète, laquelle, installée derrière le séparateur de faisceaux, ramène l'erreur résiduelle au dessous d'une valeur seuil admise. De manière avantageuse, les surfaces en miroir sont conçues sous la forme de surfaces de prisme à revêtement réfléchissant en métal ou en diélectrique, qui peuvent réalisées de manière techniquement simple, sous forme compacte et cohérente, en verre coulé ou en matière plastique injectée. 2s De manière avantageuse, le séparateur de faisceaux est conçu avec une possibilité d'ajustement par pivotement transversalement au faisceau principal selon deux axes, ce qui permet, à travers un choix préalable approprié de la position angulaire, de toujours caler deux faisceaux partiels à 90 et de réduire l'erreur entre deux autres faisceaux partiels. De manière avantageuse, les surfaces en miroir du séparateur de faisceaux sont assemblées au moins partiellement sous la forme d'un séparateur de faisceaux complet compact, de manière également avantageuse par collage, ce qui permet de simplifier techniquement la fabrication des séparateurs de faisceaux partiels individuels, par exemple sous la forme de quatre prismes à . Les erreurs angulaires entre les faisceaux partiels dues à la moindre précision admise du séparateur de faisceaux peuvent, grâce à la solution de la présente invention, être compensées par une meilleure précision en un autre endroit. De manière avantageuse, la plaque en coin est disposée de manière fixe par rapport au séparateur de faisceaux, de sorte que le séparateur de faisceaux forme, avec les plaques partielles associées, un bloc structurel compact, plus précis, pour la séparation des faisceaux. Selon un autre mode de réalisation avantageux, dans un séparateur de faisceaux à mise de niveau automatique monté mobile dans un boîtier par l'intermédiaire d'un support ponctuel, dévié par la gravité, avec amortissement des vibrations, la plaque en coin est disposée, dans le 2s boîtier à support ponctuel, dans la zone de sortie du faisceau partiel, de sorte que le bloc structurel monté mobile peut être concu de manière plus compacte et qu'un déplacement latéral par rapport au boîtier ne provoque pas de déviation angulaire supplémentaire. De manière avantageuse, le diaphragme qui est disposé entre le collimateur et le séparateur de faisceaux ou implanté sur le séparateur de faisceaux et qui masque pour l'essentiel le séparateur de faisceaux est pourvu d' orifices de diaphragne séparés pour chaque faisceau partiel, l 'orifice de diaphragme plan pour un faisceau partiel individuel étant, de manière également S avantageuse, inférieur à un quart des orifices de diaphragme plans restants, de sorte que ce faisceau partiel individuel faible, par exemple orienté vers le bas, est encore suffisamment intensif et que globalement, comme pour des raisons de géométrie l' orifice de diaphragne plan restant réalisable est plus grand qu'avec des orifices de diaphragme de même surface, les faisceaux partiels résiduels, orientés par exemple latéralement ainsi que vers le haut, sont plus intensifs. De manière avantageuse, l' orifice de diaphragme pour un faisceau partiel individuel H est de conception carrée, d'une part pour mieux exploiter la surface disponible et, d'autre part, pour générer dans le champ lointain une figure de diffraction de type réticule comme aide à l' orientation. De manière également avantageuse, les autres orifices de diaphragne sont ronds ou carrés et situés aussi près que possible des arêtes du prisme et de l' orifice de diaphragme carré afin d'obtenir une délimitation nette de l' image diffractée dans le champ lointain. De manière avantageuse, le plan de polarisation d'une source de lumière laser est polarisé à un angle de 45 par rapport aux faisceaux partiels déviés chacun de 90 par rapport au faisceau principal, la composante du faisceau principal orientée perpendiculairement au plan d' incidence de même que celle orientée parallèlement à celui-ci étant réfléchies, lors de la réflexion sur les surfaces en miroir, avec un degré de réflexion identique pour toutes les surfaces en miroir du séparateur de faisceaux. De manière avantageuse, le séparateur de faisceaux est S conçu en forme de pyramide tronquée et comporte au moins trois surfaces en miroir à couche réfléchissante inclinées à 45 par rapport à une surface de dessus transparente, orientées perpendiculairement les unes aux autres. De manière également avantageuse, l'axe de symétrie du séparateur de faisceaux en forme de pyramide tronquée est décalé latéralement par rapport au faisccau principal, une arête latérale étant disposée parallèlement au plan de polarisation du faisceau principal. S De manière avantageuse, un séparateur de faisceaux pour une source de lumière laser comme une diode laser à semi conducteurs classique à section du faisceau principal fortement elliptique se compose d'un prisme de séparateur de faisceaux obtenu par collage de deux prismes partiels, un premier prisme partiel prismatique comportant deux surfaces en miroir à couche réfléchissante perpendiculaires l'une à l'autre et une surface supérieure transparente les reliant respectivement à 45 , et le second prisme partiel prismatique comportant une surface en miroir à couche réfléchissante orientée à 45 par rapport à une surface latérale, et le premier prisme partiel étant relié par sa surface latérale au second prisme partiel par sa surface latérale, de manière également avantageuse par collage, de facon que la surface en miroir du second prisme partiel, soit en contact jointif avec la surface supérieure du premier prisme partiel avec un déport de la moitié de son épaisseur latéralement par rapport au plan de symétrie du premier prisme partiel, et soit orientée à 45 par rapport à celle-ci. L' invention sera exposée en détail en référence à un exemple de réalisation avantageux en se référant au dessin annexé dans lequel: la figure 1, illustre un émetteur de rayonnement laser multiaxial avec un séparateur optique de faisceaux, la figure 2a et la figure 2b, illustrent un prisme de séparateur de faisceaux avec un faisceau principal à section de faisceau ronde, la figure 3a et la figure 3b, illustrent un prisme de séparateur de faisceaux avec un faisceau principal à section de faisceau elliptique. Selon la figure 1, un émetteur de rayonnement laser multiaxial 1 renferme, dans son boltier 2, un séparateur de faisceaux 4 ajustable par pivotement autour de deux axes, monté sur un pendule 3 suspendu avec support ponctuel et dévié par la gravité G. Un faisceau principal collimaté H. avec un collimateur 5, d'une source de lumière laser 6 est dévié, à chaque fois à 90 sans précision, par des surfaces en miroir à revêtement réfléchissant 7a, 7b, 7c, 7d (dont seule la 7b est désignée) du séparateur de faisceaux 4. Sur la trajectoire de chacun des faisceaux partiels Ta, Tb, Tc, Td déviés à ainsi que sur celle du faisceau principal H est disposée, en aval du séparateur de faisceaux 4, une plaque en coin 8a, 8b, 8c, 8d, 8e qui sert à corriger l'erreur angulaire résiduelle restante et qui est fixée dans la zone de sortie du carter 2. Un diaphragme 9 disposé en amont masque le séparateur de faisceaux 4 et divise le faisceau principal H en zones individuelles, associées aux surfaces en miroir individuelles 7, pour les faisceaux partiels Ta, Tb, Tc, Td. Le séparateur de faisceaux 4 se compose de quatre prismes individuels à 45 qui sont collés entre eux pour former un ensemble compact et qui sont disposés de manière perpendiculaire les uns aux autres autour d'un axe de symétrie optiquement dégagé le long du faisceau principal H. Selon la figure 2a et la figure 2b, pour un faisceau principal H à section ronde 10, le diaphragme 9 associé au séparateur de faisceaux monobloc en forme de pyramide tronquée 4 à trois surfaces en miroir à revêtement réfléchissant 7b, 7c, 7d disposées à 45 par rapport au faisceau principal H est pourvu de quatre orifices de diaphragme séparés llb, llc, lld, lle pour chacun des trois faisceaux partiels Tb, Tc, Td et pour le faisceau principal H traversant la surface de dessus transparente 12, l' orifice de diaphragme plan lld pour un faisceau partiel individuel Td étant inférieur à un quart de chacun des trois autres orifices de diaphragme plans llb, llc, lle. L' orifice de diaphragme lle pour le faisceau principal H est carré, les orifices de diaphragme llb, llc, lld pour les faisceaux partiels Tb, Tc sont ronds et, respectivement, carré pour le faisceau partiel Td et situés le plus près possible des arêtes du prisme et de l' orifice de diaphragme carré lle. Le plan de polarisation 13 est polarisé à un angle de 45 par rapport aux faisceaux partiels déviés Tb, Tc, Td. Le faisceau partiel Tc dévié par la surface en miroir 7c est corrigé par la plaque en coin 8c montée fixe par rapport au séparateur de faisceaux 4. Selon la figure 3a et la figure 3b, le diaphragme 9 pour un faisceau principal H à section fortement elliptique 10 et à plan de polarisation 13 orienté selon un angle de 45 par rapport aux faisceaux partiels déviés présente une disposition plane associée des orifices de diaphragme individuels llb, llc, lld, lle, l' orifice de diaphragme plan lld étant plus petit est l'orifice de diaphragme lle pour le faisceau principal H étant carré. Le séparateur de faisceaux 4 est obtenu par collage de deux prismes partiels 14a, 14b, le premier prisme partiel prismatique 14a comportant deux surfaces en miroir à couche réfléchissante 7b, 7d perpendiculaires l'une à l'autre et une surface supérieure transparente 12 les reliant respectivement à 45 . Le second prisme partiel prismatique 14b comporte une surface en miroir à couche réfléchissante 7c orientée à 45 par rapport à une surface latérale 15. Le premier prisme partiel 14a est collé avec le second prisme partiel 14b par l'intermédiaire d'une surface latérale 15, la surface en miroir 7c du second prisme partiel 14b étant déportée latéralement de la moitié de son épaisseur par rapport au plan de symétrie du premier prisme partiel 14a, étant en contact jointif avec la surface supérieure 12 du premier prisme partiel 14a et étant orientée à 45 par rapport à celle-ci. Le faisceau partiel Tc dévié par la surface en miroir 7c est corrigé par la plaque en coin 8c montée fixe par rapport au séparateur de faisceaux 4. REVENDICATIONS 1. Émetteur de rayonnement laser multiaxial avec un séparateur optique de faisceaux (4) avec au moins deux S surfaces en miroir (7a, 7b, 7c, 7d) à revêtement réfléchissant perpendiculaires l'une à l'autre, orientées chacune à 45 par rapport à un faisceau principal collimaté (H) d'une source de lumière laser (6) et à 90 l'une par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'une plaque en coin (8a, 8b, 8c, 8d, 8e) est disposée sur la trajectoire de faisceau en aval d' au moins un des faisceaux partiels (Ta, Tb, Tc, Td) déviés de 90 par rapport au faisceau principal (H) par les surfaces en miroir (7). 2. Émetteur de rayonnement laser multiaxial selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces en miroir (7a, 7b, 7c, 7d) sont conçues sous la forme de surfaces de prisme à revêtement réfléchissant (14a, 14b). 3. Émetteur de rayonnement laser multiaxial selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces en miroir (7a, 7b, 7c, 7d) du séparateur de faisceaux (4) sont au moins partiellement réunies, 2s optionnellement par collage, sous la forme d'un ensemble compact, lequel est conçu optionnellement avec une possibilité d'ajustement par pivotement transversalement au faisceau principal (H) selon deux axes. 4. Émetteur de rayonnement laser multiaxial selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque en coin (8a, 8b, 8c, 8d, 8e) est disposée de manière fixe par rapport au séparateur de faisceaux (4). 5. Émetteur de rayonnement laser multiaxial selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce s que, dans un séparateur de faisceaux à mise de niveau automatique (4), au moins une plaque en coin (8a, 8b, 8c, 8d, 8e) est disposée dans la zone de sortie du faisceau partiel (Ta, Tb, Tc, Td) ou du faisceau principal (H) à travers un boîtier (2) à support ponctuel mobile du séparateur de faisceaux (4). 6. Émetteur de rayonnement laser multiaxial selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que entre un collimateur (5) et le séparateur de faisceaux (4) est disposé un diaphragme (9) à orifices de diaphragme séparés (lla, llb, llc, lld, lle) pour chaque faisceau partiel (Ta, Tb, Tc, Td) et pour le faisceau principal (H), exactement un orifice de diaphragme plan individuel (lld) pour un faisceau partiel individuel (Td) étant optionnellement inférieur à un quart des orifices de diaphragme plans restants (lla, llb, llc, lld, lle) et, de manière également optionnelle, un orifice de diaphragme (lle) pour le faisceau principal (H) est de forme carrée. 7. Émetteur de rayonnement laser multiaxial selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan de polarisation (13) de la source de lumière laser (6) est polarisé à un angle de 45 par rapport aux faisceaux partiels (Ta, Tb, Tc, Td) déviés chacun de 90 par rapport au faisceau principal (H). 8. Émetteur de rayonnement laser multiaxial selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le séparateur de faisceaux (4) est concu en forme de pyramide tronquée et comporte au moins trois surfaces en miroir à couche réfléchissante (7b, 7c, 7d) inclinées à par rapport à une surface de dessus transparente (12), S orientées perpendiculairement les unes aux autres et, optionnellement, est disposé avec un décalage latéral de son axe de symétrie par rapport au faisceau principal (H). 9. Émetteur de rayonnement laser multiaxial selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un séparateur de faisceaux (4) pour une source de lumière laser (6) à section (10') du faisceau principal (H) fortement elliptique se compose d'un ensemble composé de deux prismes partiels (14a, 14b), le premier prisme 1S partiel prismatique (14a) comportant deux surfaces en miroir à couche réfléchissante (7b, 7d) perpendiculaires l'une à l'autre et une surface supérieure transparente (12) les reliant respectivement à 45 , et en ce que le second prisme partiel prismatique (14b) comporte une surface en miroir à couche réfléchissante (7c) orientée à par rapport à une surface latérale (15), et en ce que les deux prismes partiels (14a, 14b) sont reliés par la surface latérale (15). 2s 10. Émetteur de rayonnement laser multiaxial selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface en miroir (7c) du second prisme partiel (14b) est décalée latéralement par rapport au plan de symétrie du premier prisme partiel (14a), est en contact jointif avec la surface supérieure (12) du premier prisme partiel (14a) et