FR2616220A1 - Procede et dispositif pour la determination du diametre de faisceaux lumineux - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour déterminer le diamètre de faisceaux lumineux, dans lequel le faisceau lumineux à examiner est dirigé vers une matrice de capteurs photosensibles qui comporte des éléments photosensibles disposés à des distances définies en rangées, et qui émettent des signaux produits par l'action du faisceau lumineux qui les frappe. Dans le dispositif la matrice de capteurs photosensibles 1 est mobile (selon 2) parallèlement à sa rangée de capteurs photosensibles et est reliée mécaniquement à un organe d'entraînement 5 réalisant un déplacement linéaire. Application à la détermination du diamètre de faisceaux lumineux dont les dimensions varient dans une large plage.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA DETERMINATION

DU DIAMETRE DE FAISCEAUX LUMINEUX

L'invention concerne un procédé de détermination du diamètre de faisceaux lumineux, notamment de faisceaux laser, dans lequel le faisceau lumineux est dirigé vers une matrice de capteurs photosensibles, qui comporte à des distances définies des éléments photosensibles disposés en rangées, qui émettent des signaux produits par l'action du faisceau lumineux

qui les frappe.

L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise

en oeuvre du procédé précité comportant une matrice de cap-

teurs photosensibles, placée sur la trajectoire du faisceau lumineu,x de préférence perpendiculaire à celui-ci, ainsi qu'un système d'exploitation relié à la matrice de capteurs photosensibles, cette matrice de capteurs photosensibles étant formée d'éléments photosensible disposés en rangées à des

distances définies.

L'invention peut être utilisée pour la mesure continue du diamètre de faisceaux laser utilisés dans des conditions industrielles, ainsi que pour la mesure par la tête de lecture optique des dispositifs optiques de saisie de données, pour

son étalonnage et pour le réglage de l'image.

Le diamètre des faisceaux lumineux est mesuré tradition-

nellement à l'aide d'une fente étroite disposée sur le parcours du faisceaux lumineux et que l'on fait défiler devant l'élément photosensible. On exploite ensuite la mesure à l'aide d'un procédé de déconvolution pour augmenter la précision en fonction de la largeur de la fente. Si la précision exigée est inférieure au micromètre, on ne peut plus utiliser une fente de mesure, car la plus petite fente présente déjà une largeur de 0,5 + 0,2 mm. Dans ce cas on utilise une fente plus large, ou une simple arête (dénommée arête de couteau). On peut ainsi déterminer la distribution de l'intensité du faisceau lumineux par des procédés de calcul de déconvolution par rapport au défilement de l'arête. La précision du défilement de l'arête

limite la précision de mesure.

Pour réaliser des mesures précises, on utilise des transducteurs piézoélectriques, une telle solution est par exemple connue du brevet USA-3 902 085. La précision de déplacement des transducteurs piézoélectriques est comprise entre 10 et 100 nm, sa zone de déplacement (la dilatation du

cristal pour la tension maximale) est donc extrêmement limi-

tée, de l'ordre de 30 im. Ce montage de mesure est par consé-

quent seulement approprié pour déterminer des diamètres de

faisceaux, qui se trouvent dans une zone de quelques micro-

mètres, en outre, il faut compléter le système de mesure par un transducteur (en général mécanique) à zone de déplacement plus importante. Le transducteur doit assurer au début de la mesure le déplacement de l'arête du couteau dans la zone du faisceaux lumineux et son positionnement. Ce montage de mesure est relativement lourd, difficile à régler et fonctionne uniquement dans une petite zone avec une bonne précision. Un autre problème réside dans le fait que le système complet doit

être stable et le plus possible exempt de vibrations.

On peut examiner la focalisation des faisceaux laser à

l'aide de différents montages qui ne détectent que la foca-

lisation et la défocalisation et dont les dimensions ne sont pas adaptées à la détermination des paramètres concrets des faisceaux. De tels montages sont par exemple connus des

documents GB-A-4 546 460 (1985) et GB-A-2 057 218 (1979).

L'objet de l'invention consiste à développer un tel procédé et un tel montage qui permettent de déterminer le diamètre des faisceaux lumineux à focaliser, de façon simple, à l'aide d'un montage de mesure simple et nécessitant peu de

place.

Pour résoudre ce problème, on a développé un procédé dans lequel le faisceau lumineux est dirigé sur une matrice de capteurs photosensibles qui comporte, à des distances données,

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des éléments photosensibles disposés en rangées à des distan-

ces prédéterminées et qui détecte les signaux produits par l'effet du faisceau lumineux sur les éléments photosensibles,

dans lequel, selon l'invention, la matrice de capteurs photo-

sensibles est déplacée parallèlement à sa rangée de capteurs photosensibles, des signaux photoélectriques produits pendant le déplacement par le faisceau lumineux dans les éléments

photosensibles sont mesurés à des intervalles de temps défi-

nis, une statistique est établie en fonction des valeurs des signaux mesurés et de la vitesse momentanée de la matrice de capteurs photosensibles, et dans lequel on compare ensuite les paramètres caractéristiques de la statistique avec les valeurs d'étalonnage ou de référence caractéristiques pour le diamètre du faisceau lumineux et on détermine le diamètre du faisceau

lumineux examiné en regard de la valeur d'étalonnage correspon-

dante. On peut déterminer ensuite les valeurs d'étalonnage à l'aide des mesures de référence, ces mesures de référence étant réalisées avec des faisceaux lumineux d'un diamètre connu. Dans ce cas, la détermination du diamètre du faisceau lumineux n'exige pas de calculs supplémentaires, l'évaluation

des valeurs mesurées s'effectuant à l'aide de tableaux préa-

lablement préparés.

Si l'on n'a pas la possibilité d'exécuter des mesures de référence sur des faisceaux lumineux d'étalonnage assez précis, on peut néanmoins calculer les valeurs d'étalonnage. A

cet effet on peut utiliser la dépendance de la valeur d'expo-

sition, que l'on peut déterminer à l'aide de l'intégrale de convolution en fonction du temps et de l'espace, qui est calculée à partir de la distribution d'intensité du faisceau lumineux et de la distribution, en fonction de la position locale, de la photosensibilité des éléments capteurs individuels, en fonction de la distance entre le faisceau

lumineux et les éléments.photosensibles individuels.

On peut aussi déterminer les valeurs d'étalonnage par un procédé de calcul qui utilise la relation entre la distance

qui sépare les éléments photosensibles individuels, le fais-

ceau lumineux et le flux lumineux tombant sur les éléments capteurs.

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Selon un mode de réalisation de l'invention, le faisceau lumineux vient frapper la matrice de capteurs photosensibles par impulsions. On détermine la vitesse instantanée de la matrice de capteurs photosensibles en comparant les séries de signaux des éléments capteurs des rangées de capteurs photo- sensibles qui se suivent selon des intervalles de temps prédéterminés, à l'aide du décalage relatif, provoqué par le déplacement des signaux émis par les éléments de la rangée de capteurs photosensibles par le faisceau lumineux dirigé sur la

rangée de capteurs.

Ainsi, on n'a pas besoin de capteurs de position supplé-

mentaires pour la mesure ou la détermination des paramètres de

déplacement de la matrice de capteurs photosensibles.

On peut effectuer le positionnement (orientation) de la matrice de capteurs photosensibles par rapport au faisceau lumineux à examiner de façon, à déplacer, avant la mesure proprement dite et avant le début du déplacement de la matrice

de capteurs photosensibles, la matrice de capteurs photosen-

sibles perpendiculairement à sa rangée de capteurs photosen-

sibles et à la direction du faisceau lumineux jusqu'à ce que le signal photo-électrique de l'élément capteur individuel se trouvant en-dessous du faisceau lumineux atteigne une valeur maximale. Pour effectuer le positionnement de cette façon, on

n'a également pas besoin de capteurs de position supplémen-

taires spéciaux.

On détermine, à partir de signaux (par exemple d'exposi-

tion photographique) des éléments capteurs de la matrice de

capteurs photosensibles qui comporte des éléments photosensi-

bles dirigés dans la direction du déplacement à des distances à peu près égales et présentant une même largeur et une même photosensibilité, une distribution statistique après une

pluralité (cent, mille, dix mille) d'expositions. La distribu-

tion statistique ainsi obtenue dépend en principe des paramè-

tres à mesurer et connus, et participant à la mesure, et de

leur rapport entre eux.

On peut déterminer avec une précision élevée correspon-

dante le diamètre du faisceau lumineux, qui provoque l'exposi-

tion photographique et qui tombe sur la matrice de capteurs

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photosensibles, à partir des résultats statistiques exploités en utilisant des paramètres connus ou estimés connus. Comme il s'agit dans ce cas d'une évaluation statistique, la mesure dépend moins des vibrations du système et des imprécisions des paramètres. Pour résoudre le problème posé, on a en outre développé un montage pour déterminer le diamètre des faisceaux lumineux, qui présente une matrice de capteurs photosensibles comportant

des éléments photosensibles disposés en rangées, à des distan-

ces prédéterminées o la rangée de capteurs photosensibles de la matrice de capteurs photosensibles est placée sur la trajectoire, de préférence perpendiculairement à celle-ci, du faisceau lumineux, o la matrice de capteurs photosensibles

est reliée à un système d'exploitation et o, selon l'inven-

tion, la matrice de capteurs photosensibles est disposée de façon mobile sur une glissière droite orientée parallèlement à

la rangée de capteurs photosensibles et est reliée mécanique-

ment à un organe d'entraînement assurant un déplacement linéaire. Il est avantageux que la glissière soit équipée de deux paires de ressorts à lames parallèles entre eux et disposés

perpendiculairement à la direction de déplacement, une extré-

mité de chacun des ressorts à lames des paires de ressorts à lames, étant maintenue fixée, tandis que l'autre extrémité de ces ressorts à lames est reliée à un organe de maintien de la

matrice de capteurs photosensibles autorisant un déplacement.

Selon un mode de réalisation possible du montage selon

l'invention, la matrice de capteurs photosensibles est consti-

tuée par un capteur photosensible CCD (dispositif à couplage

de charges).

Selon un autre mode de réalisation du montage selon

l'invention, la plaque de verre protégeant le capteur photo-

sensible CCD est supprimée et on peut placer devant le capteur photosensible, c'est-à-dire devant sa surface extérieure, un

filtre de lumière ou un miroir.

Il est relativement facile de placer la matrice de capteurs photosensibles, qui comporte un nombre relativement important d'éléments photosensibles (256 à 2048) et qui est de

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préférence unidimensionnelle (c'est-à-dire qu'il s'agit d'une rangée de capteurs photosensibles), en-dessous du faisceau lumineux.

En utilisant un détecteur à barette d'éléments photo-

sensibles à transfert de charges, le système de mesure néces- site relativement peu de place (par comparaison aux solutions précédemment connues), si l'on prend encore en considération le fait que le déplacement ne nécessite pas une précision

particulière et la suppression des vibrations et le position-

nement du capteur photosensible CCD sont réalisés à l'aide des

signaux propres du capteur photosensible CCD.

D'autres buts, avantages et caractéristiques apparai-

tront à la lecture de la description d'un mode de réalisation

de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé o: - la figure 1 illustre la position relative de la rangée de capteurs photosensibles et du faisceau lumineux, - la figure 2 représente graphiquement la distance relative (X) entre le faisceau lumineux et l'élément de capteur en fonction de la valeur de l'exposition photographique (E) lue sur la cellule de captage (résultant d'une simulation effectuée à l'aide d'un ordinateur), - la figure 3 est un schéma fonctionnel à blocs du procédé selon l'invention, - la figure 4 est un schéma à blocs du montage selon l'invention, - la figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation possible du guidage du montage selon l'invention, - la figure 6 illustre la mise en place d'un filtre ou d'un miroir sur le capteur photosensible

CCD du montage selon l'invention.

Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on dirige un faisceau lumineux 3 (figure 1) sur une (seule) rangée de capteurs photosensibles la d'une matrice de capteurs

photosensibles 1, le diamètre D du faisceau lumineux 3 (c'est-

à-dire la largeur du faisceau lumineux parallèlement à la rangée de capteurs photosensibles la) étant mesuré pendant que

la matrice de capteurs photosensibles I est déplacée parallèle-

ment à sa rangée de capteurs photosensibles la en direction de

la flèche 2. On enregistre à partir de ces éléments photosensi-

bles de la matrice de capteurs photosensibles I et à des intervalles de temps définis (temps d'exposition) la valeur de la photo-exposition, par lecture entre deux sondages (il faut comprendre par là l'intégrale dans le temps du flux lumineux

tombant sur l'élément photosensible). Les éléments photosen-

sibles qui se sont déjà déplacés en-dessous du faisceau lumineux sont exposés avec une valeur d'exposition maximale (dépendant de la vitesse instantanée de leur déplacement). Les éléments photosensibles qui ne sont pas encore atteints par le faisceau lumineux pendant le temps d'exposition, sont exposés

par contre à un niveau minimal (en arrière-plan et foncé).

Les éléments photosensibles qui se trouvent placés pendant la lecture (sondage) qui est effectuée à la fin du temps d'exposition, juste endessous du faisceau lumineux

(complètement ou partiellement) prennent une valeur de photo-

exposition de transmission, qui est déterminée par un intégrale de convolution fonction de l'espace et du temps, et qui est calculée à partir de la distribution d'intensité du faisceau lumineux et de la distribution de la photosensibilité des éléments capteurs en fonction de leur position locale (la photosensibilité de chacun des points individuels de toute la

zone de l'élément photosensible est différente).

Cela donne: o E(X) = J J I(x,y) gl (xo0 + vT-x) g2(y) dx (.1) o le centre (0,0) du système de coordonnées correspond au centre géométrique du spot lumineux, et o: E(X) est la valeur d'exposition, X = x + v t la position de transition d'arête, v est la vitesse de la fenêtre de capteur dans la direction x,

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x0 est la position initiale de l'arête d'entrée de la

fenêtre de capteur au début de la durée d'exposi-

tion, I(x,y) la distribution d'intensité du spot lumineux, gl et g2 concernent la distribution de la photosensibilité

d'une fenêtre de capteur photosensible, respective-

ment selon la direction x ou y, tE = d est la durée d'exposition, E v d étant le déplacement des éléments photosensibles de la rangée de capteurs photosensibles entre deux

expositions consécutives (selon la direction 2).

Si l'on peut séparer la distribution de l'intensité I(x,y) en

fonction de x et de y, on peut simplifier la fonction E(x).

On a alors: tE E(X) =A f I Ix(X) g, (Xo + VT-x) dx dT (2) O -ò o: I (x) est la fonction de l'intensité lumineuse dans la x direction x, A est une constante résultant de l'intégration dans

la direction y.

On établit une statistique avec ces valeurs d'exposition de transition. Sur la figure 2 on a représenté une simulation à l'ordinateur de l'inverse de l'intégrale de convolution, pour des faisceaux laser à distribution de Gauss, o sont indiquées sur l'axe horizontal les valeurs d'exposition relatives (dont le maximum est de 50) et sur l'axe vertical, la distance instantanée entre le bord d'entrée de la fenêtre d'élément photosensible et le milieu du faisceau lumineux au

moment du balayage (de la lecture) de l'élément photosensible.

On choisit pour cette méthode de calcul indiquée comme exemple, le temps d'exposition à une valeur suffisamment importante

pour qu'au début de l'exposition (au cours du balayage précé-

dent) il ne tombe presque aucune lumière du faisceau lumineux à mesurer sur l'élément capteur en (balayé) avec la valeur

d'exposition de transition (ce qui est aussi le cas en prati-

que). Sur la figure 2 on a indiqué par D le diamètre du faisceau lumineux, par S la largeur de transition du bord d'entrée, considéré comme sinusoïdal de la fenêtre de capteur: La fonction statistique de distribution relevée en fonction des valeurs d'exposition (E), est proportionnelle à cette fonction X(E) sur la figure 2 pour le même diamètre (D) du faisceau lumineux, quand il s'agit d'un déplacement régulier

(à vitesse constante).

On peut déterminer pendant les mesures, à partir de la

distribution statistique des valeurs d'exposition de transi-

tion, laquelle des courbes caractéristique pour le diamètre D

correspond à la statistique, en provenance des valeurs mesu-

rées, et à l'aide de laquelle on peut déterminer le diamètre du faisceau lumineux avec une certaine précision. La précision de la mesure dépend de la précision des éléments techniques (fenêtres, largeur, photosensibilité, paramètre S) ainsi que

du nombre de photo-expositions mesurés.

On peut procéder, pendant la mise en oeuvre du procédé, comme indiqué dans le schéma fonctionnel donné à la figure 3, en réalisant les étapes du procédé dans l'ordre suivant: a) Positionnement du faisceau lumineux sur la matrice de capteurs photosensibles 1 (de préférence un capteur

photosensible CCD).

b) Déplacement de la matrice de capteurs photosensibles 1

parallèlement à sa rangée de capteurs photosensibles la.

c) Déclenchement des mesures, remise à zéro du compteur

(mémoire) du système d'exploitation (calculateur).

d) Réglage du nombre des mesures.

e) Lecture des valeurs des signaux photo-électriques de la matrice de capteurs photosensibles 1 dans l'ordre des

éléments photosensibles.

f) Séparation des signaux photo-électriques des éléments photosensibles (selon différents niveaux de comparaison avec 1, 2,....., n zones de niveau) par comparaison ou

transformation analogique/numérique.

g) Attribution des valeurs mesurées et digitalisées à chacune des mémoires 1, 2,....., n de telle façon que le nombre entier correspondant, stocké dans la mémoire 1, 2,...,n soit augmenté de 1 (au début de chaque série 261622e de mesures ces compteurs ou mémoires sont remis à zéro,

voir le point c).

h) Vérification pour savoir, si le nombre de mesures prédéterminées (lectures, balayages) a été réalisé; si cela n'est pas le cas, on continue le balayage des valeurs photo-électriques à partir des éléments photosen sibles, dans le cas contraire, c'est-à-dire, si le nombre de mesures prédéterminé est réalisé, on compare la fonction de distribution de fréquences stockée dans les compteurs (mémoires) 1, 2,..., n avec la fonction de répartition de référence 1, 2,..., k appartenant aux différents diamètres des faisceaux lumineux et aussi stockés dans des mémoires o k=l,...,M (M étant le nombre des fonctions de distribution de référence). On prend comme diamètre du faisceaux lumineux examiné, celle des valeurs dont la fonction de répartition de

référence correspondante offre le plus important coeffi-

cient de corrélation r1,..., rM avec la fonction de répartition mesurée. (Sur la figure 3, rmin est un coefficient de corrélation minimal dépendant de la

précision de mesure).

i) Si la vitesse de déplacement pendant le déplacement de la matrice de capteurs photosensibles, qui fournit le

signal photo-électrique (par exemple la valeur d'expo-

sition), change de telle façon que le changement soit si faible qu'il puisse être négligé pendant la durée d'un

cycle de balayage, on n'utilise pas la valeur d'expo-

sition (deuxième équation E(X) de la disposition men-

tionnée au point g) mais le produit de celle-ci avec la

vitesse instantanée (E(X) v(t)).

Un avantage particulier de la mesure est dû au fait que l'on peut déterminer la position relative de la matrice de capteurs photosensibles par rapport au faisceau lumineux ainsi que la vitesse de la matrice de capteurs photosensibles à l'aide des signaux propres des éléments photosensibles, par

comparaison des valeurs de deux séries de balayage consécuti-

ves, si bien que l'on n'a pas besoin pour cela de capteurs et

de mesures particuliers.

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L'exploitation des résultats de mesures par des procédés statistique fait que le procédé de mesure est peu sensible aux vibrations gênantes et à l'irrégularité du déplacement de la

matrice de capteurs photosensibles 1.

Dans le cas, ou l'on a 2000 expositions par seconde et un pas de 13 gm entre les éléments photosensibles, on a besoin de 12 secondes pour mesurer le diamètre d'un faisceau lumineux de 1 gm (avec une distribution de Gauss) avec une précision exigée de 0,2 Nm. Si l'on exige une précision de 0,1 gm on a par contre besoin de 58 secondes. Dans ce cas, on ne prend pas en compte toute la courbe statistique mais seulement quelques intervalles de celle-ci avec leurs valeurs moyennes, cela est plus simple et moins onéreux en ce qui concerne la technique

de mesure.

Avant de déplacer la matrice de capteurs photosensi-

bles 1 (la matrice encore immobile) ou après (la matrice en

mouvement) on-effectue ce que l'on appelle une mesure gros-

sière. On détermine ainsi approximativement le diamètre du faisceau lumineux. La précision de la mesure correspond au pas des éléments capteurs. Cette mesure peut être exécutée pendant une seule exposition en déterminant le nombre d'éléments photosensibles éclairés par le faisceau lumineux, mais sans réaliser aucun calcul de convolution. Si l'on doit alors augmenter la précision de mesure, on commence avec ce que l'on appelle la mesure précise. On dresse à cette occasion une statistique à partir des valeurs d'exposition de transition à l'aide du calcul de convolution inverse susdécrit au moyen des données stockées dans la mémoire sous forme de tableaux et on détermine la valeur précise du diamètre du faisceau lumineux avec une précision qui est fonction du nombre de mesures entrant dans la statistique. Cette valeur peut présenter une dimension beaucoup moins importante (:15) que la dimension des

cellules des éléments capteurs.

Du fait que la luminance du faisceau lumineux à mesurer est beaucoup plus importante que la valeur de saturation des

éléments photosensibles, il est dans ce cas avantageux d'utili-

ser devant la matrice 1, en fonction de la luminance, soit un miroir présentant une capacité de réflexion correspondante,

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soit un filtre puissant (OD-4) placé sur la surface de la matrice de capteurs photosensibles. Les couches réfléchies ou filtrées influencent cependant la trajectoire du rayon lumineux on doit donc modifier les tableaux utilisés (enregistrés dans le mémoire du système) en fonction des paramètres du miroir ou

du filtre utilisé pour l'exploitation.

Dans un autre mode de réalisation du procédé selon

l'invention, on module le faisceau lumineux par impulsions.

Dans une autre variante du procédé, on ne mesure pas des photoexpositions (intégrale dans le temps) au moyen des

éléments photosensibles mais des valeurs instantanées (puis-

sance lumineuse tombant sur l'élément photosensible).

Dans les deux variantes précédentes du procédé selon

l'invention, on n'utilise pas la fonction inverse de l'inté-

grale de convolution selon la figure 2, comme base pour l'éva-

luation statistique, mais la fonction inverse de la puissance

lumineuse instantanée sur le capteur en fonction de la posi-

tion relative du faisceau lumineux et de l'élément capteur correspondant, c'est-à-dire les valeurs numériques dérivées

des fonctions de distribution de référence des valeurs numéri-

ques calculées au cours des étapes du procédé. Si l'on tient compte de cette différence, l'évaluation, les avantages et la

et la description des deux variantes ci-dessous, correspondent

à la variante du procédé selon l'invention décrite en premier, les particularités génériques de la partie suivante de la

description sont aussi valables pour les deux variantes

du procédé.

Sur la figure 4 on a représenté un schéma à blocs d'un

mode de réalisation possible d'un montage selon l'invention.

La matrice de capteurs photosensibles 1, de préférence

un capteur photosensible CCD, contient des éléments photosen-

sibles disposés en rangée à des distances prédéterminées, o la rangée de capteurs photosensibles étant placée sur la

trajectoire du faisceau lumineux 3 et de préférence perpendi-

cuiairement à celle-ci. La matrice de capteurs photosensibles est mobile dans la direction de la flèche 2 parallèlement à la

rangée de capteurs photosensibles la. Pour assurer ce déplace-

ment parallèle on a placé la fixation de la matrice de capteurs

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photosensibles 1 sur une glissière 4. La matrice de capteurs

photosensibles 1 est reliée mécaniquement à un organe d'entraî-

nement 5. La réalisation concrète de l'organe d'entraînement 5 ne concerne pas l'objet de l'invention, et on ne la décrira pas plus en détail. On peut utiliser comme organe d'entraîne- ment 5 un quelconque organe d'entraînement linéaire de type connu, par exemple un organe d'entraînement linéaire réalisé au moyen d'une bobine électromagnétique. La précision de déplacement n'influence pas la précision de la mesure. Le capteur photosensible CCD 1 est relié par un faisceau de cables 7 à une unité d'entraînement CCD 8 et à partir de cette unité à un système d'exploitation 9 pourvu d'un dispositif

d'acquisition des données.

Le montage de la matrice de capteurs photosensibles 1 sur la glissière 4 est représenté plus en détail sur la figure 5. La glissière 4 est équipée de ressorts à lames 10, 11, 12, 13 qui sont disposés par paires parallèlement à la

direction de déplacement de la matrice de capteurs photo-

sensibles 1, donnée par la flèche 2 et perpendiculaire à celle-ci. L'une des extrémités du ressort à lames 10 ou 12 de l'une des paires de ressorts à lames est encastrée rigidement tandis que l'autre extrémité est reliée à l'autre ressort à lames 11 ou 13 de la même paire de ressorts à lames. L'autre extrémité de l'autre ressort à lames 11 ou 13 est fixée à la

fixation de la matrice de capteurs photosensibles 1.

Les ressorts à lames 10, 11, 12 et 13 sont interchan-

geables les uns avec les autres.

Dans un mode de réalisation du montage selon l'invention, on utilise comme matrice de capteurs photosensibles 1 un capteur photosensible CCD 14 qui est muni d'une plaque de verre 15 protégeant la surface du capteur. Dans un autre mode de réalisation de l'invention (figure 6) on a prévu à la place de la plaque de verre 15 un miroir 15' présentant une capacité

de réflexion importante (>99%).

Dans une variante du montage, on supprime la plaque de verre 15 et on laremplace sur la surface de captear du capteur photosensible CCD par un miroir 16' à capacité de réflexion importante ou par un filtre optique 16 (filtre à haute densité) à densité importante (>OD-2, c'est-à-dire d'une n. s

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Le procédé selon l'invention et le procédé de montage

servant à la mise en oeuvre du procédé présentent les avanta-

ges suivants par rapport aux solutions déjà connues.

- On peut déterminer grâce au procédé selon l'invention des diamètres de faisceau lumineux situés dans un large

domaine d'ordre de grandeur (de 1 gm à 1 cm).

- l'encombrement du montage de mesure selon l'invention est extrêmement réduit; on peut donc placer celui-ci sans modifications importantes du système sur le trajet optique d'un système optique opérationnel (par exemple une mémoire optique, un lecteur de disques laser etc.) - Le déplacement de la matrice de capteurs photosensibles ne nécessite aucune précision particulière (la précision du mouvement de vibration de la matrice de capteurs photosensibles est fonction de la précision de mesure

dans un ordre de grandeur de 1%).

- On n'a pas besoin d'un réglage extrêmement précis. La précision du positionnement de la matrice de capteurs photosensibles par rapport au faisceau lumineux s'élève

à quelques micromètres.

- Le montage de mesure n'exige pas de dispositions antivi-

bratoires (on admet des vibrations parasites de l'ordre

de grandeur du micromètre).

- Le procédé de mesure n'exige en dehors de la matrice de capteurs photosensibles aucun élément photosensible supplémentaire. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de

l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

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Claims (13)

REVENDICATIONS

1.- Procédé pour déterminer le diamètre de faisceaux lumineux, dans lequel le faisceau lumineux à examiner est dirigé vers une matrice de capteurs photosensibles qui comporte des éléments photosensibles disposés en rangées à des distances définies, et qui émettent des signaux produits par l'action du faisceau lumineux qui les frappe, caractérisé en ce que la matrice de capteurs photosensibles est déplacée parallèle à sa rangée- de capteurs photosensibles, pendant que les signaux photo-électriques, produits pendant le déplacement par l'action du faisceau lumineux sur les éléments photosensibles, sont mesurés à des intervalles de temps prédéterminés, en ce qu'ensuite on établit une statistique en fonction de la valeur des signaux mesurés ainsi que de la vitesse instantanée de la matrice de capteurs photosensibles et qu'en outre on compare les paramètres caractéristiques de la statistique avec les valeurs de référence caractéristiques pour les diamètres des faisceaux lumineux, le diamètre du faisceau lumineux examiné

étant déterminé au moyen de la valeur de référence correspon-

dante.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs de référence sont déterminées à l'aide de mesures d'étalonnages, qui sont effectuées sur des faisceaux

lumineux d'un diamètre connu.

3.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce que les valeurs de référence sont calculées en utilisant la dépendance de la valeur d'exposition, de la

distance entre le faisceau lumineux et les éléments photo-

sensibles, la valeur d'exposition étant déterminée au moyen d'une intégrale de convolution en fonction de l'espace et du

temps, qui est calculée à partir de la distribution d'inten-

sité du faisceau lumineux et de la distribution, en fonction de la position locale, de-la photosensibilité des éléments

capteurs individuels.

4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que les valeurs de référence sont calculées en utilisant la relation entre la distance qui sépare le

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faisceau lumineux et les éléments capteurs individuels, ainsi

que le flux lumineux frappant les éléments capteurs indivi-

duels.

5.- Procédé selon l'une des revendications 1, 2 et 4

caractérisé en ce que le faisceau lumineux vient frapper par

impulsions la matrice de capteurs photosensibles.

6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que la vitesse instantanée de la matrice de capteurs photosensibles est déterminée en comparant les séries de signaux des éléments capteurs des rangées de capteurs photosensibles qui se suivent selon des intervalles de temps prédéterminés, à l'aide du décalage relatif provoqué par le déplacement des signaux émis par les éléments de la rangée de

capteurs photosensibles.

7.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que, préalablement à la mesure avant le

déclenchement du déplacement de la matrice de capteurs photo-

sensibles, l'on déplace ladite matrice perpendiculairement à sa rangée de capteurs photosensibles et au faisceau lumineux jusqu'à ce que les signaux photo-électriques produits par les éléments capteurs individuels se trouvant en-dessous du

faisceau lumineux atteignent une valeur maximale.

8.- Dispositif pour la détermination du diamètre de faisceaux lumineux, notamment pour la mise en oeuvre du

procédé selon l'une des revendications 1 à 7, qui comporte une

matrice de capteurs photosensibles, placée sur la trajectoire du faisceau lumineux, de préférence perpendiculairement à celle-ci, et qui comporte des éléments photosensibles disposés en rangées à des distances prédéterminées ainsi qu'un système

d'exploitation raccordé à la matrice de capteurs photosensi-

bles, caractérisé en ce que la matrice de capteurs photosen-

sibles (1) est mobile parallèlement à sa rangée de capteurs photosensibles (la) et est reliée mécaniquement à un organe

d'entraînement (5) réalisant un déplacement linéaire.

9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la glissière (4) est formée au moyen de deux paires de ressorts à lames qui comportent des lames de ressort (10, 11 ou 12, 13) qui sont disposées parallèlement entre elles et

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perpendiculairement au sens de déplacement de la matrice de capteurs photosensibles, une extrémité de l'un des ressorts à lames (10 ou 12) des paires de ressorts à lames étant fixée rigidement tandis que l'autre extrémité est relié à l'autre ressort à lames (11 ou 13) de la même paire de ressorts à lames et qu'en outre est montée rigidement une fixation portant la matrice de capteurs photosensibles (1) entre les

autres extrémités des autres ressorts à lames (11 ou 13).

10.- Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caracté-

risé en ce que la matrice de capteurs photosensibles (1) est

formée d'un capteur photosensible CCD.

11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la plaque de verre (15) protégeant le capteur

photosensible CCD (14) est enlevée.

12.- Dispositif selon la revendication 10 ou 11, carac-

térisé en ce qu'il comporte un miroir (15') placé devant le

capteur photosensible CCD (14).

13.- Dispositif selon la revendication 10 ou 11, carac-

térisé en ce qu'il comporte un miroir (16') ou un filtre optique (16) placé devant la surface de capteur du capteur

photosensible CCD (14).