EP2745071A1 - Dispositif optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface interne d'un tube - Google Patents

Dispositif optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface interne d'un tube

Info

Publication number
EP2745071A1
EP2745071A1 EP12758564.4A EP12758564A EP2745071A1 EP 2745071 A1 EP2745071 A1 EP 2745071A1 EP 12758564 A EP12758564 A EP 12758564A EP 2745071 A1 EP2745071 A1 EP 2745071A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber
tube
optical fiber
core
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12758564.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Joël CHEVRIER
Serge Huant
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Joseph Fourier Grenoble 1
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Joseph Fourier Grenoble 1
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Joseph Fourier Grenoble 1 filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP2745071A1 publication Critical patent/EP2745071A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/02056—Passive reduction of errors
    • G01B9/02057—Passive reduction of errors by using common path configuration, i.e. reference and object path almost entirely overlapping
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02049—Interferometers characterised by particular mechanical design details
    • G01B9/0205—Interferometers characterised by particular mechanical design details of probe head
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements

Definitions

  • the present invention relates to a device for analyzing the surface condition of the inside of a tube, and in particular a small inner diameter tube.
  • optical interferometric analysis devices that can measure the roughness of a surface with a precision of one nanometer.
  • An example of such a device is described in the French patent application No. 0859091 (B9031) applicants.
  • FIG 1 shows Figure 1 of the aforementioned patent application.
  • An optical source 1 sends a beam light, for example a laser beam, towards the surface 2 of an object to be analyzed by means of an optical fiber 3 comprising a core 4 and an optical cladding 5.
  • the laser beam forms a light spot on the object 2 .
  • the light beam is returned to the fiber on the one hand by the end surface 7 of the fiber, on the other hand by the object 2, towards a separator 8 and a detector 9. level detec tor ⁇ , one can observe an interference between light reflected from the fiber end and the light reflected by the object.
  • the surface of the object is generally orthogonal to the axis of the output beam of the fiber, and if the fiber is moved so that its end remains in a plane parallel to the plane of the object, a variation of the Interference figure and this variation makes it possible to determine the topography of the object.
  • This device makes it possible to accurately analyze the state of flat surfaces. We would like to be able to analyze with the same precision the inner surface of a tube.
  • an object of an embodiment of the present invention is to provide a device adapted to measure the topo ⁇ graphy of the inner surface of a very small diameter tube with a very high resolution.
  • Another object of an embodiment of the present invention is to provide a simple device compatible with existing optical fiber interferometric analysis devices.
  • an embodiment of the present invention provides an optical device for interferometric analysis of the surface state of the inside of a tube, comprising an optical fiber whose free end is sharpened and then bevelled. at its single core, the bevelled surface being metallized, so that only a portion of the The surface of the fiber core contributes to the return of the incident beam perpendicular to the axis of the fiber.
  • the metallization material is gold.
  • the device further comprises means for filtering the interference signal removing frequencies resulting from moving ⁇ of the optical fiber.
  • the present invention provides a method for interferometric analysis of the surface condition of the inner surface of a tube, comprising the steps of introducing an end of an optical fiber into the tube, the end of the fiber being cut in a point and then bevelled at its single core, the beveled surface being metallized, so that only a portion of the surface of the core of the fiber contributes to the return of the incident beam perpendicularly to the axis of the fiber; moving the optical fiber in translation and rotation; and detecting the interference signal between a light wave reflected by the optical fiber and a wave returned by the inner surface of the tube.
  • the device further comprises a step of filtering the interference signal to eliminate the frequencies resulting from the displacement of the optical fiber.
  • FIG. 1 previously described, schematically represents an optical device for interferometric analysis of the topography of a surface to be analyzed
  • FIG. 2 represents the end of an optical fiber of a device for interferometric analysis of the topography of the inner surface of a tube
  • FIG. 3 illustrates an alternative embodiment of a device for interferometric analysis of the topography of the inner surface of a tube
  • FIGS. 4A and 4B illustrate a device for interferometric analysis of the topography of the inner surface of a tube according to an embodiment of the present invention. detailed description
  • FIG. 2 represents the end of an optical fiber of a device for interferometric analysis of the topography of the inner surface of a tube.
  • An optical fiber 3, only one end is shown, comprises a heart 4, 5 an optical cladding coating the heart 4 and a protective sheath 6 surroun ⁇ rant the cladding 5.
  • the end of the optical fiber is stripped by removing a portion of the protective sheath to form a portion of bare optical fiber.
  • the core 4 and the optical cladding 5 are, for example, of differently doped silicon oxides.
  • the end of the bare optical fiber is beveled at an angle of about 45 °.
  • the bevel is covered with a reflective layer 10, for example a metalli ⁇ that and more particularly a layer of gold.
  • the reflective layer on the bevel it is possible for example to expose the end of the bare optical fiber to a source of evaporation or sputtering.
  • the evaporation and the spray being directional, all the surfaces of the optical fiber naked opposite the source are covered by the reflecting layer ⁇ health, as illustrated in the figure.
  • an adhesion layer such as chromium or titanium and the reflective layer may be gold or 1 aluminum.
  • the light return mode of FIG. 2 is particularly advantageous with respect to prior structures as described for example in the US patent application 2010/0220369. In fact, it is avoided to add to the existing system a reflecting mirror, this reflecting mirror being incorporated into the fiber by means of its bevel size as indicated above.
  • the end of the optical fiber is placed in a tube 11 which is the object whose inner surface it is desired to analyze.
  • the optical fiber 3 is positioned in the tube 11 so that the axis of the fiber is substantially coincident with that of the tube.
  • a light beam 12 for example that of a laser emitting in the visible range, is injected into the optical fiber 3.
  • the beam is reflected by the reflective layer 10 and propagates transversely to the axis of the optical fiber in the opposite direction to the bevel.
  • the beam forms on the inner surface of the tube a light spot of height d2.
  • the beam is returned to the fiber on the one hand by the interface 14 between the optical fiber and the air, on the other hand by the tube 11.
  • the evolution of the interference pattern can be measured during the displacement of the optical fiber in translation and in rotation along the axis of the tube 11.
  • the displacement of the interference fringes reflects the variation in distance between the end ⁇ Beveled fiber optic and analyzed surface.
  • a measurement of the topology of the inner surface of the tube is obtained.
  • the device proposed here has a resolution of the order of a few nanometers for the radial distances between the cut end of the optical fiber and the analyzed surface.
  • the spatial resolution that is to say in the directions of the illuminated surface of the tube, is substantially equal to the dimensions of the light spot, substantially the dimensions of the core 4 of the optical fiber (currently 3 to 5 ym for a fiber adapted to guide visible light).
  • FIG. 3 illustrates a first variant of the embodiment illustrated in FIG. 2, aimed at improving the spatial resolution.
  • An optical fiber 3 is cut in double bevel.
  • the double bevel consists of two chamfers 20a and 20b SYME ⁇ tric in the example shown.
  • a reflective layer 22 covers the bevel 20b. Contrary to what is shown in the figure, the angle formed by the two bevels is chosen so that the portion of the light beam reflecting on the bevel 20b of the fiber orthogonal to its axis.
  • an incident laser beam 24 is divided into a reflected beam 26 on the bevel 20b and a transmitted beam 28 through the bevel 20a. Only the reflected beam 26 is useful for interferometric analysis of the inner surface of the tube. It will be ensured that the transmitted beam 28 is not returned to the fiber.
  • This reflected beam 26 forms on the inner surface of the tube a light spot of height d3.
  • the light beam is returned to the fiber on the one hand by the interface 29 between the core 4 and the air, on the other hand by the tube 11.
  • the spatial resolution of the device is increased relative to that of the device illustrated in FIG. 2.
  • the height d 3 of the light spot on the tube is divided by two in relation to the height. d2 since only half of the laser beam is reflected on the layer 22.
  • the equivalent of a diaphragm is made which limits the dimensions of the light spot on the surface of the tube.
  • the double bevel according to which the end of the fiber is cut can be asymmetrical. In this case, if it is the smaller surface bevel that is metallized, the spatial resolution is further increased.
  • FIGS. 4A and 4B FIG. 4B being an enlarged view of a portion of FIG. 4A, illustrate a second variant of the embodiment illustrated in FIG. 2, also aimed at improving the spatial resolution according to one embodiment of this embodiment. invention.
  • an optical fiber 3 comprising a core 4, an optical sheath 5 surrounding the core and a protective sheath 6 surrounding the optical sheath 5, the end of the optical fiber being stripped by eliminating a portion of the protective sheath to form a portion of bare fiber.
  • the fiber is cut in an extremely sharp fashion, so that a pointed end 30 of the core 4 protrudes substantially beyond the limit of the optical cladding 3. Then the fiber is cut to form a flat part. only on the pointed end 30 of the core 41, as shown. Then, as before, a reflective layer 33 is shaped so as to cover the side of the fiber having the flat portion 31. The angle of the flat portion 31 is chosen so that light entering the optical fiber and striking this flat part 31 is reflected to form an output beam 36 orthogonal to the general direction of the fiber. On the other hand the light arriving on the part 34 of the heart is lost (it is reflected in direc ⁇ tions from which it will not be returned in the fiber).
  • the output beam 36 has a diameter d4 which, as will be understood, can be adjusted in a chosen manner depending on the distance to the tip of the fiber to which the flat has been formed. In practice, the dimensions of the half-wavelength of the incident light can be provided for the reflecting surface 31.
  • the optical fiber is rotated and rotated at a constant speed. If the fiber is off-center, it appears during rotation a variation in distance between the fiber and the tube, even if the tube has a perfectly regular relief. In other words, the interference signal measured is modulated by the rotation frequency of the fiber.
  • means for filtering the interference signal are provided to eliminate the rotation frequency of the optical fiber.
  • the filtering means may for example be a high-pass filter since the signals corresponding to the topology of an analyzed surface have a high frequency relative to the rotation frequency of the fiber. Filtering can be done with signal processing software.
  • the diameter of a bare optical fiber is of the order of 100 microns, and the diameter of the protec ⁇ sheath is of the order of 250 to 600 microns. If the tube is of very small diameter, only the stripped end of the fiber is introduced.
  • the device proposed here can make measurements on tubes of internal diameter less than one millimeter.
  • the device proposed here makes it possible to carry out measurements on tubes of very variable lengths, of a few millimeters to a few centimeters, such as syringes or catheters.
  • the emission wavelength of the laser, the type of optical fiber and the material of the reflective layer will be selected according to the desired performance of the device.
  • a displacement in rotation and in translation of the fiber relative to the tube it may be easier to move the tube relative to the fiber.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif optique d'analyse interférométrique de l'état de surface de l'intérieur d'un tube (11), comprenant une fibre optique (3) dont l'extrémité libre est taillée en pointe puis taillée en biseau au niveau de son seul coeur, la surface biseautée étant métallisée (10), de sorte que seule une partie de la surface du coeur de la fibre contribue au renvoi du faisceau incident perpendiculairement à l'axe de la fibre.

Description

DISPOSITIF OPTIQUE D'ANALYSE INTERFEROMETRIQUE DE L'ETAT DE
SURFACE INTERNE D'UN TUBE
Domaine de 1 ' invention
La présente invention concerne un dispositif d'analyse de l'état de surface de l'intérieur d'un tube, et en particulier d'un tube de petit diamètre intérieur.
Exposé de 1 ' art antérieur
On connaît des dispositifs de mesure du diamètre in¬ terne d'un tube, tels que celui décrit dans la demande de brevet US 2010/0220369, qui utilisent des systèmes optiques classiques à lentilles. Dans la demande de brevet US 2010/0220369, on prévoit un renvoi de la lumière orthogonalement à la direction d'un faisceau principal en rajoutant un système de miroir. Ces dispositifs ne permettent pas d'effectuer des mesures dans des tubes de très petits diamètres et avec une très forte définition.
Par ailleurs, il existe des dispositifs optiques d'analyse interférométrique qui permettent de mesurer avec une précision de l'ordre du nanomètre la rugosité d'une surface. Un exemple d'un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet français N° 0859091 (B9031) des demandeurs.
La figure 1 reprend la figure 1 de la demande de brevet susmentionnée. Une source optique 1 envoie un faisceau lumineux, par exemple un faisceau laser, vers la surface 2 d'un objet à analyser par l'intermédiaire d'une fibre optique 3 comprenant un cœur 4 et une gaine optique 5. Le faisceau laser forme sur l'objet 2 une tache lumineuse. Le faisceau lumineux est renvoyé dans la fibre d'une part par la surface d'extrémité 7 de la fibre, d'autre part par l'objet 2, en direction d'une séparatrice 8 et d'un détecteur 9. Ainsi, au niveau du détec¬ teur, on peut observer une interférence entre la lumière renvoyée par l'extrémité de la fibre et la lumière renvoyée par l'objet.
Si la surface de l'objet est globalement orthogonale à l'axe du faisceau de sortie de la fibre, et si on déplace la fibre de sorte que son extrémité reste dans un plan parallèle au plan de l'objet on observe une variation de la figure d'interfé- rences et cette variation permet de déterminer la topographie de 1 ' objet .
Ce dispositif permet d'analyser avec précision l'état de surfaces planes . On souhaiterait pouvoir analyser avec une même précision la surface interne d'un tube.
Résumé
Ainsi un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un dispositif adapté à mesurer la topo¬ graphie de la surface interne d'un tube de très petit diamètre avec une très haute résolution.
Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un dispositif simple et compatible avec les dispositifs d'analyse interférométrique à fibre optique existants .
Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un dispositif optique d'analyse interférométrique de l'état de surface de l'intérieur d'un tube, comprenant une fibre optique dont l'extrémité libre est taillée en pointe puis taillée en biseau au niveau de son seul coeur, la surface biseautée étant métallisée, de sorte que seule une partie de la surface du coeur de la fibre contribue au renvoi du faisceau incident perpendiculairement à l'axe de la fibre.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le matériau de métallisation est de l'or.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif comprend en outre des moyens de filtrage du signal d'interférences éliminant les fréquences résultant du déplace¬ ment de la fibre optique.
La présente invention prévoit un procédé d'analyse interférométrique de l'état de surface de la surface interne d'un tube, comprenant les étapes consistant à introduire une extrémité d'une fibre optique dans le tube, l'extrémité de la fibre étant taillée en pointe puis taillée en biseau au niveau de son seul coeur, la surface biseautée étant métallisée, de sorte que seule une partie de la surface du coeur de la fibre contribue au renvoi du faisceau incident perpendiculairement à l'axe de la fibre ; déplacer la fibre optique en translation et en rotation ; et détecter le signal d'interférences entre une onde lumineuse réfléchie par la fibre optique et une onde renvoyée par la surface interne du tube.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif comprend en outre une étape consistant à filtrer le signal d'interférences pour éliminer les fréquences résultant du déplacement de la fibre optique.
Brève description des dessins
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1, décrite précédemment, représente schéma- tiquement un dispositif optique d'analyse interférométrique de la topographie d'une surface à analyser,
la figure 2 représente l'extrémité d'une fibre optique d'un dispositif d'analyse interférométrique de la topographie de la surface interne d'un tube, la figure 3 illustre une variante de réalisation d'un dispositif d'analyse interférométrique de la topographie de la surface interne d'un tube, et
les figures 4A et 4B illustrent un dispositif d'ana- lyse interférométrique de la topographie de la surface interne d'un tube selon un mode de réalisation de la présente invention. Description détaillée
Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été dési¬ gnés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle.
La figure 2 représente l'extrémité d'une fibre optique d'un dispositif d'analyse interférométrique de la topographie de la surface interne d'un tube. Une fibre optique 3, dont une seule extrémité est représentée, comprend un cœur 4, une gaine optique 5 enrobant le cœur 4 et une gaine de protection 6 entou¬ rant la gaine optique 5. L'extrémité de la fibre optique est dénudée en éliminant une partie de la gaine de protection pour former une partie de fibre optique nue. Le cœur 4 et la gaine optique 5 sont par exemple en des oxydes de silicium différem- ment dopés. L'extrémité de la fibre optique nue est taillée en biseau selon un angle voisin de 45°. Le biseau est recouvert d'une couche réfléchissante 10, par exemple une couche métalli¬ que et plus particulièrement une couche d'or. Pour former la couche réfléchissante sur le biseau, on peut par exemple exposer l'extrémité de la fibre optique nue à une source d' évaporation ou de pulvérisation. L ' évaporation et la pulvérisation étant directionnelles, toutes les surfaces de la fibre optique nue en regard de la source sont recouvertes par la couche réfléchis¬ sante, comme cela est illustré dans la figure.
De façon générale, avant de déposer la couche réflec¬ trice on déposera une couche d'accroché, par exemple en chrome ou en titane et la couche réflectrice pourra être de l'or ou de 1 ' aluminium.
On notera que la modalité de renvoi de la lumière de la figure 2 est particulièrement avantageuse par rapport aux structures antérieures telles que décrites par exemple dans la demande de brevet US 2010/0220369. En effet, on évite d'ajouter au système existant un miroir de renvoi, ce miroir de renvoi étant incorporé à la fibre par le biais de sa taille en biseau comme cela a été indiqué ci-dessus.
L'extrémité de la fibre optique est placée dans un tube 11 qui est l'objet dont on souhaite analyser la surface interne. La fibre optique 3 est positionnée dans le tube 11 de sorte que l'axe de la fibre soit sensiblement confondu avec celui du tube.
Pour procéder à une mesure de la topologie de la surface interne du tube 11, un faisceau lumineux 12, par exemple celui d'un laser émettant dans le domaine visible, est injecté dans la fibre optique 3. A l'extrémité de la fibre optique représentée en figure 2, le faisceau est réfléchi par la couche réfléchissante 10 et se propage transversalement à l'axe de la fibre optique dans la direction opposée au biseau. Le faisceau forme sur la surface interne du tube une tache lumineuse de hauteur d2. Le faisceau est renvoyé dans la fibre d'une part par l'interface 14 entre la fibre optique et l'air, d'autre part par le tube 11. Ainsi, on peut observer une figure d'interférences entre les ondes lumineuses 16 renvoyées par la fibre optique et les ondes lumineuses 18 renvoyées par le tube.
On peut mesurer l'évolution de la figure d'interfé- rences lors du déplacement de la fibre optique en translation et en rotation selon l'axe du tube 11. Le déplacement des franges d'interférences traduit la variation de distance entre l'extré¬ mité biseautée de la fibre optique et la surface analysée. Ainsi, on obtient une mesure de la topologie de la surface interne du tube.
Tout comme les autres dispositifs d'analyse interféro- métrique de surface d'un objet, le dispositif proposé ici a une résolution de l'ordre de quelques nanomètres pour les distances radiales entre l'extrémité taillée de la fibre optique et la surface analysée. La résolution spatiale, c'est-à-dire dans les directions de la surface éclairée du tube, est sensiblement égale aux dimensions de la tache lumineuse, soit sensiblement les dimensions du coeur 4 de la fibre optique (couramment 3 à 5 ym pour une fibre adaptée à guider une lumière visible) .
Selon la présente invention, il est prévu des moyens pour obtenir une tache lumineuse dont la dimension est infé¬ rieure à celle fixée par le diamètre du coeur de la fibre.
La figure 3 illustre une première variante du mode de réalisation illustré en figure 2, visant à améliorer la résolu- tion spatiale. Une fibre optique 3 est taillée en double biseau. Le double biseau est formé de deux biseaux 20a et 20b symé¬ triques dans l'exemple représenté. Une couche réfléchissante 22 recouvre le biseau 20b. Contrairement à ce qui est représenté dans la figure, l'angle formé par les deux biseaux est choisi de sorte que la partie du faisceau lumineux se réfléchissant sur le biseau 20b sorte de la fibre orthogonalement à son axe.
A l'extrémité de la fibre optique, un faisceau laser incident 24 est divisé en un faisceau réfléchi 26 sur le biseau 20b et un faisceau transmis 28 au travers du biseau 20a. Seul le faisceau réfléchi 26 est utile à l'analyse interférométrique de la surface interne du tube. On veillera à ce que le faisceau transmis 28 ne soit pas renvoyé dans la fibre.
Le faisceau 26, réfléchi par le biseau 20b, subit une réfraction au niveau de sa sortie du biseau 20a. Ce faisceau réfléchi 26 forme sur la surface interne du tube une tache lumineuse de hauteur d3. Le faisceau lumineux est renvoyé dans la fibre d'une part par l'interface 29 entre le cœur 4 et l'air, d'autre part par le tube 11.
Dans la variante proposée en relation avec la figure 3, la résolution spatiale du dispositif est accrue par rapport à celle du dispositif illustré en figure 2. En effet la hauteur d3 de la tache lumineuse sur le tube est divisée par deux par rapport à la hauteur d2 puisque seulement la moitié du faisceau laser est réfléchie sur la couche 22. Ainsi, en limitant la surface de réflexion sur laquelle le faisceau incident est réfléchi vers la surface à analyser, on réalise l'équivalent d'un diaphragme qui limite les dimensions de la tache lumineuse sur la surface du tube.
Le double biseau selon lequel l'extrémité de la fibre est taillée peut être dissymétrique. Dans ce cas, si c'est le biseau de plus faible surface qui est métallisé, la résolution spatiale est encore accrue.
Les figures 4A et 4B, la figure 4B étant une vue agrandie d'une partie de la figure 4A, illustrent une deuxième variante du mode de réalisation illustré en figure 2, visant également à améliorer la résolution spatiale selon un mode de réalisation de la présente invention. Comme précédemment, on a représenté l'extrémité d'une fibre optique 3 comprenant un coeur 4, une gaine optique 5 entourant le coeur et une gaine de protection 6 entourant la gaine optique 5, l'extrémité de la fibre optique étant dénudée en éliminant une partie de la gaine de protection pour former une partie de fibre nue.
Dans cette réalisation, la fibre est taillée de façon extrêmement pointue, de sorte qu'une extrémité en pointe 30 du coeur 4 déborde nettement par rapport à la limite de la gaine optique 3. Ensuite la fibre est taillée de façon à former un méplat 31 seulement sur l'extrémité en pointe 30 du coeur 41, de la façon représentée. Ensuite, comme précédemment, une couche réflectrice 33 est formée de façon orientée de manière à recou- vrir le côté de la fibre comportant le méplat 31. L'angle du méplat 31 est choisi pour que la lumière arrivant dans la fibre optique et venant frapper ce méplat 31 se réfléchisse pour former un faisceau de sortie 36 orthogonal à la direction générale de la fibre. Par contre la lumière arrivant sur la partie 34 du coeur est perdue (elle se réfléchit dans des direc¬ tions d'où elle ne sera pas renvoyée dans la fibre) . Le faisceau de sortie 36 a un diamètre d4 qui, comme on le comprendra, peut être réglé de façon choisie en fonction de la distance à la pointe de la fibre à laquelle on a formé le méplat. En pratique, on pourra prévoir pour la surface réflectrice 31 des dimensions de l'ordre de la demi-longueur d'onde de la lumière incidente.
Bien que cela ne soit pas représenté en figures 3 et 4B, on comprendra que, en sortant de la fibre, le faisceau est défléchi sous l'effet de la réfraction. L'angle des surfaces réflectrices (20b, 31) sera choisi pour que le faisceau de sortie soit effectivement à 90° de l'axe de la fibre en tenant compte de cette déflection.
D'un point de vue mécanique, on s'aperçoit qu'il est en pratique impossible de centrer la fibre optique dans le tube avec la précision requise qui devrait être au moins équivalente à la résolution du dispositif, c'est-à-dire quelques nanomètres. Lors d'une mesure par le dispositif décrit ici, la fibre optique est entraînée en rotation et déplacée en rotation à vitesse constante. Si la fibre est décentrée, il apparaît lors de la rotation une variation de distance entre la fibre et le tube, même si le tube a un relief parfaitement régulier. En d'autres termes le signal d'interférences mesuré est modulé par la fréquence de rotation de la fibre. Pour s'affranchir de cette erreur de mesure, on prévoit des moyens de filtrage du signal d'interférences pour éliminer la fréquence de rotation de la fibre optique. Les moyens de filtrage peuvent être par exemple un filtre passe-haut puisque les signaux correspondant à la topologie d'une surface analysée ont une fréquence élevée par rapport à la fréquence de rotation de la fibre. Le filtrage peut être réalisé avec un logiciel de traitement du signal.
De façon courante, le diamètre d'une fibre optique nue est de l'ordre de 100 ym, et le diamètre de la gaine de protec¬ tion est de l'ordre de 250 à 600 ym. Si le tube est de très petit diamètre, on n'y introduit que l'extrémité dénudée de la fibre. Le dispositif proposé ici peut réaliser des mesures sur des tubes de diamètre interne inférieur au millimètre.
Le dispositif proposé ici permet de réaliser des mesures sur des tubes de longueurs très variables, de quelques millimètres à quelques centimètres, comme par exemple des seringues ou des cathéters.
On n'a pas décrit en détail le traitement du signal d'interférences, car, à l'exception des moyens d'élimination des composantes parasites liées à la rotation de la fibre, ce traitement est analogue à celui utilisé dans les systèmes classiques d'analyse interférométrique de l'état de surface d'une surface plane. Les diverses variantes de traitement décrites dans ces systèmes classiques peuvent s'appliquer, mutatis mutandis, à un dispositif tel que décrit ici.
Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, la longueur d'onde d'émission du laser, le type de fibre optique et le matériau de la couche réfléchissante seront choisis en fonction des performances souhaitées du dispositif. Par ailleurs, bien que l'on ait décrit un déplacement en rotation et en translation de la fibre par rapport au tube, il peut être plus simple de déplacer le tube par rapport à la fibre .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif optique d'analyse interférométrique de l'état de surface de l'intérieur d'un tube (11), comprenant une fibre optique (3) dont l'extrémité libre est taillée en pointe puis taillée en biseau au niveau de son seul coeur, la surface biseautée étant métallisée (10), de sorte que seule une partie de la surface du coeur de la fibre contribue au renvoi du faisceau incident perpendiculairement à l'axe de la fibre.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le matériau de métallisation est de l'or.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, compre¬ nant en outre des moyens de filtrage du signal d'interférences éliminant les fréquences résultant du déplacement de la fibre optique (3) .
4. Procédé d'analyse interférométrique de l'état de surface de la surface interne d'un tube (11), comprenant les étapes suivantes :
introduire une extrémité d'une fibre optique (3) dans le tube (11), l'extrémité de la fibre étant taillée en pointe puis taillée en biseau au niveau de son seul coeur, la surface biseautée étant métallisée (10), de sorte que seule une partie de la surface du coeur de la fibre contribue au renvoi du faisceau incident perpendiculairement à l'axe de la fibre ;
déplacer la fibre optique (3) en translation et en rotation ; et
détecter le signal d'interférences entre une onde lumineuse (16) réfléchie par la fibre optique et une onde (18) renvoyée par la surface interne du tube.
5. Procédé selon la revendication 4, comprenant en outre une étape consistant à filtrer le signal d'interférences pour éliminer les fréquences résultant du déplacement de la fibre optique (3) .
EP12758564.4A 2011-08-16 2012-08-13 Dispositif optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface interne d'un tube Withdrawn EP2745071A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1157347A FR2979143B1 (fr) 2011-08-16 2011-08-16 Dispositif optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface interne d'un tube
PCT/FR2012/051886 WO2013024229A1 (fr) 2011-08-16 2012-08-13 Dispositif optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface interne d'un tube

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2745071A1 true EP2745071A1 (fr) 2014-06-25

Family

ID=46832489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12758564.4A Withdrawn EP2745071A1 (fr) 2011-08-16 2012-08-13 Dispositif optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface interne d'un tube

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150124260A1 (fr)
EP (1) EP2745071A1 (fr)
FR (1) FR2979143B1 (fr)
WO (1) WO2013024229A1 (fr)

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR859091A (fr) 1939-08-17 1940-12-10 Matériau en forme de dalle constituant par assemblage des murs, cloisons, plancherset plafonds, ventilés intérieurement
US4076378A (en) * 1976-03-08 1978-02-28 American Optical Corporation Tapered fiber optic array
GB9415962D0 (en) * 1994-08-06 1994-09-28 Schlumberger Ltd Multiphase fluid component discrimination
US5485536A (en) * 1994-10-13 1996-01-16 Accuphotonics, Inc. Fiber optic probe for near field optical microscopy
US6236783B1 (en) * 1996-09-06 2001-05-22 Kanagawa Academy Of Science And Technology Optical fiber probe and manufacturing method therefor
DE10057539B4 (de) * 2000-11-20 2008-06-12 Robert Bosch Gmbh Interferometrische Messvorrichtung
KR100465784B1 (ko) * 2002-05-03 2005-01-13 한국과학기술원 경사단면 광섬유 광원을 이용한 점회절 간섭계 및 측정방법
DE10244553B3 (de) * 2002-09-25 2004-02-05 Robert Bosch Gmbh Interferometrische Messeinrichtung
DE102005062130A1 (de) 2005-12-23 2007-06-28 Isis Sentronics Gmbh Abtastsystem zum Abtasten einer Objektoberfläche, insbesondere für eine Koordinaten-Meßmaschine
US7881565B2 (en) * 2006-05-04 2011-02-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Device and method using asymmetric optical resonances
US20080108983A1 (en) * 2006-11-07 2008-05-08 Synergetics, Inc. Dual Core Optic Fiber Illuminated Laser Probe
JP5529384B2 (ja) * 2007-09-28 2014-06-25 テルモ株式会社 光ロータリアダプタおよびこれを用いる光断層画像化装置
RU2512674C2 (ru) * 2008-06-06 2014-04-10 Инфинитесима Лтд Система обнаружения зонда

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2013024229A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013024229A1 (fr) 2013-02-21
US20150124260A1 (en) 2015-05-07
FR2979143B1 (fr) 2016-03-25
FR2979143A1 (fr) 2013-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3394560A1 (fr) Dispositif et procede de mesure de hauteur en presence de couches minces
EP3935341B1 (fr) Procede et dispositif de mesure d'interfaces d'un element optique
EP3019822B1 (fr) Dispositif optique de mesure d'un paramètre physique et procédé associé
CH663466A5 (fr) Procede et dispositif pour determiner la position d'un objet par rapport a une reference.
FR2722566A1 (fr) Capteur dynamique de deplacement, utilisations d'un tel capteur et procede de mesure du deplacement d'une surface
EP0512919A1 (fr) Dispositif de mesure à distance de la position d'un objet
EP3201609B1 (fr) Procédé et système d'inspection de plaquettes pour l'électronique, l'optique ou l'optoélectronique
EP0094864A1 (fr) Procédé et dispositif de mesure simultanée de caractéristiques géométriques d'une fibre optique
FR3013128A1 (fr) Dispositif et methode de mise au point tridimensionnelle pour microscope
EP3853655B1 (fr) Dispositifs et méthodes de transport et de contrôle de faisceaux lumineux
EP3601946B1 (fr) Dispositif et procede de reflectometrie a faible coherence a detection temps-frequence
EP2684006B1 (fr) Dispositif de mesure de l'etat de surface d'une surface
EP2370779B1 (fr) Utilisation d'un dispositif a fibre optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface d'un objet
EP2745071A1 (fr) Dispositif optique d'analyse interferometrique de l'etat de surface interne d'un tube
WO2007110395A1 (fr) Procede de mesure, sans contact, d'une caracteristique opto-geometrique d'un materiau, par spectrometrie interferentielle
EP3575774B1 (fr) Procédé d'observation de particules, en particulier des particules submicroniques
WO2026003442A1 (fr) Procede de correction de mesures d'un element optique
FR3164280A1 (fr) Dispositif de mesure d’épaisseur par jet électromagnétique d’un produit identifié en cours de fabrication
FR3149082A1 (fr) Dispositif de mesure à miroir ellipsoïdique de révolution
WO2025099366A1 (fr) Dispositif de mesure sans contact de l'indice de groupe et de paramètres géométriques d'une lentille optique et procédé de mesure associé
CH685518A5 (fr) Détecteur interférométrique de résolution atomique, utilisation et procédés de mise en oeuvre.
EP4729949A1 (fr) Dispositif d'etalonnage pour velocimetre laser
FR2673284A1 (fr) Capteur a fibre optique multimodes.
FR2985809A1 (fr) Sonde optique interferometrique de mesure dimensionnelle
FR2495765A1 (fr) Dispositif de mesure des cotes transversales de produits filiformes transparents et semi-transparents.

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20140313

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20170301