WO2012069707A1 - Système réfléchissant - Google Patents

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WO2012069707A1
WO2012069707A1 PCT/FR2010/052493 FR2010052493W WO2012069707A1 WO 2012069707 A1 WO2012069707 A1 WO 2012069707A1 FR 2010052493 W FR2010052493 W FR 2010052493W WO 2012069707 A1 WO2012069707 A1 WO 2012069707A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reflecting
reflective
light beam
shaft
reflecting system
Prior art date
Application number
PCT/FR2010/052493
Other languages
English (en)
Inventor
Guillaume Leclerc
Alain Chardon
Bertrand Moreau
Original Assignee
Ideoptics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ideoptics filed Critical Ideoptics
Priority to EP10805450.3A priority Critical patent/EP2643067A1/fr
Publication of WO2012069707A1 publication Critical patent/WO2012069707A1/fr

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners

Definitions

  • the present invention relates to a reflective system for a deflection device of a light beam, a single or multiple deflection device comprising such a reflective system, a marking installation comprising such a deflection device.
  • a deflection device consisting of a galvanometric head.
  • a galvanometric head comprises a motor and a mirror mounted on the motor shaft.
  • a source of illumination for example a laser beam generator, illuminates the mirror, and depending on the position of the mirror, the reflected light beam will illuminate a particular location of a target.
  • the mirror is free to position itself over a wide angular range, whereas when a rapid change of position of the mirror is envisaged to illuminate another part of the target, it is necessary to print important angular accelerations and decelerations at the same time. mirror.
  • Such a deflection device thus functions in transient regime, which is a handicap in the case where it is necessary to quickly change the point of impact of the reflected beam.
  • An object of the present invention is to provide a deflection device which does not have the drawbacks of the prior art and which in particular makes it possible to rapidly modify the position of the point of impact of the reflected beam.
  • a reflective system comprising:
  • a base intended to be mounted mobile in rotation around an axis of rotation
  • At least two reflecting elements fixed on said base each extending over an angular sector and taking the form of a cone portion whose axis coincides with said axis of rotation, and among the plurality of reflecting elements at minus two have different half-angles at the top.
  • the reflecting system further comprises at least one non-reflecting element extending over one of the angular sectors.
  • the reflecting system further comprises a shaping optics arranged downstream of the reflecting elements and intended to correct the aberrations of light beams resulting from a reflection on said reflecting elements.
  • the shaping optics consists, for each half-angle at the apex, of an optical component dedicated to correcting the aberrations of the light beam reflected by each reflecting element having said half-angle at the apex.
  • the invention also proposes a simple deflection device comprising a reflecting system according to one of the preceding variant claims, a motor on the shaft of which said reflecting system is fixed and comprising means for detecting the angular position of said shaft, a source lighting apparatus providing a light beam for successively illuminating the reflecting elements, and a control unit for collecting the data of the angular position detecting means and controlling the switching on and off of the incident light beam as a function of those data.
  • the invention also proposes a multiple deflection device comprising: a first reflecting system according to one of the preceding variants,
  • a first motor on whose shaft is fixed said first reflecting system and comprising means for detecting the angular position of said shaft
  • a second motor on the shaft of which said second reflecting system is fixed and comprising means for detecting the angular position of said shaft
  • a light source delivering a light beam intended to illuminate successively the reflective elements of said first reflecting system
  • control unit intended to collect the data of each angular position detecting means and to control the ignition and extinction of the incident light beam according to these data
  • the second reflecting system being arranged in such a way that the light beams reflected by the first reflecting system are reflected successively on the reflecting elements of said second reflecting system.
  • the multiple deflection device further comprises, between the first reflecting system and the second reflecting system, a conjugation optical system for positioning the point of intersection of the light beams reflected by the first reflecting system on the axis of rotation. said second reflective system.
  • the optical conjugation system comprises means for transforming the plane containing the light beams reflected by the first reflecting system into another plane containing conjugated light beams, said other plane being perpendicular to the center plane of the reflecting element of the second system reflecting on which they are intended to reflect and containing said point of intersection.
  • said reflecting system rotating at the speed v r successively presents two identical series of reflecting elements.
  • the invention also proposes a multiple deflection device comprising:
  • a first motor on the shaft of which said reflective system is fixed and comprising means for detecting the angular position of said shaft
  • a galvanometric head having a mirror and a motor on the shaft of which said mirror is fixed, means for detecting the angular position of said shaft,
  • a light source delivering a light beam intended to illuminate the mirror of the galvanometric head
  • a control unit intended to collect the data of the angular position detection means of the reflecting system and of the angular position detection means of the galvanometric head and to control the ignition and the extinction of the incident light beam according to these data
  • the reflecting system being arranged so that the light beam reflected by the galvanometric head is reflected successively on the reflecting elements of said reflecting system.
  • the invention also proposes a multiple deflection device comprising:
  • a first motor on the shaft of which said reflective system is fixed and comprising means for detecting the angular position of said shaft
  • a galvanometric head having a mirror and a motor on the shaft of which said mirror is fixed, means for detecting the angular position of said shaft,
  • a light source delivering a light beam intended to illuminate successively on the reflecting elements of said reflecting system
  • control unit intended to collect the data of the angular position detection means of the reflecting system and of the angular position detection means of the galvanometric head and to control the ignition and the extinction of the incident light beam according to these data
  • the mirror of the galvanometric head being arranged in such a way that the light beam reflected by the reflecting system is reflected in said mirror.
  • the invention also proposes an object marking installation comprising:
  • a focusing means for focusing the light beams coming out of the deflection device towards the object to be marked
  • a scrolling device comprising a position detection means and intended to scroll the objects to be marked in front of the focusing means
  • the marking installation further comprises an additional scanning device, such as a galvanometric head or a polygonal scanner, disposed downstream of the deflection device, and downstream or upstream of the focusing means.
  • an additional scanning device such as a galvanometric head or a polygonal scanner
  • FIG. 1 shows a reflective system according to the invention
  • FIG. 2a shows a section of the reflecting system of FIG. 1 according to a first variant
  • FIG. 2b shows a section of the reflecting system of FIG. 1 according to a second variant
  • FIG. 3 shows a multiple deflection device according to the invention
  • FIG. 4 shows a side view of the multiple deflection device of FIG. 3
  • FIG. 5 shows a top view of the multiple deflection device of FIG.
  • Figs. 6a-c show an example of scanning a matrix of points by a multiple deflection device
  • FIG. 7 shows a line of a matrix obtained with a multiple deflection device according to another embodiment of the invention.
  • Figs. 8 to 10 show object marking installations using a deflection device according to the invention
  • FIG. 11 shows a light beam shaping optics
  • FIG. 12 shows the shaping optics of FIG. 11 seen in the direction of the arrow XII of FIG. 11
  • FIG. 13 shows a multiple deflection device according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 14 shows a multiple deflection device according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a reflective system 100 for a simple deflection device.
  • the simple deflection device further comprises a motor on the shaft of which is fixed the reflecting system 100 which comprises a base 101 here taking the form of a disk 101 pierced at its center with a bore 102 to fix it the tree of the motor.
  • the disk 101 is thus intended to be rotatably mounted about the axis of rotation D of the engine.
  • At least two reflecting elements 104 On the edge of the disk 101 are fixed at least two reflecting elements 104, each extending over an angular sector. Of the angular sectors, some or all may be equal or they may all be different.
  • the simple defiexion device further comprises a light source such as a laser beam generator delivering an incident light beam whose radius is very small compared to the dimensions of the angular sectors to limit the overlap of said light beam on two reflecting elements. 104.
  • a light source such as a laser beam generator delivering an incident light beam whose radius is very small compared to the dimensions of the angular sectors to limit the overlap of said light beam on two reflecting elements.
  • the light beam will successively illuminate the reflecting elements 104.
  • the motor preferably a DC motor, comprises means for detecting the angular position of its shaft, such as for example an encoder. Knowing the position of the motor shaft makes it possible to know the position of the reflecting system 100 and the reflecting element 104 which is illuminated.
  • Each reflective element 104 takes the form of a cone portion whose axis coincides with the axis of rotation D of the disc 101 and therefore the axis of rotation of the motor and of the reflecting system 100. Thus, the reflecting surface of each reflecting element 104 remains unchanged by rotation about the axis D of the disk 101.
  • FIG. 2a and FIG. 2b show sections through a plane containing the axis D of the reflecting system 100.
  • Each reflecting element 104 is defined by its half-angle at the vertex which is here represented by " ⁇ ".
  • At least two have different half-angles at the apex ⁇ .
  • a reflective element 104 is replaced by a non-reflective element. That is, the reflective system 100 then comprises at least two reflective elements 104 and at least one non-reflective element.
  • the reflective element 104 has a convex reflection surface
  • the reflective element 104 has a concave reflection surface
  • the reflective system 100 may comprise only convex reflection surfaces, only concave reflecting surfaces, or a mixture of both.
  • the arrow 202 in the solid line corresponds to the reflection direction of the reflecting element 104 having a half-angle at the apex ⁇
  • the two arrows 202 in dashed lines correspond to reflection directions of reflecting elements 104 having half-angles at the top ⁇ 'and ⁇ "different from ⁇ .
  • the deflection device thus obtained makes it possible to obtain deflections of the incident light beam 200 at discrete angles, that is to say that the transition from one reflection angle to another is discontinuous.
  • the different light beams 202 which are thus reflected by the different reflecting elements 104 belong to the same plane P which contains the axis D and the incident light beam 200, here the plane of the sheet.
  • the angular position of the reflecting system 100 thus determines the amplitude of the deflection of the incident light beam 200.
  • this marking may be used in the context of laser marking of high-speed points on an object.
  • the device of the state of the art Unlike the device of the state of the art, it is no longer necessary to accelerate or slow down the engine, and it operates in steady state, and just turn on or off the incident light beam 200 for example via a flux modulator, depending on the position of the reflecting system 100 to illuminate a particular point of the target.
  • the position of the reflecting system 100 is given by the means for detecting the angular position of the defiexion device.
  • the defiexion device comprises a control unit intended to collect the data of the detection means and to control the ignition and extinction of the incident light beam according to these data and according to the point to be projected.
  • the duration of switching from one reflection direction to another is independent of the amplitude of the angular deviation to be produced.
  • the duration of the transition from one reflecting element 104 to another, when the reflecting system 100 is rotating is independent of the half-angles at the apex ⁇ of the two corresponding cones.
  • This duration is related to the rotational speed of the reflecting system 100, the number of reflective elements 104, their respective angular width, the diameter of the incident light beam 200 and the distance between the point of impact of this incident light beam. 200 on the reflective element 104 and the top of the cone. It is immaterial, from a temporal point of view, to deflect the incident light beam 200 by 1 ° or 20 °.
  • shaping optics can be put in place to correct these aberrations.
  • Fig. 11 shows the reflecting system 100 having a shaping optics 1100 which is disposed downstream of the reflecting elements 104, and more particularly downstream of the reflection point of the incident beam 200 on the reflecting elements 104.
  • Fig. 12 shows the shaping optics 1100 seen according to the arrow XII.
  • the shaping optics 1 100 comprises for each half-angle at the apex, an optical component 1 102 dedicated to correcting the aberrations of the light beam reflected by each reflecting element 104 having said half-angle at Mountain peak.
  • each optical component 1102 takes the form of a cylindrical or acylindrical lens of small width, having distinct optical characteristics, but it is possible to use other types of surfaces. .
  • Fig. 3 shows a multiple deflection device 300 according to the invention which makes it possible to project a matrix of points 302 in a plane 304. For example, in the When marking an object, it may be necessary to mark only certain points 302 of the matrix, and to modify, for each object, the points 302 to be marked.
  • FIG. 4 shows a side view of the multiple defiexion device 300 and FIG. 5 shows a top view of the multiple defiexion device 300.
  • two reflecting systems 100a and 100b as described above is particularly suitable for such an application, that is to say for switching at high frequency and at certain angles.
  • the multiple defiexion device 300 comprises:
  • a first motor on the shaft of which the first reflecting system 100a is fixed and comprising means for detecting the angular position of the shaft
  • a second motor on the shaft of which the second reflecting system 100b is fixed and comprising means for detecting the angular position of the shaft
  • a light source delivering a light beam for successively illuminating the reflecting elements 104a of the first reflecting system 100a due to the rotation of the latter;
  • control unit intended to collect the data of each angular position detecting means and to control the ignition and extinction of the incident light beam according to these data
  • the second reflecting system 100b being arranged in such a way that the light beams reflected by the first reflecting system 100a are reflected successively on the reflecting elements 104b of the second reflecting system 100b.
  • the incident light beam intersecting the axis of rotation of the first reflecting system 100a is reflected on a particular reflecting element 104a of the first reflecting system 100a, and the half-angle at the top of this particular reflecting element 104a, the light beam and reflected reflection at a particular point of a particular reflective element 104b of the second reflective system 100b, and the half-angle at the apex of this reflective element 104b, the light beam thus reflected and exiting 306 illuminates a particular point 302 of the plane 304
  • the position of the point 302 thus marked depends on the half-angle at the top 9a of the first reflective system 100a and the top half-angle 9b of the second reflective system 100b.
  • the two reflecting systems 100a and 100b can be dedicated to the same marking direction or they can be dedicated to two directions of reflection. different markings.
  • the multiple deflection device 300 further comprises, between the first reflecting system 100a and the second reflecting system 100b, a conjugation optical system 350.
  • the general function of the optical conjugation system 350 is to conjugate the common origin of the light beams reflected by the first reflecting system 100a, i.e. the point of reflection on the first reflecting system 100a, with a point on the axis of rotation of the second reflecting system 100b.
  • the point corresponding to the intersection of the light beams from the optical conjugation system 350 (308, 308a and 308b, see Fig. 5) belongs to the axis of rotation of the second reflecting system 100b.
  • the two reflecting systems 100a and 100b are arranged to perform deflections in two orthogonal planes in order to scan the matrix of points 302 in both directions.
  • the first reflecting system 100a makes it possible to obtain a variation of the deviations in a first direction, here the horizontal direction H, and the second reflecting system 100b makes it possible to obtain a variation of the deviations in a second direction, here the vertical direction V.
  • the optical conjugation system 350 changes the orientation of the light beams from the first reflecting system 100a before they reflect on the second reflecting system 100b.
  • the light beam is reflected at a particular angle.
  • the light beams reflected by different reflecting elements 104a will propagate at different angles.
  • the plane P is here substantially the center plane of the reflecting element 104a of the first reflecting system 100a.
  • the light beams thus conjugated After passing through the optical conjugation system 350, the light beams thus conjugated have an orientation that is such that they are distributed in a plane perpendicular to the center plane of the reflective element 104b of the second reflecting system 100b on which they are reflected.
  • the optical conjugation system 350 thus comprises the means for transforming the plane P containing the light beams reflected by the first reflecting system 100a into another plane P '(FIG 4) containing the conjugated light beams, said other plane P' being perpendicular at the center plane of the reflective element 104b of the second reflecting system 100b on which they are provided to reflect and containing the point of intersection. This constitutes a particular function of the optical conjugation system 350 in this particular embodiment.
  • references 308, 308a and 308b represent three conjugated light beams, i.e. outgoing from the optical conjugation system 350, each corresponding to a particular reflective element 104a of the first reflecting system 100a.
  • the conjugated light beams 308 are thus all in the plane P 'and they have an angular distribution in this plane P' which causes a deflection in the horizontal direction of the target.
  • each conjugated light beam 308, 308a, 308b targets a particular column of the dot matrix 302.
  • the conjugated light beam 308, 308a, 308b is reflected on the reflective element 104b of the second reflecting system 100b which is selected, causing a deflection similar to that generated by the first reflecting system 100a, i.e. say a vertical deviation, which can target a particular line of the particular column targeted, and therefore the point 302 corresponding to that row and column.
  • the lighting and extinction of the incident light beam is effected via an ignition and extinguishing device that the multiple deflection device 300 comprises for this purpose.
  • an ignition and extinguishing device may be for example a flux modulator.
  • Ignition and extinction of the incident light beam can illuminate all points 302 or only some of them.
  • the multiple deflection device 300 of Figs. 3 to 5 makes it possible to generate a matrix of points 302 of dimensions K ⁇ L, where K corresponds to the number of reflecting elements 104a of the first reflecting system 100a and where L corresponds to the number of reflecting elements 104b of the second reflecting system 100b.
  • the optical conjugation system 350 comprises a first plane mirror 352, a second mirror 354 and a focusing lens 356.
  • the optical conjugation system 350 keeps the two reflecting systems 100a and 100b in the same plane and with parallel axes of rotation which facilitates the construction of the multiple defiexion device 300.
  • the focusing lens 356 makes it possible to focus the conjugate beams 308, 308a and 308b, which are derived therefrom, so that the point corresponding to the intersection of these conjugated light beams 308, 308a and 308b belongs to the axis of rotation of the second reflective system 100b.
  • the two planar mirrors 352 and 354 make it possible to bring the light beams above the second reflecting system 100b and thus to bring the point of intersection above the second reflecting system 100b.
  • the height at which the point of intersection is located is small as long as the conjugated light beams 308, 308a and 308b are reflected on the second reflecting system 100b.
  • the first mirror 352 is perpendicular to the plane P and has an inclination angle for directing the reflected light beams to a first direction which is here upward.
  • the second mirror 354 has an orientation such that the reflected light beams from the first mirror 352 are directed to the focusing lens 356.
  • the two mirrors 352 and 354 thus realize a folding and a rotation of the light beams, that is to say that they make it possible to carry out the particular function described above.
  • the discs of the reflective systems 100a and 100b would then not be in the same plane. Indeed, the second reflecting system 100b would be placed in a position such that the deviations due to the first reflecting system 100a are in the plane P 'defined above with respect to the second reflecting system 100b.
  • shaping optics 358 and 360 in accordance with those described above may be implemented downstream of the reflection points on the reflecting elements 104a and 104b of the reflectors.
  • the second reflecting system 100b has L reflective elements 104b, all having the same angular width, with L different half-angles at the top 9b, it has the fastest rotation speed and it controls the defiexion vertical.
  • the first reflecting system 100a has K reflective elements 104a, all having the same angular width, with K half-angles at the apex 9a different and it controls the horizontal defiexion.
  • v r be the speed of rotation of the refitting system 104b fast and vi the speed of rotation of the reflective system 104a slow.
  • the relation (1) corresponds to the fact that, when the fast reflective system 104b describes a lathe, the slow refitting system 104a rotates at an angle equal to the angular width of one of its reflecting elements 104a. Because of rotational invariance, the reflection angle does not vary in the horizontal direction associated with the slow indexing system 104a. In the plane of the array, the outgoing light beam 306 thus traverses all the points 302 of a particular column of the array.
  • the outgoing light beam 310 traverses all the columns of the matrix, and therefore the entire matrix.
  • the operation is analogous if the horizontal deflection is associated with the reflexing system 104b fast, and the vertical deflection at the refitting system 104a slow.
  • a fast reflective system revolution 104b makes it possible to traverse a line of the matrix
  • a latent reflexing system revolution 104a makes it possible to traverse the total matrix, but this time line by line.
  • the retrieving system 100b fast presents successively two identical series of reflective elements 104b, each series comprising the same series of half-angles at the vertex 9b.
  • the rapid reflexing system 100b can have 2L reflective elements 104b, divided into two identical series of L reflective elements 104b at half-angles at the vertex 9b distinct.
  • the projection frequency of the matrix is doubled.
  • a revolution of the 100b fast reflective system corresponds to the scrolling of two reflective elements 100a of the refieking system 100a slow, so the course of two rows or two columns of the matrix, according to the convention chosen.
  • Fig. 6b shows a first refieking system 600a having four reflecting elements 1-4 all having a different apex half-angle ⁇ 1- ⁇ 4 which satisfies the relationship: ⁇ 1> ⁇ 2> ⁇ 3> ⁇ 4.
  • the first refieking system 600a controls the horizontal deflection.
  • the first reflective system 600a is the slow reflective system.
  • Fig. 6c shows a second reflecting system 600b having four reflecting elements 1-4 all having a different half-angle at the vertex ⁇ - ⁇ '4 which satisfies the relation: ⁇ > ⁇ '2> ⁇ '3> ⁇ '4.
  • the second reflective system 600b controls the vertical defiexion.
  • the second reflective system 600b is the fast reflective system.
  • Fig. 6a shows the scanning direction of the matrix 600c when the reflecting systems 600a and 600b are implemented in a multiple defiexion device as shown in FIG. 3.
  • the relationships between the half-angles at the apex ⁇ 1- ⁇ 4 of the first reflecting system 600a determine the direction of the horizontal path
  • the relations between the half-angles ⁇ - ⁇ '4 of the second reflecting system 600b determine the direction of the vertical path.
  • the marking of the matrix 600c begins when the incident light beam is reflected successively on the reflecting element 1 of the first reflecting system 600a and on the reflecting element 1 of the second reflecting system 600b.
  • the point (1; 1) of the matrix 600c is thus marked, if the incident beam is on.
  • the point (1; 1) corresponds to the point of the first line and first column of the matrix 600c.
  • the second reflecting element 2 of the second reflecting system 600b becomes active and the incident light beam is then reflected successively on the reflecting element 1 of the first reflecting system 600a and on the reflecting element 2 the second reflective system 600b.
  • the point (2; 1) of the matrix 600c is thus marked, if the incident beam is on.
  • the scanning is continued in the same way on the column 1 of the matrix 600c.
  • the light beam has in fact traveled the angular sector corresponding to the reflecting element 1 of the first reflecting system 600a.
  • Fig. 7 shows a line 700 of a matrix which has been obtained with a multiple deflection device according to another embodiment of the invention, wherein the two reflecting systems are dedicated to the same marking direction.
  • the multiple deflection device comprises two reflecting systems for the or each direction supporting the large dimension.
  • the multiple deflection device comprises two reflective systems for achieving horizontal deflection.
  • a possible optical conjugation system can be set up between the two reflecting systems, but this optical conjugation system is intended to achieve the general function described above, but in this particular embodiment, the optical conjugation system performs another particular function which consists only in a folding of the light beams and this folding is no longer combined with a rotation.
  • the optical conjugation system keeps the light beams in a plane similar to the plane P but for the second reflecting system, that is to say containing the axis of rotation of said second reflecting system.
  • each reflective system has four reflective elements.
  • the reflective elements of each reflective system have different half-angles at the apex.
  • the first point of the line 700 is derived from the reflection of the incident beam on the first element of the slow reflective system and the first element of the fast reflective system.
  • the second point of the line 700 is derived from the reflection of the incident beam on the second element of the slow reflective system and the first element of the fast reflective system.
  • Fig. 8 shows a marking facility 800 for marking objects
  • the 800 marking facility includes:
  • focusing means 810 for focusing the outgoing light beams of the deflection device 808 towards the object 802 to be marked
  • a scrolling device 812 comprising a position detection means and intended to scroll the objects 802 to be marked in front of the focusing means 810, and
  • control unit intended to control the switching on and off of the incident light beam as a function of the position data collected from the angular position detection means of the deflection device 808 and of the position data collected from the detection means position of the scrolling device 812.
  • the deflection device 808 includes a light source and an ignition and extinguishing device for turning on or off the incident light beam.
  • the scroll device 812 is for example of the conveyor belt type, and is intended to scroll the objects 802 to be marked in front of the focusing means 810 so that it is marked by the outgoing and focused light beams.
  • the deflection device 808 may be simple as described on the basis of FIG. 1 or multiple as those described on the basis of Figs. 3 to 7.
  • the position detection means of the scrolling device 812 makes it possible to know which object 802 is on said scrolling device 812 and where it is with respect to the focusing means 810.
  • the control unit then controls the ignition and extinguishing device according to the position data collected from the angular position detecting means of the deflection device 808 and the position data collected from the position detecting means of the deflection device 808.
  • scroll device 812 for controlling the ignition and extinction of the incident light beam depending on the position of the or each reflecting system, because the corresponding point of the matrix must be marked or not and because of the presence of the object 802 to be marked in front of the focusing means 810.
  • the focusing means 810 is for example an f-theta lens, designed to focus in a plane over the entire amplitude of the useful field. It is arranged to focus the beams on the surface of the objects 802 that scroll.
  • the marking installation 800 makes it possible to modify, for each object 802, the points to be marked in the matrix.
  • the maximum rotational speed of the fast reflective system is limited by the illumination time necessary to mark a point on the target object 802.
  • the characteristics (wavelength, pulsed or continuous emission regime, power, modulation, etc.) of the light source, and in particular of the laser source, are chosen as a function of the material constituting the object 802. to score.
  • the presence of the angular position detecting means makes it possible to control the speed of rotation and the position of the corresponding reflecting system, via a servo-control loop, to synchronize the different dynamic components, namely the reflective system or systems, with each other.
  • other optomechanical scanning components such as galvanometric heads or polygonal scanners, the lighting source, the possible shutter of the laser beam.
  • FIG. 9 and FIG. 10 show marking facilities 900 and 1000 for which the speed of the scrolling device 812 is too great and the time required for marking is too long.
  • an additional scanning device 902, 1002 such as for example a galvanometric head or a polygonal scanner can be set upstream of the deflection device 808, and downstream (FIG 9) or upstream (FIG. 10) of the focusing means 810.
  • the additional scanning device 902, 1002 will compensate for the continuous movement of the object during marking by moving the point of impact of the outgoing light beams simultaneously with the movement of the object. 802, so that the points are not deformed.
  • Fig. 13 shows a multiple deflection device 1300 according to another embodiment of the invention for projecting a matrix of points.
  • the multiple deflection device 1300 comprises:
  • a first motor on the shaft of which said reflective system 1302 is fixed and comprising means for detecting the angular position of said shaft
  • a galvanometric head 1304 presenting a mirror 1308 and a motor on the shaft of which said mirror 1308 is fixed, a means for detecting the angular position of said shaft,
  • a light source delivering a light beam intended to illuminate the mirror 1308 of the galvanometer head 1304, and
  • control unit intended to collect the data of the angular position detecting means of the reflective system 1302 and of the angular position detecting means of the galvanometric head 1304 and to control the switching on and off of the incident light beam according to of these data.
  • the reflective system 1302 is arranged in such a way that the incident light beam reflected by the galvanometer head 1304 is reflected successively on the reflective elements of said reflecting system 1302.
  • the incident light beam comes from a light source.
  • the motor shaft of the galvanometer head 1304 coincides with the axis of rotation of the reflecting system 1302.
  • the incident beam is reflected at different locations of the reflective element of the reflective system 1302, thereby generating a scan in one direction of the array.
  • the other scanning direction is achieved by the reflective elements of the reflective system 1302.
  • the light beam thus reflected can be intercepted by a shaping optics 1306.
  • Fig. 14 shows a multiple deflection device 1400 according to another embodiment of the invention for projecting a matrix of points.
  • the multiple deflection device 1400 comprises:
  • a reflective system 1402 as described above, a first motor on the shaft of which said reflective system 1402 is fixed and comprising means for detecting the angular position of said shaft,
  • a galvanometer head 1404 presenting a mirror 1408 and a motor on the shaft of which said mirror 1408 is fixed, a means for detecting the angular position of said shaft,
  • a light source delivering a light beam intended to illuminate successively on the reflective elements of said reflecting system 1402,
  • control unit intended to collect the data of the angular position detecting means of the reflecting system 1402 and of the angular position detecting means of the galvanometer head 1404 and to control the switching on and off of the incident light beam according to of these data.
  • the mirror 1408 of the galvanometer head 1304 is arranged in such a way that the incident light beam reflected by the reflecting system 1302 is reflected in said mirror 1408.
  • the incident light beam comes from a light source.
  • the incident beam is reflected at different locations of the mirror 1408 of the galvanometer head 1404, thereby generating a scan in one direction of the array.
  • the other scanning direction is achieved by the position of the mirror 1408.
  • the reflected light beam can be intercepted by a shaping optics 1406.
  • the scanning of a matrix consists, for example, in stopping the mirror 1308, 1408 of the galvanometric head 1304, 1404 in a particular position corresponding to a particular direction, for example to a particular column of the matrix, and then in scrolling through the reflective elements.
  • the reflective system 1302, 1402 controlling the switching on or off of the incident light beam to traverse the points of said particular direction, for example the points of the particular column, and then to rotate the mirror 1308, 1408 of the head galvanometric 1304, 1404 in another particular position to point to another particular direction.
  • this marking may consist of a local deformation of the object, a perforation of this object if the power of the light beam is sufficient or in one spot welding.
  • a single or multiple deflection device can also be implemented in the field of biotechnology.
  • the deflection device is adapted to the illumination of targets arranged in a matrix, for example for a fluorescence scanner using fluorescent markers, a LIBS scanner, etc. where the high-speed targeting of the targets makes it possible to improve the speed of the fluorescence analysis treatments and to obtain a better signal-to-noise ratio of the fluorescence signal coming from the target.
  • the single or multiple deflection device can also be used in laser radars or matrix illuminators.
  • the lighting and extinction of the incident light beam can be achieved by switching on and off the light source or by placing a shutter.
  • the ignition and extinction device 906 may be integrated with the light source, for example in the case of a self-modulating laser source at a suitable frequency.

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Abstract

L'invention concerne un système réfléchissant (100) comprenant : - une base (101) destinée à être montée mobile en rotation autour d'un axe de rotation (D), - au moins deux éléments réfléchissants (104) fixés sur ladite base (101), chacun s'étendant sur un secteur angulaire et prenant la forme d'une portion de cône dont l'axe est confondu avec ledit axe de rotation (D), et parmi la pluralité d'éléments réfléchissants (104) au moins deux ont des demi-angles au sommet (θ) différents.

Description

Système réfléchissant
La présente invention concerne un système réfléchissant pour un dispositif de déflexion d'un faisceau lumineux, un dispositif de déflexion simple ou multiple comportant un tel système réfléchissant, une installation de marquage comportant un tel dispositif de déflexion.
Pour dévier un faisceau lumineux, comme par exemple un faisceau laser, il est connu d'utiliser un dispositif de dé flexion constitué d'une tête galvanométrique. Une telle tête comprend un moteur et un miroir monté sur l'arbre du moteur. Une source d'éclairage, par exemple un générateur de faisceau laser, éclaire le miroir, et en fonction de la position du miroir, le faisceau lumineux réfléchi va éclairer un endroit particulier d'une cible.
Le miroir est libre de se positionner sur un large domaine angulaire, par contre, lorsqu'un changement rapide de position du miroir est envisagé pour éclairer un autre endroit de la cible, il est nécessaire d'imprimer des accélérations et des décélérations angulaires importantes au miroir. Un tel dispositif de déflexion fonctionne ainsi en régime transitoire, ce qui constitue un handicap dans le cas où il est nécessaire de modifier rapidement le point d'impact du faisceau réfléchi.
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif de déflexion qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui en particulier permet de modifier rapidement la position du point d'impact du faisceau réfléchi.
A cet effet, est proposé un système réfléchissant comprenant :
- une base destinée à être montée mobile en rotation autour d'un axe de rotation,
- au moins deux éléments réfléchissants fixés sur ladite base, chacun s'étendant sur un secteur angulaire et prenant la forme d'une portion de cône dont l'axe est confondu avec ledit axe de rotation, et parmi la pluralité d'éléments réfléchissants au moins deux ont des demi-angles au sommet différents.
Avantageusement, le système réfléchissant comporte en outre au moins un élément non réfléchissant s'étendant sur un des secteurs angulaires.
Avantageusement, le système réfléchissant comporte en outre, une optique de mise en forme disposée en aval des éléments réfléchissants et destinée à corriger les aberrations de faisceaux lumineux issus d'une réflexion sur lesdits éléments réfléchissants.
Avantageusement, l'optique de mise en forme est constituée, pour chaque demi- angle au sommet, d'un composant optique dédié à corriger les aberrations du faisceau lumineux réfléchi par chaque élément réfléchissant ayant ledit demi-angle au sommet.
L'invention propose également un dispositif de déflexion simple comportant un système réfléchissant selon l'une des revendications variantes précédentes, un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit système réfléchissant et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre, une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement les éléments réfléchissants, et une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection de la position angulaire et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données.
L'invention propose également un dispositif de déflexion multiple comportant: - un premier système réfléchissant selon l'une des variantes précédentes,
- un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit premier système réfléchissant et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- un deuxième système réfléchissant selon l'une des variantes précédentes, - un deuxième moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit deuxième système réfléchissant et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement les éléments réfléchissants dudit premier système réfléchissant, et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données de chaque moyen de détection de position angulaire et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données,
le deuxième système réfléchissant étant disposé de manière à ce que les faisceaux lumineux réfléchis par le premier système réfléchissant se réfléchissent successivement sur les éléments réfléchissants dudit deuxième système réfléchissant.
Avantageusement, le dispositif de déflexion multiple comporte en outre, entre le premier système réfléchissant et le deuxième système réfléchissant, un système optique de conjugaison destiné à positionner le point d'intersection des faisceaux lumineux réfléchis par le premier système réfléchissant sur l'axe de rotation dudit deuxième système réfléchissant.
Avantageusement, le système optique de conjugaison comporte les moyens pour transformer le plan contenant les faisceaux lumineux réfléchis par le premier système réfléchissant en un autre plan contenant des faisceaux lumineux conjugués, ledit autre plan étant perpendiculaire au plan milieu de l'élément réfléchissant du deuxième système réfléchissant sur lequel ils sont prévus pour se réfléchir et contenant ledit point d'intersection.
Avantageusement, l'un parmi le premier système réfléchissant et le deuxième système réfléchissant tourne à une vitesse vi et possède K éléments réfléchissants, l'autre tourne à une vitesse vr, et vi = vr / K.
Avantageusement, ledit système réfléchissant tournant à la vitesse vr, présente successivement deux séries identiques d'éléments réfléchissants.
L'invention propose également un dispositif de déflexion multiple comportant:
- un système réfléchissant selon l'une des variantes précédentes,
- un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit système réfléchissant et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une tête galvanométrique présentant un miroir et un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit miroir, un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer le miroir de la tête galvanométrique, et - une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection de position angulaire du système réfléchissant et du moyen de détection de position angulaire de la tête galvanométrique et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données,
le système réfléchissant étant disposé de manière à ce que le faisceau lumineux réfléchi par la tête galvanométrique se réfléchisse successivement sur les éléments réfléchissants dudit système réfléchissant.
L'invention propose également un dispositif de déflexion multiple comportant:
- un système réfléchissant selon l'une des variantes précédentes,
- un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit système réfléchissant et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
-une tête galvanométrique présentant un miroir et un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit miroir, un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement sur les éléments réfléchissants dudit système réfléchissant, et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection de position angulaire du système réfléchissant et du moyen de détection de position angulaire de la tête galvanométrique et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données,
le miroir de la tête galvanométrique étant disposé de manière à ce que le faisceau lumineux réfléchi par le système réfléchissant se réfléchisse dans ledit miroir.
L'invention propose également une installation de marquage d'obj ets comportant:
- un dispositif à déflexion selon l'une des l'une des variantes précédentes, - un moyen de focalisation destiné à focaliser les faisceaux lumineux sortant du dispositif à déflexion vers l'objet à marquer, et
- un dispositif de défilement comportant un moyen de détection de position et destiné à faire défiler les objets à marquer devant le moyen de focalisation, et
- une unité de contrôle prévue pour commander l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction des données de position recueillies auprès des moyens de détection de position angulaire du dispositif à déflexion et des données de position recueillies auprès du moyen de détection de position du dispositif de défilement. Avantageusement, l'installation de marquage comporte en outre, un dispositif de balayage supplémentaire, tel qu'une tête galvanométrique ou un scanner polygonal, disposé en aval du dispositif à déflexion, et en aval ou en amont du moyen de focalisation.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
la Fig. 1 montre un système réfléchissant selon l'invention,
la Fig. 2a montre une coupe du système réfléchissant de la Fig. 1 selon une première variante,
la Fig. 2b montre une coupe du système réfléchissant de la Fig. 1 selon une deuxième variante,
la Fig. 3 montre un dispositif de déflexion multiple selon l'invention,
la Fig. 4 montre une vue de côté du dispositif de déflexion multiple de la Fig. 3, la Fig. 5 montre une vue de dessus du dispositif de déflexion multiple de la Fig.
3,
les Figs. 6a-c montrent un exemple de balayage d'une matrice de points par un dispositif de déflexion multiple,
la Fig. 7montre une ligne d'une matrice obtenue avec un dispositif à déflexion multiple selon un autre mode de réalisation de l'invention,
les Figs. 8 à 10 montrent des installations de marquage d'objets utilisant un dispositif de déflexion selon l'invention,
la Fig. 11 montre une optique de mise en forme de faisceau lumineux, la Fig. 12 montre l'optique de mise en forme de la Fig. 11 vue selon la direction de la flèche XII de la Fig. 11,
la Fig. 13 montre un dispositif de déflexion multiple selon un autre mode de réalisation de l'invention, et
la Fig. 14 montre un dispositif de déflexion multiple selon un autre mode de réalisation de l'invention.
La Fig. 1 montre un système réfléchissant 100 pour un dispositif de déflexion simple. Le dispositif de déflexion simple comporte en outre, un moteur sur l'arbre duquel est fixé le système réfléchissant 100 qui comprend une base 101 prenant ici la forme d'un disque 101 percé en son centre d'un alésage en D 102 pour y fixer l'arbre du moteur. Le disque 101 est ainsi destiné à être monté mobile en rotation autour de l'axe de rotation D du moteur.
Sur la tranche du disque 101 sont fixés au moins deux éléments réfléchissants 104, chacun s'étendant sur un secteur angulaire. Parmi les secteurs angulaires, certains ou tous peuvent être égaux ou ils peuvent être tous différents.
Le dispositif de défiexion simple comporte en outre une source d'éclairage telle qu'un générateur de faisceau laser délivrant un faisceau lumineux incident dont le rayon est très petit par rapport aux dimensions des secteurs angulaires pour limiter le chevauchement dudit faisceau lumineux sur deux éléments réfléchissants 104.
Du fait de la rotation du système réfléchissant 100, le faisceau lumineux va éclairer successivement les éléments réfléchissants 104.
Le moteur, de préférence un moteur à courant continu, comporte un moyen de détection de la position angulaire de son arbre, comme par exemple un encodeur. La connaissance de la position de l'arbre du moteur permet de connaître la position du système réfléchissant 100 et de l'élément réfléchissant 104 qui est éclairé.
Chaque élément réfléchissant 104 prend la forme d'une portion de cône dont l'axe est confondu avec l'axe de rotation D du disque 101 et donc l'axe de rotation du moteur et du système réfléchissant 100. Ainsi, la surface réfléchissante de chaque élément réfléchissant 104 reste inchangée par rotation autour de l'axe D du disque 101.
La Fig. 2a et la Fig. 2b montrent des coupes par un plan contenant l'axe D du système réfléchissant 100. Chaque élément réfléchissant 104 est défini par son demi- angle au sommet qui est ici représenté par "Θ".
Parmi la pluralité d'éléments réfléchissants 104, au moins deux ont des demi- angles au sommet Θ différents.
II est possible de prévoir que sur l'un des secteurs angulaires, un élément réfléchissant 104 soit remplacé par un élément non réfléchissant. C'est-à-dire que le système réfléchissant 100 comprend alors au moins deux éléments réfléchissants 104 et au moins un élément non réfléchissant.
Sur la Fig. 2a, l'élément réfléchissant 104 présente une surface de réflexion convexe, et sur la Fig. 2b, l'élément réfléchissant 104 présente une surface de réflexion concave. Le système réfléchissant 100 peut comprendre uniquement des surfaces de réflexion convexes, uniquement des surfaces de réflexion concaves, ou un mélange des deux. Ainsi, lorsque le faisceau lumineux incident 200 est émis dans un plan contenant l'axe de rotation D et rencontre un élément réfléchissant 104 particulier, il est réfléchi dans une unique direction malgré la rotation dudit élément réfléchissant 104. Pour un système réfléchissant 100 présentant des éléments réfléchissants 104 avec N demi- angles au sommet Θ différents, le faisceau lumineux incident 200 est réfléchi suivant N directions distinctes 202. Sur la Fig. 2a, la flèche 202 en trait plein correspond à la direction de réflexion de l'élément réfléchissant 104 ayant un demi-angle au sommet Θ, et les deux flèches 202 en traits pointillés correspondent à des directions de réflexion d'éléments réfléchissants 104 ayant des demi-angles au sommet θ' et Θ" différents de Θ.
Le dispositif de déflexion ainsi obtenu permet d'obtenir des déflexions du faisceau lumineux incident 200 suivant des angles discrets, c'est-à-dire que la transition d'un angle de réflexion à un autre est discontinue.
Les différents faisceaux lumineux 202 qui sont ainsi réfléchis par les différents éléments réfléchissants 104, appartiennent à un même plan P qui contient l'axe D et le faisceau lumineux incident 200, ici le plan de la feuille.
La position angulaire du système réfléchissant 100 détermine ainsi l'amplitude de la déviation du faisceau lumineux incident 200.
Dans le mode de réalisation de l'invention de la Fig. 2a, il est possible de marquer différents points le long d'une ligne verticale d'une cible, ce marquage pouvant être utilisé dans le cadre d'un marquage laser de points à haute cadence sur un objet.
Contrairement au dispositif de l'état de la technique, il n'est plus nécessaire d'accélérer ou de ralentir le moteur, et celui-ci fonctionne en régime stationnaire, et il suffit d'allumer ou d'éteindre le faisceau lumineux incident 200, par exemple via un modulateur de flux, en fonction de la position du système réfléchissant 100 pour éclairer tel ou tel point de la cible. La position du système réfléchissant 100 est donnée par le moyen de détection de la position angulaire du dispositif de défiexion.
A cette fin, le dispositif de défiexion comprend une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données et en fonction du point à projeter.
Par ailleurs, la durée de la commutation d'une direction de réflexion à une autre est indépendante de l'amplitude de la déviation angulaire à produire. Autrement dit, la durée de la transition d'un élément réfléchissant 104 à un autre, lorsque le système réfléchissant 100 est en rotation, est indépendante des demi-angles au sommet Θ des deux cônes correspondants. Cette durée est liée à la vitesse de rotation du système réfléchissant 100, au nombre d'éléments réfléchissants 104, à leur largeur angulaire respective, au diamètre du faisceau lumineux incident 200 et à la distance entre le point d'impact de ce faisceau lumineux incident 200 sur l'élément réfléchissant 104 et le sommet du cône. Il est indifférent, d'un point de vue temporel, de défléchir le faisceau lumineux incident 200 de 1° ou de 20°.
La réflexion d'un faisceau lumineux sur une surface courbe génère des aberrations et pour limiter ces aberrations, des optiques de mise en forme peuvent être mises en place pour corriger ces aberrations.
La Fig. 11 montre le système réfléchissant 100 comportant une optique de mise en forme 1 100 qui est disposée en aval des éléments réfléchissants 104, et plus particulièrement en aval du point de réflexion du faisceau incident 200 sur les éléments réfléchissants 104.
La Fig. 12 montre l'optique de mise en forme 1100 vue selon la flèche XII.
Du fait de la forme conique des éléments réfléchissants, un faisceau incident qui se réfléchit sur un de ceux-ci, subit une divergence qui est essentiellement créée selon une seule direction, et dont la valeur varie avec la valeur du demi-angle au sommet de l'élément réfléchissant considéré.
Pour corriger au mieux les aberrations, l'optique de mise en forme 1 100 comporte pour chaque demi-angle au sommet, un composant optique 1 102 dédié à corriger les aberrations du faisceau lumineux réfléchi par chaque élément réfléchissant 104 ayant ledit demi-angle au sommet.
Dans le mode de réalisation de l'invention présenté ici, chaque composant optique 1 102 prend la forme d'une lentille cylindrique ou acylindrique de faible largeur, ayant des caractéristiques optiques distinctes, mais il est possible d'utiliser d'autres types de surfaces.
Dans le cas où les divergences obtenues par réflexion sur les différents éléments réfléchissants sont proches, il est possible d'utiliser une seule lentille cylindrique ou acylindrique dont le diamètre permet d'intercepter tous les faisceaux lumineux réfléchis. Ladite seule lentille constitue alors l'optique de mise en forme 1100.
La Fig. 3 montre un dispositif à déflexion multiple 300 selon l'invention qui permet de projeter une matrice de points 302 dans un plan 304. Par exemple, dans le cas du marquage d'un objet, il peut être nécessaire de marquer uniquement certains points 302 de la matrice, et de modifier, pour chaque objet, les points 302 devant être marqués.
La Fig. 4 montre une vue de côté du dispositif à défiexion multiple 300 et la Fig. 5 montre une vue de dessus du dispositif à défiexion multiple 300.
L'utilisation de deux systèmes réfléchissants 100a et 100b tels que décrits ci- dessus est particulièrement adaptée pour une telle application, c'est-à-dire pour des commutations à fréquence élevée et à des angles déterminés.
Le dispositif de défiexion multiple 300 comprend:
- un premier système réfléchissant 100a tel que décrit ci-dessus,
- un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé le premier système réfléchissant 100a et comportant un moyen de détection de la position angulaire de l'arbre,
- un deuxième système réfléchissant 100b tel que décrit ci-dessus,
- un deuxième moteur sur l'arbre duquel est fixé le deuxième système réfléchissant 100b et comportant un moyen de détection de la position angulaire de l'arbre,
- une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement les éléments réfléchissants 104a du premier système réfléchissant 100a du fait de la rotation de ce dernier, et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données de chaque moyen de détection de position angulaire et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données,
le deuxième système réfléchissant 100b étant disposé de manière à ce que les faisceaux lumineux réfléchis par le premier système réfléchissant 100a se réfléchissent successivement sur les éléments réfléchissants 104b du deuxième système réfléchissant 100b.
Ainsi, le faisceau lumineux incident coupant l'axe de rotation du premier système réfléchissant 100a se réfléchit sur un élément réfléchissant 104a particulier du premier système réfléchissant 100a, et selon le demi-angle au sommet de cet élément réfléchissant 104a particulier, le faisceau lumineux ainsi réfléchi se projette à un point particulier d'un élément réfléchissant 104b particulier du deuxième système réfléchissant 100b, et selon le demi-angle au sommet de cet élément réfléchissant 104b, le faisceau lumineux ainsi réfléchi et sortant 306 éclaire un point 302 particulier du plan 304. La position du point 302 ainsi marqué dépend du demi-angle au sommet 9a du premier système réfléchissant 100a et du demi-angle au sommet 9b du deuxième système réfléchissant 100b.
Comme cela est explicité ci-après, selon le type de projection sur l'élément réfléchissant 104b du deuxième système réfléchissant 100b, les deux systèmes réfléchissants 100a et 100b peuvent être dédiés à une même direction de marquage ou ils peuvent être dédiés à deux directions de marquage différentes.
Dans le mode de réalisation de la Fig. 3, le dispositif de déflexion multiple 300 comporte en outre, entre le premier système réfléchissant 100a et le deuxième système réfléchissant 100b, un système optique de conjugaison 350.
La fonction générale du système optique de conjugaison 350 consiste à conjuguer l'origine commune des faisceaux lumineux réfléchis par le premier système réfléchissant 100a, c'est-à-dire le point de réflexion sur le premier système réfléchissant 100a, avec un point sur l'axe de rotation du deuxième système réfléchissant 100b. En d'autres termes, le point correspondant à l'intersection des faisceaux lumineux issus du système optique de conjugaison 350 (308, 308a et 308b, cf Fig. 5) appartient à l'axe de rotation du deuxième système réfléchissant 100b.
Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. 3, les deux systèmes réfléchissants 100a et 100b sont disposés de manière à réaliser des déflexions suivant deux plans orthogonaux afin de pouvoir balayer la matrice de points 302 dans les deux directions.
Le premier système réfléchissant 100a permet d'obtenir une variation des déviations selon une première direction, ici la direction horizontale H, et le deuxième système réfléchissant 100b permet d'obtenir une variation des déviations selon une deuxième direction, ici la direction verticale V.
Le système optique de conjugaison 350 modifie l'orientation des faisceaux lumineux issus du premier système réfléchissant 100a avant que ceux-ci se réfléchissent sur le deuxième système réfléchissant 100b.
Comme précédemment, selon la valeur du demi-angle au sommet 9a de l'élément réfléchissant 104a du premier système réfléchissant 100a sur lequel le faisceau lumineux incident se réfléchit, le faisceau lumineux est réfléchi selon un angle particulier. Les faisceaux lumineux réfléchis par différents éléments réfléchissants 104a se propageront selon des angles différents.
Ainsi, en pointant les différents éléments réfléchissants 104a du premier système réfléchissant 100a, on obtient après réflexion, différents faisceaux réfléchis qui se répartissent angulairement dans un plan P (Fig. 4) contenant l'axe de rotation du premier système réfléchissant 100a et le faisceau lumineux incident. Le demi-angle au sommet 9a de chaque élément réfléchissant 104a du premier système réfléchissant 100a détermine l'écart angulaire qui sépare ces différentes réflexions. Dans un plan d'observation perpendiculaire au rayon moyen, la figure obtenue est une série de points alignés 310.
Le plan P est ici sensiblement le plan milieu de l'élément réfléchissant 104a du premier système réfléchissant 100a.
Après avoir traversé le système optique de conjugaison 350, les faisceaux lumineux ainsi conjugués présentent une orientation qui est telle qu'ils se répartissent dans un plan perpendiculaire au plan milieu de l'élément réfléchissant 104b du deuxième système réfléchissant 100b sur lequel ils se réfléchissent.
Le système optique de conjugaison 350 comporte ainsi les moyens pour transformer le plan P contenant les faisceaux lumineux réfléchis par le premier système réfléchissant 100a en un autre plan P' (Fig. 4) contenant les faisceaux lumineux conjugués, ledit autre plan P' étant perpendiculaire au plan milieu de l'élément réfléchissant 104b du deuxième système réfléchissant 100b sur lequel ils sont prévus pour se réfléchir et contenant le point d'intersection. Ceci constitue une fonction particulière du système optique de conjugaison 350 dans ce mode de réalisation particulier.
Comme cela est montré sur la Fig. 5 , les références 308, 308a et 308b représentent trois faisceaux lumineux conjugués, c'est-à-dire sortant du système optique de conjugaison 350, chacun correspondant à un élément réfléchissant 104a particulier du premier système réfléchissant 100a.
Les faisceaux lumineux conjugués 308 se trouvent ainsi tous dans le plan P' et ils présentent une répartition angulaire dans ce plan P' ce qui provoque une déviation selon la direction horizontale de la cible.
En effet, chaque faisceau lumineux conjugué 308, 308a, 308b cible une colonne particulière de la matrice de points 302.
Ensuite, le faisceau lumineux conjugué 308, 308a, 308b se réfléchit sur l'élément réfléchissant 104b du deuxième système réfléchissant 100b qui est choisi, ce qui provoque une déviation similaire à celle générée par le premier système réfléchissant 100a, c'est-à-dire une déviation verticale, ce qui permet de cibler une ligne particulière de la colonne particulière ciblée, et par conséquent le point 302 correspondant à cette ligne et à cette colonne.
L'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident, s'effectuent via un dispositif d'allumage et d'extinction que le dispositif de déflexion multiple 300 comporte à cet effet. Un tel dispositif d'allumage et d'extinction peut être par exemple un modulateur de flux.
L'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident permettent d'éclairer tous les points 302 ou uniquement certains d'entre eux.
En supposant que tous les éléments réfléchissants 104a, 104b d'un même système réfléchissant 100a, 100b ont des demi-angles au sommet 9a, 9b différents, le dispositif à déflexion multiple 300 des Figs. 3 à 5 permet de générer une matrice de points 302 de dimensions K x L , où K correspond au nombre d'éléments réfléchissants 104a du premier système réfléchissant 100a et où L correspond au nombre d'éléments réfléchissants 104b du deuxième système réfléchissant 100b.
Dans le mode de réalisation de la Fig. 3, le système optique de conjugaison 350 comprend un premier miroir plan 352, un deuxième miroir 354 et une lentille de focalisation 356.
Le système optique de conjugaison 350 permet de conserver les deux systèmes réfléchissants 100a et 100b dans le même plan et avec des axes de rotation parallèles ce qui facilite la construction du dispositif à défiexion multiple 300.
La lentille de focalisation 356 permet de focaliser les faisceaux conjugués 308, 308a et 308b, qui en sont issus, de manière à ce que le point correspondant à l'intersection de ces faisceaux lumineux conjugués 308, 308a et 308b appartienne à l'axe de rotation du deuxième système réfléchissant 100b. La lentille de focalisation 356, qui pourrait être remplacée par un ensemble de lentilles, permet au système optique de conjugaison 350 de réaliser sa fonction générale.
Les deux miroirs plans 352 et 354 permettent d'amener les faisceaux lumineux au-dessus du deuxième système réfléchissant 100b et donc d'amener le point d'intersection au-dessus du deuxième système réfléchissant 100b. La hauteur à laquelle se trouve le point d'intersection est peu importante tant que les faisceaux lumineux conjugués 308, 308a et 308b se réfléchissent sur le deuxième système réfléchissant 100b. Le premier miroir 352 est perpendiculaire au plan P et présente un angle d'inclinaison permettant de diriger les faisceaux lumineux réfléchis vers une première direction qui est ici vers le haut.
Le deuxième miroir 354 présente une orientation telle que les faisceaux lumineux réfléchis provenant du premier miroir 352 sont dirigés vers la lentille de focalisation 356.
Les deux miroirs 352 et 354 réalisent ainsi un repliement et une rotation des faisceaux lumineux, c'est-à-dire qu'ils permettent de réaliser la fonction particulière décrite ci-dessus.
II est possible de mettre en œuvre d'autres systèmes optiques de conjugaison.
Par exemple, il est possible de mettre en place une ou plusieurs lentilles assurant un grandissement angulaire unitaire ou non, c'est-à-dire de disposer une ou plusieurs lentilles de focalisation.
Par exemple, sans la mise en place des deux miroirs 352 et 354 ou d'autres éléments remplissant la même fonction, les disques des systèmes réfléchissants 100a et 100b ne seraient alors pas dans le même plan. En effet, le deuxième système réfléchissant 100b se placerait dans une position telle que les déviations dues au premier système réfléchissant 100a se trouvent dans le plan P' défini ci-dessus par rapport au deuxième système réfléchissant 100b.
En outre, afin de limiter les aberrations des faisceaux lumineux issus de réflexion, des optiques de mise en forme 358 et 360 conformes à celles décrites ci- dessus peuvent être mises en œuvre en aval des points de réflexion sur les éléments réfléchissants 104a et 104b des deux systèmes réfléchissants 100a et 100b.
Il est possible de synchroniser la rotation des deux systèmes réfléchissants 100a et 100b, à des vitesses constantes mais distinctes, de façon à ce qu'un tour du système réfléchissant 100a le plus lent corresponde à une période d'affichage de la matrice.
Selon un exemple de mise en œuvre, le deuxième système réfléchissant 100b présente L éléments réfléchissants 104b, ayant tous la même largeur angulaire, avec L demi-angles au sommet 9b différents, il a la vitesse de rotation la plus rapide et il contrôle la défiexion verticale.
Selon le même exemple de mise en œuvre, le premier système réfléchissant 100a présente K éléments réfléchissants 104a, ayant tous la même largeur angulaire, avec K demi-angles au sommet 9a différents et il contrôle la défiexion horizontale. Soit vr la vitesse de rotation du système réfiéchissant 104b rapide et vi la vitesse de rotation du système réfléchissant 104a lent.
Alors la relation suivante peut être fixée : vi = vr / K (1).
La relation (1) correspond au fait que, lorsque le système réfléchissant 104b rapide décrit un tour, le système réfiéchissant 104a lent tourne d'un angle égal à la largeur angulaire d'un de ses éléments réfléchissants 104a. Du fait de l'invariance par rotation, l'angle de réfiexion ne varie pas dans la direction horizontale, associée au système réfiéchissant 104a lent. Dans le plan de la matrice, le faisceau lumineux sortant 306 parcourt donc tous les points 302 d'une colonne particulière de la matrice.
De même, lorsque le système réfiéchissant 104a lent décrit un tour, le faisceau lumineux sortant 310 parcourt toutes les colonnes de la matrice, et donc la totalité de la matrice.
Le fonctionnement est analogue si la déflexion horizontale est associée au système réfiéchissant 104b rapide, et la déflexion verticale au système réfiéchissant 104a lent. Dans ce cas, un tour de système réfléchissant 104b rapide permet de parcourir une ligne de la matrice, et un tour de système réfiéchissant 104a lent permet de parcourir la matrice totale, mais cette fois ligne par ligne.
Il est possible d'augmenter la fréquence de projection de la matrice, si le système réfiéchissant 100b rapide présente successivement deux séries identiques d'éléments réfléchissants 104b, chaque série comportant la même suite de demi-angles au sommet 9b. Par exemple, le système réfiéchissant 100b rapide peut présenter 2L éléments réfléchissants 104b, répartis en deux séries identiques de L éléments réfléchissants 104b à demi-angles au sommet 9b distincts. Alors, avec la même vitesse de rotation du système réfiéchissant 100b rapide que dans le cas précédent et en doublant la vitesse de rotation du système réfiéchissant 100a lent par rapport au cas précédent, la fréquence de projection de la matrice est doublée. En effet, un tour du système réfléchissant 100b rapide correspond au défilement de deux éléments réfléchissants 100a du système réfiéchissant 100a lent, donc au parcours de deux lignes ou deux colonnes de la matrice, suivant la convention choisie.
La Fig. 6b montre un premier système réfiéchissant 600a comportant quatre éléments réfléchissants 1-4 ayant tous un demi-angle au sommet Θ1-Θ4 différent qui vérifie la relation: Θ1> Θ2> Θ3> Θ4. Le premier système réfiéchissant 600a contrôle la déviation horizontale. Le premier système réfléchissant 600a est le système réfléchissant lent. La Fig. 6c montre un deuxième système réfléchissant 600b comportant quatre éléments réfléchissants 1-4 ayant tous un demi-angle au sommet ΘΊ-Θ'4 différent qui vérifie la relation: ΘΊ> θ'2> θ'3> θ'4. Le deuxième système réfléchissant 600b contrôle la défiexion verticale. Le deuxième système réfléchissant 600b est le système réfléchissant rapide.
En supposant que la relation de vitesse (1) est remplie, on a vr=4*vi (2).
La Fig. 6a montre le sens de balayage de la matrice 600c lorsque les systèmes réfléchissants 600a et 600b sont mis en œuvre dans un dispositif à défiexion multiple tel que représenté sur la Fig. 3.
Les relations entre les demi-angles au sommet Θ1-Θ4 du premier système réfléchissant 600a déterminent le sens du parcours horizontal, et les relations entre les demi-angles ΘΊ-Θ'4 du deuxième système réfléchissant 600b déterminent le sens du parcours vertical.
Le marquage de la matrice 600c commence lorsque le faisceau lumineux incident se réfléchit successivement sur l'élément réfléchissant 1 du premier système réfléchissant 600a et sur l'élément réfléchissant 1 du deuxième système réfléchissant 600b. Le point (1 ; 1) de la matrice 600c est ainsi marqué, si le faisceau incident est allumé. Vu les relations entre les demi-angles au sommet des éléments réfléchissants des deux systèmes réfléchissants 600a et 600b, le point (1;1) correspond au point de la première ligne et première colonne de la matrice 600c.
Ensuite, vu la relation de vitesse (2), le deuxième élément réfléchissant 2 du deuxième système réfléchissant 600b devient actif et le faisceau lumineux incident se réfléchit alors successivement sur l'élément réfléchissant 1 du premier système réfléchissant 600a et sur l'élément réfléchissant 2 du deuxième système réfléchissant 600b. Le point (2; 1) de la matrice 600c est ainsi marqué, si le faisceau incident est allumé.
Le balayage se poursuit de la même manière sur la colonne 1 de la matrice 600c.
Pour marquer tous les points de la colonne 1 , le faisceau lumineux a en fait parcouru le secteur angulaire correspondant à l'élément réfléchissant 1 du premier système réfléchissant 600a.
Lorsque tous les points de la colonne 1 ont été marqués, l'élément réfléchissant 2 du premier système réfléchissant 600a devient actif et l'élément réfléchissant 1 du deuxième système réfléchissant 600b devient actif, ce qui positionne le faisceau lumineux sortant au point (1;2) de la matrice 600c. La Fig. 7 montre une ligne 700 d'une matrice qui a été obtenue avec un dispositif à déflexion multiple selon un autre mode de réalisation de l'invention, où les deux systèmes réfléchissants sont dédiés à une même direction de marquage.
Dans le cas où une matrice dont au moins l'une des dimensions (ligne, colonne) est grande, il peut être difficile de réaliser un système réfléchissant comportant suffisamment d'éléments réfléchissants.
Par exemple, il peut s'avérer trop coûteux ou trop compliqué de réaliser un système réfléchissant possédant un nombre de surfaces supérieur à une vingtaine.
Dans un nouveau mode de réalisation de l'invention, le dispositif à déflexion multiple comporte deux systèmes réfléchissants pour la ou chaque direction supportant la grande dimension.
Pour l'exemple de la Fig. 7, le dispositif à déflexion multiple comporte deux systèmes réfléchissants pour réaliser la déf exion horizontale.
Un éventuel système optique de conjugaison peut être mis en place entre les deux systèmes réfléchissants, mais ce système optique de conjugaison a pour but de réaliser la fonction générale décrite ci-dessus, mais dans ce mode de réalisation particulier, le système optique de conjugaison réalise une autre fonction particulière qui consiste uniquement dans un repliement des faisceaux lumineux et ce repliement n'est plus combiné à une rotation.
Dans ce mode de réalisation, le système optique de conjugaison maintient les faisceaux lumineux dans un plan similaire au plan P mais pour le deuxième système réfléchissant, c'est-à-dire contenant l'axe de rotation dudit deuxième système réfléchissant.
Il y a également un système réfléchissant rapide et un système réfléchissant lent et dans le mode de réalisation de la Fig. 7, chaque système réfléchissant présente quatre éléments réfléchissants. Les éléments réfléchissants de chaque système réfléchissant présentent des demi-angles au sommet différents.
Le premier point de la ligne 700 est issu de la réflexion du faisceau incident sur le premier élément du système réfléchissant lent et le premier élément du système réfléchissant rapide.
Le deuxième point de la ligne 700 est issu de la réflexion du faisceau incident sur le deuxième élément du système réfléchissant lent et le premier élément du système réfléchissant rapide.
Le marquage de la ligne 700 se poursuit au fur et à mesure. La Fig. 8 montre une installation de marquage 800 destinée à marquer des objets
802.
L'installation de marquage 800 comprend:
- un dispositif à déflexion 808,
- un moyen de focalisation 810 destiné à focaliser les faisceaux lumineux sortants du dispositif à déflexion 808 vers l'objet 802 à marquer, et
- un dispositif de défilement 812 comportant un moyen de détection de position et destiné à faire défiler les objets 802 à marquer devant le moyen de focalisation 810, et
- une unité de contrôle prévue pour commander l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction des données de position recueillies auprès des moyens de détection de position angulaire du dispositif à déflexion 808 et des données de position recueillies auprès du moyen de détection de position du dispositif de défilement 812.
Le dispositif à déflexion 808 comprend une source d'éclairage et un dispositif d'allumage et d'extinction pour allumer ou éteindre le faisceau lumineux incident.
Le dispositif de défilement 812 est par exemple du type convoyeur à bandes, et il est destiné à faire défiler les objets 802 à marquer devant le moyen de focalisation 810 de manière à ce qu'il soit marqué par les faisceaux lumineux sortants et focalisés.
Le dispositif à déflexion 808 peut être simple comme celui décrit sur la base de la Fig. 1 ou multiple comme ceux décrits sur la base des Figs. 3 à 7.
Le moyen de détection de position du dispositif de défilement 812 permet de savoir quel objet 802 est sur ledit dispositif de défilement 812 et où il se trouve par rapport au moyen de focalisation 810.
L'unité de contrôle commande alors le dispositif d'allumage et d'extinction en fonction des données de position recueillies auprès des moyens de détection de position angulaire du dispositif à déflexion 808 et des données de position recueillies auprès du moyen de détection de position du dispositif de défilement 812, afin de commander l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de la position du ou de chaque système réfléchissant, du fait que le point correspondant de la matrice doit être ou non marqué et du fait de la présence de l'objet 802 à marquer devant le moyen de focalisation 810. Le moyen de focalisation 810 est par exemple une lentille f-theta, conçue pour focaliser dans un plan sur toute l'amplitude du champ utile. Elle est disposée de façon à focaliser les faisceaux sur la surface des objets 802 qui défilent.
L'installation de marquage 800 permet de modifier, pour chaque objet 802, les points à marquer dans la matrice.
Une telle installation permet donc une application directe dans le domaine de la traçabilité, via le marquage de codes dits "datamatrix" qui se présente sous la forme de matrices de points juxtaposés.
La vitesse maximale de rotation du système réfléchissant rapide est bornée par la durée d'éclairage nécessaire pour marquer un point sur l'objet 802 cible.
Les caractéristiques (longueur d'onde, régime d'émission puisé ou continu, puissance, modulation, ...) de la source d'éclairage, et en particulier de la source laser, sont choisies en fonction du matériau constituant l'objet 802 à marquer.
La présence des moyens de détection de position angulaire permet de contrôler la vitesse de rotation et la position du système réfléchissant correspondant, via une boucle d'asservissement, de synchroniser entre eux les différents composants dynamiques, à savoir, le ou les systèmes réfléchissants ou d'autres composants optomécaniques de balayage, comme par exemple des têtes galvanométriques ou des scanners polygonaux, la source d'éclairage, l'éventuel obturateur du faisceau laser.
La Fig. 9 et la Fig. 10 montrent des installations de marquage 900 et 1000 pour lesquelles la vitesse du dispositif de défilement 812 est trop grande et le temps nécessaire au marquage est trop long.
De telles caractéristiques impliquent que les points marqués seront déformés. Pour éviter ces déformations, un dispositif de balayage supplémentaire 902, 1002, comme par exemple une tête galvanométrique ou un scanner polygonal peut être mis en place en aval du dispositif à déflexion 808, et en aval (Fig. 9) ou en amont (Fig. 10) du moyen de focalisation 810. Le dispositif de balayage supplémentaire 902, 1002 compensera le déplacement continu de l'objet pendant le marquage en assurant le déplacement du point d'impact des faisceaux lumineux sortants de manière simultanée au déplacement de l'objet 802 , afin que les points ne soient pas déformés.
La rotation du dispositif de balayage supplémentaire 902, 1002 autour d'un axe perpendiculaire au plan de déplacement des objets 802, c'est-à-dire ici perpendiculaire à la feuille, permet aux faisceaux lumineux sortants de suivre les objets 802 en déplacement. La Fig. 13 montre un dispositif de déflexion multiple 1300 selon un autre mode de réalisation de l'invention afin de projeter une matrice de points.
Le dispositif de déflexion multiple 1300 comprend:
- un système réfléchissant 1302 tel que décrit ci-dessus,
- un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit système réfléchissant 1302 et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une tête galvanométrique 1304 présentant un miroir 1308 et un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit miroir 1308, un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer le miroir 1308 de la tête galvanométrique 1304, et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection de position angulaire du système réfléchissant 1302 et du moyen de détection de position angulaire de la tête galvanométrique 1304 et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données.
Le système réfléchissant 1302 est disposé de manière à ce que le faisceau lumineux incident réfléchi par la tête galvanométrique 1304 se réfléchisse successivement sur les éléments réfléchissants dudit système réfléchissant 1302.
Le faisceau lumineux incident provient d'une source d'éclairage.
L'arbre du moteur de la tête galvanométrique 1304 est confondu avec l'axe de rotation du système réfléchissant 1302.
Selon l'orientation du miroir 1308 de la tête galvanométrique 1304, le faisceau incident se réfléchit à des endroits différents de l'élément réfléchissant du système réfléchissant 1302, générant ainsi un balayage selon une direction de la matrice.
L'autre direction de balayage est réalisée par les éléments réfléchissants du système réfléchissant 1302.
Après réflexion sur un des éléments réfléchissants du système réfléchissant 1302, le faisceau lumineux ainsi réfléchi peut être intercepté par une optique de mise en forme 1306.
La Fig. 14 montre un dispositif de déflexion multiple 1400 selon un autre mode de réalisation de l'invention afin de projeter une matrice de points.
Le dispositif de déflexion multiple 1400 comprend:
- un système réfléchissant 1402 tel que décrit ci-dessus, - un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit système réfléchissant 1402 et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une tête galvanométnque 1404 présentant un miroir 1408 et un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit miroir 1408, un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement sur les éléments réfléchissants dudit système réfléchissant 1402, et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection de position angulaire du système réfléchissant 1402 et du moyen de détection de position angulaire de la tête galvanométrique 1404 et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données.
Le miroir 1408 de la tête galvanométrique 1304 est disposé de manière à ce que le faisceau lumineux incident réfléchi par le système réfléchissant 1302 se réfléchisse dans ledit miroir 1408.
Le faisceau lumineux incident provient d'une source d'éclairage.
Selon l'orientation du système réfléchissant 1402, le faisceau incident se réfléchit à des endroits différents du miroir 1408 de la tête galvanométrique 1404, générant ainsi un balayage selon une direction de la matrice.
L'autre direction de balayage est réalisée par la position du miroir 1408.
Après réflexion sur un des éléments réfléchissants du système réfléchissant
1402, le faisceau lumineux ainsi réfléchi peut être intercepté par une optique de mise en forme 1406.
Le balayage d'une matrice consiste par exemple à arrêter le miroir 1308, 1408 de la tête galvanométrique 1304, 1404 dans une position particulière conespondant à une direction particulière, par exemple à une colonne particulière de la matrice, puis à faire défiler les éléments réfléchissants du système réfléchissant 1302, 1402 en commandant l'allumage ou l'extinction du faisceau lumineux incident afin de parcourir les points de ladite direction particulière, par exemple les points de la colonne particulière, puis à faire pivoter le miroir 1308, 1408 de la tête galvanométrique 1304, 1404 dans une autre position particulière pour pointer une autre direction particulière.
Il est également possible de combiner au moins deux systèmes réfléchissants selon l'invention avec au moins une tête galvanométrique. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.
Par exemple, l'invention a été décrite dans le cadre du marquage d'un objet, et ce marquage peut consister en une déformation locale de l'objet, en une perforation de cet objet si la puissance du faisceau lumineux est suffisante ou en un soudage par points.
Un dispositif de déflexion simple ou multiple selon l'invention peut également être mis en œuvre dans le domaine des biotechnologies. Le dispositif de déflexion est adapté à l'illumination de cibles disposées en matrice, comme par exemple pour un scanner à fluorescence utilisant des marqueurs fluorescents, un scanner LIBS etc. où l'adressage de précision à grande vitesse des cibles permet d'améliorer la vitesse des traitements d'analyse de fluorescence et d'obtenir un meilleur rapport signal sur bruit du signal de fluorescence issu de la cible.
Le dispositif de déflexion simple ou multiple peut également être utilisé dans les radars laser ou les illuminateurs matriciels.
L'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident peuvent être réalisés par allumage et extinction de la source lumineuse ou par la mise en place d'un obturateur.
Le dispositif d'allumage et d'extinction 906 peut être intégré à la source d'éclairage, par exemple dans le cas d'une source laser auto-modulée à une fréquence convenable.

Claims

REVENDICATIONS
1) Système réfléchissant (100) comprenant :
- une base (101) destinée à être montée mobile en rotation autour d'un axe de rotation (D),
- au moins deux éléments réfléchissants (104) fixés sur ladite base (101), chacun s'étendant sur un secteur angulaire et prenant la forme d'une portion de cône dont l'axe est confondu avec ledit axe de rotation (D), et parmi la pluralité d'éléments réfléchissants (104) au moins deux ont des demi-angles au sommet (Θ) différents. 2) Système réfléchissant (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un élément non réfléchissant s'étendant sur un des secteurs angulaires.
3) Système réfléchissant (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, une optique de mise en forme (358, 360, 1100) disposée en aval des éléments réfléchissants (104) et destinée à corriger les aberrations de faisceaux lumineux issus d'une réflexion sur lesdits éléments réfléchissants (104).
4) Système réfléchissant (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'optique de mise en forme (1100) est constituée, pour chaque demi-angle au sommet, d'un composant optique (1102) dédié à corriger les aberrations du faisceau lumineux réfléchi par chaque élément réfléchissant (104) ayant ledit demi-angle au sommet.
5) Dispositif de déflexion simple comportant un système réfléchissant (100) selon l'une des revendications 1 à 4, un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit système réfléchissant (100) et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre, une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement les éléments réfléchissants (104), et une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection de la position angulaire et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données.
6) Dispositif de déflexion multiple (300) comportant:
- un premier système réfléchissant (100a) selon l'une des revendications 1 à 4, - un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit premier système réfléchissant (100a) et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- un deuxième système réfléchissant (100b) selon l'une des revendications 1 à 4, - un deuxième moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit deuxième système réfléchissant (100b) et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement les éléments réfléchissants (104a) dudit premier système réfléchissant (100a), et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données de chaque moyen de détection de position angulaire et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données,
le deuxième système réfléchissant (100b) étant disposé de manière à ce que les faisceaux lumineux réfléchis par le premier système réfléchissant ( 100a) se réfléchissent successivement sur les éléments réfléchissants (104b) dudit deuxième système réfléchissant (100b).
7) Dispositif de déflexion multiple (300) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre le premier système réfléchissant (100a) et le deuxième système réfléchissant (100b), un système optique de conjugaison (350) destiné à positionner le point d'intersection des faisceaux lumineux réfléchis par le premier système réfléchissant (100a) sur l'axe de rotation dudit deuxième système réfléchissant (100b).
8) Dispositif de déflexion multiple (300) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système optique de conjugaison (350) comporte les moyens pour transformer le plan (P) contenant les faisceaux lumineux réfléchis par le premier système réfléchissant (100a) en un autre plan (Ρ') contenant des faisceaux lumineux conjugués, ledit autre plan (Ρ') étant perpendiculaire au plan milieu de l'élément réfléchissant (104b) du deuxième système réfléchissant (100b) sur lequel ils sont prévus pour se réfléchir et contenant ledit point d'intersection. 9) Dispositif de déflexion multiple (300) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'un parmi le premier système réfléchissant (100a) et le deuxième système réfléchissant (100b) tourne à une vitesse vi et possède K éléments réfléchissants (104a, 104b), en ce que l'autre tourne à une vitesse vr, et en ce que vi = Vr / K.
10) Dispositif de défiexion multiple (300) selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit système réfléchissant (100a, 100b) tournant à la vitesse vr, présente successivement deux séries identiques d'éléments réfléchissants (104a, 104b).
11) Dispositif de déflexion multiple (1300) comportant:
- un système réfléchissant (1302) selon l'une des revendications 1 à 4,
- un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit système réfléchissant (1302) et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une tête galvanométrique (1304) présentant un miroir (1308) et un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit miroir (1308), un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
- une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer le miroir (1308) de la tête galvanométrique (1304), et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection de position angulaire du système réfléchissant (1302) et du moyen de détection de position angulaire de la tête galvanométrique (1304) et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données,
le système réfléchissant (1302) étant disposé de manière à ce que le faisceau lumineux réfléchi par la tête galvanométrique (1304) se réfléchisse successivement sur les éléments réfléchissants dudit système réfléchissant (1302). 12) Dispositif de déflexion multiple (1400) comportant:
- un système réfléchissant (1402) selon l'une des revendications 1 à 4,
- un premier moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit système réfléchissant (1402) et comportant un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre,
-une tête galvanométrique (1404) présentant un miroir (1408) et un moteur sur l'arbre duquel est fixé ledit miroir (1408), un moyen de détection de la position angulaire dudit arbre, - une source d'éclairage délivrant un faisceau lumineux destiné à éclairer successivement sur les éléments réfléchissants dudit système réfléchissant (1402), et
- une unité de contrôle destinée à recueillir les données du moyen de détection de position angulaire du système réfléchissant (1402) et du moyen de détection de position angulaire de la tête galvanométrique (1404) et à contrôler l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction de ces données,
le miroir (1408) de la tête galvanométrique (1304) étant disposé de manière à ce que le faisceau lumineux réfléchi par le système réfléchissant (1302) se réfléchisse dans ledit miroir (1408). 13) Installation de marquage (800, 900, 1000) d'objets (802) comportant:
- un dispositif à déflexion (808) selon l'une des revendications 4 à 12,
- un moyen de focalisation (810) destiné à focaliser les faisceaux lumineux sortant du dispositif à déflexion (808) vers l'objet (802) à marquer, et
- un dispositif de défilement (812) comportant un moyen de détection de position et destiné à faire défiler les objets (802) à marquer devant le moyen de focalisation (810), et
- une unité de contrôle prévue pour commander l'allumage et l'extinction du faisceau lumineux incident en fonction des données de position recueillies auprès des moyens de détection de position angulaire du dispositif à déflexion (808) et des données de position recueillies auprès du moyen de détection de position du dispositif de défilement (812).
14) Installation de marquage (900, 1000) d'objets (802) selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, un dispositif de balayage supplémentaire (902, 1002), tel qu'une tête galvanométrique ou un scanner polygonal, disposé en aval du dispositif à déflexion (808), et en aval ou en amont du moyen de focalisation (810).
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5185676A (en) * 1989-09-27 1993-02-09 Canon Kabushiki Kaisha Beam scanning apparatus and apparatus for writing image information
EP0766101A2 (fr) * 1995-09-29 1997-04-02 Kollmorgen Corporation Télémètre optique à balayage
US6776679B1 (en) * 2003-05-01 2004-08-17 Hasbro, Inc. Skipping toy with disco ball
US20050024699A1 (en) * 2002-12-03 2005-02-03 Weiqi Liu Method of generating area light source by scanning, scanning area light source and laser projection television using the same
US20060023285A1 (en) * 2004-07-29 2006-02-02 Kuo-Yen Lai Pixel differential polygon scanning projector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5185676A (en) * 1989-09-27 1993-02-09 Canon Kabushiki Kaisha Beam scanning apparatus and apparatus for writing image information
EP0766101A2 (fr) * 1995-09-29 1997-04-02 Kollmorgen Corporation Télémètre optique à balayage
US20050024699A1 (en) * 2002-12-03 2005-02-03 Weiqi Liu Method of generating area light source by scanning, scanning area light source and laser projection television using the same
US6776679B1 (en) * 2003-05-01 2004-08-17 Hasbro, Inc. Skipping toy with disco ball
US20060023285A1 (en) * 2004-07-29 2006-02-02 Kuo-Yen Lai Pixel differential polygon scanning projector

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