EP2847633A1 - Systeme optique - Google Patents

Systeme optique

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Publication number
EP2847633A1
EP2847633A1 EP13724762.3A EP13724762A EP2847633A1 EP 2847633 A1 EP2847633 A1 EP 2847633A1 EP 13724762 A EP13724762 A EP 13724762A EP 2847633 A1 EP2847633 A1 EP 2847633A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical system
deflection device
transparent
light beam
elements
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Withdrawn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
EP13724762.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alain Chardon
Nicolas GUEROULT
Bertrand Moreau
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.)
GravoTech Marking
Original Assignee
GravoTech Marking
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 GravoTech Marking filed Critical GravoTech Marking
Publication of EP2847633A1 publication Critical patent/EP2847633A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements
    • G02B26/0883—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements the refracting element being a prism
    • G02B26/0891—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements the refracting element being a prism forming an optical wedge
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/108—Scanning systems having one or more prisms as scanning elements

Definitions

  • the present invention relates to an optical system for a device for deflecting a light beam, a single or multiple deflection device comprising such an optical system, a marking installation comprising such a deflection device.
  • the field of the invention is that of object marking installations.
  • a deflection device consisting of a galvanometric head.
  • a galvanometric head comprises a motor and a mirror mounted on the motor shaft.
  • a source of illumination for example a laser beam generator, illuminates the mirror, and depending on the position of the mirror, the reflected light beam will illuminate a particular location of a target.
  • the mirror is free to position itself over a wide angular range, whereas when a rapid change of position of the mirror is envisaged to illuminate another part of the target, it is necessary to print important angular accelerations and decelerations at the same time. mirror.
  • Such a deflection device thus operates transiently, which is a handicap in the case where it is necessary to quickly change the point of impact of the reflected beam.
  • An object of the present invention is to provide a deflection device which does not have the drawbacks of the prior art and which in particular makes it possible to rapidly modify the position of the point of impact of the light beam.
  • an optical system comprising:
  • a base intended to be mounted mobile in rotation around an axis of rotation
  • At least two transparent elements in the wavelength used and integral with said base each extending over an angular sector and taking the form of a cone portion whose axis coincides with said axis of rotation.
  • At least two have different half-angles at the apex.
  • the optical system further comprises a shaping optics arranged downstream of the transparent elements and intended to correct the aberrations of light beams from a transmission through said transparent elements.
  • the surface of the or each transparent element which is capable of being illuminated receives a semi-reflective treatment.
  • the invention also proposes a simple deflection device comprising an optical system according to one of the preceding variants, a motor on the shaft of which said optical system is fixed and comprising means for detecting the angular position of said shaft, a source of illumination providing a light beam for successively illuminating the transparent elements, and a control unit for collecting the data of the angular position detecting means and controlling the ignition and extinction of the incident light beam according to these data.
  • the invention also proposes a multiple deflection device comprising:
  • a first motor on the shaft of which said first optical system is fixed and comprising means for detecting the angular position of said shaft
  • a second motor on the shaft of which said second optical system is fixed and comprising means for detecting the angular position of said shaft
  • a light source delivering a light beam intended to illuminate successively the transparent elements of said first optical system
  • control unit intended to collect the data of each angular position detecting means and to control the ignition and extinction of the incident light beam according to these data
  • the second optical system being arranged in such a way that the light beams transmitted by the first optical system successively intercept the transparent elements of said second optical system.
  • the multiple deflection device further comprises, between the first optical system and the second optical system, a conjugation optical system intended to position the intersection point of the light beams. transmitted by the first optical system on the axis of rotation of said second optical system.
  • the optical conjugation system comprises means for transforming the plane containing the light beams transmitted by the first optical system into another plane containing conjugated light beams, said other plane being perpendicular to the center plane of the transparent element of the second system. optical through which it is expected that it is transmitted and containing said intersection point.
  • the invention also proposes an object marking installation comprising:
  • focusing means for focusing the light beams leaving the deflection device towards the object to be marked
  • a scrolling device comprising a position detection means and intended to scroll the objects to be marked in front of the focusing means
  • control unit provided for controlling the switching on and off of the incident light beam according to the position data collected from the angular position detection means of the deflection device and position data collected from the detection means of the deflection device; position of the scrolling device.
  • FIG. 1 shows an optical system according to the invention
  • FIG. 2a shows a section of the optical system of FIG. 1 according to a first variant
  • FIG. 2b shows a section of the optical system of FIG. 1 according to a second variant
  • FIG. 3 shows a multiple deflection device according to the invention.
  • Fig. 1 shows an optical system 100 for a simple deflection device.
  • the simple deflection device further comprises a motor on the shaft of which is fixed the optical system 100 which comprises a base 101 pierced at its center with a bore D 102 to fix the motor shaft.
  • the base 101 is thus intended to be rotatably mounted around the axis of rotation D of the engine.
  • the base 101 On the edge of the base 101 are secured at least two elements 104, each extending over an angular sector. Of the angular sectors, some or all may be equal or they may all be different.
  • the term "joined" includes both the fact that the base 101 and the elements 104 form a one-piece assembly, that the fact that the elements 104 are independent elements reported on the base 101.
  • the simple deflection device further comprises a light source such as a laser beam generator delivering an incident light beam whose radius is very small compared to the dimensions of the angular sectors to limit the overlap of said light beam on two elements 104 .
  • a light source such as a laser beam generator delivering an incident light beam whose radius is very small compared to the dimensions of the angular sectors to limit the overlap of said light beam on two elements 104 .
  • the light beam will illuminate the elements 104 successively.
  • the motor preferably a DC motor, comprises means for detecting the angular position of its shaft, such as for example an encoder. Knowing the position of the motor shaft makes it possible to know the position of the optical system 100 and the element 104 which is illuminated.
  • Each element 104 takes the form of a cone portion whose axis coincides with the axis of rotation D and therefore the axis of rotation of the motor and the optical system 100.
  • the surface which is illuminated by the source of each element 104 remains unchanged by rotation about the axis D.
  • FIG. 2a and FIG. 2b show sections through a plane containing the axis D of the optical system 100.
  • At least one is transparent in the wavelength used.
  • At least two elements 104 are transparent in the wavelength used and the elements referenced 104, 104a or 104b in the following description are transparent.
  • the transparent elements 104 all have the same lower surface 110 inscribed in a plane perpendicular to the axis of rotation D and which corresponds to the surface through which the light beams of the elements 104 exit.
  • each element 104 is defined by its half-angle at the vertex which is here represented by " ⁇ " and among the plurality of elements 104, at least two have half-angles at the top ⁇ different.
  • the element 104 has a convex illuminated surface.
  • the incident light beam 200 when the incident light beam 200 is emitted in a plane containing the axis of rotation D and encounters a particular element 104, it is transmitted in a single direction despite the rotation of said element 104.
  • the incident light beam 200 is transmitted along N distinct directions 202.
  • the arrow 202 in the solid line corresponds to the transmission direction of the element 104 having a half-angle at the apex ⁇
  • the two arrows 202 in dotted lines correspond to transmission directions of elements 104 having half vertex angles ⁇ 'and ⁇ "different from ⁇ .
  • the deflection device thus obtained makes it possible to obtain deflections of the incident light beam 200 at discrete angles, that is to say that the transition from one transmission angle to another is discontinuous.
  • optical path 'e' is given by the formula:
  • 'n' is the refractive index of the material constituting the transparent element 104 crossed and where 'd' is the physical distance between the beam exit point of the transparent element 104 by the lower surface 110 and the point d impact of the incident light beam 200 on the transparent element 104.
  • At least two transparent elements 104 at least two have different optical paths "e".
  • the incident light beam 200 when the incident light beam 200 is emitted in a plane containing the axis of rotation D and encounters a particular element 104, it is transmitted in a single direction despite the rotation of said element 104.
  • the beam incident light 200 is transmitted along N distinct directions 202.
  • the solid line arrow 202 corresponds to the transmission direction of the element 104 having an optical path "e”
  • the two arrows 202 in dashed lines correspond to element transmission directions 104 having different optical paths of e.
  • the deflection device thus obtained makes it possible to obtain deflections of the incident light beam 200 at discrete angles, that is to say that the transition from one transmission angle to another is discontinuous.
  • the element 104 has a concave illuminated surface and the operation is similar to that of FIG. 2a.
  • the optical system 100 may comprise only convex illuminated surfaces, only concave illuminated surfaces, or a mixture of both.
  • the different light beams 202 which are thus transmitted by the different elements 104 belong to the same plane P which contains the axis D and the incident light beam 200, here the plane of the sheet.
  • the angular position of the optical system 100 thus determines the amplitude of the deflection of the incident light beam 200.
  • this marking may be used in the context of laser marking of high-speed points on an object.
  • the device of the state of the art Unlike the device of the state of the art, it is no longer necessary to accelerate or slow down the engine, and it operates in steady state, and just turn on or off the incident light beam 200 , for example via a flux modulator, depending on the position of the optical system 100 to illuminate a particular point of the target.
  • the position of the optical system 100 is given by the means for detecting the angular position of the deflection device.
  • the deflection device comprises a control unit intended to collect the data of the detection means and to control the ignition and extinction of the incident light beam as a function of these data and as a function of the point to be projected.
  • the duration of switching from one transmission direction to another is independent of the amplitude of the angular deviation to be produced.
  • the duration of the transition from one element 104 to another, when the optical system 100 is in rotation is independent of the corresponding elements 104.
  • This duration is related to the rotational speed of the optical system 100, to the number of elements 104, to their respective angular width, to the diameter of the incident light beam 200 and to the distance between the point of impact of this incident light beam 200 on element 104 and the top of the cone.
  • shaping optics can be set up to correct these aberrations downstream of the elements 104, and more particularly downstream of the point of contact. output of transmitted light beam 202.
  • Fig. 3 shows a multiple deflection device 300 according to the invention which makes it possible to project a matrix of points 302 in a plane 304.
  • a matrix of points 302 For example, in the case of the marking of an object, it may be necessary to mark only certain points 302 of the matrix, and to modify, for each object, the points 302 to be marked.
  • optical systems 100a and 100b as described above is particularly suitable for such an application, that is to say for switching at high frequency and at certain angles.
  • the multiple deflection device 300 comprises:
  • a first motor on the shaft of which the first optical system 100a is fixed and comprising means for detecting the angular position of the shaft
  • a second optical system 100b as described above that is to say with at least two transparent elements 104b,
  • a light source delivering a light beam for successively illuminating the elements 104a of the first optical system 100a due to the rotation of the latter;
  • control unit intended to collect the data of each angular position detecting means and to control the ignition and extinction of the incident light beam according to these data, the second optical system 100b being arranged in such a way that the light beams transmitted by the first optical system 100a successively intercept the elements 104b of the second optical system 100b.
  • the incident light beam intersecting the axis of rotation of the first optical system 100a is transmitted through a particular element 104a of the first optical system 100a, and according to the half-angle at the top of this particular element 104a, the light beam thus transmitted is projected at a particular point of a particular element 104b of the second optical system 100b, and according to the half-angle at the top of this element 104b, the light beam thus transmitted and output 306 illuminates a particular point 302 of the plane 304.
  • the position of the point 302 thus marked depends on the half-angle at the apex 9a of the first optical system 100a and the half-angle at the apex 9b of the second optical system 100b.
  • the operation is identical if the elements 104a and 104b are characterized by the same half-angle at the vertex ⁇ and different optical paths 'e'.
  • the two optical systems 100a and 100b can be dedicated to the same marking direction or they can be dedicated to two marking directions. different.
  • the multiple deflection device 300 further comprises, between the first optical system 100a and the second optical system 100b, a conjugation optical system 350.
  • the general function of the optical conjugation system 350 is to conjugate the common origin of the light beams transmitted by the first optical system 100a, that is to say the exit point of the first optical system 100a, with a point on the rotation axis of the second optical system 100b.
  • the point corresponding to the intersection of the light beams from the optical conjugation system 350 (308) belongs to the axis of rotation of the second optical system 100b.
  • the two optical systems 100a and 100b are arranged to perform deflections in two orthogonal planes in order to scan the matrix of points 302 in both directions.
  • the first optical system 100a makes it possible to obtain a variation of the deviations in a first direction, here the horizontal direction H, and the second system optical 100b makes it possible to obtain a variation of the deviations in a second direction, here the vertical direction V.
  • the optical conjugation system 350 changes the orientation of the light beams from the first optical system 100a before they intercept the second optical system 100b.
  • the light beam is transmitted at a particular angle .
  • the light beams transmitted by different elements 104a will propagate at different angles.
  • the plane P is here substantially the middle plane of the element 104a of the first optical system 100a illuminated by the incident beam.
  • the light beams thus conjugated After having passed through the optical conjugation system 350, the light beams thus conjugated have an orientation which is such that they are distributed in a plane perpendicular to the center plane of the element 104b of the second optical system 100b through which they are transmitted.
  • the optical conjugation system 350 thus comprises the means for transforming the plane P containing the light beams transmitted by the first optical system 100a into another plane P 'containing the conjugated light beams, said other plane P' being perpendicular to the center plane of the light.
  • the conjugated light beams 308 are thus all in the plane P 'and they have an angular distribution in this plane P' which causes a deflection in the horizontal direction of the target. Indeed, each conjugated light beam 308 targets a particular column of the dot matrix 302.
  • the conjugated light beam 308 is transmitted through the element 104b of the second optical system 100b that is selected, causing a deviation similar to that generated by the first optical system 100a, i.e., a vertical deviation , which makes it possible to target a particular line of the particular targeted column, and consequently the point 302 corresponding to this line and this column.
  • the lighting and extinction of the incident light beam is effected via an ignition and extinguishing device that the multiple deflection device 300 comprises for this purpose.
  • an ignition and extinguishing device may be for example a flux modulator.
  • Ignition and extinction of the incident light beam can illuminate all points 302 or only some of them.
  • multiple deflection device 300 of FIG. 3 makes it possible to generate a matrix of points 302 of dimensions K ⁇ L, where K corresponds to the number of elements 104a of the first optical system 100a and where L corresponds to the number of elements 104b of the second optical system 100b.
  • the optical conjugation system 350 comprises a first plane mirror 352, a second mirror 354 and a focusing lens 356.
  • the optical conjugation system 350 keeps the two optical systems 100a and 100b in the same plane and with parallel axes of rotation which facilitates the construction of the multiple deflection device 300.
  • the focusing lens 356 makes it possible to focus the conjugate beams 308, derived therefrom, so that the point corresponding to the intersection of these conjugated light beams 308 belongs to the axis of rotation of the second optical system 100b.
  • the two plane mirrors 352 and 354 make it possible to bring the light beams above the second optical system 100b and thus to bring the point of intersection above the second optical system 100b.
  • the height at which the point of intersection is located is small as long as the conjugated light beams 308 intercept the second optical system 100b.
  • the first mirror 352 is perpendicular to the plane P and has an inclination angle for directing the transmitted light beams to a first direction which is here upward.
  • the second mirror 354 has an orientation such that the light beams reflected by the first mirror 352 are directed towards the focusing lens 356.
  • the two mirrors 352 and 354 thus realize a folding and a rotation of the light beams, that is to say that they make it possible to carry out the particular function described above.
  • the bases of the optical systems 100a and 100b would then not be in the same plane. Indeed, the second optical system 100b would be placed in a position such that the deviations due to the first optical system 100a are in the plane P 'defined above with respect to the second optical system 100b.
  • shaping optics 358 and 360 can be implemented downstream of the outlets of the elements 104a and 104b of the two optical systems 100a and 100b.
  • the second optical system 100b has L elements 104b, all having the same angular width, with L different half-angles at the top 9b or different optical paths 'e', it has the speed of rotation the faster and it controls the vertical defiexion.
  • the first optical system 100a has K 104a elements, all having the same angular width, with K half-angles at the apex 9 has different or optical paths e different and it controls the horizontal adoptedexion.
  • the relation (1) corresponds to the fact that, when the optical system 100b fast describes a lathe, the optical system 100a slow turns by an angle equal to the angular width of one of its elements 104a. Due to rotation invariance, the reflection angle does not vary in the horizontal direction associated with the slow optical system 100a. In the plane of the array, the outgoing light beam 306 thus traverses all the points 302 of a particular column of the array.
  • the outgoing light beam 310 traverses all the columns of the matrix, and therefore the entire matrix.
  • the operation is analogous if the horizontal deflection is associated with the fast optical system 100b, and the vertical defiexion with the optical system 100a slow.
  • a fast 100b optical system lathe makes it possible to traverse a row of the matrix
  • a slow optical system revolution 100a makes it possible to traverse the total matrix, but this time line by line.
  • the optical system 100b fast presents successively two identical series of elements 104b, each series comprising the same series of half-angles at the vertex 9b or optical paths.
  • the optical system 100b fast may have 2L elements 104b, divided into two identical series of L elements 104b at half-angles at the vertex 9b distinct or separate optical paths 'e'. Then, with the same speed of rotation of the optical system 100b fast as in the previous case and doubling the speed of rotation of the optical system 100a slow compared to the previous case, the projection frequency of the matrix is doubled. Indeed, a revolution of the optical system 100b fast corresponds to the scrolling of two elements 104a of the optical system 100a slow, so the path of two rows or two columns of the matrix, according to the convention chosen.
  • the multiple deflection device comprises two optical systems for the or each direction supporting the large dimension.
  • a possible optical conjugation system can be set up between the two optical systems, but this optical conjugation system aims to achieve the general function described above, but in this particular embodiment, the optical conjugation system performs another particular function which consists only in a folding of the light beams and this folding is no longer combined with a rotation.
  • the conjugation optical system keeps the light beams in a plane similar to the plane P but for the second optical system, that is to say containing the axis of rotation of said second optical system.
  • each transparent element 104 can receive an anti-reflective treatment to ensure the total transmission of the incident beam through the transparent element 104.
  • At least one illuminated surface of an optical system 100, 100a, 100b can receive a semi-reflective treatment to ensure partial reflection of the incident beam to illuminate for example another optical system 100, 100a, 100b.
  • the invention also provides a marking facility for marking objects.
  • the marking facility includes:
  • focusing means for focusing the light beams coming out of the deflection device towards the object to be marked
  • a scrolling device comprising a position detection means and intended to scroll the objects to be marked in front of the focusing means
  • control unit provided for controlling the switching on and off of the incident light beam according to the position data collected from the angular position detection means of the deflection device and position data collected from the detection means of the deflection device; position of the scrolling device.
  • the deflection device includes a light source and an ignition and extinguishing device for turning on or off the incident light beam.
  • the scrolling device is for example of the conveyor belt type, and is intended to scroll the objects to be marked in front of the focusing means so that it is marked by the outgoing and focused light beams.
  • the deflection device may be simple as described on the basis of FIG. 1 or multiple like those described on the basis of FIG. 3.
  • the position detection means of the scrolling device makes it possible to know which object is on said scrolling device and where it is with respect to the focusing means.
  • the control unit then controls the ignition and extinguishing device according to the position data collected from the angular position detecting means of the deflection device and the position data collected from the position detecting means of the device. in order to control the ignition and extinction of the incident light beam as a function of the position of the or each optical system, because the corresponding point of the matrix must be marked or not and because of the presence of the object to be marked in front of the focusing means.
  • the focusing means is for example an f-theta lens, designed to focus in a plane over the entire amplitude of the useful field. It is arranged so as to focus the beams on the surface of the objects that parade.
  • one of the above optical systems may be replaced by an optical system comprising a base intended to be rotatably mounted about an axis of rotation by means of a motor, and at least two fixed reflecting elements. on the base, each extending over an angular sector and taking the form of a cone portion whose axis is coincident with the axis of rotation D, and among the plurality of reflecting elements at least two have half -angles at the top ⁇ different.
  • one of the above optical systems can be replaced by a galvanometer head having a mirror 1308 and a motor on the shaft of which is fixed said mirror and means for detecting the angular position of said shaft.
  • a galvanometer head having a mirror 1308 and a motor on the shaft of which is fixed said mirror and means for detecting the angular position of said shaft.
  • the present invention is not limited to the examples and embodiments described and shown, but it is capable of many variants accessible to those skilled in the art.

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Abstract

L'invention concerne un système optique (100) comportant : - une base (101) destinée à être montée mobile en rotation autour d'un axe de rotation (D), - au moins deux éléments transparents (104) dans la longueur d'onde utilisée et solidaire de ladite base (101), chacun s'étendant sur un secteur angulaire et prenant la forme d'une portion de cône dont l'axe est confondu avec ledit axe de rotation (D).

Description

SYSTEME OPTIQUE
La présente invention concerne un système optique pour un dispositif de déflexion d'un faisceau lumineux, un dispositif de déflexion simple ou multiple comportant un tel système optique, une installation de marquage comportant un tel dispositif de déflexion. Le domaine de l'invention est celui des installations de marquage d'objets.
Pour dévier un faisceau lumineux, comme par exemple un faisceau laser destiné à marquer une pièce, il est connu d'utiliser un dispositif de déflexion constitué d'une tête galvanométrique. Une telle tête comprend un moteur et un miroir monté sur l'arbre du moteur. Une source d'éclairage, par exemple un générateur de faisceau laser, éclaire le miroir, et en fonction de la position du miroir, le faisceau lumineux réfléchi va éclairer un endroit particulier d'une cible.
Le miroir est libre de se positionner sur un large domaine angulaire, par contre, lorsqu'un changement rapide de position du miroir est envisagé pour éclairer un autre endroit de la cible, il est nécessaire d'imprimer des accélérations et des décélérations angulaires importantes au miroir. Un tel dispositif de déflexion fonctionne ainsi en régime transitoire, ce qui constitue un handicap dans le cas où il est nécessaire de modifier rapidement le point d'impact du faisceau réfléchi.
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif de déflexion qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui en particulier permet de modifier rapidement la position du point d'impact du faisceau lumineux.
A cet effet, est proposé un système optique comportant :
- une base destinée à être montée mobile en rotation autour d'un axe de rotation,
- au moins deux éléments transparents dans la longueur d'onde utilisée et solidaire de ladite base, chacun s'étendant sur un secteur angulaire et prenant la forme d'une portion de cône dont l'axe est confondu avec ledit axe de rotation.
Selon un mode de réalisation particulier, parmi la pluralité d'éléments transparents, au moins deux ont des demi-angles au sommet différents.
Selon un autre mode de réalisation particulier, au moins deux éléments transparents ont le même demi-angle au sommet Θ, lesdits au moins deux éléments transparents présentent une même surface inférieure inscrite dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, et parmi lesdits au moins deux éléments transparents, au moins deux ont des chemins optiques "e" différents, le chemin optique étant donnée par la formule: e = n x d , où 'n' est l'indice de réfraction du matériau constituant l'élément transparent traversé et où 'd' est la distance physique entre le point de sortie du faisceau de l'élément transparent par la surface inférieure et le point d'impact du faisceau lumineux incident sur l'élément transparent.
Avantageusement, le système optique comporte en outre une optique de mise en forme disposée en aval des éléments transparents et destinée à corriger les aberrations de faisceaux lumineux issus d'une transmission à travers lesdits éléments transparents.
Avantageusement, la surface du ou de chaque élément transparent qui est susceptible d'être éclairée reçoit un traitement semi-réfléchissant.
L'invention propose également un dispositif de déflexion simple comportant un système optique selon l'une des variantes précédentes, un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit système optique et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre, une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement les éléments transparents, et une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection de la position angulaire et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données.
L'invention propose également un dispositif de déflexion multiple comportant:
- un premier système optique selon l'une des variantes précédentes,
- un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit premier système optique et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- un deuxième système optique selon l'une des variantes précédentes,
- un deuxième moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit deuxième système optique et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement les éléments transparents dudit premier système optique, et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données de chaque moyen de détection de position angulaire et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données,
le deuxième système optique étant disposé de manière à ce que les faisceaux lumineux transmis par le premier système optique interceptent successivement les éléments transparents dudit deuxième système optique.
Avantageusement, le dispositif de déflexion multiple comporte en outre, entre le premier système optique et le deuxième système optique, un système optique de conjugaison destiné à positionner le point d'intersection des faisceaux lumineux transmis par le premier système optique sur l'axe de rotation dudit deuxième système optique.
Avantageusement, le système optique de conjugaison comporte les moyens pour transformer le plan contenant les faisceaux lumineux transmis par le premier système optique en un autre plan contenant des faisceaux lumineux conjugués, ledit autre plan étant perpendiculaire au plan milieu de l'élément transparent du deuxième système optique à travers lequel il est prévu qu'il soit transmis et contenant ledit point d'intersection.
Avantageusement, l'un parmi le premier système optique et le deuxième système optique tourne à une vitesse vi et possède K éléments transparents, l'autre tourne à une vitesse vr, et vi = vr / K.
L'invention propose également une installation de marquage d'objets comportant:
- un dispositif à déflexion selon l'une des variantes précédentes,
- un moyen de focalisation destiné à focaliser les faisceaux lumineux sortant du dispositif à déflexion vers l'objet à marquer, et
- un dispositif de défilement comportant un moyen de détection de position et destiné à faire défiler les objets à marquer devant le moyen de focalisation, et
- une unité de contrôle prévue pour commander l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction des données de position recueillies auprès des moyens de détection de position angulaire du dispositif à déflexion et des données de position recueillies auprès du moyen de détection de position du dispositif de défilement.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
la Fig. 1 montre un système optique selon l'invention,
la Fig. 2a montre une coupe du système optique de la Fig. 1 selon une première variante,
la Fig. 2b montre une coupe du système optique de la Fig. 1 selon une deuxième variante, et
la Fig. 3 montre un dispositif de déflexion multiple selon l'invention. La Fig. 1 montre un système optique 100 pour un dispositif de déflexion simple. Le dispositif de déflexion simple comporte en outre, un moteur sur l'arbre duquel est fixé le système optique 100 qui comprend une base 101 percée en son centre d'un alésage en D 102 pour y fixer l'arbre du moteur. La base 101 est ainsi destinée à être montée mobile en rotation autour de l'axe de rotation D du moteur.
Sur la tranche de la base 101 sont solidarisés au moins deux éléments 104, chacun s'étendant sur un secteur angulaire. Parmi les secteurs angulaires, certains ou tous peuvent être égaux ou ils peuvent être tous différents. Le terme "solidarisé" regroupe aussi bien le fait que la base 101 et les éléments 104 forment un ensemble monobloc, que le fait que les éléments 104 sont des éléments indépendants rapportés sur la base 101.
Le dispositif de déflexion simple comporte en outre une source d'éclairage telle qu'un générateur de faisceau laser délivrant un faisceau lumineux incident dont le rayon est très petit par rapport aux dimensions des secteurs angulaires pour limiter le chevauchement dudit faisceau lumineux sur deux éléments 104.
Du fait de la rotation du système optique 100, le faisceau lumineux va éclairer successivement les éléments 104.
Le moteur, de préférence un moteur à courant continu, comporte un moyen de détection de la position angulaire de son arbre, comme par exemple un encodeur. La connaissance de la position de l'arbre du moteur permet de connaître la position du système optique 100 et de l'élément 104 qui est éclairé.
Chaque élément 104 prend la forme d'une portion de cône dont l'axe est confondu avec l'axe de rotation D et donc l'axe de rotation du moteur et du système optique 100. Ainsi, la surface qui est éclairée par la source d'éclairage de chaque élément 104 reste inchangée par rotation autour de l'axe D.
La Fig. 2a et la Fig. 2b montrent des coupes par un plan contenant l'axe D du système optique 100.
Parmi les éléments 104, au moins un est transparent dans la longueur d'onde utilisée. Parmi les autres éléments 104, il est possible que certains soient transparents, que certains soient réfléchissants, que certains ne soient ni réfléchissants ni transparents.
Dans le cadre de l'invention qui va être décrite plus en détail maintenant, au moins deux éléments 104 sont transparents dans la longueur d'onde utilisée et les éléments référencés 104, 104a ou 104b dans la description qui suit sont transparents. Les éléments 104 transparents présentent tous la même surface inférieure 110 inscrite dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation D et qui correspond à la surface par où sortent les faisceaux lumineux des éléments 104.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, chaque élément 104 est défini par son demi-angle au sommet qui est ici représenté par "Θ" et parmi la pluralité d'éléments 104, au moins deux ont des demi-angles au sommet Θ différents.
Sur la Fig. 2a, l'élément 104 présente une surface éclairée convexe.
Ainsi, lorsque le faisceau lumineux incident 200 est émis dans un plan contenant l'axe de rotation D et rencontre un élément 104 particulier, il est transmis dans une unique direction malgré la rotation dudit élément 104. Pour un système optique 100 présentant des éléments 104 avec N demi-angles au sommet Θ différents, le faisceau lumineux incident 200 est transmis suivant N directions distinctes 202. Sur la Fig. 2a, la flèche 202 en trait plein correspond à la direction de transmission de l'élément 104 ayant un demi-angle au sommet Θ, et les deux flèches 202 en traits pointillés correspondent à des directions de transmission d'éléments 104 ayant des demi-angles au sommet θ' et Θ" différents de Θ.
Le dispositif de déflexion ainsi obtenu permet d'obtenir des déflexions du faisceau lumineux incident 200 suivant des angles discrets, c'est-à-dire que la transition d'un angle de transmission à un autre est discontinue.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, au moins deux éléments
104 transparents ont le même demi-angle au sommet Θ, mais chacun de ces au moins deux éléments transparents 104 est défini par un chemin optique 'e'. Le chemin optique 'e' est donné par la formule:
e = n x d (1)
où 'n' est l'indice de réfraction du matériau constituant l'élément transparent 104 traversé et où 'd' est la distance physique entre le point de sortie du faisceau de l'élément transparent 104 par la surface inférieure 110 et le point d'impact du faisceau lumineux incident 200 sur l'élément transparent 104.
Parmi lesdits au moins deux éléments transparents 104, au moins deux ont des chemins optiques "e" différents.
Ainsi, lorsque le faisceau lumineux incident 200 est émis dans un plan contenant l'axe de rotation D et rencontre un élément 104 particulier, il est transmis dans une unique direction malgré la rotation dudit élément 104. Pour un système optique 100 présentant des éléments 104 avec N chemins optiques "e" différents, le faisceau lumineux incident 200 est transmis suivant N directions distinctes 202. Sur la Fig. 2a, la flèche 202 en trait plein correspond à la direction de transmission de l'élément 104 ayant un chemin optique "e", et les deux flèches 202 en traits pointillés correspondent à des directions de transmission d'éléments 104 ayant des chemins optiques différents de e.
Le dispositif de déflexion ainsi obtenu permet d'obtenir des déflexions du faisceau lumineux incident 200 suivant des angles discrets, c'est-à-dire que la transition d'un angle de transmission à un autre est discontinue.
Sur la Fig. 2b, l'élément 104 présente une surface éclairée concave et le fonctionnement est similaire à celui de la Fig. 2a. Le système optique 100 peut comprendre uniquement des surfaces éclairées convexes, uniquement des surfaces éclairées concaves, ou un mélange des deux.
Les différents faisceaux lumineux 202 qui sont ainsi transmis par les différents éléments 104, appartiennent à un même plan P qui contient l'axe D et le faisceau lumineux incident 200, ici le plan de la feuille.
La position angulaire du système optique 100 détermine ainsi l'amplitude de la déviation du faisceau lumineux incident 200.
Dans le mode de réalisation de l'invention de la Fig. 2a, il est possible de marquer différents points le long d'une ligne verticale d'une cible, ce marquage pouvant être utilisé dans le cadre d'un marquage laser de points à haute cadence sur un objet.
Contrairement au dispositif de l'état de la technique, il n'est plus nécessaire d'accélérer ou de ralentir le moteur, et celui-ci fonctionne en régime stationnaire, et il suffit d'allumer ou d'éteindre le faisceau lumineux incident 200, par exemple via un modulateur de flux, en fonction de la position du système optique 100 pour éclairer tel ou tel point de la cible. La position du système optique 100 est donnée par le moyen de détection de la position angulaire du dispositif de déflexion.
A cette fin, le dispositif de déflexion comprend une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données et en fonction du point à projeter.
Par ailleurs, la durée de la commutation d'une direction de transmission à une autre est indépendante de l'amplitude de la déviation angulaire à produire. Autrement dit, la durée de la transition d'un élément 104 à un autre, lorsque le système optique 100 est en rotation, est indépendante des éléments 104 correspondants. Cette durée est liée à la vitesse de rotation du système optique 100, au nombre d'éléments 104, à leur largeur angulaire respective, au diamètre du faisceau lumineux incident 200 et à la distance entre le point d'impact de ce faisceau lumineux incident 200 sur l'élément 104 et le sommet du cône.
La transmission d'un faisceau lumineux à travers une surface courbe génère des aberrations et pour limiter ces aberrations, des optiques de mise en forme peuvent être mises en place pour corriger ces aberrations en aval des éléments 104, et plus particulièrement en aval du point de sortie du faisceau lumineux transmis 202.
La Fig. 3 montre un dispositif à déflexion multiple 300 selon l'invention qui permet de projeter une matrice de points 302 dans un plan 304. Par exemple, dans le cas du marquage d'un objet, il peut être nécessaire de marquer uniquement certains points 302 de la matrice, et de modifier, pour chaque objet, les points 302 devant être marqués.
L'utilisation de deux systèmes optiques 100a et 100b tels que décrits ci-dessus est particulièrement adaptée pour une telle application, c'est-à-dire pour des commutations à fréquence élevée et à des angles déterminés.
Le dispositif de déflexion multiple 300 comprend:
- un premier système optique 100a tel que décrit ci-dessus, c'est-à-dire avec au moins deux éléments 104a transparents,
- un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé le premier système optique 100a et comportant un moyen de détection de la position angulaire de l'arbre,
- un deuxième système optique 100b tel que décrit ci-dessus, c'est-à-dire avec au moins deux éléments 104b transparents,
- un deuxième moteur sur l'arbre duquel est fixé le deuxième système optique
100b et comportant un moyen de détection de la position angulaire de l'arbre,
- une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement les éléments 104a du premier système optique 100a du fait de la rotation de ce dernier, et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données de chaque moyen de détection de position angulaire et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données, le deuxième système optique 100b étant disposé de manière à ce que les faisceaux lumineux transmis par le premier système optique 100a interceptent successivement les éléments 104b du deuxième système optique 100b.
Ainsi, le faisceau lumineux incident coupant l'axe de rotation du premier système optique 100a est transmis à travers un élément 104a particulier du premier système optique 100a, et selon le demi-angle au sommet de cet élément 104a particulier, le faisceau lumineux ainsi transmis se projette à un point particulier d'un élément 104b particulier du deuxième système optique 100b, et selon le demi-angle au sommet de cet élément 104b, le faisceau lumineux ainsi transmis et sortant 306 éclaire un point 302 particulier du plan 304. La position du point 302 ainsi marqué dépend du demi-angle au sommet 9a du premier système optique 100a et du demi-angle au sommet 9b du deuxième système optique 100b.
Le fonctionnement est identique si les éléments 104a et 104b sont caractérisés par un même demi-angle au sommet Θ et des chemins optiques 'e' différents.
Comme cela est explicité ci-après, selon le type de projection sur l'élément 104b du deuxième système optique 100b, les deux systèmes optiques 100a et 100b peuvent être dédiés à une même direction de marquage ou ils peuvent être dédiés à deux directions de marquage différentes.
Dans le mode de réalisation de la Fig. 3, le dispositif de déflexion multiple 300 comporte en outre, entre le premier système optique 100a et le deuxième système optique 100b, un système optique de conjugaison 350.
La fonction générale du système optique de conjugaison 350 consiste à conjuguer l'origine commune des faisceaux lumineux transmis par le premier système optique 100a, c'est-à-dire le point de sortie du premier système optique 100a, avec un point sur l'axe de rotation du deuxième système optique 100b. En d'autres termes, le point correspondant à l'intersection des faisceaux lumineux issus du système optique de conjugaison 350 (308) appartient à l'axe de rotation du deuxième système optique 100b.
Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. 3 , les deux systèmes optiques 100a et 100b sont disposés de manière à réaliser des déflexions suivant deux plans orthogonaux afin de pouvoir balayer la matrice de points 302 dans les deux directions.
Le premier système optique 100a permet d'obtenir une variation des déviations selon une première direction, ici la direction horizontale H, et le deuxième système optique 100b permet d'obtenir une variation des déviations selon une deuxième direction, ici la direction verticale V.
Le système optique de conjugaison 350 modifie l'orientation des faisceaux lumineux issus du premier système optique 100a avant que ceux-ci interceptent le deuxième système optique 100b.
Comme précédemment, selon la valeur du demi-angle au sommet 9a ou du chemin optique 'e' de l'élément 104a du premier système optique 100a à travers lequel le faisceau lumineux incident est transmis, le faisceau lumineux est transmis selon un angle particulier. Les faisceaux lumineux transmis par différents éléments 104a se propageront selon des angles différents.
Ainsi, en pointant les différents éléments 104a du premier système optique 100a, on obtient après transmission, différents faisceaux transmis qui se répartissent angulairement dans un plan P contenant l'axe de rotation du premier système optique 100a et le faisceau lumineux incident. Le demi-angle au sommet 9a ou du chemin optique 'e' de chaque élément 104a du premier système optique 100a détermine l'écart angulaire qui sépare ces différentes transmissions. Dans un plan d'observation perpendiculaire au rayon moyen, la figure obtenue est une série de points alignés 310.
Le plan P est ici sensiblement le plan milieu de l'élément 104a du premier système optique 100a éclairé par le faisceau incident.
Après avoir traversé le système optique de conjugaison 350, les faisceaux lumineux ainsi conjugués présentent une orientation qui est telle qu'ils se répartissent dans un plan perpendiculaire au plan milieu de l'élément 104b du deuxième système optique 100b à travers lequel ils sont transmis.
Le système optique de conjugaison 350 comporte ainsi les moyens pour transformer le plan P contenant les faisceaux lumineux transmis par le premier système optique 100a en un autre plan P' contenant les faisceaux lumineux conjugués, ledit autre plan P' étant perpendiculaire au plan milieu de l'élément 104b du deuxième système optique 100b à travers lequel il est prévu qu'ils soient transmis et contenant le point d'intersection. Ceci constitue une fonction particulière du système optique de conjugaison 350 dans ce mode de réalisation particulier.
Les faisceaux lumineux conjugués 308 se trouvent ainsi tous dans le plan P' et ils présentent une répartition angulaire dans ce plan P' ce qui provoque une déviation selon la direction horizontale de la cible. En effet, chaque faisceau lumineux conjugué 308 cible une colonne particulière de la matrice de points 302.
Ensuite, le faisceau lumineux conjugué 308 est transmis à travers l'élément 104b du deuxième système optique 100b qui est choisi, ce qui provoque une déviation similaire à celle générée par le premier système optique 100a, c'est-à-dire une déviation verticale, ce qui permet de cibler une ligne particulière de la colonne particulière ciblée, et par conséquent le point 302 correspondant à cette ligne et à cette colonne.
L'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident, s'effectuent via un dispositif d'allumage et d'extinction que le dispositif de déflexion multiple 300 comporte à cet effet. Un tel dispositif d'allumage et d'extinction peut être par exemple un modulateur de flux.
L'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident permettent d'éclairer tous les points 302 ou uniquement certains d'entre eux.
En supposant que tous les éléments 104a, 104b d'un même système optique
100a, 100b ont des demi-angles au sommet 9a, 9b différents ou des chemins optiques 'e' différents, le dispositif à déflexion multiple 300 de la Fig. 3 permet de générer une matrice de points 302 de dimensions K x L , où K correspond au nombre d'éléments 104a du premier système optique 100a et où L correspond au nombre d'éléments 104b du deuxième système optique 100b.
Dans le mode de réalisation de la Fig. 3, le système optique de conjugaison 350 comprend un premier miroir plan 352, un deuxième miroir 354 et une lentille de focalisation 356.
Le système optique de conjugaison 350 permet de conserver les deux systèmes optiques 100a et 100b dans le même plan et avec des axes de rotation parallèles ce qui facilite la construction du dispositif à déflexion multiple 300.
La lentille de focalisation 356 permet de focaliser les faisceaux conjugués 308, qui en sont issus, de manière à ce que le point correspondant à l'intersection de ces faisceaux lumineux conjugués 308 appartienne à l'axe de rotation du deuxième système optique 100b. La lentille de focalisation 356, qui pourrait être remplacée par un ensemble de lentilles, permet au système optique de conjugaison 350 de réaliser sa fonction générale.
Les deux miroirs plans 352 et 354 permettent d'amener les faisceaux lumineux au-dessus du deuxième système optique 100b et donc d'amener le point d'intersection au-dessus du deuxième système optique 100b. La hauteur à laquelle se trouve le point d'intersection est peu importante tant que les faisceaux lumineux conjugués 308 interceptent le deuxième système optique 100b.
Le premier miroir 352 est perpendiculaire au plan P et présente un angle d'inclinaison permettant de diriger les faisceaux lumineux transmis vers une première direction qui est ici vers le haut.
Le deuxième miroir 354 présente une orientation telle que les faisceaux lumineux réfléchis par le premier miroir 352 sont dirigés vers la lentille de focalisation 356.
Les deux miroirs 352 et 354 réalisent ainsi un repliement et une rotation des faisceaux lumineux, c'est-à-dire qu'ils permettent de réaliser la fonction particulière décrite ci-dessus.
Il est possible de mettre en œuvre d'autres moyens optiques de conjugaison.
Sans la mise en place des deux miroirs 352 et 354 ou d'autres éléments remplissant la même fonction, les bases des systèmes optiques 100a et 100b ne seraient alors pas dans le même plan. En effet, le deuxième système optique 100b se placerait dans une position telle que les déviations dues au premier système optique 100a se trouvent dans le plan P' défini ci-dessus par rapport au deuxième système optique 100b.
En outre, afin de limiter les aberrations des faisceaux lumineux issus de réflexion, des optiques de mise en forme 358 et 360 peuvent être mises en œuvre en aval des points de sorties des éléments 104a et 104b des deux systèmes optiques 100a et 100b.
Il est possible de synchroniser la rotation des deux systèmes optiques 100a et 100b, à des vitesses constantes mais distinctes, de façon à ce qu'un tour du système optique 100a le plus lent corresponde à une période d'affichage de la matrice.
Selon un exemple de mise en œuvre, le deuxième système optique 100b présente L éléments 104b, ayant tous la même largeur angulaire, avec L demi-angles au sommet 9b différents ou chemins optiques 'e' différents, il a la vitesse de rotation la plus rapide et il contrôle la défiexion verticale.
Selon le même exemple de mise en œuvre, le premier système optique 100a présente K éléments 104a, ayant tous la même largeur angulaire, avec K demi-angles au sommet 9a différents ou chemins optiques 'e' différents et il contrôle la défiexion horizontale. Soit vr la vitesse de rotation du système optique 100b rapide et vi la vitesse de rotation du système optique 100a lent.
Alors la relation suivante peut être fixée : vi = vr / K (1).
La relation (1) correspond au fait que, lorsque le système optique 100b rapide décrit un tour, le système optique 100a lent tourne d'un angle égal à la largeur angulaire d'un de ses éléments 104a. Du fait de l'invariance par rotation, l'angle de réflexion ne varie pas dans la direction horizontale, associée au système optique 100a lent. Dans le plan de la matrice, le faisceau lumineux sortant 306 parcourt donc tous les points 302 d'une colonne particulière de la matrice.
De même, lorsque le système optique 100a lent décrit un tour, le faisceau lumineux sortant 310 parcourt toutes les colonnes de la matrice, et donc la totalité de la matrice.
Le fonctionnement est analogue si la déflexion horizontale est associée au système optique 100b rapide, et la défiexion verticale au système optique 100a lent. Dans ce cas, un tour de système optique 100b rapide permet de parcourir une ligne de la matrice, et un tour de système optique 100a lent permet de parcourir la matrice totale, mais cette fois ligne par ligne.
Il est possible d'augmenter la fréquence de projection de la matrice, si le système optique 100b rapide présente successivement deux séries identiques d'éléments 104b, chaque série comportant la même suite de demi-angles au sommet 9b ou de chemins optiques 'e'. Par exemple, le système optique 100b rapide peut présenter 2L éléments 104b, répartis en deux séries identiques de L éléments 104b à demi-angles au sommet 9b distincts ou de chemins optiques 'e' distincts. Alors, avec la même vitesse de rotation du système optique 100b rapide que dans le cas précédent et en doublant la vitesse de rotation du système optique 100a lent par rapport au cas précédent, la fréquence de projection de la matrice est doublée. En effet, un tour du système optique 100b rapide correspond au défilement de deux éléments 104a du système optique 100a lent, donc au parcours de deux lignes ou deux colonnes de la matrice, suivant la convention choisie.
Dans le cas où une matrice dont au moins l'une des dimensions (ligne, colonne) est grande, il peut être difficile de réaliser un système optique comportant suffisamment d'éléments transparents.
Par exemple, il peut s'avérer trop coûteux ou trop compliqué de réaliser un système optique possédant un nombre de surfaces supérieur à une vingtaine. Dans un nouveau mode de réalisation de l'invention, le dispositif à déflexion multiple comporte deux systèmes optiques pour la ou chaque direction supportant la grande dimension.
Un éventuel système optique de conjugaison peut être mis en place entre les deux systèmes optiques, mais ce système optique de conjugaison a pour but de réaliser la fonction générale décrite ci-dessus, mais dans ce mode de réalisation particulier, le système optique de conjugaison réalise une autre fonction particulière qui consiste uniquement dans un repliement des faisceaux lumineux et ce repliement n'est plus combiné à une rotation.
Dans ce mode de réalisation, le système optique de conjugaison maintient les faisceaux lumineux dans un plan similaire au plan P mais pour le deuxième système optique, c'est-à-dire contenant l'axe de rotation dudit deuxième système optique.
La surface éclairée de chaque élément transparent 104 peut recevoir un traitement anti-réfléchissant pour assurer la transmission totale du faisceau incident à travers l'élément transparent 104.
Au moins une surface éclairée d'un système optique 100, 100a, 100b peut recevoir un traitement semi-réfléchissant pour assurer la réflexion partielle du faisceau incident pour éclairer par exemple un autre système optique 100, 100a, 100b.
L'invention propose également une installation de marquage destinée à marquer des objets.
L'installation de marquage comprend:
- un dispositif à déflexion,
- un moyen de focalisation destiné à focaliser les faisceaux lumineux sortants du dispositif à déflexion vers l'objet à marquer, et
- un dispositif de défilement comportant un moyen de détection de position et destiné à faire défiler les objets à marquer devant le moyen de focalisation, et
- une unité de contrôle prévue pour commander l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction des données de position recueillies auprès des moyens de détection de position angulaire du dispositif à déflexion et des données de position recueillies auprès du moyen de détection de position du dispositif de défilement.
Le dispositif à déflexion comprend une source d'éclairage et un dispositif d'allumage et d'extinction pour allumer ou éteindre le faisceau lumineux incident. Le dispositif de défilement est par exemple du type convoyeur à bandes, et il est destiné à faire défiler les objets à marquer devant le moyen de focalisation de manière à ce qu'il soit marqué par les faisceaux lumineux sortants et focalisés.
Le dispositif à déflexion peut être simple comme celui décrit sur la base de la Fig. 1 ou multiple comme ceux décrits sur la base de la Fig. 3.
Le moyen de détection de position du dispositif de défilement permet de savoir quel objet est sur ledit dispositif de défilement et où il se trouve par rapport au moyen de focalisation.
L'unité de contrôle commande alors le dispositif d'allumage et d'extinction en fonction des données de position recueillies auprès des moyens de détection de position angulaire du dispositif à déflexion et des données de position recueillies auprès du moyen de détection de position du dispositif de défilement, afin de commander l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de la position du ou de chaque système optique, du fait que le point correspondant de la matrice doit être ou non marqué et du fait de la présence de l'objet à marquer devant le moyen de focalisation.
Le moyen de focalisation est par exemple une lentille f-theta, conçue pour focaliser dans un plan sur toute l'amplitude du champ utile. Elle est disposée de façon à focaliser les faisceaux sur la surface des objets qui défilent.
Une telle installation permet donc une application directe dans le domaine de la traçabilité, via le marquage de codes dits "datamatrix" qui se présente sous la forme de matrices de points juxtaposés.
D'autres dispositifs de déflexion multiple sont envisageables afin de projeter une matrice de points.
Par exemple, l'un des systèmes optiques précédents peut être remplacé par un système optique comportant une base destinée à être montée mobile en rotation autour d'un axe de rotation à l'aide d'un moteur, et au moins deux éléments réfléchissants fixés sur la base, chacun s'étendant sur un secteur angulaire et prenant la forme d'une portion de cône dont l'axe est confondu avec l'axe de rotation D, et parmi la pluralité d'éléments réfléchissants au moins deux ont des demi-angles au sommet Θ différents.
Par exemple, l'un des systèmes optiques précédents peut être remplacé par une tête galvanométrique présentant un miroir 1308 et un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit miroir et un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1) Système optique (100) comportant :
- une base (101) destinée à être montée mobile en rotation autour d'un axe de rotation (D),
- au moins deux éléments transparents (104) dans la longueur d'onde utilisée et solidaire de ladite base (101), chacun s'étendant sur un secteur angulaire et prenant la forme d'une portion de cône dont l'axe est confondu avec ledit axe de rotation (D).
2) Système optique (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que parmi la pluralité d'éléments transparents (104) au moins deux ont des demi-angles au sommet
(Θ) différents.
3) Système optique (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins deux éléments (104) transparents ont le même demi-angle au sommet Θ, en ce que lesdits au moins deux éléments transparents (104) présentent une même surface inférieure (110) inscrite dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (D), et en ce que, parmi lesdits au moins deux éléments transparents (104), au moins deux ont des chemins optiques "e" différents, le chemin optique étant donné par la formule: e = n x d , où 'n' est l'indice de réfraction du matériau constituant l'élément transparent (104) traversé et où 'd' est la distance physique entre le point de sortie du faisceau de l'élément transparent (104) par la surface inférieure (110) et le point d'impact du faisceau lumineux incident (200) sur l'élément transparent (104).
4) Système optique (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, une optique de mise en forme (358, 360) disposée en aval des éléments transparents (104) et destinée à corriger les aberrations de faisceaux lumineux issus d'une transmission à travers lesdits éléments transparents (104).
5) Système optique (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface du ou de chaque élément transparent (104) qui est susceptible d'être éclairée reçoit un traitement semi-réfléchissant. 6) Dispositif de déflexion simple comportant un système optique (100) selon l'une des revendications 1 à 5, un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit système optique (100) et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre, une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux (200) destiné à éclairer successivement les éléments transparents (104), et une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection de la position angulaire et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données.
7) Dispositif de déflexion multiple (300) comportant:
- un premier système optique (100a) selon l'une des revendications 1 à 5, - un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit premier système optique
(100a) et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- un deuxième système optique (100b) selon l'une des revendications 1 à 5,
- un deuxième moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit deuxième système optique (100b) et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre, - une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement les éléments transparents (104a) dudit premier système optique (100a), et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données de chaque moyen de détection de position angulaire et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données,
le deuxième système optique (100b) étant disposé de manière à ce que les faisceaux lumineux transmis par le premier système optique (100a) interceptent successivement les éléments transparents (104b) dudit deuxième système optique (100b). 8) Dispositif de déflexion multiple (300) selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre le premier système optique (100a) et le deuxième système optique (100b), un système optique de conjugaison (350) destiné à positionner le point d'intersection des faisceaux lumineux transmis par le premier système optique (100a) sur l'axe de rotation dudit deuxième système optique (100b). 9) Dispositif de déflexion multiple (300) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système optique de conjugaison (350) comporte les moyens pour transformer le plan (P) contenant les faisceaux lumineux transmis par le premier système optique (100a) en un autre plan (Ρ') contenant des faisceaux lumineux conjugués, ledit autre plan (Ρ') étant perpendiculaire au plan milieu de l'élément transparent (104b) du deuxième système optique (100b) à travers lequel il est prévu qu'il soit transmis et contenant ledit point d'intersection.
10) Dispositif de déflexion multiple (300) selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'un parmi le premier système optique (100a) et le deuxième système optique (100b) tourne à une vitesse vi et possède K éléments transparents (104a, 104b), en ce que l'autre tourne à une vitesse vr, et en ce que vi = vr / K. 11) Installation de marquage d'objets comportant:
- un dispositif à déflexion selon l'une des revendications 6 à 10,
- un moyen de focalisation destiné à focaliser les faisceaux lumineux sortant du dispositif à déflexion vers l'objet à marquer, et
- un dispositif de défilement comportant un moyen de détection de position et destiné à faire défiler les objets à marquer devant le moyen de focalisation, et
- une unité de contrôle prévue pour commander l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction des données de position recueillies auprès des moyens de détection de position angulaire du dispositif à déflexion et des données de position recueillies auprès du moyen de détection de position du dispositif de défilement.
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