WO2006042970A1 - Dispositif de multiplexage optique - Google Patents

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WO2006042970A1
WO2006042970A1 PCT/FR2005/002597 FR2005002597W WO2006042970A1 WO 2006042970 A1 WO2006042970 A1 WO 2006042970A1 FR 2005002597 W FR2005002597 W FR 2005002597W WO 2006042970 A1 WO2006042970 A1 WO 2006042970A1
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movable shutter
light
luminous flux
propagation
surface area
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PCT/FR2005/002597
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Inventor
Jean-François MASCARO
Antoine Bourely
Original Assignee
PELLENC SELECTIVE TECHNOLOGIES (Société Anonyme)
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    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3598—Switching means directly located between an optoelectronic element and waveguides, including direct displacement of either the element or the waveguide, e.g. optical pulse generation

Definitions

  • the present invention relates to the field of the routing and processing of luminous flux, in particular in connection with the analysis or the evaluation of several alternating streams by the same apparatus, and relates to a device for multiplexing from minus two luminous fluxes.
  • the present invention relates potentially to many fields of application, wherein different luminous flux must be conveyed identically in a single point or place.
  • the present invention is intended in particular to optimize the working time of planar architecture material sorting machines, and more particularly those using infra-red spectrometry.
  • planar architecture the objects parade in bulk on a flat conveyor.
  • it must therefore perform a spatial scan in the direction of the width of the conveyor.
  • most of the technical choices of scanning lead to this loss of 50%.
  • a rotating polygon mirror such as a mirror is described in WO 00/57160, FIGS. 2 and 3
  • part of the rotation time can not be used: the one where the light beam is at horse on two successive facets of the polygon, and where so its image is exploded on the conveyor.
  • a facet length equal to twice the size of the light beam is generally chosen. It follows that 50% of the rotation time is not exploitable.
  • the half-period (scan of a complete line) has a typical value of 4 to 5 ms.
  • a multiplexer is required to analyze in turn the signals from each beam.
  • a multiplexer is described in DE 198 60 284.7 (Lobe). It includes a rotating part that scrolls the image of the reception area at constant speed in front of the different fixed beams. In order not to mix the signals coming from two different beams, which would compromise the quality of the signal, we must again limit the level of filling to 50%, ie leave the space of an empty beam between two full beams.
  • the fixed beams (14) (here represented in round-shaped sections) are scanned successively by a moving image (15) of the same shape and size. To avoid any mixing of signals, it is necessary to space the beams (14) by a distance at least equal to their width.
  • the half-period is shorter, since it corresponds to the duration of measurement of a point and not of a line. It is of the order of 1 ms.
  • a first possible solution for successively analyzing two luminous fluxes is given by a Y beam assembly, associated with two shutters.
  • the shutters are closed and alternately open, so that at any time, a single luminous flux enters the fiber bundle.
  • the disadvantage is that under the laws of conservation of the optical range, the section of each branch of the Y is half of that of the base of the Y. This means that for a given sensor size (by the section of the base of the Y), it is possible to capture for each luminous flux only half of the light which one would have captured for a single flow. In short, we lose half of the useful luminous flux, and we therefore lose as a signal.
  • the resulting spectra at the output of the spectrometer are offset from each other by a value equal to the input offset (see column 4, lines 24-51).
  • This solution requires separately adjusting the operation of the different analysis channels, because they lead to different sensors, which do not have the same manufacturing tolerances, and which are connected to different acquisition electronics.
  • the solution is suitable only in case a continuous sensor array is present at the output of the spectrometer, and does not work if only a few positions are operated output.
  • the device disclosed by this DE document provides a valid solution only for a light beam from a single optical fiber. This solution can not be adapted without loss to a beam from a different light transmission means. Indeed, any light beam from a decentered fiber relative to the median axis is subject to significant losses.
  • these multiplexers are well suited only to circular light beams, and not to other forms, including slots.
  • an analysis in a diffraction grating spectrometer requires an input slot for good wavelength resolution.
  • the luminous fluxes coming from a bundle of optical fibers or supports of a similar nature are very divergent, and can not be brought onto the same optical path by a simple arrangement of plane mirrors.
  • DE-A-3,608,468 and US-A-3,787,121 both disclose multiplexing devices in which a movable shutter (in this case a rotated disc cut or indented) makes it possible to interrupt the passage periodically. of a first light beam and, as a result, alternating with the latter one or several other light beams on the same optical path, in particular to an analysis apparatus.
  • a movable shutter in this case a rotated disc cut or indented
  • the known devices object of the latter are only suitable for beams of monochromatic light and linear propagation (that is to say non-divergent).
  • the optical path is long and complex (unlike that of the assembly according to the invention), and therefore does not allow for result in a good photometric performance.
  • the present invention aims to propose in particular, but not exclusively, a solution making it possible to use at least one part, preferably the greater part, of the aforementioned dead times by 50% to analyze the luminous flux of at least one second machine of the same type, and without loss of quality. It would thus be possible to exploit light fluxes from at least two different read heads with a single analysis set. In addition, the two luminous fluxes will have to follow exactly the same optical path in the analysis set so as to be exploited in exactly the same way.
  • the invention will have to be adapted to luminous fluxes of any composition, even if the light is neither monochrome nor coherent nor polarized.
  • These arbitrary and in particular divergent fluxes are those which are encountered in spectroscopy and may comprise optical or photonic radiations ranging from near 1 I UV to far IR, that is to say about 300 nm at about 10,000 nm.
  • the subject of the present invention is a multiplexing device for alternately feeding to an input of a measuring apparatus the divergent luminous flux of any composition coming from at least two means of propagation or transmission of light, such as for example a first and at least a second bundle of monomode or multimode optical fibers or like supports, both having slit-shaped output ends with identical dimensions, characterized in that it is mainly constituted, on the one hand, by a movable shutter which can have at least two positions or states, namely at least a first and at least a second position, and, secondly, by a fixed mirror capable of directing , directly or indirectly, by focusing them, the luminous flux coming from the propagation or transmission means on the input of the measuring apparatus, the luminous flux coming from the first means being directed towards this fixed mirror, and, in that the movable shutter comprises at least one portion provided with a reflective surface area on its face facing the second means (s) and can be brought sequentially into a position in which the luminous flux from the first means is m
  • FIG. an overall schematic representation of the multiplexing device according to the invention
  • Figure 2 is a plan view of the face provided with the reflecting zone of the movable shutter forming part of the device of Figure 1, according to a first embodiment of the invention
  • Figure 3 is a detailed view showing the positioning of the shutter relative to the first means or medium for propagation or transmission of light
  • Figure 4 is a view similar to that of Figure 2 of an alternative embodiment of a rotary movable shutter can be part of the device according to the invention
  • Figure 5 is a view similar to that of Figure 2 of an alternative embodiment of an oscillating movable shutter can be part of the device according to the invention
  • FIGS. 9 and 10 are diagrammatic representations. multiplexing units corresponding to cascading arrangements of three and six multiplexing devices according to the invention.
  • FIG. 1 shows a multiplexing device for alternately supplying an input 7 'of a measuring apparatus 7 with divergent luminous fluxes of any composition originating from at least two propagation or light transmitting means 1 and 2 , such as for example a first and at least a second bundle of monomode or multimode optical fibers or like supports, both having slit-shaped output ends with identical dimensions.
  • this device is mainly constituted, on the one hand, by a movable shutter 4 which can have at least two positions or states, namely at least a first and at least a second position, and secondly by a fixed mirror 3 adapted to direct, directly or indirectly by focusing them, the luminous flux coming from the propagation or transmission means on the input T of the measuring apparatus 7, the light flux coming from the first means 1 being directed towards this fixed mirror 3
  • the movable shutter 4 comprises at least one portion provided with a reflective surface area 9 on its face facing the second (s) means (2) and can be brought sequentially into a position in which the luminous flux from the first means 1 is masked or stopped by this portion and the luminous flux from the or one of the second (s) means (2) is deflected to the fixed mirror 3 instead of the luminous flux from first means 1.
  • the device is designed in such a way that the losses of useful time in the measurement cycles are at most equal to 5%.
  • slot-shaped exit end is meant here a propagation means (generally a bundle of optical fibers) whose end is shaped such that the outgoing luminous flux has in section an elongate shape in the manner of a slot or an oblong hole (see form of the area 12 in Figure 2).
  • Such an output end is, for example, obtained by associating, in an adjacent manner and in a given direction (alignment), a plurality of optical fiber ends (so as to form a layer of fibers, possibly with several layers).
  • loss of useful time is meant herein the ratio between, on the one hand, the switching time (s), ie the time or times of passage of the a first position of the shutter 4 at the or at a second position of the latter in a measurement cycle (during which time no beam is directed towards the mirror 3), and, secondly, the duration of a measurement cycle.
  • the useful or active time or times thus correspond, in complementarity, to the time during which the shutter 4 allows the passage of a beam or returns a beam to the mirror 3 during a cycle. measurement.
  • the ratio [switching time / useful time (s)] can thus be, for example, between about 1/30 and 1/20.
  • the outputs of the propagation or transmission means 1 and 2, the movable shutter 4 and the fixed mirror 3 are mutually arranged and arranged between them so that, on the one hand, in the second position of said movable shutter 4 a portion of the latter provided with a reflective surface area 9 is disposed at the intersection of the axes of propagation of the light fluxes from the first and said second means (s) 1 and 2 forming a plane of symmetry for these, and that, on the other hand, in the or each first position of the movable shutter 4, the luminous flux coming from the first means 1 is transmitted towards the input 7 'of the measuring apparatus 7 after focusing by the fixed mirror 3.
  • the luminous flux coming from the or one of the second means 2 is deflected by a reflecting surface area 9 of the mobile shutter 4 and propagates along the path optical borrowed by the luminous flux from the first means 1 in the or each first position of the movable shutter 4, the light flux from the first means 1 being simultaneously masked or stopped by said movable shutter 4 in said second position.
  • the movable shutter 4 has a planar structure, is provided on its face facing the exit of the second (s) means (s) of propagation or transmission 2 of at least one reflecting surface area 9 , each forming a plane mirror portion, and extends at least partially, in its or each second position, substantially between the output ends of the first and second (or) elongated means of propagation or light transport 1 and 2 in such a way that the light radiation reflected on the reflective surface area 9 positioned to intercept the light flux delivered by the one or the second means (s) of propagation or transmission of light 2, propagates towards the fixed concave focusing mirror 3 as if it had come from the first propagation or transmission means 1.
  • the shutter can be moved in a controlled manner by a suitable linear actuator.
  • the shutter 4 can be oscillatingly pivoted between two end positions, for example defined by stops, said shutter 4 for example, in the form of two adjoining angular disc sectors 4 'and 4 "having different radii
  • the reflecting surface area 9 will extend at least at the peripheral edge of the larger angular sector 4', in particular in the annular band portion located between the two circles respectively defining the circular outer peripheries of said two sectors 4 'and 4 ".
  • the shutter 4 can be advantageously rotatable and be moved in a controlled manner by a rotary actuator 5 adapted.
  • the movable shutter 4 may comprise either a single reflective surface area 9 (see Figures 2 and 5), or at least two separate reflective surface areas 9 (see Figure 4).
  • the figures of the accompanying drawings show only shutters 4 with “solid” structures, it is obviously obvious to those skilled in the art that such shutters 4 can also be made with a "wire” or “skeletal” structure in which only the one or more reflective surface area (s) has (s) a noticeable apparent area by forming one or more flat mirror portions (s), capable of blocking the flow from the first means 1 and reflect the flow from the or a second means 2 (in the adapted position of the shutter 4).
  • Such a wired or skeletal embodiment of the shutter reduces their inertia. For rotary shutters a balance of masses around the center of rotation is desirable.
  • the or each reflecting flat surface area 9 is directly attached to the relevant face of the movable shutter 4 and is located in a single plane coinciding with the plane of said face.
  • the or each reflective surface area 9 may be composed of a plurality of adjacent planar reflective surface portions 9 ', 9 ", 9'", one 9 'of said portions. of surface being situated in a plane coinciding with the plane of the relevant face of the moving shutter 4 and the other surface portions 9 ", 9 '" being situated in the planes parallel to the plane of the relevant face of the moving shutter 4, at different distances from the latter, each of said portions being able to reflect, in a second appropriate position of the movable shutter 4, only one of the light fluxes from the different second means of propagation or transmission of 2.
  • the movable shutter 4 passes through an intermediate position in which the luminous flux from the or each second means 2 is not deflected or reflected, being preferably masked or stopped, and the luminous flux from the first means 1 is also masked or stopped.
  • the extent of the reflective surface area (s) 9 and the displacement of the moving shutter 4, at constant speed, with variable speed or with servocontrol, are determined in such a way that the exposure times of the input 7 'of the measuring apparatus 7 to the light fluxes coming from the different propagation and transmission means 1 and 2 are substantially identical, or different.
  • the movable shutter 4 consists of a disc cut out or cut peripherally and displaced in rotation about its center, and in that the different positions of the mobile shutter 4, defining the different states of the multiplexing device, correspond to defined angular position ranges of said disk, the latter comprising at least one angular sector 4 "allowing the propagation of the light flux from from the first means 1 towards the fixed mirror 3 and at least one angular sector 4 'able to reflect towards the fixed mirror 3 the luminous flux coming from the or one of the second medium (s) 2 and simultaneously to mask or to stop the light flux from the first means 1.
  • the disk 4 may comprise two angular sectors 4 ', 4 "delimited peripherally by portions of circles of different diameters (arcs of different radii of curvature), the angular sector 4' corresponding to the circle of larger diameter comprising at least at least one reflective surface area 9 on one of the faces of said disk 4, preferably in the form of one or more portions of the annular band delimited by the two circles, as shown in FIG.
  • said disk 4 is constituted by angular sectors 4 ', 4 "delimited peripherally by portions of circles of different diameters, more precisely by at least two sectors angular 4 1 delimited by the large circle and at least two angular sectors 4 "delimited by the small circle, the sectors 4 'and 4" of the two aforementioned types being arranged alternately and the angular sectors 4' of larger dimensions each comprising at least one reflective surface area 9 on one of the faces of said disk 4, preferably in the form of one or more portion (s) of annular band delimited by the two circles.
  • the disc 4 also comprises at least two intermediate angular sectors 10, each of which is located between two consecutive angular sectors 4 'and 4 "of each of the two aforementioned types, said intermediate angular sectors 10 being peripherally delimited by the circle of large diameter, but devoid of reflecting surface area 9.
  • the latter may further include at least one deflection mirror 6, preferably plane, redirecting the reflected light flux and focused by the concave fixed mirror 3 towards the input 7 'of the measuring device 7.
  • the multiplexing device may also comprise a screen element 17 arranged so as to prevent a direct propagation of the luminous flux coming from the second (s) average (s) 2 to the input 7 'of the measuring apparatus 7, when the movable shutter 4 is in the or a first position (see representation in broken lines in Figure 1).
  • the inlet 7 'of the apparatus 7 may be oriented and shaped to avoid the reception of the luminous flux coming, in direct propagation, from one or both of the second means 2. Moreover, this additional characteristic makes it possible to favor the reception of the focused luminous flux coming from the fixed mirror 3, after being possibly deflected or redirected by at least one deflection mirror 6.
  • the luminous fluxes delivered by the means 1 and 2 may be of a continuous or discontinuous nature, especially when the means for generating or possibly preprocessing said streams have a discontinuous or sequential operation. It is advantageously provided, in the case of provision of discontinuous luminous flux by the propagation or transmission means 1 and 2, that the displacement of the movable shutter 4 is slaved to one of the said luminous flux, as well as the means of generation of the other or each other luminous flux.
  • the measuring and analysis apparatus 7 preferably consist of waveguides or analog transmission media such as for example beams of optical fiber.
  • the invention can also be applied to means 1 and 2 of other types such as optical paths that are at least partially immaterial, means for pretreatment of the luminous flux, and prior multiplexing means of the same type as that of the invention or of a different type.
  • At least one light transmission or propagation means 1, 2 may consist of an optical multiplexing device, either of the type of that of the invention, or of another known type.
  • the invention also comprises, as shown in FIGS. 9 and 10, a multiplexing unit with N input channels receiving as much light flux coming from means of propagation or transmission of light, characterized in that it consists of NI multiplexing devices as described above, cascaded.
  • the multiplexing device or optical multiplexer essentially comprises the following components:
  • a plane mirror 9 mounted on a support 4 rotating at a uniform speed, which periodically deflects the second beam 2 towards the receiver (apparatus 7) while concealing the first beam 1; when the mirror fades, it is the second beam that reaches the receiver;
  • a concave mirror 3 (spherical or elliptical) fixed, which focuses downstream of the mirror 9 preceding the luminous flux at the input T of the receiver.
  • FIG. 1 which schematically represents the optical multiplexer
  • Al the center of the end of the fiber bundle 1
  • A2 the center of the end of the bundle of fibers 2;
  • a measuring device 7 for example a spectrometer
  • the spherical or elliptical mirror 3 makes it possible to focus at the input D the luminous flux coming from one of the beams 1 or 2.
  • a plane mirror 6 is placed in front of the path of the luminous flux in order to redirect the flux towards the spectrometer placed at outside.
  • a rotating mirror shutter 4 rotating with a motor 5 allows alternating between the two inputs 1 and 2.
  • the beams 1 and 2 are placed symmetrically with respect to the upper surface of the mirror 4 (plane of the reflective surface area).
  • the optical paths before and after the concave mirror 3 are of the same length, so that the image of the beam at the point D has the same size and angular aperture as at the output of the beams A1 or A2.
  • Figure 2 shows the mirror 4: it has the general shape of a notched disc: it is composed of a reflecting zone 9 on one half of the circumference; on the other half, the outer part is hollowed out to allow the light to pass, and a non-reflecting part 11 makes it possible to limit the effects of unbalance.
  • Neutral portions 10 are placed on each side of the disk so as to avoid the overlap of the light fluxes 8.
  • FIG. 3 shows the intersection between the luminous flux and the surface of the mirror 4.
  • the optical fibers are slit aligned.
  • the luminous flux once taken out of the fibers, widens according to the numerical aperture of the optical fibers to intercept the zone 12 on the mirror 4.
  • the beams may be indifferently composed of monomode or multimode optical fibers, but will have a shape and a shape. identical size.
  • the optical multiplexer according to the invention operates in a cyclic manner, each revolution being subdivided into four steps or phases:
  • the first step or phase corresponds to the configuration given when the zone 11 passes to the point B.
  • the luminous flux emitted by the beam 1 passes freely through the recessed zone, and is focused in D thanks to the concave mirror 3 and then to the mirror plane 6. This zone 11 is determined so that there is no optical loss.
  • the second step or phase ensures the transition from beam 1 to beam 2. It takes place when one of the zones 10 passes to point B. It makes it possible not to mix the luminous fluxes emitted by the input beams 1 and 2.
  • the luminous flux emitted by the beam 2 is deflected by the reflecting zone 9 of the mirror 4, and exactly joins the optical path of the beam 1 in the first step, since the beams 1 and 2 are symmetrical relative to the reflective surface. It is therefore focused at the point D by the concave mirror 3 and the plane mirror 6, while the beam 1 remains hidden by the disk, its propagation being stopped by the latter.
  • the fourth step or phase is symmetrical with the second, and ensures the transition from beam 2 to beam 1: none of the two beams passes to Apparatus 7 since the other of the zones 10 is on the optical paths of the two beams 1 and 2.
  • R1 the radius of the non-reflecting zone 11
  • R2 the radius of the reflective zone 9
  • x the distance between the points A2 and C.
  • y the distance between the points A2 and B.
  • ⁇ the angle of the arc not usable by the multiplexer (zone 10);
  • ⁇ the 1 A opening angle of the optical fibers;
  • the two beams 1 and 2 have at the end a slit shape, of length LO and of width 10.
  • the luminous flux widens to intercept the zone 12 on the mirror 4.
  • the angle ⁇ (angular size of the transition zones 10) must preferably be less than or equal to 3% of the circumference of the disk in order to optimize the temporal efficiency.
  • FIG. 4 of the accompanying drawings An advantageous variant embodiment is shown in FIG. 4 of the accompanying drawings.
  • This variant presents an optimization of the design of the disc from the mechanical point of view, without changing the principle nor the previous advantages.
  • the motor can be run twice as fast for the same analysis time.
  • the mechanical part is balanced because its center of inertia is coincident with its center of rotation. This avoids unbalance that may prematurely tire the bearings.
  • the price to pay for this change is a doubling of time losses at transitions between 1 Zi turn: we go from 2.5 to 5% (loss of useful time), which remains very acceptable.
  • Transition zones will be provided at the adjacent edges of two contiguous portions.
  • the size (angular or polygonal) of the transition zones 10 directly determines the loss of useful time. Their size must be at least sufficient to allow simultaneous blocking of the different beams by the shutter (thus greater than the section of the beams at said shutter). Preferably, their size will be slightly greater than this minimum size to ensure a total absence of interference between the different beams.
  • the motor can run at constant speed and slaved, which gives cyclic operation between the beams (1) and (2), with equal times of analysis.
  • the motor 5 can also be slaved in position, which allows a controlled operation, and thus to allocate different analysis times to each side. In this mode, it is desirable to stabilize the disc far from the transition zones 10. These zones are then crossed at the maximum speed of the engine.
  • the transition zone is 3% (angle or surface) of the U-turn (performed in 2 ms)
  • the transition time is 60 ⁇ s. This is the minimum switchover time between the two channels.
  • the acquisition time at the stop must then be greater than the time remaining to stabilize the position of the disk, ie about 1 ms.
  • the cooperating operation of the various components of the optical multiplexing device requires circuits and synchronization interfaces.
  • the oscillation of the other oscillating mirror (that from which the beam 2 originates) is also controlled in frequency and in phase with this oscillation .
  • each beam occupies the entire optical range of the sensor, optimizing its use;
  • the longest optical path includes only three reflections, ie about 15% losses with standard mirrors, and potentially 3% with optimized reflectances (99%).
  • the losses of useful time in the measuring cycle are minimal: these are limited to 5%, very far from the 50% obtained with rotating systems;
  • Fiber bundles of the same shape, but not necessarily circular, may be multiplexed, in particular beams in the form of an elongated slot;
  • the only moving part is a motorized disc rotating at constant speed: this type of assembly is known for its robustness and durability.
  • the main application of the invention called “biplexer” in the rest of the text, may consist in coupling two read heads (also called analysis channels or “channels” and materialized by the two beams 1 and 2) to a only measuring apparatus 7, each channel operating 50% of the time, and the measuring apparatus 7 operating almost 100% of its time.
  • biplexers or multiplexing devices As already mentioned above, it is also possible to cascade several biplexers or multiplexing devices according to the invention (and not only two). For example, with three biplexers noted respectively Bl, B2, and B3 (see Figure 9), one can combine four channels each operating 25% of the time. If the read heads are denoted L1, L2, L3, L4, the following arrangement can be made: B1 receives the signals L1 and L2, B2 receives the signals L3 and L4;
  • B3 receives the outgoing signals respectively of B1 and B2.
  • FIG. 10 shows in a similar manner to FIG. 9 the cascading of six biplexers making it possible to combine seven input channels.
  • the overall four-way operating frequency is thus half that which can be achieved with two channels. Light losses are doubled, and time losses are not increased. By applying the same reasoning with one or more additional stage (s), one can control 8 channels with 7 biplexers, or 16 channels with 15 biplexers, etc. However, the complexity and the cost increase, as well as the losses. of light, and the interest is consequently decreasing.
  • N For a large and even number of channels, denoted 2N, it may be more advantageous to combine two known rotary multiplexers (for example that described in the document DE 198 60 284 mentioned above), each choosing one of N, with a single biplexer or multiplexing device according to the invention. This gives a global multiplexer whose time efficiency is close to 100%.
  • the rotating disk 4 is provided with N-I small mirrors 9 ',
  • the beam 1 is always placed below the disk, and is active when the hollow area passes in front of it.
  • Each of the N-I other beams is active when the mirror 9 ', 9 ",
  • each of the mirrors 9', 9", 9 '" also plays the role of screen to prevent the flow of the previous beam to reach the mirror 3.
  • the rotary shutter 4 becomes substantially heavier and more complex, which slows down the system, but the above principle of the invention is retained.
  • the device according to the invention makes it possible simultaneously to have a good geometric efficiency in the transmission of a highly divergent beam and to obtain switching between two beams of identical slot shape, and a good time efficiency, it is that is, the meter receives one or both beams, but not both, for about 95% of the cycle time.
  • the invention is not limited to the embodiments described and shown in the accompanying drawings. Modifications are possible, particularly from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of protection of the invention.

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Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif de multiplexage permettant d'amener en alternance à une entrée d'un appareil de mesure les flux lumineux divergents provenant d'au moins deux moyens de propagation ou de transmission de lumière présentant en section des formes et des dimensions identiques, au moins au niveau de leurs sorties. Dispositif caractérisé en ce qu'il est principalement constitué, d'une part, par un obturateur mobile (4) pouvant présenter au moins deux positions ou états, et, d'autre part, par un miroir fixe (3) apte à diriger en les focalisant, les flux lumineux issus des moyens de propagation ou de transmission (1 et 2) sur l'entrée (7') de l'appareil de mesure (7), le flux lumineux issu du premier moyen (1) étant dirigé vers ce miroir fixe (3) et, en ce que l'obturateur mobile (4) comporte au moins une portion munie d'une zone de surface réfléchissante (9) sur sa face tournée vers le ou les deuxième(s) moyen(s) (2) et pouvant être amenée séquentiellement dans une position dans laquelle le flux lumineux issu du premier moyen (1) est masqué ou arrêté par cette portion et le flux lumineux issu du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) (2) est dévié vers le miroir fixe (3) en lieu et place du flux lumineux issu du premier moyen (1).

Description

Dispositif de multiplexage optique
La présente invention concerne le domaine de l'acheminement et du traitement des flux lumineux, en particulier en relation avec l'analyse ou l'évaluation de plusieurs flux en alternance par un même appareil, et a pour objet un dispositif de multiplexage d'au moins deux flux lumineux.
La présente invention concerne potentiellement de nombreux domaines d'application, dans lesquels différents flux lumineux doivent être acheminés de manière identique en un unique point ou lieu.
De manière particulière, la présente invention est destinée notamment à optimiser le temps de travail des machines de tri de matériaux à architecture planaire, et plus particulièrement celles utilisant la spectrométrie infra-rouge. Ces machines existantes n'analysent des signaux optiques que pendant 50 % de leur temps de travail, pour les raisons suivantes : en architecture planaire, les objets défilent en vrac sur un convoyeur plan. Ainsi, pour analyser toute la surface du convoyeur, on doit donc effectuer un balayage spatial dans le sens de la largeur du convoyeur. Or, la plupart des choix techniques de balayage aboutissent à cette perte de 50 % .
Ainsi, si on utilise un scanner à miroir oscillant qui fait balayer au faisceau lumineux une ligne perpendiculaire au convoyeur, on n'exploite en général qu'une demi-période du scanner. Le temps de retour, égal au temps de l'aller, n'est pas utilisé car, à cause du défilement, la ligne décrite sur le convoyeur au retour n'est pas parallèle à la ligne décrite à l'aller.
De même, si on utilise un miroir polygonal tournant, (un tel miroir est décrit dans le document WO 00/57160, figures 2 et 3), une partie du temps de rotation n'est pas utilisable : celle où le faisceau lumineux est à cheval sur deux facettes successives du polygone, et où donc son image est éclatée sur le convoyeur. Or, pour conserver des dimensions réalistes de polygone, on choisit généralement une longueur de facette égale à deux fois la dimension du faisceau lumineux. Il s'ensuit que 50 % du temps de rotation n'est pas exploitable.
Dans les deux cas évoqués, la demi-période (balayage d'une ligne complète) a une valeur typique de 4 à 5 ms.
Enfin, si on utilise une pluralité de points de mesures fixes placés au-dessus du convoyeur, chaque point de mesure étant associé à un faisceau de fibres optiques, un multiplexeur est nécessaire pour analyser à tour de rôle les signaux provenant de chaque faisceau. Un tel multiplexeur est décrit dans le document DE 198 60 284.7 (Lobe). Il comprend une pièce tournante qui fait défiler l'image de la zone de réception à vitesse constante devant les différents faisceaux fixes. Pour ne pas mélanger les signaux en provenance de deux faisceaux différents, ce qui compromettrait la qualité du signal, on doit là encore limiter le niveau de remplissage à 50 %, c'est à dire laisser l'espace d'un faisceau vide entre deux faisceaux pleins.
On voit en effet sur la figure 7 des dessins annexés que les faisceaux fixes (14) (ici représentés à sections de forme ronde) sont balayés successivement par une image mobile (15) de même forme et dimension. Pour éviter tout mélange de signaux, il est nécessaire d'espacer les faisceaux (14) d'une distance au moins égale à leur largeur.
Dans ce dernier cas, la demi-période est plus courte, puisqu'elle correspond à la durée de mesure d'un point et non d'une ligne. Elle est de l'ordre de 1 ms.
Diverses solutions ont déjà été proposées ou pourraient être mises en œuvre pour tenter de résoudre les inconvénients ci-dessus et surmonter les limitations mentionnées précédemment. Une première solution possible pour analyser successivement deux flux lumineux est donnée par un montage de faisceaux en Y, associé à deux obturateurs.
Dans un tel montage, les obturateurs sont fermés et ouverts en alternance, de sorte qu'à tout instant, un seul flux lumineux pénètre dans le faisceau de fibres. L'inconvénient est qu'en vertu des lois de conservation de l'étendue optique, la section de chaque branche du Y est la moitié de celle de la base du Y. Cela signifie que pour une taille de capteur donnée (par la section de la base du Y), on ne peut capter pour chaque flux lumineux que la moitié de la lumière qu'on aurait captée pour un flux unique. En résumé, on perd la moitié du flux lumineux utile, et on perd donc en qualité de signal.
Ce n'est pas gênant dans les applications de type télécommunications, car les signaux sont de nature tout ou rien, et peuvent être amplifiés d'un facteur arbitraire postérieurement. Par contre, cette solution ne convient pas pour des signaux analogiques, pour lesquels le flux lumineux doit être maximisé pour la qualité d'analyse. Une autre solution, plus adaptée à la spectrométrie, est présentée, à titre d'exemple, dans le document DE 195 22 919 Al. Cette solution comprend également un jeu d'obturateurs, dont un seul est à tout instant en position passante, mais les flux de sortie ne sont pas réunis en un flux unique. Ils sont amenés côte à côte dans la fente d'entrée d'un spectromètre dispersif (à réseau de diffraction). Les spectres résultants en sortie du spectromètre sont décalés les uns par rapport aux autres d'une valeur égale au décalage à l'entrée (voir colonne 4, lignes 24-51). Cette solution nécessite de régler séparément le fonctionnement des différentes voies d'analyse, car elles aboutissent à des capteurs différents, qui ne présentent pas les mêmes tolérances de fabrication, et qui sont connectés à des électroniques d'acquisition différentes. De plus, la solution n'est adaptée qu'au cas où une barrette de capteurs continue est présente en sortie du spectromètre, et ne fonctionne pas si seulement quelques positions sont exploitées en sortie.
En résumé, les différents flux lumineux n'aboutissent pas exactement au même système d'analyse.
Comme déjà évoqué, les multiplexeurs rotatifs à vitesse constante, comme décrits dans le document DE-A- 198 60 284 précité et dans le document US 4,261,638 (Wagner), ne sont donc pas adaptés au problème posé.
Il convient de noter de manière additionnelle que le dispositif divulgué par ce document DE ne fournit une solution valable que pour un faisceau lumineux issu d'une fibre optique unique. Cette solution ne peut être adaptée sans perte à un faisceau issu d'un moyen de transmission de lumière différent. En effet, tout faisceau lumineux issu d'une fibre décentrée par rapport à l'axe médian est sujet à des pertes importantes.
De plus, ces multiplexeurs ne sont bien adaptés qu'à des faisceaux lumineux circulaires, et pas à d'autres formes, notamment des fentes. Or, une analyse dans un spectromètre à réseau de diffraction nécessite une fente d'entrée pour une bonne résolution en longueur d'onde.
On pourrait imaginer de les utiliser avec des fentes, mais le temps de passage devant la fente serait très faible par rapport au temps de rotation total, et donc le rendement temporel serait réduit d'autant. En effet, on voit un tel montage sur la figure 8 des dessins annexés : l'encombrement des pièces de support des faisceaux en fente (16) obligerait à espacer ces faisceaux de la largeur de la pièce, soit nettement plus que la largeur de la fente (17) (qui est typiquement de 200 à 400 μm).
La seule façon de dépasser sensiblement le rendement de 50 % avec ces appareils consiste à les piloter à vitesse non constante, c'est à dire à fabriquer des multiplexeurs rotatifs asservis. Sous contrôle d'un ordinateur, on les fait balayer à vitesse constante la ligne à inspecter, puis on les envoie le plus vite possible au début de la ligne suivante, où on asservit leur position, avant de démarrer le balayage d'une nouvelle ligne. Le temps mort entre deux lignes est alors ramené au temps de stabilisation d'un petit miroir plan piloté par servomoteur. Pour des miroirs de 15 mm de diamètre, proches de nos besoins, les meilleurs temps actuellement disponibles sont de l'ordre de 350 μs. Cela représente environ 10 % de pertes en temps de cycle sur une base de 4 ms de demi-période, ce qui est acceptable. Cependant, les servomoteurs très rapides sont une solution onéreuse, et de durée de vie limitée, à cause de l'usure des roulements.
Par ailleurs, on connaît, pour les spectromètres de laboratoire, un arrangement de miroirs plans montés sur un disque rotatif, qui permet de basculer un faisceau laser selon deux trajets optiques différents, l'un passant par une cuve contenant l'échantillon, l'autre par une cuve vide de référence (« Lasers ; Principes et techniques d'Applications », H. Maillet et al., Technique et documentation - Lavoisier, p. 374, 1990, Paris). On connaît aussi de nombreux montages utilisant des micro-miroirs pour basculer ou non un faisceau laser à angle droit de sa direction incidente : il suffit pour cela de placer ou non un miroir plan à 45° sur le trajet d'un des lasers (voir par exemple le document US 6,701,036, figure 1).
Il est ainsi facile d'amener alternativement deux faisceaux lasers sur le même chemin optique.
Ces montages sont grandement facilités par l'excellente directivité des faisceaux lasers. Par contre, les flux lumineux issus d'un faisceau de fibres optiques ou de supports de nature analogue sont très divergents, et ne peuvent pas être amenés sur le même chemin optique par un simple arrangement de miroirs plans.
Enfin, les documents DE-A-3 608 468 et US-A-3 787 121 divulguent tous deux des dispositifs de multiplexage dans lesquels un obturateur mobile (en l'occurrence un disque rotatif découpé ou échancré) permet d'interrompre périodiquement le passage d'un premier faisceau lumineux et, de ce fait, d'amener en alternance avec ce dernier un ou plusieurs autres faisceaux lumineux sur le même chemin optique, en particulier vers un appareil d'analyse.
Toutefois, compte tenu de leur description dans les deux documents précités, les dispositifs connus objet de ces derniers ne sont adaptés qu'à des faisceaux de lumière monochromatique et à propagation linéaire (c'est-à-dire non divergente).
En outre, dans le montage décrit et représenté dans le document US-A-3 787 121, le chemin optique est long et complexe (à la différence de celui du montage selon l'invention), et de ce fait ne permet pas d'aboutir à un bon rendement photométrique.
La présente invention a pour but de surmonter au moins les principales limitations décrites ci-dessus pour les systèmes existants sans toutefois que son application soit limitée à de tels systèmes. Elle se propose de fournir une solution pour multiplexer, à l'entrée d'un appareil de mesure optique, les flux lumineux issus d'au moins deux faisceaux de fibres optiques de grande ouverture numérique (par exemple O. N. = 0,22), avec des pertes de lumière minimales, avec des pertes minimales de temps utile de travail, et en mettant en oeuvre une technologie simple et robuste.
La présente invention vise à proposer en particulier, mais non exclusivement, une solution permettant d'utiliser une partie au moins, préférentiellement la plus grande partie, des temps morts précités de 50 % pour analyser le flux lumineux d'au moins une deuxième machine du même type, et ce sans perte de qualité. Il serait ainsi possible d'exploiter les flux lumineux provenant d'au moins deux têtes de lecture différentes avec un seul ensemble d'analyse. De plus, les deux flux lumineux devront suivre exactement le même chemin optique dans l'ensemble d'analyse de manière à être exploités exactement de la même façon.
L'invention devra être adaptée à des flux lumineux de composition quelconque, même si la lumière n'est ni monochrome, ni cohérente, ni polarisée. Ces flux quelconques, et notamment divergents, sont ceux que l'on rencontre en spectroscopie et peuvent comprendre des rayonnements optiques ou photoniques s'étendant de I1UV proche à l'IR lointain, c'est-à-dire d'environ 300 nm à environ 10 000 nm.
A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de multiplexage permettant d'amener en alternance à une entrée d'un appareil de mesure les flux lumineux divergents de composition quelconque provenant d'au moins deux moyens de propagation ou de transmission de lumière, tels que par exemple un premier et au moins un deuxième faisceaux de fibres optiques monomodes ou multimodes ou des supports analogues, présentant tous les deux des extrémités de sortie à section en forme de fentes avec des dimensions identiques, dispositif caractérisé en ce qu'il est principalement constitué, d'une part, par un obturateur mobile pouvant présenter au moins deux positions ou états, à savoir au moins une première et au moins une deuxième positions, et, d'autre part, par un miroir fixe apte à diriger, directement ou non, en les focalisant, les flux lumineux issus des moyens de propagation ou de transmission sur l'entrée de l'appareil de mesure, le flux lumineux issu du premier moyen étant dirigé vers ce miroir fixe, et, en ce que l'obturateur mobile comporte au moins une portion munie d'une zone de surface réfléchissante sur sa face tournée vers le ou les deuxième(s) moyen(s) et pouvant être amenée séquentiellement dans une position dans laquelle le flux lumineux issu du premier moyen est masqué ou arrêté par cette portion et le flux lumineux issu du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) est dévié vers le miroir fixe en lieu et place du flux lumineux issu du premier moyen, les pertes de temps utile dans les cycles de mesure étant au plus égales à 5 %.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'ensemble du dispositif de multiplexage selon l'invention ; la figure 2 est une vue en plan de la face pourvue de la zone réfléchissante de l'obturateur mobile faisant partie du dispositif de la figure 1, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 est une vue de détail montrant le positionnement de l'obturateur par rapport au premier moyen ou support de propagation ou de transmission de lumière ; la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2 d'une variante de réalisation d'un obturateur mobile rotatif pouvant faire partie du dispositif selon l'invention ; Ia figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 2 d'une variante de réalisation d'un obturateur mobile oscillant pouvant faire partie du dispositif selon l'invention ; la figure 6 est une vue de détail en élévation latérale d'un obturateur mobile comportant au moins une zone de surface réfléchissante en gradins ou étagée selon une autre variante de réalisation de l'invention, et, les figures 9 et 10 sont des représentations schématiques d'unités de multiplexage correspondant à des montages en cascade de trois et de six dispositifs de multiplexage selon l'invention.
La figure 1 montre un dispositif de multiplexage permettant d'amener en alternance à une entrée 7' d'un appareil 7 de mesure les flux lumineux divergents de composition quelconque provenant d'au moins deux moyens de propagation ou de transmission de lumière 1 et 2, tels que par exemple un premier et au moins un deuxième faisceaux de fibres optiques monomodes ou multimodes ou des supports analogues, présentant tous les deux des extrémités de sortie à section en forme de fentes avec des dimensions identiques.
Conformément à l'invention, ce dispositif est principalement constitué, d'une part, par un obturateur mobile 4 pouvant présenter au moins deux positions ou états, à savoir au moins une première et au moins une deuxième positions, et, d'autre part, par un miroir fixe 3 apte à diriger, directement ou non en les focalisant, les flux lumineux issus des moyens de propagation ou de transmission sur l'entrée T de l'appareil de mesure 7, le flux lumineux issu du premier moyen 1 étant dirigé vers ce miroir fixe 3
(c'est-à-dire présentant à sa sortie du premier moyen 1 une direction de propagation dirigée vers le miroir 3).
De plus, l'obturateur mobile 4 comporte au moins une portion munie d'une zone de surface réfléchissante 9 sur sa face tournée vers le ou les deuxième(s) moyen(s) 2 et pouvant être amenée séquentiellement dans une position dans laquelle le flux lumineux issu du premier moyen 1 est masqué ou arrêté par cette portion et le flux lumineux issu du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) 2 est dévié vers le miroir fixe 3 en lieu et place du flux lumineux issu du premier moyen 1. Le dispositif est conçu de telle manière que les pertes de temps utile dans les cycles de mesure sont au plus égales à 5 %. Par l'expression "extrémité de sortie à section en forme de fente", on entend dans la présente un moyen de propagation (généralement un faisceau de fibres optiques) dont l'extrémité est conformée de telle manière que le flux lumineux sortant présente en section une forme allongée à la manière d'une fente ou d'un trou oblong (voir forme de la zone 12 sur la figure 2).
Une telle extrémité de sortie est, par exemple, obtenue en associant de manière adjacente et selon une direction donnée (alignement) une pluralité d'extrémités de fibres optiques (de manière à former une nappe de fibres, éventuellement à plusieurs couches).
Par l'expression "pertes de temps utile", on entend dans la présente le ratio entre, d'une part, le ou les temps de commutation, c'est-à- dire le ou les temps de passage de la ou d'une première position de l'obturateur 4 à la ou à une deuxième position de ce dernier dans un cycle de mesure (temps pendant lequel aucun faisceau n'est dirigé vers le miroir 3), et, d'autre part, la durée d'un cycle de mesure. Le ou les temps utiles ou actifs correspondent ainsi, par complémentarité, au(x) temps pendant le(s)quel(s) l'obturateur 4 autorise le passage d'un faisceau ou renvoie un faisceau vers le miroir 3, durant un cycle de mesure. Le ratio [temps de commutation/temps utile(s)] peut ainsi être, par exemple, compris entre environ 1/30 et 1/20.
Plus précisément, les sorties des moyens de propagation ou de transmission 1 et 2, l'obturateur mobile 4 et le miroir fixe 3 sont mutuellement arrangés et disposés entre eux de telle manière que, d'une part, dans la seconde position dudit obturateur mobile 4 une portion de ce dernier munie d'une zone de surface réfléchissante 9 est disposée au niveau de l'intersection des axes de propagation des flux lumineux issus du premier et dudit ou desdits deuxième(s) moyens 1 et 2 en formant plan de symétrie pour ces derniers, et que, d'autre part, dans la ou chaque première position de l'obturateur mobile 4 le flux lumineux issu du premier moyen 1 est transmis vers l'entrée 7' de l'appareil de mesure 7 après focalisation par le miroir fixe 3. Enfin dans la ou chaque deuxième position de l'obturateur mobile 4 le flux lumineux issu du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) 2 est dévié par une zone de surface réfléchissante 9 de l'obturateur mobile 4 et se propage suivant le trajet optique emprunté par le flux lumineux issu du premier moyen 1 dans la ou chaque première position de l'obturateur mobile 4, le flux lumineux issu du premier moyen 1 étant simultanément masqué ou arrêté par ledit obturateur mobile 4 dans ladite deuxième position.
De manière préférentielle, l'obturateur mobile 4 présente une structure plane, est pourvu sur sa face tournée vers la sortie du ou des deuxième(s) moyen(s) de propagation ou de transmission 2 d'au moins une zone de surface réfléchissante 9, formant chacune une portion de miroir plan, et s'étend au moins partiellement, dans sa ou chaque deuxième position, sensiblement entre les extrémités de sortie du premier et du ou des deuxième(s) moyens allongés de propagation ou de transport de lumière 1 et 2 de telle manière que le rayonnement lumineux réfléchi sur la zone de surface réfléchissante 9 positionnée pour intercepter le flux lumineux délivré par le ou l'un des deuxième(s) moyen(s) de propagation ou de transmission de lumière 2, se propage vers le miroir fixe 3 de focalisation concave comme s'il était issu du premier moyen de propagation ou de transmission 1.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, non représenté aux dessins annexés, l'obturateur peut être déplacé de manière contrôlée par un actionneur linéaire adapté.
Selon un second mode de réalisation de l'invention, représenté sur la figure 5 des dessins annexés, l'obturateur 4 peut être mobile en pivotement, de manière oscillante, entre deux positions extrêmes, par exemple définies par des butées, ledit obturateur 4 se présentant par exemple sous la forme de deux secteurs angulaires de disque 4' et 4" accolés présentant des rayons différents. La zone de surface réfléchissante 9 s'étendra au moins au niveau de la bordure périphérique du secteur angulaire 4' de plus grande dimension, notamment dans la portion de bande annulaire située entre les deux cercles définissant respectivement les pourtours extérieurs circulaires desdits deux secteurs 4' et 4". Selon un troisième mode de réalisation préféré de l'invention, ressortant des figures 1, 2 et 4 des dessins annexés, l'obturateur 4 peut être avantageusement mobile en rotation et être déplacé de manière contrôlée par un actionneur rotatif 5 adapté.
Bien entendu, l'obturateur mobile 4 pourra comporter soit une unique zone de surface réfléchissante 9 (voir figures 2 et 5), soit au moins deux zones de surface réfléchissantes 9 distinctes (voir figure 4). Bien que les figures des dessins annexés ne représentent que des obturateurs 4 à structures "pleines", il est bien évidemment évident pour l'homme du métier que de tels obturateurs 4 peuvent également être réalisés avec une structure "filaire" ou "squelettique" dans laquelle seule la ou les zone(s) de surface réfléchissante(s) présente(nt) une aire apparente notable en formant une ou des portion(s) de miroir plane(s), apte(s) à bloquer le flux issu du premier moyen 1 et à réfléchir le flux issu du ou d'un second moyen 2 (en position adaptée de l'obturateur 4). Une telle réalisation filaire ou squelettique de l'obturateur permet de réduire leur inertie. Pour les obturateurs rotatoires un équilibrage des masses autour du centre de rotation est souhaitable.
Comme le montrent les figures 1, 2, 4 et 5 des dessins annexés, et en accord avec un mode de réalisation de l'obturateur mobile 4, la ou chaque zone de surface plane réfléchissante 9 est rapportée directement sur la face concernée de l'obturateur mobile 4 et est situé dans un unique plan confondu avec le plan de ladite face.
Avec ce mode de réalisation de l'invention, seuls deux flux lumineux pourront être multiplexes.
En variante, et comme le montre la figure 6 des dessins annexés, la ou chaque zone de surface réfléchissante 9 peut être composée de plusieurs portions de surface réfléchissantes planes contiguës 9', 9", 9'", l'une 9' desdites portions de surface étant située dans un plan confondu avec le plan de la face concernée de l'obturateur mobile 4 et les autres portions de surface 9", 9'" étant situées dans les plans parallèles au plan de la face concernée de l'obturateur mobile 4, à des distances différentes de ce dernier, chacune desdites portions n'étant apte à réfléchir, dans une deuxième position adéquate de l'obturateur mobile 4, que l'un des flux lumineux issus des différents deuxièmes moyens de propagation ou de transmission de lumière 2. Avec ce mode de réalisation, il est possible de multiplexer trois flux lumineux ou plus (dans l'exemple de la figure 6 il y en a quatre), puisque les portions de miroir plan 9', 9", 9'" réalisent une discrimination au niveau des flux lumineux issus des différents deuxièmes moyens de propagation ou de transmission 2 avec leurs sorties et axes de propagation disposés parallèlement entre eux.
Afin d'éviter des interférences entre les différents flux lumineux reçus au niveau de l'entrée 7' de l'appareil 7, et éventuellement de permettre de ménager un délai de traitement ou d'évaluation entre deux phases de mesure, il peut être avantageusement prévu que, lors du passage de la ou d'une première position vers la ou une seconde position ou vice-versa, l'obturateur mobile 4 passe par une position intermédiaire dans laquelle le flux lumineux issu du ou de chaque deuxième moyen 2 n'est pas dévié ou réfléchi, en étant préférentiellement masqué ou arrêté, et le flux lumineux issu du premier moyen 1 est également masqué ou arrêté.
En outre, en fonction des mesures à réaliser et d'éventuelles différences de caractéristiques d'analyse ou de traitement, il peut être prévu que l'étendue de la ou des zones de surface réfléchissantes 9 et le déplacement de l'obturateur mobile 4, à vitesse constante, à vitesse variable ou avec asservissement, soient déterminés de telle manière que les durées d'exposition de l'entrée 7' de l'appareil de mesure 7 aux flux lumineux issus des différents moyens de propagation et de transmission 1 et 2 sont sensiblement identiques, ou différents.
Conformément à un mode de réalisation très avantageux de l'invention, représenté aux figures 1, 2, 3 et 4 des dessins annexés, l'obturateur mobile 4 consiste en un disque échancré ou découpé périphériquement et déplacé en rotation autour de son centre, et en ce que les différentes positions de l'obturateur mobile 4, définissant les différents états du dispositif de multiplexage, correspondent à des plages de positions angulaires déterminées dudit disque, ce dernier comportant au moins un secteur angulaire 4" autorisant la propagation du flux lumineux issu du premier moyen 1 vers le miroir fixe 3 et au moins un secteur angulaire 4' apte à réfléchir vers le miroir fixe 3 le flux lumineux issu du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) 2 et simultanément à masquer ou à arrêter le flux lumineux issu du premier moyen 1.
Préférentiellement, le disque 4 peut comporter deux secteurs angulaires 4', 4" délimités périphériquement par des portions de cercles de diamètres différents (arcs de cercle de rayons de courbures différents), le secteur angulaire 4' correspondant au cercle de plus grand diamètre comportant au moins une zone de surface réfléchissante 9 sur l'une des faces dudit disque 4, préférentiellement sous la forme d'une ou de plusieurs portion(s) de bande annulaire délimitée(s) par les deux cercles. Comme le montre la figure 4 des dessins annexés, et selon une variante de réalisation avantageuse permettant de réduire la vitesse de rotation du disque 4 et d'équilibrer ladite pièce 4, tout en conservant un séquençage rapide des flux lumineux issus des différents moyens 1 et 2, il peut être prévu que ledit disque 4 est constitué par des secteurs angulaires 4', 4" délimités périphériquement par des portions de cercles de diamètres différents, plus précisément par au moins deux secteurs angulaires 41 délimités par le grand cercle et au moins deux secteurs angulaires 4" délimités par le petit cercle, les secteurs 4' et 4" des deux types précités étant disposés de manière alternée et les secteurs angulaires 4' de plus grandes dimensions comportant chacun au moins une zone de surface réfléchissante 9 sur l'une des faces dudit disque 4, préférentiellement sous la forme d'une ou de plusieurs portion(s) de bande annulaire délimitée(s) par les deux cercles.
Afin de créer des périodes de transition entre deux séquences de flux lumineux provenant de moyens différents et d'éviter toute interférence entre ces flux successifs au niveau de l'appareil 7, le disque 4 comporte également au moins deux secteurs angulaires intermédiaires 10, dont chacun est situé entre deux secteurs angulaires consécutifs 4' et 4" de chacun des deux types précités, lesdits secteurs angulaires intermédiaires 10 étant délimités périphériquement par le cercle de grand diamètre, mais dépourvus de zone de surface réfléchissante 9. En fonction de la disposition de l'entrée 7' par rapport au miroir fixe 3, par exemple fonction de l'encombrement maximum alloué au dispositif de multiplexage, ce dernier peut en outre comporter au moins un miroir de déviation 6, préférentiellement plan, redirigeant le flux lumineux réfléchi et focalisé par le miroir fixe concave 3 vers l'entrée 7' du dispositif de mesure 7.
En vue d'éviter toute perturbation susceptible d'être provoquée par le flux lumineux non focalisé issu du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) de propagation ou de transmission de lumière 2, au niveau de l'entrée T et lorsque l'obturateur mobile se trouve dans la ou une première position, le dispositif de multiplexage selon l'invention peut également comporter un élément 17 formant écran disposé de manière à empêcher une propagation directe du flux lumineux issu du ou des deuxième(s) moyen(s) 2 vers l'entrée 7' de l'appareil de mesure 7, lorsque l'obturateur mobile 4 est dans la ou une première position (voir représentation en traits interrompus mixtes sur la figure 1).
En variante ou de manière supplémentaire à la disposition précédente, l'entrée 7' de l'appareil 7 peut être orientée et conformée pour éviter la réception du flux lumineux provenant, en propagation directe, du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) 2. De plus, cette caractéristique additionnelle permet de privilégier la réception du flux lumineux focalisé provenant du miroir fixe 3, après avoir été éventuellement dévié ou redirigé par au moins un miroir de déviation 6.
Les flux lumineux délivrés par les moyens 1 et 2 peuvent être de nature continue ou discontinue, notamment lorsque les moyens de génération ou d'éventuel prétraitement desdits flux présentent un fonctionnement discontinu ou séquentiel. II est avantageusement prévu, en cas de fourniture de flux lumineux discontinus par les moyens de propagation ou de transmission 1 et 2, que le déplacement de l'obturateur mobile 4 soit asservi à l'un desdits flux lumineux, de même que les moyens de génération de l'autre ou de chacun des autres flux lumineux. Les moyens de propagation ou de transmission de lumière 1 et
2 fournissant les flux lumineux traités et acheminés alternativement par le dispositif de multiplexage selon l'invention vers l'appareil de mesure et d'analyse 7 consistent préférentiellement en des guides d'onde ou des supports de transmission analogues tels que par exemple des faisceaux de fibres optiques.
Toutefois, l'invention peut également s'appliquer à des moyens 1 et 2 d'autres types tels que des parcours optiques au moins partiellement immatériels, des moyens de prétraitement des flux lumineux, des moyens de multiplexage préalables du même type que celui de l'invention ou d'un type différent.
Ainsi, l'un au moins des moyens de transmission ou de propagation de lumière 1, 2 peut consister en un dispositif de multiplexage optique, soit du type de celui de l'invention, soit d'un autre type connu.
En particulier, l'invention comprend aussi, comme le montrent les figures 9 et 10, une unité de multiplexage à N voies d'entrée recevant autant de flux lumineux issus de moyens de propagation ou de transmission de lumière, caractérisée en ce qu'elle est constituée par N-I dispositifs de multiplexage tels que décrits ci-dessus, montés en cascade.
Dans ce qui suit, on décrira une réalisation pratique, non limitative, de l'invention, mettant en œuvre un obturateur mobile 4 rotatif. Coinme cela ressort de la figure 1, le dispositif de multiplexage ou multiplexeur optique selon l'invention comprend essentiellement les composants suivants :
- un miroir plan 9, monté sur un support 4 en rotation à vitesse uniforme, qui dévie périodiquement le second faisceau 2 vers le récepteur (appareil 7), tout en occultant le premier faisceau 1 ; quand le miroir s'efface, c'est le deuxième faisceau qui parvient au récepteur ;
- un miroir concave 3 (sphérique ou elliptique) fixe, qui focalise en aval du miroir 9 précédent le flux lumineux à l'entrée T du récepteur.
Sur la figure 1 qui représente schématiquement le multiplexeur optique, on peut définir les points et les objets suivants :
Al : le centre de l'extrémité du faisceau de fibres 1, A2 : le centre de l'extrémité du faisceau de fibres 2 ;
B : l'intersection des centres des flux des deux faisceaux
I et 2 ;
C : le centre optique d'un miroir concave 3 ;
D : l'entrée d'un appareil de mesure 7 (par exemple un spectromètre).
Le miroir 3, sphérique ou elliptique, permet de focaliser à l'entrée D le flux lumineux provenant d'un des faisceaux 1 ou 2. Un miroir plan 6 est placé devant le trajet du flux lumineux pour réorienter le flux vers le spectromètre placé à l'extérieur. Un obturateur formant miroir rotatif 4 tournant grâce un moteur 5 permet d'alterner entre les deux entrées 1 et 2. Les faisceaux 1 et 2 sont placés symétriquement par rapport à la surface supérieure du miroir 4 (plan de la zone de surface réfléchissante). Les trajets optiques avant et après le miroir concave 3 sont de même longueur, de sorte que l'image du faisceau au point D a la même dimension et ouverture angulaire qu'à la sortie des faisceaux Al ou A2. Il y a conservation intégrale de l'étendue optique et du flux lumineux, aux pertes de réflexion près.
La figure 2 représente le miroir 4 : il a la forme générale d'un disque échancré : il est composé d'une zone réfléchissante 9 sur une moitié de la circonférence ; sur l'autre moitié, la partie externe est évidée pour laisser passer la lumière, et une partie non réfléchissante 11 permet de limiter les effets de balourd. Des portions neutres 10 sont placées de chaque côté du disque de façon à éviter le chevauchement des flux lumineux 8.
La figure 3 montre l'intersection entre le flux lumineux et la surface du miroir 4. Dans le cas où ces flux lumineux doivent être focalisés à l'entrée d'un spectromètre, les fibres optiques sont alignées en fente. Le flux lumineux, une fois sorti des fibres, s'élargit selon l'ouverture numérique des fibres optiques pour intercepter la zone 12 sur le miroir 4. Les faisceaux peuvent être indifféremment composés de fibres optiques monomodes ou multimodes, mais auront une forme et une taille identique. Le multiplexeur optique selon l'invention fonctionne de façon cyclique, chaque tour étant subdivisé en quatre étapes ou phases :
1) La première étape ou phase correspond à la configuration donnée lorsque la zone 11 passe au point B. Le flux lumineux émis par le faisceau 1 passe librement à travers la zone évidée, et est focalisé en D grâce au miroir concave 3 puis au miroir plan 6. Cette zone 11 est déterminée de façon qu'il n'y ait aucune perte optique.
2) La deuxième étape ou phase assure la transition du faisceau 1 vers le faisceau 2. Elle a lieu lorsque l'une des zones 10 passe au point B. Elle permet de ne pas mélanger les flux lumineux émis par les faisceaux d'entrées 1 et 2. La zone 10 concernée, opaque et absorbante (non réfléchissante) sur sa face supérieure ou avant, ne réfléchit pas le flux lumineux du faisceau 2, tout en cachant par son autre face inférieure ou arrière celui émis par le faisceau 1.
3) Dans la troisième étape ou phase, le flux lumineux émis par le faisceau 2 est dévié par la zone réfléchissante 9 du miroir 4, et rejoint exactement le trajet optique du faisceau 1 dans la première étape, puisque les faisceaux 1 et 2 sont symétriques par rapport à la surface réfléchissante. Il est donc focalisé au point D par le miroir concave 3 et le miroir plan 6, alors que le faisceau 1 reste caché par le disque, sa propagation étant arrêtée par ce dernier.
4) Enfin, la quatrième étape ou phase est symétrique de la deuxième, et assure la transition du faisceau 2 vers le faisceau 1 : aucun des deux faisceaux ne passe vers P appareil 7 puisque l'autre des zones 10 se trouve sur les trajets optiques des deux faisceaux 1 et 2. On décrira à présent, pour montrer la faisabilité pratique de l'invention, une solution qui satisfait diverses contraintes constructives et constitue une réalisation possible de l'invention.
Sur les figures 1, 2, et 3, on définit les notations suivantes : Rl : le rayon de la zone non réfléchissante 11 ; R2 : le rayon de la zone réfléchissante 9 ; x : la distance entre les points A2 et C. y : la distance entre les points A2 et B. φ : l'angle de l'arc de cercle non utilisable par le multiplexeur (zone 10) ; α : le 1A angle d'ouverture des fibres optiques ;
On suppose que les deux faisceaux 1 et 2 ont en extrémité une forme en fente, de longueur LO et de largeur 10. Le flux lumineux s'élargit pour intercepter la zone 12 sur le miroir 4. Les dimensions de la zone 12 sont données par : longueur : L = (LO + 2 . tg α . y ) / cos β , largeur : 1 = 10 + 2 .tg α . y. On a aussi les relations
Rl = R2 - L φ = Atan(l / Rl)
Certaines contraintes de dimensionnement sont avantageusement respectées pour optimiser les propriétés et performances du dispositif selon l'invention :
- R2 doit être minimisé pour limiter l'encombrement et faciliter la rotation à grande vitesse du disque ;
- La distance x doit être minimisée pour obtenir un rendement optimum (> 96 %) du miroir concave, dans le cas où il est sphérique; si le miroir est elliptique, cette contrainte disparaît, mais la réalisation est plus complexe ;
- y doit être minimisé pour minimiser la taille de la zone 12 tout en respectant un espacement mécanique suffisant.
- l'angle φ (taille angulaire des zones de transition 10) doit préférentiellement être inférieur ou égal à 3 % de la circonférence du disque pour optimiser le rendement temporel. Si on prend par exemple : LO = 4 mm, 10 = 0,2 mm, α = 12°, x = y = 10 mm, β = 45° , R2 = 70 mm ; alors on trouve : L = 11,67 mm, 1 = 4,45 mm, Rl = 58 mm, φ = 4,5°. Dans ce cas, l'ensemble des contraintes précitées est respecté, car la perte due aux recouvrements des faisceaux d'entrée est de 4,5° / 180° = 2,5 %.
Une variante de réalisation avantageuse est représentée sur la figure 4 des dessins annexés. Cette variante présente une optimisation de la conception du disque du point de vue mécanique, sans changer le principe ni les avantages précédents. En coupant le disque en 4 portions au lieu de 2, on peut faire tourner le moteur deux fois moins vite pour un même temps d'analyse. De plus, la pièce mécanique est équilibrée, car son centre d'inertie est confondu avec son centre de rotation. Cela évite des balourds susceptibles de fatiguer prématurément les roulements. Le prix à payer pour ce changement est un doublement des pertes en temps aux transitions entre 1Zi de tour : on passe de 2,5 à 5 % (pertes de temps utile), ce qui reste très acceptable.
Des zones de transition seront prévues au niveau des bords adjacents de deux portions contiguës. La taille (angulaire ou surfacique) des zones de transition 10 détermine directement la perte de temps utile. Leur taille doit être au moins suffisante pour permettre un blocage simultané des différents faisceaux par l'obturateur (donc supérieure à la section des faisceaux au niveau dudit obturateur). Préférentiellement, leur taille sera légèrement supérieure à cette taille minimale afin de garantir une absence totale d'interférence entre les différents faisceaux.
Il convient de noter que le moteur peut tourner à vitesse constante et asservie, ce qui donne un fonctionnement cyclique entre les faisceaux (1) et (2), avec des temps égaux d'analyse. Aux vitesses standard de l'industrie, soit 3.000 tours/mn, on a une fréquence de 50 Hz, soit 10 ms environ de temps d'analyse pour chaque faisceau avec le miroir de la figure 2, et 5 ms avec celui de la figure 4. Il est facile d'accélérer le système jusqu'à 15 000 tours/min, ce qui donne 2 ms ou 1 ms d'analyse pour chaque faisceau, selon le miroir choisi. Le moteur 5 peut aussi être asservi en position, ce qui permet un fonctionnement piloté, et donc d'allouer des temps d'analyse différents à chacun des côtés. Dans ce mode, il est souhaitable de stabiliser le disque loin des zones de transition 10. On traverse alors ces zones à la vitesse maximum du moteur. Si celle-ci est de 15 000 tours/mn, et la zone de transition est de 3 % (en angle ou en surface) du demi-tour (effectué en 2 ms), et le temps de transition est de 60 μs. C'est le temps minimum de basculement entre les deux voies. La durée d'acquisition à l'arrêt doit alors être supérieure au temps restant pour stabiliser la position du disque, soit environ 1 ms. On a donc les mêmes vitesses maximales que dans le mode à vitesse constante, mais on a en plus la possibilité de rallonger le temps d'analyse d'un des deux faisceaux. Cette performance très élevée est obtenue avec un moteur asservi de qualité ordinaire, car la tolérance sur la position finale est importante.
Bien que non représenté sur les figures annexées, le fonctionnement coopérant des différents composants du dispositif de multiplexage optique nécessite des circuits et des interfaces de synchronisation. Dans la réalisation préférentielle précitée, un top (signal impulsionnel) fixe signale chaque départ de tour, c'est à dire une position absolue par tour, et un codeur relatif donne à tout instant le déplacement du miroir 4. On peut ainsi asservir la rotation du miroir à la vitesse d'oscillation du miroir oscillant d'où provient le faisceau 1. L'oscillation de l'autre miroir oscillant (celui d'où provient le faisceau 2), est également asservie en fréquence et en phase à cette oscillation.
La description qui précède montre bien les avantages de l'invention par rapport aux dispositifs existants :
- Elle ne fait appel qu'aux propriétés géométriques de la lumière, et est donc applicable à tout type de lumière, polychromatique ou non, polarisée ou non, cohérente ou non ;
- Les faisceaux suivent exactement le même chemin optique à l'intérieur de l'appareil de mesure ; - Pendant qu'il est actif, chaque faisceau occupe la totalité de l'étendue optique du capteur, optimisant ainsi son utilisation ;
- Les pertes de lumière sont minimisées : le trajet optique le plus long comprend uniquement trois réflexions, soit environ 15 % de pertes avec des miroirs standards, et potentiellement 3 % avec des réflectances optimisées (99 %). - Les pertes de temps utile dans le cycle de mesure sont minimales : celles-ci sont limitées à 5 %, très loin des 50 % obtenus avec des systèmes rotatifs ;
- Des faisceaux de fibres de même forme, mais pas nécessairement circulaires, peuvent être multiplexes, notamment des faisceaux en forme de fente allongée ;
- La seule pièce mobile est un disque motorisé tournant à vitesse constante : ce type de montage est connu pour sa robustesse et sa durée de vie. L'application principale de l'invention, appelée « biplexeur » dans la suite du texte, peut consister à coupler deux têtes de lecture (appelées aussi voies d'analyse ou « voies » et matérialisées par les deux faisceaux 1 et 2) à un seul appareil de mesure 7, chaque voie fonctionnant 50 % du temps, et l'appareil de mesure 7 fonctionnant quasiment à 100 % de son temps.
Comme déjà évoqué précédemment, il est en outre possible de cascader plusieurs biplexeurs ou dispositifs de multiplexage selon l'invention (et pas seulement deux). Par exemple, avec trois biplexeurs notés respectivement Bl, B2, et B3 (voir figure 9), on peut combiner quatre voies fonctionnant chacune 25 % du temps. Si les têtes de lecture sont notées Ll, L2, L3, L4, on peut réaliser l'agencement suivant : Bl reçoit les signaux de Ll et L2, B2 reçoit les signaux de L3 et L4 ;
B3 reçoit les signaux sortant respectivement de Bl et de B2. B3 amène à l'entrée de l'appareil de mesure les signaux en provenance de chacune des 4 voies, selon une séquence périodique de période T3. Cela impose que T3 soit deux fois plus longue que la période Tl,2 commune à Bl et B2 : T3 = 2 . Tl,2.
La figure 10 montre de manière analogue à la figure 9 la mise en cascade de six biplexeurs permettant de combiner sept voies d'entrée.
Si on synchronise les rotations pour que les temps morts de Bl, B2 et B3 soient simultanés (passage des secteurs intermédiaires 10), les temps morts totaux sont limités à la même valeur que ceux de B 1 ou B2.
La fréquence de fonctionnement globale à quatre voies est ainsi la moitié de celle qu'on peut obtenir avec deux voies. Les pertes en lumière sont doublées, et les pertes en temps ne sont pas augmentées. En appliquant le même raisonnement avec un ou plusieurs étage(s) supplémentaire(s), on peut piloter 8 voies avec 7 biplexeurs, ou 16 voies avec 15 biplexeurs, etc.. Cependant, la complexité et le coût augmentent, ainsi que les pertes de lumière, et l'intérêt va par conséquent en diminuant.
Pour un nombre important et pair de voies, noté 2N, il peut être plus intéressant de combiner deux multiplexeurs rotatifs connus (par exemple celui décrit dans le document DE 198 60 284 précité), chacun choisissant une voie parmi N, avec un seul biplexeur ou dispositif de multiplexage selon l'invention. On obtient ainsi un multiplexeur global dont le rendement temporel est proche de 100 %.
Enfin, pour un nombre important et impair de voies, noté 2N-1, on peut appliquer le dispositif précédent avec l'arrondi au nombre pair supérieur, c'est à dire 2N voies. Pour le rendement temporel, on admet ainsi la perte d'une seule voie parmi 2N, ce qui reste acceptable.
Pour un nombre N intermédiaire de voies, typiquement entre 3 et 10, la variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 6 peut être intéressante. Le disque rotatif 4 est muni de N-I petits miroirs 9',
9", 9'" parallèles au disque, mais placés à des hauteurs différentes sur le disque, le premier d'entre eux étant dans le plan du disque. Le faisceau 1 est toujours placé en dessous du disque, et est actif lorsque la zone évidée passe devant lui. Chacun des N-I autres faisceaux est actif lorsque le miroir 9', 9",
9"' correspondant passe devant lui, et envoie ainsi son flux lumineux vers le miroir concave 3. Chacun des miroirs 9', 9", 9'" joue en plus le rôle d'écran pour empêcher le flux du faisceau précédent d'atteindre le miroir 3.
L'obturateur rotatif 4 devient sensiblement plus lourde et complexe, ce qui ralentit le système, mais le principe précédent de l'invention est conservé.
Ainsi, le dispositif selon l'invention permet d'avoir simultanément un bon rendement géométrique dans la transmission d'un faisceau fortement divergent et d'obtenir la commutation entre deux faisceaux de forme identique en fente, et un bon rendement temporel, c'est- à-dire que l'appareil de mesure reçoit l'un ou l'autre des deux faisceaux, mais pas les deux, pendant près de 95 % du temps de cycle. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1) Dispositif de multiplexage permettant d'amener en alternance, à une entrée d'un appareil de mesure, les flux lumineux divergents de composition quelconque provenant d'au moins deux moyens de propagation ou de transmission de lumière, tels que par exemple un premier et au moins un deuxième faisceaux de fibres optiques monomodes ou multimodes ou des supports analogues, présentant tous les deux des extrémités de sortie à section en forme de fentes avec des dimensions identiques, dispositif caractérisé en ce qu'il est principalement constitué, d'une part, par un obturateur mobile (4) pouvant présenter au moins deux positions ou états, à savoir au moins une première et au moins une deuxième positions, et, d'autre part, par un miroir fixe (3) apte à diriger, directement ou non, en les focalisant, les flux lumineux issus des moyens de propagation ou de transmission (1 et 2) sur l'entrée (7') de l'appareil de mesure (7), le flux lumineux issu du premier moyen (1) étant dirigé vers ce miroir fixe (3) et, en ce que l'obturateur mobile (4) comporte au moins une portion munie d'une zone de surface réfléchissante (9) sur sa face tournée vers le ou les deuxième(s) moyen(s) (2) et pouvant être amenée séquentiellement dans une position dans laquelle le flux lumineux issu du premier moyen (1) est masqué ou arrêté par cette portion et le flux lumineux issu du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) (2) est dévié vers le miroir fixe (3) en lieu et place du flux lumineux issu du premier moyen (1), les pertes de temps utile dans les cycles de mesure étant au plus égales à 5 %.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sorties des moyens de propagation ou de transmission (1 et 2), l'obturateur mobile (4) et le miroir fixe (3) sont mutuellement arrangés et disposés entre eux de telle manière que, d'une part, dans la seconde position dudit obturateur mobile (4) une portion de ce dernier munie d'une zone de surface réfléchissante (9) est disposée au niveau de l'intersection des axes de propagation des flux lumineux issus du premier et dudit ou desdits deuxième(s) moyens (1 et 2), en formant plan de symétrie pour ces derniers, que, d'autre part, dans la ou chaque première position de l'obturateur mobile (4) le flux lumineux issu du premier moyen (1) est transmis vers l'entrée (7') de l'appareil de mesure (7) après focalisation par le miroir fixe (3) et qu'enfin dans la ou chaque deuxième position de l'obturateur mobile (4) le flux lumineux issu du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) (2) est dévié par une zone de surface réfléchissante (9) de l'obturateur mobile (4) et se propage suivant le trajet optique emprunté par le flux lumineux issu du premier moyen (1) dans la ou chaque première position de l'obturateur mobile (4), le flux lumineux issu du premier moyen (1) étant simultanément masqué ou arrêté par ledit obturateur mobile (4) dans ladite deuxième position.
3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'obturateur mobile (4) présente une structure plane, est pourvu sur sa face tournée vers la sortie du ou des deuxième(s) moyen(s) de propagation ou de transmission (2) d'au moins une zone de surface réfléchissante (9) formant chacune une portion de miroir plan, et s'étend au moins partiellement, dans sa ou chaque deuxième position, sensiblement entre les extrémités de sortie du premier et du ou des deuxième(s) moyens allongés de propagation ou de transport de lumière (1 et 2) de telle manière que le rayonnement lumineux réfléchi sur la zone de surface réfléchissante (9) positionnée pour intercepter le flux lumineux délivré par le ou l'un des deuxième(s) moyen(s) de propagation ou de transmission de lumière (2), se propage vers le miroir fixe (3) de focalisation concave comme s'il était issu du premier moyen de propagation ou de transmission (1).
4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'obturateur (4) est mobile en translation et est déplacé de manière contrôlée par un actionneur linéaire adapté.
5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'obturateur (4) est mobile en pivotement, de manière oscillante, entre deux positions extrêmes, par exemple définies par des butées, ledit obturateur (4) se présentant par exemple sous la forme de deux secteurs angulaires de disque accolés présentant des rayons différents.
6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'obturateur (4) est mobile en rotation et est déplacé de manière contrôlée par un actionneur rotatif (5) adapté. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'obturateur mobile (4) comporte une unique zone de surface réfléchissante (9). 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'obturateur mobile (4) comporte au moins deux zones de surface réfléchissantes (9) distinctes.
9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la ou chaque zone de surface plane réfléchissante (9) est rapportée directement sur la face concernée de l'obturateur mobile (4) et est située dans un unique plan confondu avec le plan de ladite face.
10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la ou chaque zone de surface réfléchissante (9) est composée de plusieurs portions de surface réfléchissantes planes contiguës (9', 9", 9'"), l'une (9') desdites portions de surface étant située dans un plan confondu avec le plan de la face concernée de l'obturateur mobile (4) et les autres portions de surface (9", 9'") étant situées dans les plans parallèles au plan de la face concernée de l'obturateur mobile (4), à des distances différentes de ce dernier, chacune desdites portions n'étant apte à réfléchir, dans une deuxième position adéquate de l'obturateur mobile (4), que l'un des flux lumineux issus des différents deuxièmes moyens de propagation ou de transmission de lumière (2).
11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, lors du passage de la ou d'une première position vers la ou une seconde position ou vice-versa, l'obturateur mobile (4) passe par une position intermédiaire dans laquelle le flux lumineux issu du ou de chaque deuxième moyen (2) n'est pas dévié ou réfléchi, en étant préférentiellement masqué ou arrêté, et le flux lumineux issu du premier moyen (1) est également masqué ou arrêté.
12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'étendue de la ou des zones de surface réfléchissantes (9) et le déplacement de l'obturateur mobile (4), à vitesse constante, à vitesse variable ou avec asservissement, sont déterminés de telle manière que les durées d'exposition de l'entrée (7') de l'appareil de mesure (7) aux flux lumineux issus des différents moyens de propagation et de transmission (1 et 2) sont sensiblement identiques.
13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'étendue de la ou des zones de surface réfléchissantes (9) et le déplacement de l'obturateur mobile (4), à vitesse constante, variable, ou avec asservissement, sont déterminés de telle manière que les durées d'exposition de l'entrée (7') de l'appareil de mesure aux flux lumineux issus des différents moyens de propagation et de transmission (1 et 2) sont différents.
14) Dispositif selon la revendication 6 et l'une quelconque des revendications 7 à 13 pour autant qu'elles se rattachent à la revendication 6, caractérisé en ce que l'obturateur mobile (4) consiste en un disque échancré ou découpé périphériquement et déplacé en rotation autour de son centre, et en ce que les différentes positions de l'obturateur mobile (4), définissant les différents états du dispositif de multiplexage, correspondent à des plages de positions angulaires déterminées dudit disque, ce dernier comportant au moins un secteur angulaire autorisant la propagation du flux lumineux issu du premier moyen (1) vers le miroir fixe (3) et au moins un secteur angulaire apte à réfléchir vers le miroir fixe (3) le flux lumineux issu du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) (2) et simultanément à masquer ou à arrêter le flux lumineux issu du premier moyen (1). 15) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le disque (4) comporte deux secteurs angulaires (41 et 4") délimités périphériquement par des portions de cercles de diamètres différents, le secteur angulaire (4') correspondant au cercle de plus grand diamètre comportant au moins une zone de surface réfléchissante (9) sur l'une des faces dudit disque (4), préférentiellement sous la forme d'une ou de plusieurs portion(s) de bande annulaire délimitée(s) par les deux cercles.
16) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le disque (4) est constitué par des secteurs angulaires (4', 4") délimités périphériquement par des portions de cercles de diamètres différents, plus précisément par au moins deux secteurs angulaires (4') délimités par le grand cercle et au moins deux secteurs angulaires (4") délimités par le petit cercle, les secteurs (4' et 4") des deux types précités étant disposés de manière alternée et les secteurs angulaires (4') de plus grandes dimensions comportant chacun au moins une zone de surface réfléchissante (9) sur l'une des faces dudit disque (4), préférentiellement sous la forme d'une ou de plusieurs portion(s) de bande annulaire délimitée(s) par les deux cercles.
17) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que le disque (4) comporte également au moins deux secteurs angulaires intermédiaires (10), dont chacun est situé entre deux secteurs angulaires consécutifs (4' et 4") de chacun des deux types précités, lesdits secteurs angulaires intermédiaires (10) étant délimités périphériquement par le cercle de grand diamètre, mais dépourvus de zone de surface réfléchissante (9).
18) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un miroir de déviation (6), préférentiellement plan, redirigeant le flux lumineux réfléchi et focalisé par le miroir fixe concave (3) vers l'entrée (71) du dispositif de mesure (7).
19) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que l'entrée (7') de l'appareil de mesure (7) est orientée et conformée pour éviter la réception du flux lumineux provenant, en propagation directe, du ou de l'un des deuxième(s) moyen(s) (2).
20) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que, en cas de fourniture de flux lumineux discontinus par les moyens de propagation ou de transmission (1 et 2), le déplacement de l'obturateur mobile (4) est asservi à l'un desdits flux lumineux, de même que les moyens de génération de l'autre ou de chacun des autres flux lumineux.
21) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que l'un au moins des moyens de transmission ou de propagation de lumière (1 et 2) consiste en un dispositif de multiplexage optique.
22) Unité de multiplexage à N voies d'entrée recevant autant de flux lumineux issus de moyens de propagation ou de transmission de lumière, caractérisée en ce qu'elle est constituée par N-I dispositifs de multiplexage selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 montés en cascade.
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