FR3121760A1 - Dispositif reflecteur destine a emettre une pluralite de faisceaux reflechis a partir d’un unique faisceau lumineux principal - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif réflecteur (100) qui comprend :- un support (300) ;- une source lumineuse (400) agencée pour émettre un faisceau lumineux principal ;- N miroirs (2001 à 200N), partiellement transparents, assemblés sur le support, et délimités par une face avant (201i) partiellement réfléchissante, et une face arrière (202i), les miroirs (2001 à 200N) sont agencés d’une première position à une Nième position, de sorte que le faisceau lumineux principal soit incident sur la face avant (201i) du miroir en première position, et interagit successivement, selon l’ordre, avec chaque miroir pour former un faisceau réfléchi par la face avant (201i) et un faisceau transmis par la face arrière (202i), le faisceau réfléchi par la face avant (201i) d’un miroir dans une position i résultant de la réflexion du faisceau transmis par la face arrière du miroir dans la position i-1. Figure pour l’abrégé : Figure 3 .
Description
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes optiques et/ou optroniques. Plus particulièrement, l’invention se rapporte au domaine de l’imagerie, par exemple de scènes, ou au domaine de la détection.
Plus particulièrement, l’invention concerne un dispositif réflecteur muni d’une pluralité de miroirs agencés de manière à former une pluralité de faisceaux réfléchis à partir d’un même faisceau lumineux incident. Les miroirs sont avantageusement mobiles selon un ou plusieurs axes pivot de manière à ce que chaque faisceau réfléchi par un miroir donné, balaye une surface dès lors qu’un mouvement est imposé audit miroir.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les micro-miroirs sont aujourd’hui largement présents dans le domaine des MEMS et en particulier dans les dispositifs de type LIDAR (« Light Detection And Ranging systems »).
Ces derniers permettent notamment de balayer une surface ou une cible avec un rayonnement lumineux à des fins de détection ou d’imagerie.
À cet égard, dans ces dispositifs de type LIDAR, les micro-miroirs sont agencés pour osciller selon un ou deux axe(s) pivot(s), à une fréquence de balayage prédéterminée, de manière à réfléchir un rayonnement incident selon différentes directions.
La fréquence de balayage des micro-miroirs peut varier de quelques Hz à plusieurs kHz, et leur taille peut être de l’ordre de quelques dizaines de micromètres à plusieurs millimètres (par exemple quelques millimètres de diamètre pour des micro-miroirs en forme de disque), et peut notamment être comprise entre 500 µm et 10 mm.
La (extraite du document [1] cité à la fin de la description) illustre une première architecture possible d’un dispositif pourvu de deux micro-miroirs, dits respectivement premier micro-miroir 11et deuxième micro-miroir 21, agencés pour pivoter autour, respectivement, d’un premier axe pivot X1X1 ’et d’un deuxième axe pivot Y1Y1’ non parallèles. En particulier, ces deux micro-miroirs 11et 21sont agencés de sorte qu’un faisceau lumineux émis par une source lumineuse 31soit réfléchi par le premier micro-miroir 11en direction du deuxième micro-miroir 21qui le réfléchit à son tour en direction, par exemple, d’un écran 41. La rotation de chacun des micro-miroirs 11et 21autour de leur axe pivot respectif permet ainsi d’effectuer un balayage d’une surface avec le faisceau lumineux, par exemple, à des fins d’imagerie ou de détection.
Une telle architecture n’est cependant pas satisfaisante.
En effet, cette architecture requiert un alignement précis des deux micro-miroirs, et est, par voie de conséquence, difficile à réaliser.
Par ailleurs, la zone susceptible d’être balayée par le faisceau lumineux reste relativement limitée.
Une deuxième architecture, illustrée à la (extraite du document [1] cité à la fin de la description), peut être envisagée. Cette dernière met en œuvre un unique micro-miroir 12monté pivotant autour de deux axes pivot X2X2’ et Y2Y2’ non parallèles. L’oscillation de ce micro-miroir 12autour de l’un et l’autre des deux axes pivots X2X2’ et Y2Y2’ permet ainsi de balayer la surface d’un écran 42au moyen faisceau lumineux issue d’une source lumineuse 32et réfléchie par ledit micro-miroir 12.
Toutefois, cette deuxième architecture n’est pas non plus satisfaisante.
En effet, cette dernière, bien que plus simple à intégrer, ne permet pas de balayer avec le faisceau lumineux des surfaces de grande étendue.
Un des buts de la présente invention est donc de proposer un dispositif réflecteur qui offre une plus grande flexibilité en termes de zone de balayage.
Notamment, un but de la présente invention est de proposer un dispositif réflecteur susceptible de balayer une surface d’une étendue plus importante que les dispositifs connus de l’état de la technique.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif dont certaines performances électro-optiques ou optiques telles que la résolution angulaire sont améliorées au regard des dispositifs connus de l’état de la technique.
Les buts de la présente invention sont, au moins en partie, atteints par un dispositif réflecteur destiné à former N faisceaux réfléchis à partir d'un faisceau lumineux principal, le dispositif comprend :
- un support ;
- une source lumineuse agencée pour émettre un faisceau lumineux principal selon un axe principal ;
- N miroirs, N étant un entier supérieur ou égal à 2, partiellement transparents, assemblés sur le support, et délimités par une face avant partiellement réfléchissante, et une face arrière opposée à la face avant,
les miroirs sont agencés, selon un ordre, d’une première position à une Nièmeposition, de sorte que le faisceau lumineux principal soit incident sur la face avant du miroir en première position, et interagit successivement, selon l’ordre, avec chaque miroir pour former un faisceau réfléchi par la face avant et un faisceau transmis par la face arrière, le faisceau réfléchi par la face avant d’un miroir dans une position i, i compris entre 2 et N, résultant de la réflexion du faisceau transmis par la face arrière du miroir dans la position i-1.
- un support ;
- une source lumineuse agencée pour émettre un faisceau lumineux principal selon un axe principal ;
- N miroirs, N étant un entier supérieur ou égal à 2, partiellement transparents, assemblés sur le support, et délimités par une face avant partiellement réfléchissante, et une face arrière opposée à la face avant,
les miroirs sont agencés, selon un ordre, d’une première position à une Nièmeposition, de sorte que le faisceau lumineux principal soit incident sur la face avant du miroir en première position, et interagit successivement, selon l’ordre, avec chaque miroir pour former un faisceau réfléchi par la face avant et un faisceau transmis par la face arrière, le faisceau réfléchi par la face avant d’un miroir dans une position i, i compris entre 2 et N, résultant de la réflexion du faisceau transmis par la face arrière du miroir dans la position i-1.
Selon un mode de mise en œuvre, chaque miroir est monté pivotant autour d’un ou plusieurs axes pivot, et est associé à un ou plusieurs actionneurs agencés pour faire pivoter ledit miroir selon l’un et/ou l’autre des axes pivot, avantageusement, un actionneur comprend au moins un des éléments choisi parmi : un actionneur électrostatique, un actionneur magnétique, un actionneur piézoélectrique, un actionneur thermique. Par exemple, on peut prévoir des miroirs ayant deux axes pivots.
Selon un mode de mise en œuvre, les N miroirs sont agencés selon des plans parallèles successifs et de sorte que les centres des N miroirs soient essentiellement alignés selon l’axe principal.
Selon un mode de mise en œuvre, les N miroirs présentent chacun une forme circulaire, et un rayon croissant de la première position à la Nièmeposition selon l’ordre principal.
Selon un mode de mise en œuvre, N est égal à 2, et le dispositif réflecteur comprend également un miroir secondaire agencé de sorte qu’un faisceau secondaire incident sur la face avant du miroir en première position soit, d’une part, partiellement réfléchi par ladite face avant et, d’autre part, partiellement transmis par la face arrière dudit miroir puis réfléchie par une face avant secondaire du miroir secondaire.
Selon un mode de mise en œuvre, ledit dispositif réflecteur comprend une source lumineuse secondaire susceptible d’émettre le faisceau lumineux secondaire.
Selon un mode de mise en œuvre, le miroir secondaire est agencé de sorte que les centres respectifs du miroir secondaire et du miroir en première position définissent un axe, dit axe secondaire, différent de l’axe principal, et dans lequel la source lumineuse secondaire est agencée de sorte que le faisceau lumineux secondaire est émis selon l’axe secondaire.
Selon un mode de mise en œuvre, des éléments optiques sont mis en œuvre pour acheminer le faisceau lumineux transmis par la face arrière d’un miroir dans une position donnée vers la face avant du miroir dans la position suivante selon l’ordre principal.
Selon un mode de mise en œuvre, un élément optique comprend au moins l’un des composants choisis parmi : un prisme, un miroir déflecteur, une lentille.
Selon un mode de mise en œuvre, chaque miroir comprend de sa face avant vers sa face arrière, une couche partiellement réfléchissante et une couche de support mécanique.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche partiellement réfléchissante comprend un empilement de Bragg, l’empilement de Bragg comprenant au moins un empilement de Bragg élémentaire.
Selon un mode de mise en œuvre, un empilement de Bragg élémentaire comprend un empilement de deux couches diélectriques et/ou semi-conductrices. Avantageusement, l’empilement de Bragg élémentaire comprend une couche de silicium amorphe et une couche d’oxyde de silicium.
Selon un mode de mise en œuvre, l’empilement de Bragg est limité à un ou deux empilements de Bragg élémentaires.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche support mécanique comprend un matériau semi-conducteur, avantageusement du silicium, encore plus avantageusement du silicium monocristallin.
Selon un mode de mise en œuvre, les N miroirs sont agencés pour que chacun des N faisceaux lumineux balayent une surface différente.
Selon un mode de mise en œuvre, au moins un miroir est agencé pour que la surface balayée par le faisceau lumineux réfléchi par la face avant du miroir considéré soit d’une étendue réduite au regard des surfaces balayées par les autres faisceaux lumineux réfléchis.
Selon un mode de mise en œuvre, au moins un miroir parmi les N miroirs forme un filtre optique ou de filtre spectral (filtre en longueur d’onde).
D’autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d’un dispositif réflecteur selon l’invention, donnés à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La présente invention concerne un dispositif réflecteur destiné à former une pluralité de faisceaux lumineux indépendants à partir d’une unique ou d’une même source lumineuse. Le dispositif réflecteur, selon la présente invention, comprend, à cet égard, une pluralité de miroirs configurés pour réfléchir et transmettre partiellement un faisceau incident sur leur face avant. Les miroirs sont ainsi agencés, selon un ordre, d’une première position à une Nièmeposition, de sorte qu’un faisceau lumineux principal incident sur la face avant du miroir en première position interagit successivement, et selon l’ordre, avec chaque miroir pour former un faisceau réfléchi par la face avant et un faisceau transmis par la face arrière du miroir considéré. Plus particulièrement, le faisceau réfléchi par la face avant d’un miroir dans une position i, i compris entre 2 et N, résulte de la réflexion du faisceau issu de la face arrière du miroir dans la position i-1.
La est une représentation schématique d’un dispositif réflecteur 100 selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
Ce dispositif réflecteur 100 comprend notamment N (N entier supérieur ou égal à 2) miroirs (avec par exemple N=3 miroirs 2001, 2002, 2003représentés sur la ) assemblés sur un support 300. L’assemblage de chacun des miroirs 2001à 2003peut faire intervenir un support intermédiaire 3001à 3003reposant sur le support 300.
Le dispositif réflecteur 100 comprend également une source lumineuse 400 agencée pour émettre un faisceau lumineux principal selon un axe principal AA’. Le faisceau lumineux principal peut être un rayonnement polychromatique, et notamment couvrir une gamme continue de longueurs d’ondes, par exemple dans le domaine infrarouge (entre 900 nm et 2100 nm). De manière alternative, le faisceau lumineux principal peut être quasi-monochromatique voire monochromatique, notamment un LASER, par exemple d’une longueur d’onde égale à 1550 nm.
Chaque miroir 200i(avec i compris entre 1 et N) est notamment configuré pour réfléchir partiellement, par une face avant 201i, le faisceau lumineux, susceptible d’être émis par la source lumineuse 400, incident sur ladite face avant 201i, et transmettre partiellement ledit faisceau lumineux par une face arrière 202iopposée à la face avant 201i. En d’autres termes, chaque miroir 200iest partiellement réfléchissant par sa face avant 201i, et partiellement transparent au regard du faisceau lumineux susceptible d’être émis par la source lumineuse 400.
Selon la présente invention, les miroirs 2001à 200Nsont agencés, selon un ordre, d’une première position à une Nièmeposition, de sorte que le faisceau lumineux principal, incident sur la face avant principale 2011du miroir 2001en première position, traverse successivement, selon l’ordre, l’ensemble des miroirs 2001à 200N.
Plus particulièrement, selon ce premier mode de réalisation, les N miroirs 2001à 200Nsont agencés selon des plans P1à PN(seuls les plans P1, P2et P3sont représentés sur la ) parallèles successifs et de sorte que les centres des N miroirs soient essentiellement alignés selon l’axe principal.
Ainsi, le faisceau lumineux principal fpinteragit successivement, selon l’ordre, avec les miroirs 2001à 200N. Le faisceau principal interagit en premier lieu avec le premier miroir 2001, et produit un faisceau réfléchi fr1et un faisceau transmis ft1. Ce phénomène se reproduit au niveau du deuxième miroir 2002. De manière plus générale, tel qu’illustré à la , l’interaction du faisceau lumineux principal fpavec un miroir donné 2001se traduit notamment par la formation d’un faisceau réfléchi fripar sa face avant 201i, et d’un faisceau transmis ftipar sa face arrière 202i. Plus particulièrement, le faisceau réfléchi fripar la face avant 201id’un miroir dans une position i, i compris entre 2 et N, résulte de la réflexion, sur ladite face avant 201i, du faisceau transmis ftipar la face arrière 202i-1du miroir dans la position i-1.
Ainsi, le dispositif réflecteur 100 selon la présente invention permet de former N faisceaux réfléchis indépendants avec un unique ou même faisceau lumineux principal fp.
Toujours en relation avec la , le miroir 2001, en première position, peut être adapté pour réfléchir (fr1) intégralement une première gamme de longueurs d’onde de la gamme principale, et transmettre (ft1) les autres longueurs d’onde. Le miroir 2002(en deuxième position), pour sa part, peut être adapté pour réfléchir (fr2) une deuxième gamme de longueurs d’onde différente de la première gamme
De manière particulièrement avantageuse, chaque miroir 2001à 200Nest monté pivotant autour d’un ou plusieurs axes pivots, par exemple de deux axes pivots, et est associé à un ou plusieurs actionneurs 5001à 500Nagencés pour faire pivoter ledit miroir selon l’un et/ou l’autre des axes pivot. Toujours de manière avantageuse, un actionneur 5001à 500Npeut comprendre au moins un des éléments choisi parmi : un actionneur électrostatique, un actionneur magnétique, un actionneur piézoélectrique, un actionneur thermique.
Les actionneurs peuvent, par ailleurs, être asservis par des moyens de commande, par exemple pourvu d’au moins un micro-processeur.
La rotation d’un miroir 200iautour de ses axes pivot 203ix, 203iy, avantageusement perpendiculaires, permet ainsi d’effectuer un balayage d’une surface avec le faisceau réfléchi fripar la face avant 201i, par exemple, à des fins d’imagerie ou de détection. Dans l’exemple illustré sur la , deux axes 203ix, 203iypivots sont formés par des bras 213a, 213b, 213c, 213d. Dans l’exemple illustré sur la , un miroir 200iest pourvu d’un seul axe 203ixpivot formé par exemple par deux bras 213a, 213b. Un nombre d’axes de balayages et de bras de support différent, en particulier supérieur peut être prévu.
Les figures 6a, 6b et 6c sont des illustrations de différentes surfaces S1, S2, et S3balayées par le faisceau réfléchi par, respectivement, le miroir en première position 2001, le miroir en deuxième position 2002, le miroir en troisième position 2003.
En particulier, tel qu’illustré par la , le miroir en première position 2001peut notamment permettre de balayer une surface S1d’une étendue supérieure à celles balayées par les autres miroirs 200i(i allant de 2 à N, par exemple N = 3). Plus particulièrement, les surfaces balayées par les miroirs 200i(i allant de 2 à N, par exemple N = 3) peuvent être disjointes et incluses dans la surface S1. Un tel agencement permet d’imager une scène selon différentes résolutions. Par exemple, la surface S1, peut être imagée à basse résolution, et les surfaces S2et S3, avec une plus haute résolution.
De manière alternative, tel qu’illustré à la , les miroirs 2001à 200Npeuvent être prévus pour imager des zones S1, S2, S3adjacentes et par exemple d’étendues respectives égales ou sensiblement égales.
Toujours de manière alternative, et tel qu’illustré à la , les miroirs 2001à 200Npeuvent être prévus pour imager des zones S1, S2, S3disjointes, et par exemple d’étendues respectives égales ou sensiblement égales.
Afin de coordonner le mouvement des différents miroirs 2001à 200N, le dispositif réflecteur 100 peut être pourvu de boucles de rétrocontrôle BR destinées à commander les actionneurs ( ). Les boucles de rétrocontrôle BR sont avantageusement commandées par les moyens de commande.
De manière particulièrement avantageuse, la surface des miroirs 2001à 200Naugmente de la première position à la Nièmeposition. Par exemple, les miroirs sont de forme circulaire, et présentent un rayon croissant de la première position à la Nièmeposition. Un tel agencement permet ainsi au faisceau lumineux principal, lorsque ce dernier présente un diamètre suffisamment important, de déborder du miroir en première position et d’atteindre au moins le miroir en deuxième position. En d’autres termes, une partie du faisceau lumineux principal atteint la face avant 201idu miroir 200i, à la ièmeposition sans traverser les miroirs 200jen position j, avec j inférieur à i.
La représente un dispositif réflecteur 100 mettant en œuvre un faisceau lumineux principal qui présente un diamètre suffisamment important afin de déborder du miroir en première position. Le dispositif réflecteur 100 est par ailleurs pourvu de 2 miroirs 2001et 2002. La source lumineuse émet un faisceau lumineux principal fppolychromatique, par exemple couvrant une gamme principale de longueurs d’onde étendue. Le miroir 2001, en première position, est selon cet exemple adapté pour réfléchir (fr1) intégralement une première gamme de longueurs d’onde de la gamme principale, et transmettre (ft1) les autres longueurs d’onde. Le miroir 2002(en deuxième position), pour sa part, est adapté pour réfléchir (fr2) une deuxième gamme de longueurs d’onde différente de la première gamme (ces deux gammes pouvant néanmoins être en recouvrement). Enfin, toujours selon cet exemple, le faisceau lumineux principal est configuré pour déborder du miroir 2001en première position, et former un faisceau fdqui atteint la face avant 2012du deuxième miroir. Cet agencement permet ainsi de balayer une ou plusieurs surfaces avec deux faisceaux réfléchis couvrant des domaines de longueurs d’onde différents.
La représente un dispositif réflecteur 100 qui reprend pour l’essentiel les éléments du dispositif réflecteur 100 de la . Toutefois, selon ce deuxième exemple, le miroir 2001en première position est complètement opaque dans la gamme de longueurs d’onde couverte par le faisceau lumineux principal de sorte que seule la fraction du faisceau lumineux principal débordant du miroir en première position atteint la face avant 2012du miroir 2002en deuxième position. Cet agencement, à l’instar de celui représenté à la , permet de balayer une ou plusieurs surfaces avec des faisceaux réfléchis couvrant des domaines de longueurs d’onde différents.
Ces exemples ne sont pas limités à la mise en œuvre de sources polychromatiques étendues, mais peut également impliquer des sources couvrant plusieurs longueurs d’onde discrètes.
Selon un autre exemple illustré à la , le dispositif réflecteur 100 peut comprendre un élément optique 600, par exemple une lentille, entre au moins deux miroirs en deux positions successives selon l’ordre prédéfini. Cet élément optique est notamment agencé sur le trajet du rayonnement transmis par le miroir en position amont vers la face avant du miroir en position aval. À titre d’exemple, tel que représenté sur la , l’élément optique peut comprendre une ou plusieurs lentilles destinées à agrandir le faisceau transmis avant qu’il n’atteigne la face avant du miroir aval. Néanmoins, une lentille réductrice peut également être envisagée. La considération de cet élément optique 600 permet d’ajuster la densité d’énergie incidente sur le miroir aval. Cette optique peut également servir à ajuster la résolution en permettant d’avoir un faisceau qui couvre tout le deuxième miroir de plus grande taille (donc plus grande résolution angulaire)
Selon un autre exemple illustré à la (les références étant indiquées sur les figures 3 et 5), le dispositif réflecteur 100 comprend deux miroirs 2001et 2002, ainsi qu’un miroir secondaire 700. Le miroir secondaire 700 est notamment agencé de sorte qu’un faisceau secondaire fp sincident sur la face avant 2011du miroir 2001en première position soit, d’une part, partiellement réfléchi par ladite face avant 2011et, d’autre part, partiellement transmis par la face arrière 2021dudit miroir puis réfléchie par une face avant 701 secondaire du miroir secondaire 700. Plus particulièrement, le miroir secondaire 700 est agencé de sorte que les centres respectifs du miroir secondaire 700 et du miroir 2001en première position définissent un axe, dit axe secondaire, différent de l’axe principal, et en alignement avec le faisceau lumineux secondaire émis par la source de rayonnement secondaire. Ainsi, en fonctionnement, le faisceau lumineux fp sest, d’une part, réfléchi par la face avant du miroir 2001en un faisceau réfléchi fr1 set, d’autre part, transmis, par la face arrière dudit miroir 2001, en un faisceau transmis ft2s. Ce faisceau transmis ft2sest à son tour réfléchi par le miroir secondaire 700 en un faisceau réfléchi secondaire fr2s.
En ce qui concerne les miroirs ou les miroirs secondaires, ces derniers peuvent présenter différentes structures.
Selon une première variante, le miroir 200ipeut comprendre de sa face avant 201ivers sa face arrière 202i, une couche partiellement réfléchissante 204iet une couche support mécanique 205i( ). Lesdites couches peuvent présenter, chacune, un coefficient d’absorption négligeable, voire nul, dans le domaine de longueurs d’onde couvert par le faisceau lumineux principal.
Ainsi, selon cette première variante, la couche partiellement réfléchissante 204ipeut comprendre un empilement de Bragg (ou miroir de Bragg) formé par au moins un empilement de Bragg élémentaire. Par « empilement de Bragg », on entend une succession périodique de couches transparentes, ou partiellement transparentes, empilées et d’indices de réfraction différents. Un exemple d’empilement de Bragg élémentaire comprend un empilement de deux couches d’indices différents et qui peuvent être diélectrique(s) et/ou semi-conductrice(s).
En particulier, dès lors que le faisceau lumineux considéré est dans le domaine infrarouge, et plus particulièrement d’une longueur d’onde égale à 1550 nm, l’empilement de Bragg élémentaire peut comprendre une couche de dioxyde de silicium d’une épaisseur de 268 nm (dont l’indice de réfraction à 1550 nm vaut 1,45) recouverte d’une couche de silicium amorphe d’une épaisseur de 113 nm (dont l’indice de réfraction à 1550 nm vaut 3,42). Selon cette configuration, un empilement de Bragg comprenant un unique empilement de Bragg élémentaire, présentera, pour une incidence de 20°, un coefficient de réflexion égal à 88,8 % et un coefficient de transmission égale à 11 % face à un faisceau lumineux principal de longueur d’onde égale à 1550 nm.
Les empilements précités, ainsi que tout autre empilement susceptible d’être mis en œuvre dans le cadre de la présente invention, peuvent être formés sur une couche support mécanique faite par exemple d’un matériau semi-conducteur ou diélectrique. Le choix du matériau formant la couche support mécanique pourra, par exemple, être imposé par la longueur d’onde λ. À titre d’exemple, le coefficient d’absorption d’une couche support mécanique est négligeable, voire nul, pour des longueurs d’onde supérieures à 1250 nm. En d’autres termes, une couche support mécanique faite de silicium monocristallin et d’une épaisseur comprise, notamment entre 20 µm et 100 µm, subira un échauffement non dommageable pour le miroir.
La limitation du nombre d’empilements de Bragg élémentaire permet de réduire les contraintes mécaniques imposées au miroir, et ainsi de prévenir une déformation (par exemple incurvation) dudit miroir.
Par ailleurs, le dimensionnement de l’empilement de Bragg élémentaire permet d’ajuster la réflectivité dans la gamme de longueurs d’ondes couverte par le faisceau lumineux principal.
À cet égard, les figures 11a et 11b sont des représentations graphiques de la réflectivité (selon l’axe vertical, en %) d’un exemple d’empilement de Bragg élémentaire en fonction de la longueur d’onde (selon l’axe horizontal, en nm) pour différents angles d’incidence (courbes « A » : 35°, « B » : 40°, « C » : 45°, « D » : 50°, « E » : 55°) du faisceau lumineux principal, respectivement selon une polarisation p et une polarisation s.
De manière équivalente, les figures 12a et 12b sont des représentations graphiques de la transmittance (selon l’axe vertical, en %) d’un empilement de Bragg élémentaire en fonction de la longueur d’onde (selon l’axe horizontal, en nm) pour différents angles d’incidence (courbes « A » : 35°, « B » : 40°, « C » : 45°, « D » : 50°, « E » : 55°) du faisceau lumineux principal, respectivement selon une polarisation p et une polarisation s.
Ces graphiques (figures 11a, 11b, 12a et 12b) révèlent une réflectivité et une transmittance qui varient peu dans le domaine infrarouge en fonction de l’angle d’incidence. Par ailleurs, toujours dans ce domaine de longueurs d’onde, l’absorption de l’empilement de Bragg élémentaire est négligeable.
Selon une deuxième variante, les miroirs 2001à 200Npeuvent comprendre une couche réflective en métal. Ces miroirs, afin d’assurer une transmission partielle du faisceau lumineux, peuvent alors comprendre des ouvertures traversantes formées dans la couche réflective. De manière alternative, la couche réflective peut comprendre des zones métalliques et des zones diélectriques.
La présente invention concerne également un deuxième mode de réalisation qui reprend pour l’essentiel les éléments relatifs au premier mode de réalisation (figures 13A et 13B).
Toutefois, selon ce mode de réalisation, les centres des miroirs 2001à 200N(avec N dans cet exemple égal à 2) ne sont pas alignés de sorte que le dispositif réflecteur 100 est pourvu d’éléments optiques 800 destinés à acheminer le faisceau lumineux transmis par la face arrière d’un miroir dans une position donnée vers la face avant du miroir dans la position suivante selon l’ordre principal. À cet égard, au moins un élément optique comprend au moins l’un des composants choisi parmi : un prisme, une lentille, ou, comme dans l’exemple illustré, un miroir déflecteur.
Claims (16)
- Dispositif réflecteur (100) destiné à former N faisceaux réfléchis à partir d'un faisceau lumineux principal, le dispositif comprend :
- un support (300) ;
- une source lumineuse (400) agencée pour émettre un faisceau lumineux principal selon un axe principal ;
- N miroirs (2001à 200N), N étant un entier supérieur ou égal à 2, partiellement transparents, assemblés sur le support, et délimités par une face avant (201i) partiellement réfléchissante, et une face arrière (202i) opposée à la face avant,
les miroirs (2001à 200N) sont agencés, selon un ordre, d’une première position à une Nièmeposition, de sorte que le faisceau lumineux principal soit incident sur la face avant (201i) du miroir en première position, et interagit successivement, selon l’ordre, avec chaque miroir pour former un faisceau réfléchi par la face avant (201i) et un faisceau transmis par la face arrière (202i), le faisceau réfléchi par la face avant (201i) d’un miroir dans une position i, i étant compris entre 2 et N, résultant de la réflexion du faisceau transmis par la face arrière du miroir dans la position i-1. - Dispositif réflecteur (100) selon la revendication 1, dans lequel chaque miroir (2001à 200N) est monté pivotant autour d’un ou plusieurs axes pivot (203ix, 203iy) sur le support (300), et est associé à un ou plusieurs actionneurs (5001à 500N) agencés pour faire pivoter ledit miroir selon l’un et/ou l’autre desdits un ou plusieurs axes pivot, avantageusement, un actionneur comprend au moins un des éléments choisi parmi : un actionneur électrostatique, un actionneur magnétique, un actionneur piézoélectrique, un actionneur thermique.
- Dispositif réflecteur (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les N miroirs (2001à 200N) sont agencés selon des plans parallèles et distincts successifs et de sorte que les centres des N miroirs soient alignés selon l’axe principal.
- Dispositif réflecteur (100) selon la revendication 3, dans lequel les N miroirs (2001à 200N) présentent chacun une forme circulaire, et un rayon croissant de la première position à la Nièmeposition selon l’ordre.
- Dispositif réflecteur (100) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel N est égal à 2, et le dispositif réflecteur (100) comprend également un miroir secondaire (700) agencé de sorte qu’un faisceau secondaire incident sur la face avant du miroir en première position soit, d’une part, partiellement réfléchi par ladite face avant et, d’autre part, partiellement transmis par la face arrière dudit miroir puis réfléchie par une face avant secondaire du miroir secondaire et ledit dispositif réflecteur (100) comprend une source lumineuse secondaire (800) pour émettre le faisceau lumineux secondaire.
- Dispositif réflecteur (100) selon la revendication 5, dans lequel le miroir secondaire est agencé de sorte que les centres respectifs du miroir secondaire et du miroir en première position définissent un axe, dit axe secondaire, différent de l’axe principal, et dans lequel la source lumineuse secondaire est agencée de sorte que le faisceau lumineux secondaire est émis selon l’axe secondaire.
- Dispositif réflecteur (100) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel des éléments optiques sont mis en œuvre pour acheminer le faisceau lumineux transmis par la face arrière d’un miroir dans une position donnée vers la face avant du miroir dans la position suivante selon l’ordre principal.
- Dispositif réflecteur (100) selon la revendication 7, dans lequel au moins un desdits éléments optiques comprend au moins l’un des composants choisi parmi : un prisme, un miroir déflecteur, une lentille.
- Dispositif réflecteur (100) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel chaque miroir comprend de sa face avant vers sa face arrière, une couche partiellement réfléchissante et une couche de support mécanique.
- Dispositif réflecteur (100) selon la revendication 9, dans lequel la couche partiellement réfléchissante comprend un empilement de Bragg, l’empilement de Bragg comprenant au moins un empilement de Bragg élémentaire.
- Dispositif réflecteur (100) selon la revendication 10, dans lequel un empilement de Bragg élémentaire comprend un empilement de deux couches diélectriques et/ou semi-conductrices, avantageusement un empilement de Bragg élémentaire comprend une couche de silicium amorphe et une couche d’oxyde de silicium.
- Dispositif réflecteur (100) selon l’une des revendications 10 ou 11, dans lequel l’empilement de Bragg est limité à un ou deux empilements de Bragg élémentaires.
- Dispositif réflecteur (100) selon l’une des revendications 9 à 12, dans lequel la couche support mécanique comprend un matériau semi-conducteur, avantageusement du silicium, encore plus avantageusement du silicium monocristallin.
- Dispositif réflecteur (100) selon l’une des revendications 1 à 13, dans lequel les N miroirs sont agencés pour que chacun des N faisceaux lumineux balayent une surface différente.
- Dispositif réflecteur (100) selon l’une des revendications 1 à 14, dans lequel au moins un miroir est agencé pour que la surface balayée par le faisceau lumineux réfléchi par la face avant du miroir considéré soit d’une étendue réduite au regard des surfaces balayées par les autres faisceaux lumineux réfléchis.
- Dispositif réflecteur (100) selon l’une des revendications 1 à 15, dans lequel au moins un miroir parmi les N miroirs forme un filtre optique.
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| FR2103720A FR3121760B1 (fr) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Dispositif reflecteur destine a emettre une pluralite de faisceaux reflechis a partir d’un unique faisceau lumineux principal |
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| US18/554,916 US20240192482A1 (en) | 2021-04-12 | 2022-04-08 | Reflector device for emitting a plurality of reflected beams from a single main light beam |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002101888A2 (fr) * | 2001-06-13 | 2002-12-19 | Orbotech Ltd. | Systeme et procede de micro-usinage multi-faisceaux |
| US20200150332A1 (en) * | 2017-05-30 | 2020-05-14 | Sony Corporation | Optical device, image display device, and display device |
| US20180348562A1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | Seiko Epson Corporation | Display device and illumination device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SVEN HOLMSTROM ET AL.: "MEMS laser scanners : a review", JOURNAL OF MICROELEC- TROMECHANICAL SYSTEMS, April 2014 (2014-04-01) |
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