FR 2682761 A1 19930423 FR 9112912 A 19911018 de A 2682761 Procédé et dispositif pour l'analyse d'une surface d'onde lumineuse L'invention concerne l'analyse de la surface d'onde, ou "front d'onde", d'un faisceau de lumière. Ce type d'analyse permet le contrôle des éléments optiques, ainsi que la qualification des appareils optiques Il permet aussi l'étude de phénomènes physiques non directement mesurables, tels que les variations d'indice optique au sein de milieux turbulents que l'on peut rencontrer à la traversée de l'atmosphère terres- tre, ou bien dans une veine de soufflerie, par exemple. Dans l'analyse de surface d'onde, il existe deux classes principales de procédés: ceux qui permettent la mesure d'une quantité directement reliée à la phase de l'onde, et ceux qui mesurent une quantité liée aux gradients et/ou à la courbure locale de la phase de cette même onde. Les appareils relevant de la première classe ont l'avantage d'une grande simplicité dans le traitement des mesures, puisqu'il n'est pas nécessaire de procéder à une ou deux intégrations sur celles- ci pour obtenir le profil de la surface d'onde Par contre, leur dynamique et leur sensibilité ne sont pas réglables, ce qui limite leur champ d'application à, en général, la mesure de faibles déphasages. La seconde classe d'appareils (gradients et/ou courbures locales de la phase) peut être subdivisée en deux sous-classes. La première sous-classe opère à partir des systèmes dits "géométriques" Un premier exemple en est le test de HARTMANN (Zverev V A, et al, "Testing the primary mirror of the Large Azimuthal Telescope by the Hartmann method during its manufactu- re", Sov J Opt Technol, Vol 44, No 3, 1977) Le principe consiste à introduire un masque dans le plan d'analyse, pour définir des pinceaux de rayons lumineux bien localisés On étudie alors la déviation de ceux-ci par rapport aux trajets idéaux qu'ils auraient dû suivre, tels que prévus par les lois de l'optique géométrique Cette nécessité de recourir à un masque est rédhibitoire pour de nombreuses applications, par exemple en présence de faibles flux lumineux. Une variante est l'analyseur de Hartmann-Shack (Wyant J C et al., "Phase measurements systems for adaptative optics", AGARD Conf Proc, No 300, 1981) Au lieu d'un masque, cet analyseur utilise une grille de micro-lentilles, placée dans un plan conjugué du plan d'analyse La dynamique de ce type de système est limitée, car pour les forts gradients locaux de la phase de l'onde analysée, la focalisation de chaque micro-lentille s'effectue loin de son axe optique En outre, l'appareil manque de souplesse d'utilisation: si l'on désire changer sa sensibili- té, il faut à chaque fois réaliser une nouvelle grille de micro- lentilles de longueurs focales différentes. A la sous-classe dite "géométrique" appartiennent encore les systèmes fondés sur un principe d'ombroscopie (Roddier F et al, "Curvature sensing and compensation: a new concept in adaptative optics", Appl Opt, Vol 27, No 7, 1988) De tels systèmes permettent de déterminer la courbure locale de la surface d'onde mais propagent toute erreur de mesure lorsque l'on reconstruit la phase analysée, empêchant une analyse spatialement fine. La seconde sous-classe est celle des système interférométriques. En ce domaine, on connaît notamment les réalisations suivantes: Wyant J C, "Shearing interferometer", Brevet Etats-Unis No 3 829 219, Aug 1971, ONERA, Fontanella J C et al, "Dispositif d'analyse et de correction de surface d'onde en temps réel", Brevet Français N 84 07370, publié sous le N 2 564 198, Wang C P, "Measurement of phase fluctuations in a HF chemical laser beam", J Appl Phys, Vol 50, No 12, 1979. Ces appareils, dont certains peuvent fonctionner de manière achromatique, présentent, par rapport aux systèmes géométriques, l'inconvénient de ne permettre qu'une analyse mono-dimensionnelle du gradient de la surface d'onde Il faut donc deux appareils pour obtenir deux informations de gradients complémentaires sur ladite surface, mais on risque d'y introduire une erreur différentielle. La présente invention a pour premier but de permettre une analyse simultanée des gradients d'une surface d'onde suivant trois axes non colinéaires et, éventuellement, de la courbure locale de cette surface d'onde. Un autre but de l'invention est de permettre une mesure précise de la phase de la surface d'onde, même en présence de fortes variations de celle-ci Plus précisément, il s'agit notamment de pouvoir contrôler des systèmes optiques pour des couples de points non optiquement stigmatiques. L'invention a également pour but de fournir un appareil de composition simple, ne nécessitant pas d'étude complexe pour sa réalisation et sa mise au point, y compris lorsque l'on souhaite faire varier la longueur d'onde de la source. L'invention a également pour but de fournir un procédé et un appareil pour lesquels la sensibilité et la dynamique soient réglables facilement. L'invention a aussi pour but de permettre un recoupement des informations obtenues, de façon à pouvoir estimer l'erreur sur la mesure à partir de cette mesure elle-même. L'invention offre tout d'abord un procédé pour l'analyse de la surface d'onde d'un faisceau de lumière. Ce procédé est caractérisé par les opérations suivantes: a) on applique un faisceau de lumière monochromatique à un système optique définissant, sur le trajet dudit faisceau, au moins deux zones optiquement conjuguées l'une de l'autre, l'une dite plan d'analyse, et l'autre dite plan de partition, b) on prévoit, sensiblement au niveau du plan de partition ou d'une image de celui-ci, au moins trois dioptres principaux, au moins partiellement réfléchissants, ces trois dioptres renvoyant, à partir dudit faisceau, trois faisceaux d'axes non colinéaires, propres à interférer (en principe, l'inclinaison relative des faisceaux est faible), et c) on observe l'image interférométrique, existant dans au moins une zone dite plan d'observation, voisine d'un plan de référence sensiblement confondu avec le plan de partition ou conjugué de celui-ci, cette observation montrant des figures d'interférences qui contiennent des informations sur les défauts de phase du faisceau à analyser. L'invention offre également un dispositif pour l'analyse de la surface d'onde d'un faisceau de lumière, qui comporte: un système optique propre à recevoir un faisceau de lumière monochromatique, et définissant, sur le trajet dudit faisceau, au moins deux zones optiquement conjuguées l'une de l'autre, l'une dite plan d'analyse, et l'autre dite plan de partition, un interféromètre comprenant au moins trois dioptres princi- paux, au moins partiellement réfléchissants, situés au voisinage du plan de partition, ou d'une image de celui-ci, ces trois dioptres renvoyant trois faisceaux d'axes non colinéaires, qui interfèrent, et des moyens d'observation de l'image interférométrique, existant dans au moins une zone dite plan d'observation, voisine d'un plan de référence confondu avec le plan de partition ou conjugué de celui-ci, cette observation montrant des figures d'interférences qui contiennent des informations sur les défauts de phase du faisceau à analyser. De préférence, un dioptre auxiliaire semi-transparent est prévu, en amont ou en aval du plan de partition (dans le présent texte, semi- transparent signifie partiellement transparent, avec un taux de réflexion substantiel, mais non nécessairement égal à 50 %). Le dioptre auxiliaire peut être proche du plan de partition, auquel cas un ou plusieurs des dioptres principaux peuvent être disposés au niveau de l'image du plan de partition que donne ce dioptre auxiliaire En variante, les trois dioptres principaux sont disposés sensiblement dans le plan de partition. Bien que l'observation humaine donne de premières indications, il est très avantageux d'automatiser l'observation, par une prise de vues à l'aide d'une caméra électronique et un traitement des mesures, effectué en particulier de la manière suivante: transformée de Fourier spatiale sur l'intensité lumineuse (quadratique) mesurée, - traitement de séparation, filtrage et recentrage de certains au moins des harmoniques liés aux interférences entre les trois faisceaux renvoyés pris deux à deux, et application d'une transformée de Fourier inverse à chacun de ces harmoniques (ceux qui sont traités) On peut ainsi obtenir trois indications de gradient de défauts de phase de la surface d'onde dans trois directions liées à chaque fois à celles du couple de deux faisceaux renvoyés concernés. Il est également avantageux de procéder en mode différentiel, c'est à dire par comparaison de deux images interférométriques obtenues dans des conditions différentes quant à la distance plan de référence/plan d'observation ou aux perturbations subies par le faisceau à analyser, au niveau du plan d'analyse. Par perturbations, on entend la présence d'un échantillon, au niveau duquel est situé le plan d'analyse, ou bien des variations d'indice d'un milieu continu, par exemple Une application particulièrement intéressante est celle o l'échantillon est un miroir: le rayonnement monochromatique se situe dans l'infra- rouge pour un miroir en cours de doucissage (phase intermédiaire du polissage o le miroir est encore diffusant dans le visible), et dans le visible pour son contrôle final S'agissant d'un miroir concave de grande ouverture, tel qu'un miroir quasi- paraboloïde de télescope, celui-ci peut être illuminé par une source de rayonnement monochromatique située en son centre de courbure, sans qu'on ait à recourir à des organes optiques de compensation d'aberration sphérique ("null lens"). Dans un premier mode de réalisation, l'interféromètre comprend un cube séparateur en matériau transparent, muni d'un plan diagonal semitransparent Optiquement, un tel cube possède quatre faces utiles, non perpendiculaires à son plan diagonal semi-transparent; parmi ces quatre faces utiles, deux sont situées d'un côté du plan diagonal, et deux de l'autre côté. L'une de ces quatre faces est la face d'entrée La face utile du cube non perpendiculaire à ce plan diagonal et située du même côté de ce plan diagonal que la face d'entrée est inclinée par rapport à la forme cubique pure Elle définit le premier dioptre principal La face utile opposée à la face d'entrée qui peut, elle aussi, être inclinée par rapport à la forme cubique pure, définit un second dioptre principal Le troisième dioptre principal est placé à l'extérieur du cube au voisinage de l'un des deux premiers, et incliné par rapport à celui-ci Il peut être défini par la face avant d'une lame dont la face arrière est dépolie Enfin, la dernière face utile du cube est la face de sortie. En variante, l'interféromètre comprend trois membranes sensible- ment planes réfléchissantes diversement inclinées sur l'axe du faisceau, au voisinage du plan de partition Le dioptre auxil- iaire peut être défini lui aussi par une membrane séparatrice sensiblement plane semi-transparente. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est le schéma d'un montage de contrôle utilisant un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue partielle agrandie d'une partie du schéma de la figure 1; la figure 3 est une vue schématique montrant une variante de réalisation du dispositif de la figure 2; la figure 4 est un schéma optique de principe permettant de mieux comprendre le fonctionnement des appareils proposés; les figures 5 A et 5 B sont des schémas simplifiés montrant des variations de taches d'interférences illustratives de l'inven- tion; la figure 6 est un diagramme dans le plan de Fourier montrant la distribution d'harmoniques obtenus dans un cas de décalages perpendiculaires de faisceaux; les figures 6 A et 6 B sont respectivement un schéma des taches d'interférence et un diagramme dans le plan de Fourier, dans le cas de décalages de faisceaux à 1200; et la figure 7 est le schéma d'un second mode de réalisation de l'invention, appliqué à un miroir de télescope, avec en outre interversion optique entre l'interféromètre et le plan d'analyse. La présente invention fait appel à des caractéristiques géométri- ques En conséquence, les dessins annexés sont à considérer comme partie intégrante de la description Ils pourront non seulement servir à mieux faire comprendre celle-ci, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant. Comme déjà indiqué, l'invention concerne l'analyse d'une surface d'onde "lumineuse" Il doit être entendu: que "lumineuse" couvre non seulement la lumière visible, mais aussi l'infra-rouge et l'ultra-violet, voire toute onde électro- magnétique susceptible d'un traitement optique; qu'un faisceau lumineux donné n'a pas nécessairement une surface d'onde constante; dans ce cas, on s'intéresse à la surface d'onde dans le plan dit "d'analyse"; que la surface d'onde n'est bien définie que si la source lumineuse est ponctuelle; L'invention peut s'appliquer à des sources de faible étendue. La figure 1 illustre un premier mode de réalisation de l'inven- tion, dans le contexte d'une application au contrôle optique. Sur la figure 1, une source de lumière monochromatique S est placée au foyer d'une lentille collimatrice LO La source S possède une longueur de cohérence donnée. Le faisceau de lumière parallèle issu de la lentille LO est appliqué à un échantillon à tester E Sur la figure 1, l'échan- tillon est représenté comme une lame à face parallèle Ce peut naturellement être tout autre système optique, ou même simplement une zone d'un milieu gazeux ou liquide qui est perturbée par un écoulement, par exemple S'agissant d'un système optique, celui- ci peut, dans une application intéressante, être un miroir, en particulier un miroir de télescope Dans le cas d'un miroir, les trajets des rayons sont par exemple ceux de la figure 7. On définit un plan d'analyse PA au niveau de l'échantillon E Un système afocal constitué par exemple de deux lentilles Ll et L 2 réalise une adaptation du diamètre du faisceau au diamètre de la face d'entrée du système interférométrique I situé en aval, et opérant par réflexion spéculaire (de préférence par réflexion vitreuse) A ce système afocal est ajoutée une lentille de champ Lc, qui permet de créer une image du plan d'analyse PA en un plan de partition PC. La figure 2 illustre plus en détail un premier mode de réalisa- tion de l'interféromètre I Il est constitué d'un cube séparateur CS, associé à une lame plane LL 3. Le cube séparateur CS, réalisé dans un milieu transparent pour la longueur d'onde de travail, tel que la silice pour le visible, est constitué de deux demi-cubes de même taille accolés sur leur plan diagonal PD 1, de telle manière que celui-ci définit un dioptre semi- transparent SE 1 La face d'entrée FE du cube est l'une des faces latérales (c'est-à-dire non perpendiculaires à ce plan diagonal) Une autre face latérale FL 1 est inclinée ("tilted") d'un angle "a" choisi, par rapport à la forme cubique pure Une telle face latérale inclinée peut être obtenue par repoussage du cube après son assemblage Cette face FL 1 définit un premier dioptre partiellement réfléchissant Ml. L'autre face latérale FL 2, située à l'opposé de la face d'entrée FE, définit un second dioptre partiellement réfléchissant M 2. A l'extérieur du cube, et à proximité immédiate de ce dioptre M 2, la face d'entrée de la lame LL 3 définit un troisième dioptre partiellement réfléchissant M 3 De préférence, la face FLD située à l'opposé est dépolie et/ou inclinée et/ou traitée anti-reflet pour éviter tout retour parasite de rayonnement Plus générale- ment, les dioptres autres que Ml, M 2, M 3 peuvent être traités afin d'éviter les réflexions secondaires parasites Toutefois, cette précaution n'est pas nécessaire si le facteur de réflexion vitreuse (c'est à dire sans traitement optique) du matériau constitutif est suffisamment faible. La lame LL 3 est placée dans une monture mécanique possédant deux axes de rotation non-colinéaires dans le plan perpendiculaire à l'axe du faisceau incident (direction FI) Cette monture mécanique est rendue solidaire du support du cube CS Par ailleurs, on fait en sorte que le dioptre M 3 reste situé aussi près que possible du dioptre M 2, de façon que l'on puisse considérer comme sensiblement égaux les trajets optiques des ondes réfléchies par les trois dioptres Ml, M 2 et M 3. La dernière face FS du cube CS est la face de sortie du rayonne- ment, dans la direction Z. Si l'on revient maintenant à la figure 1, le rayonnement issu vers le bas de la face de sortie FS du cube CS est appliqué à un système de prise de vue ou "imageur", qui peut être constitué d'une lentille L 3 formant objectif, placée pour produire une image du plan d'observation distant d'une valeur connue (L) des plans des trois dioptres Ml, M 2 et M 3 (M 2 et M 3 étant sensible- ment confondus) Ce système PDV peut être simplement constitué d'une caméra vidéo classique, montée sur un support mobile en translation selon l'axe Z. Comme on le verra plus loin, la surface sensible du détecteur D réalise un échantillonnage spatial du plan d'observation sur lequel la caméra est mise au point Le nombre de points d'échan- tillonnage peut être adapté en intervenant au niveau de la lentille L 2 et de l'objectif L 3 La sensibilité ainsi que la dynamique du système sont optimisées en déplaçant l'ensemble L 3,D en translation. La caméra PDV fournit des signaux électroniques représentatifs de l'image perçue par sa surface détectrice D Ces signaux électroniques sont appliqués à une unité de traitement UT, avantageusement associée à une mémoire d'images (MI). Incidemment, il est précisé que, sur la figure 1, les trajets des rayons lumineux sont représentés pour le cas particulier o L = O (plan d'observation confondu avec les plans des trois dioptres Ml, M 2 et M 3). Une variante intéressante est illustrée sur la figure 3. Selon cette variante, le dioptre semi-transparent S El est réalisé par une membrane MS, tandis que les trois autres dioptres sont réalisés par trois membranes Ml, M 2 et M 3, placées très proches les unes des autres, perpendiculairement à la direction de transmission du faisceau incident à travers la membrane MS (aux angles de basculement près). Les trois membranes Ml, M 2 et M 3 sont placées dans des montures mécaniques permettant leur inclinaison relative suivant des axes noncolinéaires, afin d'obtenir à la fois des basculements latéraux et des décalages entre les trois répliques de l'onde incidente analysée Là encore, ces montures sont agencées de telle sorte que l'on minimise les allongements des trajets optiques entre les différentes réflexions et le plan d'analyse. Les trois membranes Ml, M 2 et M 3 sont par exemple réalisées à l'aide de films de nitrocellulose, pour le visible, (disponibles en France notamment auprès de la Société MELLES-GRIOT), placés côte à côte à l'intérieur d'une enceinte de gaz neutre (pour éviter des effets microphoniques) munie d'une fenêtre d'entrée convenable, et à l'intérieur de laquelle est logée la monture d'ajustement de ces trois dioptres Ml, M 2 et M 3. Par ailleurs, et dans les deux modes de réalisation décrits, il est nécessaire que l'écart (en termes de longueurs de trajets de faisceaux) entre les différents trajets possibles demeure inférieur à la longueur de cohérence de la source monochromatique utilisée. On décrira maintenant de façon plus détaillée le mode de fonctionnement des dispositifs selon l'invention A cet effet, il est fait référence au schéma optique de principe de la figure 4. Sur la figure 4, on retrouve la source lumineuse S et la lentille collimatrice LO, dont le rayonnement de sortie traverse l'échan- tillon E Une première lame séparatrice SE'1 renvoie transversa- lement une partie du rayonnement vers un premier réflecteur MO. Le rayonnement qui la traverse est repris par une seconde lame séparatrice SE'2, qui en transmet une partie vers un deuxième miroir Mx, tout en réfléchissant une autre partie de ce faiseau vers un troisième miroir My. Les rayonnements renvoyés par tous les miroirs subissent un trajet inverse (à un décalage angulaire près, comme on le verra ci-après). Ils reviennent ainsi vers la face arrière de la lame SE'1, qui les renvoie vers un plan d'observation Pl. Dans ce schéma de principe, on suppose pour simplifier que le miroir MO est perpendiculaire à l'axe optique du faisceau qui le frappe Les miroirs Mx et My sont tournés selon des angles ai et a 2, autour des axes X et Y respectivement (les axes X et Y sont deux axes orthogonaux entre eux et à la direction d'observation z. Comme précédemment, le montage est ajusté de sorte que la longueur des trajets optiques de la source S au plan d'observa- tion Pl soit sensiblement la même quel que soit le trajet subi par le faisceau. Cela signifie qu'il existe au sein de l'échantillon un plan d'analyse PA; à celui-ci correspondent trois plans de partition PCO, P Cx et P Cy, qui sont "images" les uns des autres par l'intermédiaire des lames semitransparentes SE'1 et SE'2 Le mot "image" est utilisé ici, bien qu'il n'y ait pas de rayons lumineux qui vont de l'un à l'autre des trois plans de partition; en fait, les lames semi-transparentes SE'1 et SE'2 font que les trois plans sont optiquement ramenés au même endroit, si l'on se place en Pi, ou encore au niveau de la source S Le dioptre S El a le même effet dans le cas de la figure 2. Les deux miroirs Mx et My sont tournés selon des angles choisis. Compte tenu de la distance entre ces miroirs et le plan d'obser- vation Pl (distance prise le long des trajets optiques, et notée L), cette rotation a les effets suivants les ondes AO, Ax et Ay provenant des trois miroirs vont interférer au niveau du plan Pl; ces ondes vont se trouver inclinées différemment en raison des légères rotations angulaires subies par les miroirs Mx et My; ces ondes seront décalées transversalement d'une quantité proportionnelle à leur angle de rotation respectif et à la longueur L. Lorsque l'échantillon E est sans défaut (ou absent), la figure d'interférence obtenue dans le plan Pl (figure 5 A) est constituée d'un maillage régulier de taches identiques en forme d'ellipses, toutes inclinées parallèlement à une même diagonale, dans le cas o les axes de rotation des miroirs MX et MY sont perpendiculai- res. Lorsque l'échantillon E induit un défaut de phase sur la surface d'onde, la figure d'interférence obtenue dans le plan Pl (figure B) est constituée de taches qui ne sont plus régulièrement disposées sur le maillage ni identiques. L'analyse de cette nouvelle figure d'interférence permet la mise en évidence des gradients de la surface d'onde. On revient maintenant aux modes de réalisation des figures 1 à 3. Là aussi, lorsque l'échantillon E est sans défaut, la figure d'interférence observée ressemble au dessin de la figure 5 A (si les axes de rotation des miroirs Mi et M 3 sont perpendiculaires, le miroir M 2 étant supposé non tourné). En présence de défauts ou perturbations du front d'onde au niveau de l'échantillon E, on obtient aussi une structure de points modifiée comme illustré sur la figure 5 B. Mais il faut ici tenir compte de la mise au point effectuée par la caméra PDV. La simple observation à l'oeil nu de l'image délivrée par celle- ci peut être conduite, en faisant varier la mise au point Pour l'explication, on part d'une mise au point exacte dans les plans de partition PC et PC'(images l'un de l'autre), puis on s'en écarte progressivement. A la mise au point exacte, on obtient en principe un maillage régulier d'ellipses ou cercles d'interférence, de façon semblable à ce qui a été vu à propos de la figure 5 A (sous réserve d'éventuels défauts optiques de l'appareil). En mettant au point légèrement en amont ou en aval des plans PC et PC' (respectivement en aval ou en amont sur le trajet retour des faisceaux), on voit progressivement apparaître des perturba- tions qui représentent les défauts de la surface d'onde optique, et peuvent être analysées par l'homme de l'art. Toutefois, il est bien entendu préférable de conduire cette analyse d'une manière automatique, avec l'assistance de moyens de traitement appropriés. Ces moyens de traitement font intervenir des processus physiques et mathématiques sophistiqués Il est plus simple de les décrire en référence à des basculements des miroirs selon deux axes perpendiculaires (figure 4), bien qu'il ne s'agisse pas du mode de réalisation préféré Il est maintenant fait référence à l'Annexe de formules ajoutée à la présente description. Les relations (I) de cette annexe donnent tout d'abord les valeurs des amplitudes lumineuses AO, Al et A 2, en fonction de coordonnées x et y prises dans le plan normal à la figure, respectivement pour les miroirs MO, Mx et My Dans ces relations: i désigne le symbole habituel des imaginaires; W (x,y) désigne la phase de la surface d'onde en fonction de x et de y; ai et a 2 désignent les valeurs angulaires des rotations en radians, respectivement autour de l'axe Y et de l'axe X; dl et d 2 désignent les décalages spatiaux dus à ces décalages angulaires au niveau du plan d'observation Pl, c'est-à-dire après franchissement de la longueur L sur les trajets retour. Les relations (II) expriment les mêmes quantités que les relations (I), avec: la simplification que ai = a 2 = a et dl = d 2 = d; une approximation du premier ordre de la fonction de phase W(x,y), ce qui suppose que la valeur de d = dl = d 2 est faible (devant la valeur des gradients à détecter). L'équation du front d'onde dans le plan Pl d'observation, AP 1 (x,y), est alors donnée par la relation (III), o les notations sont les mêmes que pour les relations (II). Cette relation (III) définit l'amplitude de l'onde Mais les détecteurs lumineux sont quadratiques, c'est-à-dire qu'ils mesurent une intensité et non pas une amplitude complexe Cette intensité IP 1 (x,y) est égale au produit de la quantité de la relation (III) par sa conjuguée complexe, exprimé dans les relations (IV). Sa transformée de Fourier, TF(IP 1), est alors donnée par les relations (V), o les coordonnées u et v correspondent aux coordonnées x et y de l'espace réel. Dans les relations (V), la quantité 3 delta(u,v) définit un fondamental Les six autres quantités définissent six harmoni- ques, (réunissables en trois couples de deux harmoniques) Le symbole "*" désigne un produit de convolution Delta() est la distribution dite de Dirac. Enfin, les relations (VI) désignent un par un ces harmoniques, en les notant pour simplifier q(l) à q( 6). La figure 6 fait apparaître ces harmoniques dans le plan de Fourier. Enrésumé, le Demandeur a observé que, du fait des rotations subies par le faisceau de base au niveau des trois dioptres principaux, la transformée de Fourier des intensités lumineuses mesurées au niveau du plan d'observation Pl est constituée de trois fois deux harmoniques, chacun de ces couples d'harmoniques étant lié à l'interférence de deux des trois ondes De son côté, la fréquence centrale est liée au contour de la fenêtre d'obser- vation dans le plan d'analyse. Chacun des six harmoniques est filtré, pour l'isoler des autres. L'homme de l'art sait que les deux harmoniques d'un même couple (symétriques par rapport au fondamental) portent les mêmes informations Il suffit donc de considérer trois harmoniques filtrés, qui sont ensuite traités indépendamment. A chacun de ces harmoniques filtrés, on fait subir une transfor- mée de Fourier inverse par rapport à son centre, ce qui fournit l'information de gradient correspondant à cet harmonique Le centre de l'harmonique peut être prédéfini, à partir de l'angle d'inclinaison des deux dioptres qui en sont la cause On peut également choisir une norme (module de l'amplitude complexe, carré de ce module, maximum de l'amplitude complexe), et retenir comme centre le barycentre de l'harmonique selon cette norme. Ceci ne donne pas nécessairement le même centre Mais un traitement différentiel (voir plus loin) permet de s'affranchir d'une telle imprécision. En d'autres termes, chaque harmonique dans le plan de Fourier représente, pour l'ensemble des défauts recherchés, l'amplitude de ce défaut dans une direction donnée de l'espace réel, c'est-à-dire la composante du gradient dans cette direction En isolant l'harmonique et en procédant à la transformée de Fourier inverse, on retrouve donc la composante du gradient recherchée. Une autre remarque est à faire L'examen de la figure 6 a conduit le Demandeur à penser que les harmoniques ainsi obtenus réalisent un pavage irrégulier du plan complexe Cela est dû au fait que les deux angles de rotation des deux dioptres sujets à bascule- ment sont supposés définis autour d'axes perpendiculaires. Il est estimé actuellement comme hautement préférable d'effectuer les rotations sur les trois dioptres et autour de trois axes à . Dans le mode de réalisation de la figure 2, ces axes de rotation peuvent être obtenus comme suit: on considère que les trois dioptres Ml, M 2 et M 3 sont optiquement ramenés au même endroit, par exemple en M 2 On note M 1 * (non représenté) le plan "image" de M 1 au niveau de M 2 On note M 3 * (non représenté) le plan de M 3, légèrement décalé pour venir au niveau de M 2 Les plans Ml* et M 2 (sujets à une inclinaison relative, due à Ml) se coupent selon un premier axe Les intersections des plans M 1 * et M 3 * d'une part, M 2 et M 3 * d'autre part, définissent deux autres axes, cosécants avec le premier axe La lame LL 3, mobile suivant deux directions, peut prendre la position permettant à ces trois axes d'être régulièrement distribués à 120 dans la plan de M 2. En ce qui concerne le mode de réalisation de la figure 3, il suffit de réaliser une monture convenable pour les trois membranes réfléchissantes M 1, M 2 et M 3. Dans ce cas, les taches que l'on observe sont illustrées sur la figure 6 A La figure 6 B montre la position des trois couples d'harmoniques correspondants dans le plan complexe L'homme de l'art comprendra que cette disposition à 1200 réalise la meilleure répartition dans le plan de Fourier Dans ce cas, les taches d'interférence se rapprochent de la forme circulaire. Ce qui précède s'applique aux deux modes de réalisation de l'invention (interféromètres des figures 2 et 3). Dans le cas de la figure 2, les rayons lumineux réfléchis sur le dioptre incliné M 1 vont transiter d'abord à l'intérieur du cube CS, puis sortir de celui-ci Au passage de la face de sortie FS, ils subissent une réfraction L'angle d'inclinaison 'a' de la face Ml du cube doit donc être corrigé en fonction de l'indice optique N du matériau constitutif du cube selon la formule suivante a' = 2 n a et a' est la valeur prise pour l'angle d'inclinaison du faisceau lumineux réfléchi sur le dioptre Ml, à la sortie de la face FS du cube. Par ailleurs, lorsque l'image analysée correspond au plan de référence PO conjugué des plans des miroirs Ml, M 2 et M 3, le décalage de position d des équations (I) à (IV) est nul Dans ces conditions, l'invention permet de déterminer les éventuels défauts optiques qui peuvent être introduits par les miroirs Ml, M 2 et M 3 eux-mêmes En d'autres termes, cette première acquisi- tion d'image permet de calibrer les défauts relatifs entre les trois surfaces d'ondes dues aux trois dioptres Ml, M 2, M 3 et ainsi de supprimer leur effet sur la mesure du défaut de phase intéressant. Au fur et à mesure que la caméra est déplacée par translation sur l'axe Z (s'écartant donc du plan PO), la valeur du paramètre d augmente Ceci augmente en même temps la sensibilité aux défauts de la surface d'onde étudiée; en contrepartie, la dynamique utile diminue. Lorsque la translation de la caméra atteint une longueur telle que les taches d'interférence observées se recouvrent, ou bien sont mal échantillonnées par les pixels du détecteur, la mesure devient difficile, voire impossible. Des montages tels que celui de la figure 2 impliquent que l'un des dioptres est légèrement décalé axialement Etant faible, ce décalage peut être négligé dans le traitement Si nécessaire, l'homme de l'art sait introduire des facteurs correctifs dans les relations invoquées ci-dessus, compte tenu de la précision désirée. Jusqu'à présent, la description s'intéresse à la mise en évidence des gradients de phase de la surface d'onde A cet effet, on considère les images d'interférence obtenues une à une. Une variante avantageuse permet d'accéder non seulement à ces gradients, mais aussi aux courbures locales de la surface d'onde. Ceci suppose la considération simultanée d'au moins deux images, et sera maintenant décrit en référence aux formules (VII) à (XIV) figurant dans l'annexe à la présente description. La relation (VII) est l'équation de transfert en intensité de la surface d'onde On y retrouve des symboles de dérivées partiel- les, ainsi que le symbole habituel "nabla" du gradient, et son élévation au carré, qui symbolise le Laplacien Enfin, k désigne le nombre d'onde, I est l'intensité lumineuse (fonction de x et y), et W est la phase relative à l'amplitude complexe A (W est également fonction de x et y). Le premier membre de cette relation (VII) représente la variation que subit l'intensité I lorsque l'on se déplace de dz dans la direction z (direction de propagation) Ceci correspond à l'évolution de la surface d'onde d'une première image à une seconde image voisine. Au second membre de la relation (VII), le premier terme repré- sente l'effet de l'inclinaison locale de la surface d'onde prise dans la première image sur ce qu'on va obtenir dans la seconde image (effet dit "prismatique") Le second terme représente l'effet de la courbure locale de la surface d'onde prise dans la première image sur ce qu'on va obtenir dans la seconde image (effet dit "de lentille"). Ceci est développé dans l'Article "Phase retrieval based on the irradiance transport équation and the Fourier transform method: experiments", Kazuichi ICHIKAWA, Adolf W LOHMANN and Mitsuo TAKEDA, Applied Optics, Vol 27 N O 16, 15 Août 1988. Ici, la mise en interférence de faisceaux diversement inclinés réalise une "modulation d'intensité" liée à la surface d'onde. A cause de cette modulation, le passage par une transformation de Fourier (similaire à ceui décrit plus haut) permet d'isoler les gradients des courbures locales. Après la transformation de Fourier inverse, on obtient pour chaque harmonique: la courbure locale dans sa partie réelle, une composante du gradient dans sa partie imaginaire. On étudie alors l'évolution de la surface d'onde entre un plan PO et un plan PL Une difficulté surgit: il faut faire interve- nir une amplitude AO qui est la somme des amplitudes complexes des trois ondes considérées. Mais le Demandeur a observé: d'une part que cette quantité AO n'intervient plus dès lors que l'on s'intéresse seulement aux effets de la "modulation" évoquée ci-dessus, c'est à dire à une variation d'intensité point par point "Delta I" entre les plans PO et PL, telle que définie par les relations (VIII), d'une autre part que la relation (IX) est satisfaite dans le plan P 0, tandis que s'y applique la relation (IV), avec annula- tion des dérivées partielles de W en x et y, d'autre part enfin que si la surface d'onde analysée est plane, son intensité se conserve globalement entre les plans PO et PL. Dans ces conditions, l'expression de la variation de l'intensité entre les plans PO et PL est donnée par la relation (X), o: W O désigne la phase relative à l'amplitude complexe AO (la somme des amplitudes complexes des trois ondes considérées), W désigne la phase à analyser, et WPO désigne la phase de référence dans le plan P 0. Compte-tenu des formules (I) à (IV), l'expression (V) conduit à la relation (XI), qui explicite la variation d'intensité, delta I, recherchée. * L'homme de l'art comprendra qu'il s'agit ici une nouvelle fois (comme pour la relation (IV)), d'une expression dont la transfor- mée de Fourier va comporter un fondamental et six harmoniques (ou bien trois couples d'harmoniques). On effectue alors les mêmes opérations que précédemment, c'est-à- dire un filtrage des harmoniques, un recentrage de chaque harmonique filtré, puis une transformation de Fourier inverse. Comme exprimé dans les relations (XII), la partie réelle est à chaque fois le Laplacien de la fonction de phase W de la surface d'onde (multiplié par trois dans le cas du fondamental) La partie imaginaire correspond aux gradients en x et en y de la même fonction W, ainsi qu'à la différence entre ces deux gradients. Les mêmes remarques que plus haut sont à faire; d'une part, des angles à 120 sont préférables; d'autre part, on peut négliger l'écart de l'un des dioptres, ou le corriger. En effectuant donc ainsi la mesure en deux plans distincts suivant l'axe Z, il est possible de retrouver non seulement les gradients mais aussi les courbures locales de la surface d'onde. On obtient donc deux fois plus d'informations Et, pour un même nombre de points de mesure, il est possible de reconstruire, par un traitement approprié, un nombre de points de phase deux fois plus élevé. Dans ce qui précède, l'une des deux mesures est effectuée dans le plan PO, qui présente l'avantage que la mesure est constante dans le temps, puisqu'elle ne dépend pas de la surface d'onde elle-même, mais seulement des défauts des miroirs Ml, M 2, M 3. Cela est vrai même si le phénomène étudié est évolutif (sauf d'éventuels problèmes de scintillation optique) Cette mesure dans le plan PO peut être enregistrée une fois pour toutes en mémoire Et l'on fait alors une différence avec chacune des mesures effectuées ensuite dans le plan PL, en fonction de l'évolution du système optique considéré. Les problèmes de scintillation évoqués ci-dessus peuvent d'ailleurs être également pris en compte, si l'on place un deuxième détecteur suivant l'axe Z, mais dans la direction opposée à celle de la caméra, c'est-àdire vers l'arrière du miroir Ml Dans ce cas, le miroir Ml ne peut être totalement réfléchissant. Mais, plus généralement, il est envisageable d'effectuer ces deux mesures dans deux plans situés à des distances L différentes du plan P 0, et d'effectuer alors à chaque fois un traitement différentiel des deux mesures comme indiqué ci-dessus. L'homme de l'art comprendra que le système ici décrit est à la fois facile à réaliser et facile à adapter pour différentes configurations Il est en effet composé d'éléments simples, tant sur le plan optique que sur le plan mécanique Il ne nécessite donc aucun développement technologique particulier, contrairement aux systèmes fondés sur des réseaux de diffraction ou des grilles de micro-lentilles ou des masques. Cette facilité de réalisation et cette polyvalence sont en particulier intéressantes en ce qui concerne l'analyse de surface d'onde en infrarouge Lorsque l'on procède au contrôle optique d'un miroir, un premier contrôle est souhaitable en phase de "doucissage" A ce stade, le miroir est trop diffusant pour permettre une analyse de sa surface dans le domaine des rayonne- ments visibles Le dispositif selon l'invention peut alors être utilisé avec une source de lumière dans l'infrarouge Bien entendu, le cube séparateur et la lame LL 3 doivent être réalisés dans un milieu transparent pour le domaine de longueur d'onde infrarouge considéré. La phase finale du contrôle du miroir peut s'effectuer dans le domaine du visible, comme à l'accoutumée. Une autre particularité de l'invention est que le dispositif proposé présente une dynamique et une sensibilité qui sont réglables à volonté par simple translation de la caméra Ceci procure un avantage considérable par rapport à des moyens tels que les "détecteurs de Hartmann-Shack", pour lesquels par exemple un changement de sensibilité implique la réalisation d'une nouvelle grille de micro-lentilles. En d'autres termes, le système de l'invention permet l'étude de phénomènes dont on ne connaît pas a priori l'importance, ou dont cette importance peut être appelée à évoluer en cours de travail. C'est notamment le cas dans les applications d'aide à la réalisation d'une surface optique. Si l'on compare maintenant le système ici proposé aux autres types d'interféromètres à décalage latéral, l'avantage essentiel est manifeste: ces derniers n'effectuent qu'une mesure de gradient dans une direction pour un détecteur La connaissance de deux gradients croisés impliquerait la division du faisceau d'analyse afin de permettre l'implantation d'un deuxième détecteur. Au contraire, selon l'invention, les trois gradients et éventuel- lement la courbure locale sont disponibles à partir d'une seule mesure Ceci est très avantageux, en particulier au niveau des possibilités de correction de la mesure. La mesure unique selon l'invention procure en effet la connais- sance d'un troisième gradient (trois directions de mesure sont disponibles) La disponibilité de ce troisième gradient permet l'estimation de l'erreur sur la mesure, à partir de cette mesure elle- même (car la somme des trois gradients est nulle par principe) Il est alors particulièrement intéressant d'en tenir compte, lorsque l'on cherche à reconstruire la surface d'onde par intégration ou double intégration, à partir des valeurs de gradients ou de courbures, respectivement, que la mesure unique (cohérente) selon l'invention fournit. Il est rappelé également que le dispositif proposé permet une mesure précise de la phase Cette mesure peut s'effectuer même en présence de fortes variations locales de phase, en particulier à l'aide du mode de réalisation de la figure 3. Ceci rend le dispositif selon l'invention particulièrement intéressant lorsqu'il s'agit de contrôler des systèmes optiques o l'on considère des couples de points (point source, point d'analyse) qui sont éloignés du stigmatisme optique C'est le cas en particulier pour les miroirs de télescope, qui sont des miroirs quasi-paraboloïdes de grande ouverture Dans un tel cas, il est matériellement impossible d'effectuer des mesures entre deux points optiquement stigmatiques par rapport au miroir La pratique actuelle consiste à effectuer les mesures entre le centre de courbure du miroir et lui-même Mais, celui-ci n'est pas stigmatique de lui-même Ce qu'on fait actuellement est alors de prévoir un correcteur d'aberration sphérique, couramment dénommé "null lens" Le dispositif de la présente invention peut opérer directement, sans nécessiter une telle compensation, comme on le verra plus loin. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, concer- nant le cas de la figure 2, on a utilisé un cube séparateur en silice de 40 mm de côté, et une lame en silice de 60 mm de diamètre pour environ 10 mm d'épaisseur La face arrière de la lame a été dépolie afin d'éviter toute réflexion parasite L'une des faces du cube a fait l'objet d'un polissage de reprise pour introduire l'angle voulu entre les ondes provenant des deux faces utiles du cube Les deux faces dirigées respectivement vers la source et vers la caméra ont été traitées par un dépôt anti- reflet type ANTIVEX de la société M T O (MASSY, FRANCE) pour éviter tout système de franges parasites L'inclinaison de la lame LL 3 a été contrôlée à partir d'une monture mécanique (Société MICROCONTROLE, EVRY, FRANCE) possédant deux axes de rotation qui définissent un plan placé en arrière de la face utile afin de pouvoir rapprocher au plus près celle- ci de la face M 2 du cube Pour une bonne stabilité de l'ensemble lame- cube, il est souhaitable que cette monture soit solidaire de la monture du cube. Le plan d'analyse est observé à l'aide d'une caméra de type CCD, munie d'un zoom de 50-100 mm de focale ouvert à F/2 environ, et pourvu d'une mise au point réglable Ceci permet de changer le grandissement, et adapter ainsi l'échantillonnage des taches d'interférence observées à la taille des pixels détecteurs de la caméra. Matériellement, le système optique collimateur d'entrée et la caméra sont placés sur deux rails perpendiculaires, au croisement desquels est placé l'ensemble rigide mécaniquement (cube, lame). Le collimateur permet d'obtenir un faisceau de lumière parallèle d'environ 60 mm de diamètre Le système afocal (Ll, L 2) est placé dans le montage pour adapter ce diamètre du faisceau de lumière parallèle à la pupille d'entrée de la caméra, ce qui correspond à un grandissement d'environ un tiers. La lentille LC ajoutée au système afocal permet de recréer une image de la pupille d'analyse sur les faces utiles du cube et de la lame, c'est-à-dire les plans des miroirs Ml, M 2 et M 3. L'homme de l'art sait réaliser par informatique les traitements définis plus haut, remarque étant faite que les étapes indivi- duelles de ces traitements sont décrites: pour les gradients dans l'article "New optical testing methods developed at the University of Hawaii: results on ground-based télescopes and Hubble Space Telescope", RODDIER et al, Procee- dings of SPIE, Vol 1531, San Diego, 22-23 juillet 1991; pour les courbures dans l'article de ISHIKAWA et al déjà cité. On utilise une transformée de Fourier discrète, de préférence de type Transformée de Fourier Rapide. Dans le mode de réalisation qui précède, il est estimé préférable que les miroirs ne soient pas totalement réfléchissants, et aussi que la face arrière de lame LL 3 soit dépolie Une variante consiste ici à basculer cette face arrière de la lame LL 3 d'un angle suffisamment important pour éviter que le faisceau de retour n'aboutisse sur le détecteur, ou bien de la traiter par un dépôt anti-reflet pour la longueur d'onde utilisée. On décrira maintenant une autre variante intéressante de l'invention Elle concerne le cas de très fortes variations de phase par rapport à la surface d'onde idéale, qui est en principe la surface d'onde plane. En pareil cas, l'ouverture de l'objectif de la caméra peut être insuffisante pour permettre de récupérer tous les rayons lumineux interceptant le plan d'analyse. La variante proposée consiste à introduire une lame diffusante qui matérialise ce plan, -et permet d'analyser totalement la figure d'interférence à son niveau (Ceci diminue naturellement le rendement lumineux) Cette lame est réalisée dans un matériau adapté à la longueur d'onde de travail Elle est dépolie, et placée dans une monture translatable solidaire de la caméra. Ce type de montage présente l'avantage de conserver la possibi- lité d'ajuster simplement la dynamique et la sensibilité de l'appareil par translation de l'ensemble caméra et diffuseur En contrepartie, il n'est plus possible physiquement de pointer le plan optique de visée de la caméra au niveau du plan o a lieu le détriplement de l'onde, c'est-à-dire des trois plans conjugués optiquement des miroirs M 1, M 2 et M 3. On décrira maintenant d'autres variantes A cet effet, il est fait référence à la figure 7. L'application concernée est l'examen de la qualité optique d'un miroir de télescope MT Indépendamment de cela, la figure 7 illustre une variante intéressante de l'invention, o l'on échange les positions du plan d'analyse et du plan de partition. En effet, sur la figure 7, on part d'une source S collimatée par une lentille LO, pour appliquer cette lumière directement au cube séparateur CS C'est donc la lumière de la source qui est, par ce cube CS, convertie en trois faisceaux non colinéaires, c'est- à-dire légèrement inclinés l'un sur l'autre deux à deux (le degré d'inclinaison admissible dépend de la taille de la zone dans laquelle les trois faisceaux doivent interférer La lumière ainsi obtenue est reprise par une lentille L 2, pour illuminer le miroir de télescope MT. Les rayonnements renvoyés par le miroir de télescope MT sont repris par la lame semi-transparente (ici une membrane pellicu- laire Mp), pour être appliqués à une lentille de sortie L 3, qui crée une image dans le plan de référence PO Le plan d'observa- tion est un plan PL voisin de PO Le reste du dispositif d'observation de la figure 1 est ici schématisé par la lentille L 4 et le capteur CCD. Cette variante montre également que le mot "plan" peut aussi couvrir selon l'invention une surface légèrement courbe, comme l'est la surface d'un miroir de télescope. Le point o l'axe du faisceau qui illumine le miroir MT coupe la lame ou dioptre auxiliaire Mp est le centre de courbure CC du miroir de télescope (calotte de paraboloïde) MT On voit apparaître ici un autre avantage extrêmement important de l'invention: avec un miroir paraboloïde, les seuls points qui sont à la fois conjugués et optiquement stigmatiques l'un de l'autre sont le foyer de la parabole et l'infini; bien entendu, il est matériellement impossible de vérifier le miroir entre ces deux points La pratique veut donc que l'on opère entre le centre de courbure du miroir CC et lui-même; mais, si le centre de courbure d'une parabole (le centre du cercle qui approxime la section de parabole concernée) est bien conjugué de lui-même par rapport au segment de parabole, par contre il n'est pas optique- ment stigmatique de lui-même De là le fait que les techniques en vigueur jusqu'à présent nécessitent la mise en place des "null lens" déjà mentionnés. Le dispositif selon l'invention offre l'avantage essentiel de pouvoir fonctionner sans aucun dispositif du genre "null lens", qui sont des correcteurs de l'aberration sphérique due au fait que le centre de courbure CC n'est pas optiquement stigmatique de lui-même. Le montage qui vient d'être décrit peut être considéré comme produisant l'illumination du miroir de télescope par trois points-sources en phase. Le fait de placer le cube séparateur CS et la lame auxiliaire définissant le dioptre M 3 dans la lumière de la source, non modifiée, présente ici l'avantage que ce cube opère sur des faisceaux parallèles, donc sans introduire d'aberration Il en serait différemment s'il était placé dans les rayons (non parallèles) revenant du miroir de télescope MT. La lentille L 2 a plusieurs rôles focaliser les faisceaux, issus des trois dioptres Ml, M 2, M 3, au centre de courbure CC du miroir MT; conjuguer les trois dioptres Ml, M 2, M 3 avec le miroir de télescope MT; éclairer ce même miroir MT avec l'ouverture angulaire convena- ble. La lentille L 3 a tout d'abord pour effet de rendre le faisceau émergent parallèle (aux aberrations introduites par MT près). Elle permet en outre de conjuguer optiquement les dioptres Ml, M 2, M 3 et le plan de référence P 0. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits. Par exemple, elle s'applique non seulement à l'infra-rouge et au visible, mais aussi à l'ultra-violet, voire à d'autres fréquences d'ondes électromagnétiques, comme les rayons X. Par ailleurs, entre l'observation à l'oeil nu et les traitements complets proposés, il existe d'autres types de traitement utilisables. L'un de ceux-ci opère uniquement dans l'espace réel on doit disposer d'une mesure de référence (sans le défaut à analyser), et d'une mesure "de travail"; on détermine le décalage subi par les taches d'interférence homologues, en comparant la mesure de travail à la mesure de référence. Ceci donne une "carte" des gradients locaux. La mesure de référence peut être soit une mesure dans le même plan d'observation que pour la mesure de travail, mais en l'absence de l'échantillon (du défaut) analysé Ce peut être aussi une mesure o l'on observe exactement dans le plan de référence, alors que la mesure de travail en est décalée. Par ailleurs, l'invention prend tout son sens telle qu'elle a été décrite, avec trois faisceaux Pour certaines applications, il serait envisageable de n'en utiliser que deux Ce serait le cas par exemple si l'on disposait d'informations autres sur les gradients. Annexe Formules ( 1) (I) AO(x,y) Al(x,y) A 2 (x,y) dl = al d 2 = a 2 = exp = exp = exp L L (II) AO(x,y) = e: Al(x,y) = e: A 2 (x,y) = e: dl = d 2 = d al = a 2 = a (III) A Pl(x,y) = l 1 + exp (i lxp lxp xp (i.W(x,y)) (i.(W(x+dl,y) + al x)) (i.(W(x,y+d 2) + a 2 y)) (i.W(x,y)) (i.(W(x,y) + d a W/ax + a x)) (i.(W(x,y) + d a W/ay + a y)) exp (i W(x,y)) (d 8 W/ax + a x)) + exp (i (d a W/ay + a y))l (IV) I Pl(x,y) = A Pl(x,y) A Pl*(x,y) I Pl(x,y) = 3 + exp + exp + exp + exp + exp + exp (-i (d a W/ax + a x)) (-i (d aw/ay + a y)) (+i (d a W/ax + a x)) (+i (d 8 W/8 y + a y)) (-i (d (a W/ax-aw/ay) + a (x-y))) (+i (d (aw/ax-aw/ay) + a (x-y))) (V) TF(IP 1) = 3 6 (u,v) + 8 (u-a,v) * TF( exp(+i d a W/8 x)) + 8 (u+a,v) * TF( exp(-i d a W/ax)) + 6 (u,v-a) * TF( exp(+i d a W/ay)) + 6 (u,v+a) * TF( exp(-i d 8 W/ay)) + S(u-a,v+a) * TF( exp(+i d (aw/ay-aw/ax))) + 8 (u+a,v-a) * TF( exp(-i d (aw/ay-a W/ax))) ( * = convolution) harmonique q( 11): harmonique q( 2): harmonique q( 3): harmonique q( 4): harmonique q( 5): harmonique q( 6): exp(+i d a W/ax) exp(-i d a W/ax) exp(+i d a W/ay) exp(-i d aw/ay) exp(+ i d (aw/ax-a W/ay)) exp(-i d (aw/ax-aw/ay)) (VI) Annexe Formules ( 2) k a I/az = VI VW + i V 2 w AI = IPL Ipo = -L/k (V Ipo V Wp O + Ipo V 2 Wpo) d= a L V Ipo VWO + Ipo V 2 WO = O AI = -L/k (V Ipo VW + Ipo V 2 W) (XI) (-k/L) AI = exp (-i a x) exp (+i a x) exp (-i a y) exp (+i a y) exp (-i a (x-y) exp (+i a (x-y) + 3 V 2 W (V 2 W i a 8 W/ax) (V 2 W + i a aw/ax) (V 2 W i a a W/ay) (V 2 W + i a a W/ay) ) (V 2 W i a (aw/ax-aw/ay)) ) (v 2 W + i a (aw/ax-aw/ay)) Imaginaire harmonique q( 1): harmonique q( 2): harmonique q( 3): harmonique q( 4): harmonique q( 5): harmonique q( 6): fondamental: V 2 w V 2 w V 2 w V 2 w V 2 W V 2 w 3.V 2 W +a a W/ax -a.a W/ax +a.a W/ay -a.a W/ay +a.(aw/ax-aw/ay) -a.(aw/ax- aw/ay) o (VII) (VIII) (IX) (X) (XII) Réel Revendications 1 Procédé pour l'analyse de la surface d'onde d'un faisceau de lumière, caractérisé par les opérations suivantes: a) on applique un faisceau de lumière monochromatique (FI) à un système optique définissant, sur le trajet dudit faisceau, au moins deux zones optiquement conjuguées l'une de l'autre, l'une dite plan d'analyse (PA), et l'autre dite plan de partition (PP), b) on prévoit, sensiblement au niveau du plan de partition (PP) ou d'une image de celui- ci (PC,PC'), au moins trois dioptres principaux (Ml,M 2,M 3), au moins partiellement réfléchissants, ces trois dioptres renvoyant, à partir dudit faisceau, trois faisceaux d'axes non colinéaires, qui interfèrent, et c) on observe l'image interférométrique, existant dans au moins une zone dite plan d'observation, voisine d'un plan de référence sensiblement confondu avec le plan de partition (PP) ou conjugué de celui-ci (P 0), cette observation montrant des figures d'interférences qui contiennent des informations sur les défauts de phase du faisceau à analyser. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins des opérations b) et c) s'effectue à l'aide d'au moins un dioptre auxiliaire semi-transparent (S El; MS). 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dioptre auxiliaire (SE 1) est proche du plan de partition, et que l'un au moins (Ml) des dioptres principaux est disposé au niveau de l'image (PC') du plan de partition (PC) que donne ce dioptre auxiliaire. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les trois dioptres principaux (M 1,M 2,M 3) sont disposés dans le plan de partition. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'opération b) comprend en outre la comparaison de deux images interférométriques obtenues dans des conditions différen- tes quant à la distance plan de référence/plan d'observation ou aux perturbations subies par le faisceau à analyser, au niveau du plan d'analyse. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape b) comprend une prise de vues, et un traitement d'image comprenant: une transformée de Fourier spatiale sur l'intensité lumineuse mesurée, la séparation, le filtrage et le recentrage de certains au moins des harmoniques liés aux interférences entre les trois faisceaux renvoyés, pris deux à deux, et l'application d'une transformée de Fourier inverse, séparément à chacun de ces harmoniques, ce qui fournit trois indications de gradient de défauts de phase de la surface d'onde dans trois directions liées à chaque fois à celles du couple de deux faisceaux renvoyés concernés. 7 Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le faisceau à analyser passe par un emplacement d'échan- tillon, au niveau duquel est situé le plan d'analyse (PA). 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'échantillon est un miroir (MT), le rayonnement monochromatique se situant dans l'infra-rouge pour un miroir en cours de doucissage, et dans le visible pour son contrôle final. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'échantillon est un miroir concave de grande ouverture (MT), tel qu'un miroir de télescope, illuminé par une source de rayonnement monochromatique, optiquement conjuguée de son centre de courbure. Dispositif pour l'analyse de la surface d'onde d'un faisceau de lumière, caractérisé en ce qu'il comporte: un système optique propre à recevoir un faisceau de lumière monochromatique (FI), et définissant, sur le trajet dudit faisceau, au moins deux zones optiquement conjuguées l'une de l'autre, l'une dite plan d'analyse (PA), et l'autre dite plan de partition (PP), un interféromètre comprenant au moins trois dioptres principaux (M 1,M 2,M 3), au moins partiellement réfléchissants, situés au voisinage du plan de partition, ou d'une image de celui-ci, ces trois dioptres renvoyant trois faisceaux d'axes non colinéaires, qui interfèrent, et des moyens d'observation (PDV) de l'image interférométrique, existant dans au moins une zone dite plan d'observation, voisine d'un plan de référence confondu avec le plan de partition (PP) ou conjugué de celui-ci (P 0), cette observation montrant des figures d'interférences qui contiennent des informations sur les défauts de phase du faisceau à analyser. 11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'interféromètre comprend au moins un dioptre auxiliaire semi- transparent (SE 1; MS). 12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que, ledit dioptre auxiliaire (SE 1) définissant une image du plan de partition, l'un au moins des trois dioptres principaux est placé au niveau de cette image. 13 Dispositif selon l'une des revendications 11 et 12, caracté- risé en ce que l'interféromètre comprend: un cube séparateur (CS) en matériau transparent, muni d'un plan diagonal semi-transparent (PD 1), avec une première face formant face d'entrée (FE), une seconde face (FL 1), non perpendiculaire au plan diagonal, et située du même côté de ce plan diagonal que la face d'entrée, cette seconde face étant inclinée par rapport à la forme cubique pure, une troisième face (FL 2), éventuelle- ment inclinée elle aussi, opposée à la face d'entrée, les seconde et troisième faces définissant deux des dioptres principaux, et le troisième dioptre principal (M 3) étant placé à l'extérieur du cube au voisinage de l'un des deux premiers, et incliné par rapport à celui-ci. 14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le troisième dioptre principal (M 3) est défini par la face avant d'une lame (LL 3) dont la face arrière forme anti-retour lumineux. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'interféromètre comprend trois membranes réfléchissantes (M 1,M 2, M 3) diversement inclinées sur l'axe du faisceau, au voisinage du plan de partition. 16 Dispositif selon l'une des revendications 10 à 15, caracté- risé en ce que les moyens d'observation comprennent des moyens de prise de vues (PDV), et des moyens (UT) propres à effectuer un traitement d'image comprenant: une transformée de Fourier spatiale sur l'intensité lumineuse mesurée, la séparation, le filtrage et le recentrage de certains au moins des harmoniques liés aux interférences entre les trois faisceaux renvoyés, deux à deux, et l'application d'une transformée de Fourier inverse, séparément à chacun de ces harmoniques, ce qui fournit trois indications de gradient de défauts de phase de la surface d'onde dans trois directions liées à chaque fois à celles du couple de deux faisceaux renvoyés concernés. 17 Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que, les moyens de traitement (UT) comprennent une mémoire d'image (MI), et sont propres à effectuer ledit traitement d'image sur la différence entre les intensités lumineuses mesurées en deux images interférométriques obtenues dans des conditions différen- tes. 18 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que, les deux images interférométriques étant obtenues pour deux positions différentes du plan d'observation, ledit traitement fournit trois indications de gradient de défaut de phase de la surface d'onde dans trois directions liées à chaque fois à celles du couple de deux faisceaux renvoyés concernés, et des indica- tions de la courbure locale du défaut de phase. 19 Dispositif selon l'une des revendications 10 à 18, caracté- risé en ce que le faisceau de lumière passe par un emplacement d'échantillon, au niveau duquel est situé le plan d'analyse. Dispositif selon les revendications 17 et 19, prises en combinaison, caractérisé en ce que les deux images interféro- 37 2682761 métriques étant obtenues respectivement avec et sans échantillon, pour une même position du plan d'observation, ledit traitement fournit trois indications de gradient de défaut de phase du plan d'analyse, dans trois directions liées à chaque fois à celles du couple de deux faisceaux renvoyés concernés.