FR2661255A1 - Optical system intended to convert a light beam, with an adjustable distribution, and implementing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un système optique pour transformer un faisceau collimaté en un autre faisceau collimaté à symétrie de révolution ainsi qu'un appareil mettant en oeuvre ledit système, pour l'exploration d'une cible par un faisceau de lumière, notamment à des fins de traitement de surface ou d'usinage. The present invention relates to an optical system for transforming a collimated beam into another collimated beam with symmetry of revolution as well as an apparatus implementing said system, for the exploration of a target by a beam of light, in particular for purposes surface treatment or machining.
Dans le domaine de l'exploration d'une cible par un faisceau lumineux, par exemple à des fins de traitement de surface ou d'usinage de révolution par un laser, il est pratique de disposer d'un faisceau d'exploration circulaire ou annulaire réglable radialement de manière continue. In the field of exploration of a target by a light beam, for example for the purposes of surface treatment or revolution machining by a laser, it is practical to have a circular or annular exploration beam continuously radially adjustable.
Parmi les moyens utilisés dans l'exploration d'une cible par un faisceau de lumière à section circulaire variable , on a traditionnellement recours au diaphragme iris ou à une série de diaphragmes circulaires de différents diamètres. Le diaphragme iris, bien qu'ayant l'avantage d'assurer une variation continue de la section du faisceau, ne permet pas d'obtenir dans la pratique, des diamètres inférieurs à quelques dixièmes de millimètre, ni un contour de faisceau rigoureusement circulaire, surtout aux petits diamètres. La série de diaphragmes, quant à elle, a l'inconvénient d'être discontinue. Among the means used in the exploration of a target by a beam of light with variable circular section, one traditionally uses the iris diaphragm or a series of circular diaphragms of different diameters. The iris diaphragm, although having the advantage of ensuring a continuous variation of the beam section, does not allow in practice to obtain diameters less than a few tenths of a millimeter, nor a strictly circular beam contour, especially at small diameters. The series of diaphragms, for its part, has the drawback of being discontinuous.
On utilise également un objectif à focale variable pour faire l'image variable d'un diaphragme circulaire fixe sur une cible, mais avec l'inconvénient de ne pouvoir annuler le diamètre minimum. A variable focal length lens is also used to make the variable image of a fixed circular diaphragm on a target, but with the drawback of not being able to cancel the minimum diameter.
Parmi les moyens utilisés dans l'exploration d'une cible par un faisceau de lumière à section annulaire variable, on a traditionnellement recours à des moyens analogues à ceux énumérés précédemment combinés à d'autres moyens: par exemple, un diaphragme iris combiné à une lame transparente occultée au centre du diaphragme par un disque opaque, permet une variation continue du diamètre externe de l'anneau, mais conserve une circularité imparfaite. De même, une série de diaphragmes annu laires ne permet pas une variation continue des paramètres de l'anneau. Among the means used in the exploration of a target by a beam of light with variable annular section, one traditionally uses means similar to those listed above combined with other means: for example, an iris diaphragm combined with a transparent blade concealed in the center of the diaphragm by an opaque disc, allows a continuous variation of the external diameter of the ring, but retains an imperfect circularity. Likewise, a series of annular diaphragms does not allow a continuous variation of the parameters of the ring.
Enfin, l'utilisation d'un diaphragme annulaire combiné à un objectif à focale variable ne permet pas des variations relatives des diamètres externes et internes des anneaux de lumière. En particulier, il est impossible avec ces moyens de transformer un faisceau annulaire en tache circulaire de manière continue. Finally, the use of an annular diaphragm combined with a variable focal length lens does not allow relative variations in the external and internal diameters of the light rings. In particular, it is impossible with these means to transform an annular beam into a circular spot continuously.
Par ailleurs, il est également possible, dans le cas d'un faisceau parfaitement collimaté et de convergence non nulle, de projeter un diaphragme annulaire de dimension continûment variable sur une cible dont la position est réglable suivant l'axe du système; toutefois, les paramètres de l'anneau ne sont pas réglables individuellement. Furthermore, it is also possible, in the case of a perfectly collimated beam and of non-zero convergence, to project an annular diaphragm of continuously variable dimension on a target whose position is adjustable along the axis of the system; however, the ring parameters are not individually adjustable.
La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients ci-dessus; c'est-à-dire de permettre d'obtenir un faisceau circulaire ou annulaire dont les paramètres géométriques sont continûment réglables individuellement. The present invention aims to solve the above drawbacks; that is to say to make it possible to obtain a circular or annular beam whose geometric parameters are continuously individually adjustable.
A cet effet, le système optique est du type destiné à transformer un faisceau collimaté en un autre faisceau collimaté à symétrie de révolution; il se distingue en ce qu'il comporte, sur un axe commun de révolution, des premiers moyens transformant au moins une portion dudit faisceau de lumière collimaté circulaire en un faisceau annulaire, et des seconds moyens transformant au moins une portion dudit faisceau annulaire en un autre faisceau circulaire ou annulaire selon une répartition continûment réglable. To this end, the optical system is of the type intended to transform a collimated beam into another collimated beam with symmetry of revolution; it is distinguished in that it comprises, on a common axis of revolution, first means transforming at least a portion of said circular collimated light beam into an annular beam, and second means transforming at least a portion of said annular beam into a another circular or annular beam according to a continuously adjustable distribution.
Conformément à l'invention, lesdits premiers moyens ou/et seconds moyens comprennent une surface réfléchissante conique centrale orientée vers l'extérieur dudit système optique et une surface réfléchissante tronconique périphérique orientée vers l'intérieur dudit système optique, lesdites surfaces étant concentriques et déplaçables l'une par rapport à l'autre le long de l'axe de révolution. According to the invention, said first means and / or second means comprise a central conical reflecting surface oriented towards the outside of said optical system and a frustoconical peripheral reflecting surface oriented towards the inside of said optical system, said surfaces being concentric and movable l 'one with respect to the other along the axis of revolution.
Ainsi, l'invention permet d'obtenir un faisceau circulaire ou annulaire dont les paramètres géométriques sont continûment réglables individuellement. En particulier, le rayon externe du faisceau peut être fixe tandis que le rayon interne est variable. Thus, the invention makes it possible to obtain a circular or annular beam whose geometric parameters are continuously adjustable individually. In particular, the external radius of the beam can be fixed while the internal radius is variable.
De même, il est possible avec l'appareil de l'invention de projeter un faisceau de lumière circulaire dont la circularité est meilleure que celle un faisceau obtenu avec un diaphragmme iris, notamment aux petits diamètres, et ce jusqu'à un diamètre nul. Similarly, it is possible with the apparatus of the invention to project a circular light beam whose circularity is better than that of a beam obtained with an iris diaphragm, in particular with small diameters, and this up to a zero diameter.
Selon l'invention, lesdites surfaces réfléchissantes conique et tronconique ont un angle au sommet a identique. According to the invention, said conical and frustoconical reflecting surfaces have an identical apex angle a.
Ainsi, si le faisceau incident est parallèle à l'axe de révolution, il est transformé d'abord par les premiers moyens en un faisceau annulaire également parallèle, lequel faisceau annulaire est à son tour transformé en un autre faisceau annulaire ou circulaire également parallèle à l'axe de révolution X.Thus, if the incident beam is parallel to the axis of revolution, it is first transformed by the first means into an annular beam also parallel, which annular beam is in turn transformed into another annular or circular beam also parallel to the axis of revolution X.
Avantageusement, cet angle a peut être égal à 45 degrés par rapport à l'axe de révolution du système optique. Selon cette configuration, les moyens sont commodément dans une position dite neutre lorsque la pointe du cône se situe dans le plan d'entrée du système. Advantageously, this angle a can be equal to 45 degrees relative to the axis of revolution of the optical system. According to this configuration, the means are conveniently in a so-called neutral position when the tip of the cone is located in the entry plane of the system.
Avantageusement, les surfaces réfléchissantes conique et tronconique ont une génératrice de longueur égale au rapport du rayon R du cercle inférieur de la surface réfléchissante tronconique périphérique du premier moyen par le sinus de l'angle a au sommet. Advantageously, the conical and frustoconical reflecting surfaces have a generatrix of length equal to the ratio of the radius R of the lower circle of the frustoconical peripheral reflecting surface of the first means by the sine of the angle a at the apex.
Selon une configuration particulière, l'invention peut fonctionner en tant que diaphragme circulaire ou annulaire. A cet effet, le déplacement relatif des surfaces réfléchissantes de chaque moyen est tel que ltécartement des surfaces des premiers moyens demeure identique à celui des surfaces des seconds moyens. According to a particular configuration, the invention can function as a circular or annular diaphragm. To this end, the relative displacement of the reflecting surfaces of each means is such that the spacing of the surfaces of the first means remains identical to that of the surfaces of the second means.
L'invention a également pour objet un appareil optique pour l'exploration d'une cible par un faisceau de lumière de révolution, à des fins notamment d'usinage ou de traitement de surface. I1 se distingue en ce qu'il comprend, une source de lumière émettant un faisceau de lumière collimaté, ledit système optique selon l'invention dont l'axe de révolution est placé sur la trajectoire du faisceau en amont de la cible destinée à être exposée, ledit faisceau ayant un diamètre au moins égal au diamètre de l'entrée circulaire de rayon R du système optique, des moyens de contrôle en continu de la portion annulaire ou circulaire prélevée et de la portion annulaire ou circulaire transmise du faisceau par ledit système optique, agissant sur l'écartement des surfaces réfléchissantes des premiers et/ou seconds moyens, des moyens optiques permettant de faire l'image sur la cible de la face de sortie desdits seconds moyens. The invention also relates to an optical device for exploring a target by a beam of light of revolution, for the purposes in particular of machining or surface treatment. I1 is distinguished in that it comprises, a light source emitting a collimated beam of light, said optical system according to the invention whose axis of revolution is placed on the path of the beam upstream of the target intended to be exposed , said beam having a diameter at least equal to the diameter of the circular entry of radius R of the optical system, means for continuously monitoring the annular or circular portion removed and the annular or circular portion transmitted from the beam by said optical system , acting on the spacing of the reflecting surfaces of the first and / or second means, optical means making it possible to make the image on the target of the exit face of said second means.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus en détail dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple en référence aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 est un schéma du dispositif optique selon
l'invention;
- les figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j
illustrent le fonctionnement du système optique en
fonction des différentes positions des surfaces
réfléchissantes;
- la figure 3 représente un mode de réalisation du
système optique;
- la figure 4 représente un exemple de réalisation du
dispositif optique selon une configuration particulière.Other characteristics and advantages of the invention will appear in more detail in the following description of an embodiment given solely by way of example with reference to the appended drawings in which:
- Figure 1 is a diagram of the optical device according to
the invention;
- Figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j
illustrate how the optical system works
function of the different positions of the surfaces
reflective;
- Figure 3 shows an embodiment of the
optical system;
- Figure 4 shows an embodiment of the
optical device according to a particular configuration.
- la figure 5 représente un appareil d'exploration d'une
cible par un faisceau mettant en oeuvre l'invention.- Figure 5 shows an apparatus for exploring a
target by a beam implementing the invention.
On voit à la figure 1, que le système optique (1) conforme à l'invention comprend des premiers (2, 3) et seconds moyens (4, 5) disposés centrés le long d'un axe de révolution commun X. We see in Figure 1, that the optical system (1) according to the invention comprises first (2, 3) and second means (4, 5) disposed centered along a common axis of revolution X.
Les premiers moyens sont constitués par un miroir central (2) dont la surface réfléchissante (2') est orientée vers l'extérieur et un miroir périphérique (3) dont la surface réfléchissante (3') est orientée vers l'intérieur; ces miroirs sont dits "couple d'entrée" et sont susceptibles d'être déplacés l'un par rapport à l'autre le long de l'axe de révolution
X. Leur écartement (e) est ainsi variable. Les seconds moyens (4, 5) sont constitués par des miroirs coniques périphérique (4) et central (5) identiques aux précédents mais disposés symétriquement aux premiers par rapport à un plan de symétrie "P" perpendiculaire à l'axe de révolution X.Ainsi, le sommet de leur cône est opposé au sommet des premiers et dirigé vers l'extérieur du système; ces miroirs, aux surfaces réf lé- chissantes (4', 5'), sont dits "couple de sortie", et sont également susceptibles d'être déplacés l'un par rapport à l'autre le long de l'axe de révolution X afin de modifier leur écartement (eut). The first means are constituted by a central mirror (2) whose reflecting surface (2 ') is oriented towards the outside and a peripheral mirror (3) whose reflecting surface (3') is oriented towards the inside; these mirrors are called "input torque" and are capable of being displaced relative to each other along the axis of revolution
X. Their spacing (e) is thus variable. The second means (4, 5) are constituted by conical peripheral (4) and central (5) mirrors identical to the previous ones but arranged symmetrically to the first with respect to a plane of symmetry "P" perpendicular to the axis of revolution X. Thus, the top of their cone is opposite the top of the first and directed towards the outside of the system; these mirrors, with reflecting surfaces (4 ′, 5 ′), are said to be "output torque", and are also capable of being displaced relative to each other along the axis of revolution X in order to modify their spacing (eut).
Dans cet exemple, qui constitue une réalisation préférentielle, l'angle au sommet a des miroirs est de 45 degrés par rapport à l'axe de révolution. La génératrice de chacun des cônes a une longueur "1" égale au rapport du rayon R du cercle inférieur du miroir périphérique par le sinus de l'angle a. Le diamètre de la base du cône central est égal au diamètre de l'entrée du système. In this example, which constitutes a preferred embodiment, the angle at the top has mirrors is 45 degrees relative to the axis of revolution. The generatrix of each of the cones has a length "1" equal to the ratio of the radius R of the lower circle of the peripheral mirror by the sine of the angle a. The diameter of the base of the central cone is equal to the diameter of the system inlet.
Bien entendu, le système peut fonctionner avec un angle de valeur différente mais commun à tous les cônes: des résultats semblables peuvent être obtenus mais en introduisant un décalage de position relative entre les miroirs de chaque moyen. Dans le cas le plus défavorable où les miroirs n'ont pas nécessairement le même angle, il serait nécessaire que les angles des différents cônes soient tels que la dernière réflexion du faisceau réfléchi soit parallèle à l'axe de révolution X. Of course, the system can operate with an angle of different value but common to all the cones: similar results can be obtained but by introducing a relative position shift between the mirrors of each means. In the most unfavorable case where the mirrors do not necessarily have the same angle, it would be necessary for the angles of the different cones to be such that the last reflection of the reflected beam is parallel to the axis of revolution X.
Sur la figure 3, on voit un exemple de réalisation dans lequel les surfaces réfléchissantes coniques centrales sont fixées sur l'axe X par l'intermédiaire de moyens de positionnement transparents (9). La base (6, 7) des cônes centraux (2, 4) est fixée par l'intermédiaire d'un axe central (8) à une lame transparente (9) circulaire de diamètre supérieur au moins au diamètre de la base des surfaces réfléchissantes tronconiques (3', 4') et disposée perpendiculairement à l'axe de révolution X. La lame est montée fixe sur un socle (10) et chaque cône périphérique est monté sur une platine (11, 12) pouvant se translater sur le socle parallèlement à l'axe de révolution.Le déplacement des platines peut être couplé à des moteurs éventuellement asservis par un ordinateur (non représentés) programmé selon les paramètres géométriques du faisceau à obtenir (diamètres interne et externe) ainsi que leur variation. La valeur des paramètres est directement liée à la position respective des miroirs par rapport à une position dite neutre (décrite ci-après dans le fonctionnement du système) ou simplement en fonction de l'écartement (e, e') des miroirs des couples d'entrée et de sortie. In FIG. 3, an exemplary embodiment is seen in which the central conical reflecting surfaces are fixed on the axis X by means of transparent positioning means (9). The base (6, 7) of the central cones (2, 4) is fixed by means of a central axis (8) to a transparent transparent blade (9) of diameter greater than at least the diameter of the base of the reflecting surfaces frustoconical (3 ', 4') and arranged perpendicular to the axis of revolution X. The blade is fixedly mounted on a base (10) and each peripheral cone is mounted on a plate (11, 12) which can translate on the base parallel to the axis of revolution. The movement of the plates can be coupled to motors possibly controlled by a computer (not shown) programmed according to the geometric parameters of the beam to be obtained (internal and external diameters) as well as their variation. The value of the parameters is directly linked to the respective position of the mirrors with respect to a so-called neutral position (described below in the operation of the system) or simply as a function of the spacing (e, e ') of the mirrors of the couples d 'entry and exit.
Le fonctionnement du dispositif tel qu'illustré aux figures 2a à 2j est exposé ci-après. Les différentes configurations du dispositif sont analysées en considérant que les miroirs centraux sont fixes et que les miroirs périphériques sont susceptibles de se déplacer. Le sens positif des déplacements coïncide avec le sens de propagation de la lumière sur l'axe X. On détermine l'origine des positions x et x des miroirs périphériques de chacun des couples d'entrée et de sortie lorsque le plan de la plus petite section du miroir périphérique coïncide avec le sommet du miroir interne correspondant; cette position dite neutre correspond à une configuration du système dans laquelle le faisceau de sortie conserve sa géométrie incidente. The operation of the device as illustrated in Figures 2a to 2j is set out below. The different configurations of the device are analyzed by considering that the central mirrors are fixed and that the peripheral mirrors are liable to move. The positive direction of movement coincides with the direction of light propagation on the X axis. The origin of the positions x and x of the peripheral mirrors of each of the input and output pairs is determined when the plane of the smallest section of the peripheral mirror coincides with the vertex of the corresponding internal mirror; this so-called neutral position corresponds to a configuration of the system in which the output beam retains its incident geometry.
Le mouvement relatif du couple d'entrée est d'abord pris en considération. Disposé sur la trajectoire d'un faisceau de lumière de diamètre au moins égal au diamètre inférieur du cône périphérique, le couple d'entrée transforme le faisceau circulaire incident en faisceau intermédiaire annulaire parallèle à l'axe de révolution. The relative movement of the input torque is first taken into account. Arranged in the path of a light beam with a diameter at least equal to the lower diameter of the peripheral cone, the input torque transforms the incident circular beam into an annular intermediate beam parallel to the axis of revolution.
La portion prélevée dépend de la position relative des cônes:
- à la figure 2a, lorsque x est compris entre - R et 0, c'est-à-dire lorsque l'écart entre les cônes augmente, on prélève la partie centrale du faisceau incident sur un rayon r continûment réglable de O à R.The portion taken depends on the relative position of the cones:
- in Figure 2a, when x is between - R and 0, that is to say when the gap between the cones increases, the central part of the incident beam is taken from a radius r continuously adjustable from O to R .
- à la figure 2b, lorsque x est compris entre 0 et R, c'est-à-dire lorsque l'écart entre les cônes diminue, on prélève une partie annulaire du faisceau incident de rayon extérieur R et de rayon intérieur r' continûment réglable de O à R. - in FIG. 2b, when x is between 0 and R, that is to say when the distance between the cones decreases, an annular part of the incident beam of external radius R and internal radius r 'is taken continuously adjustable from O to R.
L'incidence du mouvement relatif du couple de sortie sur la géométrie de la portion du faisceau transmis est ensuite décrite. The effect of the relative movement of the output torque on the geometry of the portion of the transmitted beam is then described.
Si le couple d'entrée se situe en position 0 dite "neutre", le faisceau incident de diamètre R est intégralement transformé en faisceau annulaire. On remarquera que cette configuration figée du couple d'entrée pourrait être obtenue par d'autres moyens connus, par exemple, une lame obstruée au centre par un disque opaque. If the input torque is located in the so-called "neutral" position 0, the incident beam of diameter R is entirely transformed into an annular beam. It will be noted that this fixed configuration of the input torque could be obtained by other known means, for example, a blade obstructed in the center by an opaque disc.
- à la figure 2c, lorsque x' est compris entre - R et 0, le faisceau de sortie est de section annulaire, avec un rayon externe R et un rayon interne continûment réglable de R à 0. - in Figure 2c, when x 'is between - R and 0, the output beam is of annular section, with an external radius R and an internal radius continuously adjustable from R to 0.
- à la figure 2d, lorsque x' est compris entre R et 0, le faisceau de sortie est de section circulaire, avec un rayon continûment réglable de O à R. - in Figure 2d, when x 'is between R and 0, the output beam is of circular section, with a radius continuously adjustable from O to R.
Si le couple d'entrée se situe en position négative,
- à la figure 2e, lorsque x' est compris entre - r et 0, le faisceau de sortie présente une structure annulaire de rayon externe R et de rayon interne continûment réglable de R à (R - r).If the input torque is in the negative position,
- in Figure 2e, when x 'is between - r and 0, the output beam has an annular structure of external radius R and internal radius continuously adjustable from R to (R - r).
- à la figure 2f, lorsque x' prend une valeur comprise entre 0 et (R - r), le faisceau de sortie présente encore une structure annulaire dont la différence des rayons externe et interne est égale à r et dont le rayon interne est continûment réglable de (R - r) à 0. - in Figure 2f, when x 'takes a value between 0 and (R - r), the output beam still has an annular structure whose difference in external and internal radii is equal to r and whose internal radius is continuously adjustable from (R - r) to 0.
- à la figure 2g, lorsque x' est compris entre (R - r) et
R, le faisceau de sortie est circulaire, le rayon variant continûment de r à 0.- in Figure 2g, when x 'is between (R - r) and
R, the output beam is circular, the radius varying continuously from r to 0.
Si le couple d'entrée se situe en position positive,
- à la figure 2h, lorsque x' est compris entre - R et (R - r'), le faisceau de sortie présente une structure annulaire de rayon externe R et de rayon interne continûment réglable de R à (R - r').If the input torque is in the positive position,
- in Figure 2h, when x 'is between - R and (R - r'), the output beam has an annular structure of external radius R and internal radius continuously adjustable from R to (R - r ').
- à la figure 2i, lorsque x' est compris entre - (R - r') et 0, le faisceau de sortie présente toujours une structure annulaire dont la différence des rayons externe et interne est égale à r' et dont le rayon interne est continûment réglable de (R - r') à 0. - in Figure 2i, when x 'is between - (R - r') and 0, the output beam always has an annular structure whose difference in external and internal radii is equal to r 'and whose internal radius is continuously adjustable from (R - r ') to 0.
- à la figure 2j, lorsque x' prend une valeur comprise entre 0 et (R - r'), le faisceau de sortie est circulaire, le rayon variant continûment de r' à 0. - in Figure 2j, when x 'takes a value between 0 and (R - r'), the output beam is circular, the radius varying continuously from r 'to 0.
Selon une configuration remarquable du système, celui-ci fonctionne en tant que diaphragme circulaire ou annulaire. A cet effet, le dispositif comprend en outre des moyens aptes à assurer un déplacement relatif des surfaces réfléchissantes de chaque moyen tel que l'écartement (e) des surfaces des premiers moyens demeure identique à celui (e') des surfaces des seconds moyens. A la figure 4, on voit un exemple de réalisation dans lequel le déplacement des miroirs périphériques par rapport aux miroirs centraux est couplé mécaniquement. According to a remarkable configuration of the system, it functions as a circular or annular diaphragm. To this end, the device further comprises means capable of ensuring a relative displacement of the reflecting surfaces of each means such that the spacing (e) of the surfaces of the first means remains identical to that (e ') of the surfaces of the second means. In FIG. 4, an exemplary embodiment is seen in which the displacement of the peripheral mirrors relative to the central mirrors is mechanically coupled.
Il comprend une pièce centrale (13) mobile en rotation autour de l'axe X et deux pièces d'extrémité (14, 15) mobiles en translation suivant l'axe X. La pièce centrale comprend deux cônes centraux (2, 5) opposés l'un à l'autre et réunis par un axe (8) reliant leur base, un disque transparent (9) situé entre les cônes perpendiculairement à l'axe de révolution et introduit à l'intérieur d'une bague (16) comportant deux filetages externes (17, 18) opposés, délimités à mi-longueur de la bague. Chaque pièce d'extrémité comprend une paroi circulaire perpendiculaire à l'axe de révolution dans laquelle est ménagé un trou conique doté d'une surface réfléchissante (14', 15') et une portion annulaire dotée d'un filetage interne (19, 20) en prise avec le filetage externe de ladite bague.Chaque pièce d'extrémité est liée en translation sur un support (10) parallèlement à l'axe de révolution. La rotation de la bague, par exemple, à l'aide d'une tige d'actionnement (21) entraîne le déplacement simultané de chaque miroir de manière symétrique par rapport au plan de symétrie P du système. It comprises a central part (13) movable in rotation around the X axis and two end pieces (14, 15) movable in translation along the X axis. The central part comprises two opposite central cones (2, 5) to each other and joined by an axis (8) connecting their base, a transparent disc (9) located between the cones perpendicular to the axis of revolution and introduced inside a ring (16) comprising two opposite external threads (17, 18), defined at mid-length of the ring. Each end piece comprises a circular wall perpendicular to the axis of revolution in which is formed a conical hole provided with a reflecting surface (14 ', 15') and an annular portion provided with an internal thread (19, 20 ) in engagement with the external thread of said ring. Each end piece is linked in translation on a support (10) parallel to the axis of revolution. The rotation of the ring, for example, using an actuating rod (21) causes the simultaneous displacement of each mirror symmetrically with respect to the plane of symmetry P of the system.
Ainsi, lorsque les cônes se rapprochent partant de la position neutre, le dispositif fonctionne comme un diaphragme annulaire transmettant un faisceau annulaire dont le diamètre extérieur est R et dont le diamètre intérieur peut varier continûment de O à R. Par contre, lorsque les cônes s'éloignent, partant de la position neutre, le dispositif fonctionne comme un diaphragme circulaire transmettant un faisceau circulaire de diamètre pouvant varier continûment de O à R. Thus, when the cones approach from the neutral position, the device functions as an annular diaphragm transmitting an annular beam whose outside diameter is R and whose inside diameter can vary continuously from O to R. On the other hand, when the cones s '' move away, starting from the neutral position, the device functions as a circular diaphragm transmitting a circular beam of diameter which can vary continuously from O to R.
La répartition de l'énergie lumineuse en sortie du système est décrite ci-après. Dans le cas d'un déplacement dissymétrique des couples d'entrée et de sortie par rapport au plan P, les portions prélevées et transmises sont différentes et le rapport des densités d'énergie est égal au rapport des portions prélevées et transmises, à l'efficacité des miroirs près. Dans le cas d'un déplacement symétrique des couples d'entrée et de sortie (fonctionnement en tant que diaphragme), les parties prélevées et transmises sont égales et par conséquent la densité d'énergie du faisceau de sortie est maintenue égale à celle du faisceau d'entrée, à l'efficacité des miroirs près. The distribution of the light energy leaving the system is described below. In the case of an asymmetrical displacement of the input and output couples relative to the plane P, the portions sampled and transmitted are different and the ratio of the energy densities is equal to the ratio of the portions sampled and transmitted, to the efficiency of mirrors. In the case of a symmetrical displacement of the input and output couples (functioning as a diaphragm), the sampled and transmitted parts are equal and therefore the energy density of the output beam is kept equal to that of the beam entry, except for the efficiency of the mirrors.
On remarquera que dans tous les cas de figures, la différence des rayons interne et externe du faisceau de sortie est identique à la différence des rayons du faisceau d'entrée effectivement prélevé par le système. It will be noted that in all the cases of figure, the difference of the internal and external rays of the exit beam is identical to the difference of the rays of the entry beam effectively taken by the system.
A la figure 5, on voit une application du système optique conforme à l'invention, à un appareil optique pour l'exploration d'une cible par un faisceau de lumière de révolution, à des fins notamment d'usinage ou de traitement de sur face. Dans le cas général, l'appareil permet le contrôle en continu de la densité d'énergie transmise sur une cible par le biais d'un faisceau lumineux de révolution. In FIG. 5, an application of the optical system according to the invention is seen, to an optical device for the exploration of a target by a beam of light of revolution, for the purposes in particular of machining or treatment of on face. In the general case, the device allows continuous control of the energy density transmitted to a target by means of a light beam of revolution.
L'appareil comprend successivement dans le sens de propagation du faisceau:
- une source de lumière "L" émettant un faisceau de lumière collimaté (22) de densité d'énergie adaptée en fonction de la matière de la cible "C" à explorer ou du résultat recherché (usinage, traitement de surface...), et de diamètre au moins égal au diamètre de l'entrée circulaire de rayon R du système optique (1),
- ledit système optique (1) conforme à l'invention dont l'axe de révolution X est placé sur la trajectoire du faisceau,
- des moyens de contrôle en continu (23) de la portion annulaire ou circulaire prélevée et de la portion annulaire ou circulaire transmise du faisceau par ledit système optique r agissant sur l'écartement (e, e') des surfaces réfléchissantes des premiers et seconds moyens.The apparatus successively comprises in the direction of propagation of the beam:
- a light source "L" emitting a collimated light beam (22) of energy density adapted as a function of the material of the target "C" to be explored or of the desired result (machining, surface treatment ...) , and of diameter at least equal to the diameter of the circular entry of radius R of the optical system (1),
- said optical system (1) according to the invention, the axis of revolution X of which is placed on the path of the beam,
- continuous control means (23) of the annular or circular portion removed and of the annular or circular portion transmitted from the beam by said optical system r acting on the spacing (e, e ') of the reflective surfaces of the first and second means.
- des moyens optiques (24) permettant de faire l'image sur la cible de la face de sortie desdits seconds moyens (4,5). - optical means (24) making it possible to make the image on the target of the exit face of said second means (4,5).
Dans l'appareil de la figure 5, chaque cône central du système optique est fixé à un disque transparent; ainsi le couple de sortie est indépendant du couple d'entrée. Chacun des quatre miroirs peut être déplacé de manière indépendante sur un banc (27). In the apparatus of FIG. 5, each central cone of the optical system is fixed to a transparent disc; thus the output torque is independent of the input torque. Each of the four mirrors can be moved independently on a bench (27).
Les moyens de contrôle peuvent comprendre des moyens de commande constitués par des moteurs M agissant sur le déplacement relatif des miroirs de chaque couple, pilotés par des moyens programmables (23) en fonction d'un mode exploration de la cible C, prédéterminé à l'avance, et des moyens de mesure de type connu (25, 26) de l'écartement (e, e') de chaque couple de miroirs. Ces moyens de mesure peuvent également être remplacés par des moyens de repérage des positions des miroirs de chaque couple sur un axe parallèle à l'axe de révolution du système. The control means may include control means constituted by motors M acting on the relative displacement of the mirrors of each pair, controlled by programmable means (23) according to a mode of exploration of the target C, predetermined at the advance, and known type of measurement means (25, 26) of the spacing (e, e ') of each pair of mirrors. These measurement means can also be replaced by means for locating the positions of the mirrors of each pair on an axis parallel to the axis of revolution of the system.
Un programme est prévu pour effectuer la corrélation des positions des surfaces coniques de chaque couple sur l'axe avec les paramètres géométriques (rayons extérieur, intérieur) et la densité d'énergie du faisceau de sortie.A program is provided to correlate the positions of the conical surfaces of each pair on the axis with the geometric parameters (exterior and interior radii) and the energy density of the output beam.
Ainsi, il est possible de projeter un faisceau de lumière annulaire dont on peut contrôler individuellement la variation des rayons externe et interne. Toute surface de révolution peut être traitée ou usinée à l'aide d'un appareil de ce type utilisant l'invention. En particulier, cet appareil est utile pour l'usinage de pièces crantées annulaires telles des lentilles de
Fresnel pour lesquelles le diamètre interne du faisceau d'exploration doit être maintenu fixe à chaque cran tandis que le rayon externe varie. Thus, it is possible to project an annular light beam of which the variation of the external and internal rays can be individually controlled. Any surface of revolution can be treated or machined using a device of this type using the invention. In particular, this device is useful for the machining of annular notched parts such as contact lenses.
Fresnel for which the internal diameter of the exploration beam must be kept fixed at each notch while the external radius varies.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9005200A FR2661255A1 (en) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | Optical system intended to convert a light beam, with an adjustable distribution, and implementing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9005200A FR2661255A1 (en) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | Optical system intended to convert a light beam, with an adjustable distribution, and implementing apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2661255A1 true FR2661255A1 (en) | 1991-10-25 |
Family
ID=9396023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9005200A Withdrawn FR2661255A1 (en) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | Optical system intended to convert a light beam, with an adjustable distribution, and implementing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2661255A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005040867A1 (en) * | 2003-09-12 | 2005-05-06 | Kongsberg Defence & Aerospace As | Optical transformer |
| WO2009071259A1 (en) * | 2007-12-05 | 2009-06-11 | Asml Netherlands B.V. | Inspection apparatus for lithography |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT137452B (en) * | 1933-05-26 | 1934-05-11 | Zeiss Carl Fa | Aperture system for microscope condensers. |
| DE628349C (en) * | 1936-04-02 | Leitz Ernst Gmbh | Dark field condenser for microscopes | |
| DE3504366A1 (en) * | 1984-02-10 | 1985-08-14 | Canon Kk | OPTICAL SYSTEM FOR FORMING A CIRCULAR RAY |
| EP0183946A2 (en) * | 1984-11-13 | 1986-06-11 | International Business Machines Corporation | Improved brightfield/darkfield microscope illuminator |
-
1990
- 1990-04-24 FR FR9005200A patent/FR2661255A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE628349C (en) * | 1936-04-02 | Leitz Ernst Gmbh | Dark field condenser for microscopes | |
| AT137452B (en) * | 1933-05-26 | 1934-05-11 | Zeiss Carl Fa | Aperture system for microscope condensers. |
| DE3504366A1 (en) * | 1984-02-10 | 1985-08-14 | Canon Kk | OPTICAL SYSTEM FOR FORMING A CIRCULAR RAY |
| EP0183946A2 (en) * | 1984-11-13 | 1986-06-11 | International Business Machines Corporation | Improved brightfield/darkfield microscope illuminator |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005040867A1 (en) * | 2003-09-12 | 2005-05-06 | Kongsberg Defence & Aerospace As | Optical transformer |
| WO2009071259A1 (en) * | 2007-12-05 | 2009-06-11 | Asml Netherlands B.V. | Inspection apparatus for lithography |
| US8760623B2 (en) | 2007-12-05 | 2014-06-24 | Asml Netherlands B.V. | Inspection apparatus for lithography |
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