FR2476330A1 - Dispositif collecteur de lumiere comportant une surface collectrice de lumiere et un dispositif optique de deviation de lumiere de forme allongee pratiquement perpendiculaire a cette surface - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF COLLECTEUR DE LUMIERE COMPORTANT UNE SURFACE COLLECTRICE DE LUMIERE ET UN DISPOSITIF OPTIQUE DE DEVIATION DE LUMIERE DE FORME ALLONGEE PRATIQUEMENT PERPENDICULAIRE A CETTE SURFACE, POUR LA DEVIATION, EN DIRECTION DE LA SURFACE COLLECTRICE DE LUMIERE, DE RAYONS LUMINEUX SITUES DANS UN PLAN D'INCIDENCE ET ARRIVANT EN DIRECTION LONGITUDINALE EN DIFFERENTS POINTS AVEC UNE COMPOSANTE ESSENTIELLE DIRIGEE PERPENDICULAIREMENT A LA DIRECTION LONGITUDINALE, SOUS DES ANGLES COMPRIS DANS UNE MARGE ANGULAIRE PREDETERMINEE, DISPOSITIF CARACTERISE PAR LE FAIT QUE LE DISPOSITIF DE DEVIATION DE LUMIERE EST UN RESEAU DE DIFFRACTION 11.

Description

L'invention concerne un dispositif collecteur de lumière

comportant une surface collectrice de lumière et un disposi-

tif optique de déviation de lumière de forme allongée prati-

quement perpendiculaire à cette surface, pour la déviation, en direction de la surface collectrice de lumière, de rayons

lumineux situés dans un pland'incidence et arrivant en direc-

tion longitudinale en différents points avec une composante

essentielle dirigée perpendiculairement à la direction longi-

tudinale, sous des angles compris dans une marge angulaire

prédéterminée.

Un dispositif collecteur de lumière au sens de l'inven-

tion est destiné à transformer un flux lumineux situé le long d'une ligne, ayant une grande dimension linéaire et une marge angulaire limitée, en un flux lumineux étalé de grande marge angulaire, la grandeur de la surface de sortie étant diminuée

relativement à la surface d'entrée. Des dispositifs collec-

teurs de lumière connus fonctionnent avec des boîtes à mi-

roirs, des barreaux conducteurs de lumière et/ou des cavités à réflexion diffuse (voir par exemple DE-OS 1 941 905, DE-AS

2 115 979, DE-AS 2 532 503).

Une particularité de tous les dispositifs collecteurs de lumière connus est qu'il faut arriver à influencer l'angle du rayonnement incident afin que le rayonnement, entrant tout

d'abord à l'intérieur de l'angle limite du dispositif, se pro-

page à l'extérieur de cet angle limite. Dans le cas de bar-

reaux conducteurs de lumière, cet angle limite est l'angle

limite de réflexion totale.

Dans les dispositifs connus à barreaux conducteurs de lumière, pour dévier sous des angles de réflexion totale vers l'intérieur du barreau la lumière qui arrive essentiellement perpendiculairement à l'axe du barreau sur l'un des côtés de la surface latérale de celui-ci, il est connu de prévoir un dépolissage sur le côté d'entrée de la lumière (DE-AS 2 115 979). En outre, sur le côté de la surface latérale qui est diamétralement opposé à l'entrée de la lumière, on a déjà disposé de la matière diffusant la lumière pour dévier la lumière incidente de sa direction d'incidence (brevet

AT 206 663). L'inconvénie..t de ces dispositifs connus à bar-

reaux conducteurs de lumière est qu'une grande partie de la lumière incidente n'est pas déviée dans des marges angulaires

de réflexion totale et qu'ainsi, elle est perdue pour la me-

sure. Pour cette raison, on a déjà prévu, sur le côté de la surface latérale qui est diamétralement opposé à l'entrée de la lumière, un dispositif de miroirs en gradins (DE-AS

2 532 603). Les différents miroirs de ce dispositif sont diri-

gés, relativement à l'axe longitudinal du barreau conducteur de lumière, de telle sorte que toute la lumière incidente est déviée, sous des angles de réflexion totale, à l'intérieur

du barreau. Ces barreaux ne donnent pas complètement satisfac-

tion non plus parce qu'étant donné le réseau de miroirs rela-

tivement grossier il se produit une modulation gênante lors-

qu'un rayon lumineux d'exploration-explore périodiquement le barreau conducteur de lumière suivant l'axe longitudinal de celui-ci. Par suite de rayons secondaires, ces barreaux ont un rendement limité qui diminue fortement à mesure que les

rayons lumineux s'écartent davantage de la direction d'inci-

dence normale.

Dans tous les dispositifs connus de miroirs en gradins, la surface collectrice de lumière est formée généralement d'un ou plusieurs transducteurs photoélectriques qui émettent un signal électrique correspondant à la quantité de lumière incidente. Ainsi, dans tous les dispositifs collecteurs de

lumière, il faut que la plus grande part possible de la lu-

mière qui arrive en un point quelconque de la longueur par-

vienne à la surface collectrice de lumière. En outre, il est important qu'une lumière arrivantsous des angles égaux en

différents points du dispositif optique de déviation de lu-

mière de forme allongée déclenche sur le transducteur photo-

électrique un signal électrique de même intensité.

De tels dispositifs collecteurs de lumière sont généra-

lement disposés parallèlement à une bande de matière qui est exploréepériodiquement par un rayon laser au moyen d'un spot lumineux. La lumière réfléchie par la bande de matière ou

passant à travers celle-ci est alors recueillie par le dis-

positif collecteur de lumière et dirigée sur le transducteur

photoélectrique dont le signal électrique de sortie est inter-

prété pour reconnaître des défauts de la bande de matière.

L'invention a pour but de fournir pour un dispositif

collecteur de lumière de l'espèce définie plus haut un dispo-

sitif optique de déviation de lumière de forme allongée qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs connus et qui, avec seulement de faibles pertes de lumière, dirige de

la même façon sur la surface collectrice de lumière une lu-

mière qui arrive en différents points sous des angles égaux de sorte que si un transducteur photoélectrique est disposé en cet endroit, on obtient un signal électrique de sortie égal. Dans l'application du dispositif collecteur de lumière à une bande de matière explorée périodiquement par un spot

lumineux, il faut que le signal électrique de sortie du trans-

ducteur photoélectrique ne présente pas de modulation notable.

Selon l'invention, pour résoudre ce problème, le dispo-

sitif de déviation de lumière est un réseau de diffraction.

En particulier, le réseau de diffraction doit être sous forme d'hologramme, de préférence d'hologramme de volume ayant une épaisseur telle que précisément tous les rayons lumineux arrivant sous des angles de la marge angulaire prédéterminée puissent passer avec déviation mais que les rayons lumineux

extérieurs à cette marge angulaire ne passent pas. Il est par-

ticulièrement avantageux que l'hologramme soit un hologramme de phase, En principe, le réseau de diffraction peut être un réseau

périodique bidimensionnel ou tridimensionnel.

Etant donné que l'on peut sans difficulté réaliser un hologramme dont le pouvoir de transmission ou de réflexion ou l'indice de réfraction présente une variation sinusoïdale, on arrive à diriger sur la surface collectrice de lumière, sous un angle de sortie prédéterminé, des rayons incidents qui entrent sous un angle tout à fait déterminé et on évite des ordres de déviation plus élevés. A cet effet, on réalise l'hologramme en superposant une onde de référence et une onde

d'objet dans une matière photosensible. La direction de l'on-

de de référence correspond à celle de la lumière incidente dans le dispositif collecteur de lumière selon l'invention. De

cette manière, la lumière sort de l'hologramme de la même fa-

çon que l'onde d'objet entre dans la matièrephotosensible lors

de la réalisation de l'hologramme. Du moment que dans l'expo-

sition de l'hologramme on choisit l'intensité de manière à ne

pas dépasser les limites du domaine de linéarité de la matiè-

re photosensible, les interférences enregistrées sont stricte-

ment sinusoïdales et il ne se produit pas d'ordres de diffrac-

tion plus élevés. Si l'hologramme est épais relativement à la longueur d'onde, l'un des premiers ordres symétriques de

diffraction est inhibé aussi de sorte que l'hologramme engen-

dre une seule onde de sortie.

Pour l'exécution pratique du dispositif collecteur de lumière selon l'invention, l'épaisseur de l'hologramme est un facteur essentiel. Avec des hologrammes de phases minces, on peut atteindre des rendements de 33 % et de plus de 50 % pour une épaisseur de quelques longueurs d'onde. Dans le cas d'un hologramme épais, dont l'épaisseur représente plusieurs fois la longueur d'onde, on peut obtenir des rendements atteignant

près de 100 %. Toutefois, vu la nécessité de respecter la con-

dition de Bragg, les hologrammes épais laissent seulement pas-

ser des rayons lumineux qui entrent dans l'hologramme dans une

marge angulaire étroite autour de l'angle de l'onde de réfé-

rence. Plus l'hologramme devient mince, plus cette marge an-

gulaire devient grande. On peut donc déterminer à l'avance la résolution angulaire du réseau de diffraction par une épaisseur appropriée de l'hologramme. Pour des cas o l'on

désire une moindre résolution angulaire, on peut aussi obte-

nir des rendements élevés dans un hologramme mince en assurant une forte modulation de la matière. Une matière appropriée à cet effet est par exemple la gélatine dichromatique avec laquelle, pour une épaisseur de 5 pam seulement, on atteint

des rendements de près de 90 .

Par suite, aux fins de l'invention, l'épaisseur optimale

de l'hologramme est celle o la marge angulaire que doit em-

brasser le dispositif collecteur de lumière dansle plan d'

incidence peut tout juste passer tandis que les rayons lumi-

neux dépassant cet angle ne passent pas. Ainsi, le dispositif-

collecteur de lumière selon l'invention peut aussi servir de filtre sélectif de marge angulaire, en laissant passer une marge angulaire déterminée mais non une autre. Cette propriété avantageuse du réseau de diffraction selon l'invention peut

être utilisée pour la détection de défauts.

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L'invention peut s'appliquer avantageusement à des dis-

positifs collecteurs de lumière dans lesquels la marge angu-

laire est dirigée de la même façon relativement à la direc-

tion longitudinale en tous les points le long du dispositif de déviation de lumière. Ce cas se présente par exemple dans

les dispositifs de détection des défauts d'une bande de ma-

tière o la bande de matière est explorée par un rayon lumi-

neux très concentré que l'on déplace parallèlement à lui-même.

Dans ce cas, de tous les points non perturbés de la bande

de matière, la lumière sorte de la bande dans la marae angu-

laire prédéterminée et peut alors être dirigée uniformément par le dispositif collecteur de lumière selon l'invention sur un transducteur photoélectrique grâce au fait que le réseau de diffraction présente la même constante réticulaire sur

toute sa longueur.

Naturellement, dans tous les modes d'exécution, il est essentiel que la lumière détectée par le dispositif collecteur de lumière selon l'invention soit adaptée, en ce qui concerne

sa fréquence, à la constante réticulaire du réseau de diffrac-

tion.

Toutefois, un avantage particulier du dispositif collec-

teur de lumière selon l'invention est que l'on peut l'appli-

quer avantageusement aussi lorsque, au moins en quelques points le long du dispositif de déviation de lumière, la marge angulaire est dirigée de façon différente relativement à la direction longitudinale. En pareil cas, en effet, il suffit que la constante réticulaire du réseau de diffraction soit variable en direction longitudinale de façon telle que malgré

la direction variable de la marge angulaire, les rayons dé-

viés aient pratiquement la même direction en tous les points dans la direction longitudinale. Là o la marge angulaire de la lumière sortant de la bande de matière est déjà un peu différente de ce qu'elle est en d'autres points, même en 1' absence de perturbations de la bande, on peut, en modifiant

la constante réticulaire dans cette région, obtenir une dé-

viation un peu différente des rayons lumineux renvoyés par la bande ou traversant celle-ci, de façon que tous les rayons

à incidence normale fassent des angles égaux avec l'axe longi-

tudinal du dispositif de déviation de lumière.

Ce mode d'exécution convient particulièrement à l'appli-

cation dans le cas de dispositifs collecteurs de lumière o il s'agit de dévier la lumière venant d'une bande de matière balayée par un rayon d'exploration qui se meut suivant un secteur. En pareil cas, selon l'invention, la constante réti- culaire augmente ou diminue constamment en fonction de l'angle

d'incidence sur la bande, pour assurer une direction pratique-

ment semblable de tous les rayons déviés. Ainsi, selon l'in-

vention, de la façon la plus simple, on peut économiser le miroir concave coûteux, nécessaire autrement pour obtenir un rayon vecteur se déplaçant parallèlement à lui-même, sans que la qualité de la détection des défauts soit altérée, parce

que l'on peut tenir compte sans difficulté des différents an-

gles d'incidence du rayon lumineux très concentré en forme de

secteur sur la surface de la bande en faisant varier la cons-

tante réticulaire.

L'invention peut aussi être combinée avantageusement à un

barreau conducteur de lumière, de préférence rond, placé pa-

rallèlement au dispositif de déviation de lumière et en con-

tact optique avec celui-ci. Dans cette application, selon 1' invention, l'angle de déviation de tous les rayons lumineux compris dans la marge angulaire prédéterminée est si grand qu'ils font des angles de réflexion totale avec la paroi du

barreau conducteur de lumière. Lorsque les traits du réseau-

ont une allure sinusoïdale et en vertu d'une épaisseur de réseau de diffraction adaptée de façon optimale à la marge angulaire à embrasser, on peut donc obtenir un rendement élevé relativement à la lumière qui entre dans les angles de

réflexion totale.

Le réseau de diffraction peutêtre disposé soit sur le côté de la surface latérale o entre la lumière, soit sur le côté diamétralement opposé. Dans ce dernier cas,- il est sous

forme de grille de réflexion.

Toutefois, dans une disposition entièrement nouvelle, le réseau de diffraction est enrobé dans le barreau conducteur de lumière, le long de l'axe de celui-ci et de préférence, la largeur du réseau de diffraction enrobé ne représente au'

une fraction du diamètre du barreau conducteur de lumière.

En particulier dans le dernier mode d'exécution mention-

né, il est avantageux que la lumière arrivant sous un angle qui se situe au milieu de la marge angulaire prédéterminé soit déviée vers l'intérieur du barreau conducteur de lumière sous un angle d'environ 90 . Grâce à ces modes d'exécution, on peut éviter presque complètement les faibles pertes qui se produisent encore, même dans la réflexion totale. Etant donné que la lumière renvoyée par une bande de matière explorée ou traversant celleci n'est pas seulement dispersée dans le plan d'incidence mais sous un angle solide, il est avantageux en tous cas que, de manière en elle-même connue, les faisceaux lumineux de divergence situés dans des plans perpendiculaires

à l'axe du barreau soient concentrés sur le réseau de diffrac-

tion par une lentille cylindrique disposée parallèlement au barreau conducteur de lumière et éventuellement, par le

barreau conducteur de lumière de forme ronde.

L'invention convient aussi en principe pour détecter des

traits lumineux continus sur des bandes de matière.

L'invention est décrite ci-après à titre d'exemple à pro-

pos des dessins sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale schématique d'un premier mode d'exécution de dispositif collecteur de lumière selon l'invention sans barreau conducteur de lumière, un spot lumineux d'exploration étantsupposé obtenu, sur une bande de matière, au moyen d'un rayon vecteur déplacé parallèlement à lui-même; la figure 2 est une élévation analogue à la figure 1 mais

sur laquelle on utilise un rayon vecteur pivotant en va-et-

vient à l'intérieur d'un secteur; la figure 3 est une élévation analogue à la figure 1,

comportant un dispositif collecteur de lumière selon l'inven-

tion qui fonctionne avec un barreau conducteur de lumière la figure 4 est une élévation analogue à la figure 4,

montrant une constitution un peu différente du réseau de dif-

fraction; la figure 5 est une coupe schématique de l'objet de la figure 4; la figure 6 est une élévation analogue à la figure 3, montrant un autre mode d'exécution comportant un réseau de diffraction disposé du côté d'entrée de la lumière;

la figure 7 une coupe schématique de l'objet de la figu-

re 6; la figure 8 est une élévation analogue à la figure 3,

montrant le réseau de diffraction disposé du côté diàmétra-

lement opposé à celui d'entrée de la lumière - la figure 9 est une coupe schématique de l'objet de la figure 8; la figure 10 est une élévation correspondant à la figure 6, montrant un exemple d'exécution dans lequel on utilise un rayon vecteur exécutant un mouvement en secteur et la figure 11 une représentation schématique du processus

de réalisation d'un réseau de diffraction selon l'invention.

Selon la figure 1, un rayon laser très concentré, de fréquenceprescrite, qui va et vient dans la direction de la

double flèche f, explore une bande de matière 16, transversa-

lement à sa direction longitudinale, le long d'une ligne d' exploration 17. Ainsi, à tout moment, un spot lumineux net 18 est engendré en un point différent de la ligne d'exploration 17 sur la surface de la bande de matière 16. En particulier sous l'angle de réflexion, cette lumière est réfléchie, sous la forme de rayons réfléchis 12,13, par la surface de la bande de matière 16. Toutefois, il est tout aussi possible de faire

passer la lumière en ligne droite à travers une bande de ma-

tière transparente. Le rayon vecteur 20 peut par exemple être

engendré de la façon décrite dans le DE-OS 2 433 682.

En vertu des propriétés individuelles de la bande de matière 16, la lumière réfléchie ou qui passe au travers est

dispersée dans le plan de réflexion ou de passage à l'inté-

rieur d'une marge angulaire Ip.

Selon la figure 1, parallèlement à la ligne d'exploration est disposé un réseau de diffraction 11 dont les propriétés de diffraction sont choisies de façon telle qu'à la fréquence prescrite de la lumière, il se produise une déviation nette, sous des angles Y à '<, des rayons lumineux 12 qui arrivent à l'intérieur de la marge angulaire ',f. Dans le trajet de

tous ces rayons déviés, on place un transducteur photosen-

sible 19 qui reçoit ainsi la totalité de la lumière qui arrive, en différents points de la longueur du réseau de diffraction 11, à l'intérieur de la marge angulaire prédéterminée f indépendamment du point o la lumière atteint le réseau de diffraction 11. Sur la figure 1, on a par exemple indiqué

deux positions différentes du rayon vecteur 20 déplacé paral-

lèlement à lui-même. La plus petite surface du transducteur est obtenue pour un angle moyen Y = o. La figure 2 montre schématiquement un rayon vecteur 21 partant d'un point 22 et exécutant un mouvement d'exploration en secteur dans la direction de la double flèche f. Au point

22 peut être disposé par exemple un miroir orientable qui re-

çoit un rayon laser provenant d'une source lumineuse fixe. En vertu de cette disposition, le rayon vecteur 21, selon sa position angulaire, atteint la ligne d'exploration 17 de la bande de matière sous des angles différents o, tC', oC". De façoncorrespondante, les marges angulaires 1 dispersées par la bande de matière sont placées sous des angles différents relativement au réseau de diffraction 11. Pour compenser cela, le réseau de diffraction 11 présente une constante réticulaire décroissante de gauche à droite sur la Eigure 2, ce qui est illustré par le fait que les traits du réseau présentent, de

façon indiquée schématiquement et grossièrement, des espace-

ments croissants de gauche à droite. Par suite, les rayons lumineux qui atteignent plus à gauche le réseau de diffraction 11 sont plus fortement déviés que les rayons qui arrivent au

milieu sur le réseau 11 ou plus à droite.

Les rayons de sortie 23 correspondant à des rayons d'en-

trée égaux sortent du réseau de diffraction 11 sous des an-

gles égaux en vertu d'une variation appropriée de la cons-

tante réticulaire et atteignent le transducteur photoélectri-

que 19, de même que dans l'exemple de la figure 1. La varia-

tion continuelle de l'angle du rayon vecteur 21 peut ainsi

être compensée de la façon la plus simple.

La réalisation d'un réseau de diffraction approprié aux fins de l'invention est indiquée schématiquement par la figure 11. Une onde plane cohérente de fréquence prédéterminée,

formée par un rayon laser étalé, atteint un miroir semi-

transparent 25 et est ainsi divisé en une onde de référence

26 et une onde d'objet 2t.L'onde d'objet est amenée, par réfle-

xion répétée sur des miroirs plans 28,29, à couper l'onde de référence 26 de la façon indiquée par la figure 11. Au point d'intersection, on place une matière photosensible 11

dans laquelle le dessin d'interférence formé par l'inter-

section des ondes 26,27 s'enregistre sous forme latente.

Après développement, on a un réseau de diffraction sous forme d'hologramme de volume. Lorsque cet hologramme reçoit un rayon

lumineux correspondant à l'onde de référence 26, l'onde d'ob-

jet est reproduite de la façon indiquée en tireté sur la fi-

gure 11. Ainsi, en réalisant convenablement l'hologramme, on peut réaliser des angles de déviation pratiquement quelconques

de sorte que selon l'invention, on peut se contenter de trans-

ducteurs photoélectriques 19 à surface relativement petite,en

particulier lorsque la marge angulaire Y à dévier est relati-

vement étroite.

La marge angulaire Tf que laisse passer l'hologramme 11

dépend de l'épaisseur de celui-ci. Plus l'hologramme est é-

pais, plus la résolution angulaire est grande. L'hologramme 11 présente une constitution optimale lorsqu'il laisse passer

précisément la marge angulaire prédéterminée Y avec les ra-

yons marginaux 12 tandis qu'il ne laisse pas passer un rayon

13 arrivant sous un plus grand angle (figures 1 et 2).

Un hologramme de phase relativement épais est avantageux

surtout parce que son rendement est relativement grand.Tou-

tefoisla marge angulaire tf qui traverse est alors restrein-

te.

Pour se contenter, avec des marges angulaires ' relati-

vement grandes, d'un transducteur photoélectrique 19 n'ayant

pas une trop grande surface, le réseau de diffraction 11 se-

lon l'invention est enrobé, selon la figure 3, dans un bar-

reau conducteur de lumière 14 à section circulaire. On choi-

sit les angles extrêmes de déviation YC, y ' de façon telle que la lumière de tous les rayons entrants 12 entre dans le barreau conducteur de lumière 14 sous des angles de réflexion totale. Ainsi, elle arive dans une large mesure complètement

au transducteur photoélectrique 19 couplé optiquement à l'ex-

trémité du barreau conducteur de lumière. Dans le côté frontal

opposé peut aussi être disposé un transducteur photoélectri-

que 19. Toutefois, en cet endroit peut aussi se trouver une

surface réfléchissante.

La figure 4 montre comment on peut optimiser la constante réticulaire du réseau de diffraction 11 lorsqu'il est disposé

dans un barreau conducteur de lumière 14. En effet, on choi-

sit ici la constante réticulaire de façon telle que le rayon incident moyen 12' arrivant perpendiculairement à l'axe 25 du barreau soit dévié exactement dans la direction de cet axe , donc à angle droit. Ainsi, les rayons marginaux 12 de la marge angulaire v font seulement des angles relativement petits avec l'axe 25 de sorte qu'ils arrivent, largement

sans réflexion totale, au tranducteur photoélectrique 19.

Dans la mesure o il se produit une réflexion totale, elle a lieu sous un si petit angle qu'il ne se produit pratiquement

pas de pertes.

Selon les figures 4 et 5, devant le barreau conducteur de lumière et parallèlement à celui-ci est disposée une lentille cylindrique 15 qui a pour rôle,conjointement avec l'action de

réfraction du barreau conducteur de lumière 14 de forme ron-

de, de concentrer sur la surface du réseau de diffraction 11

la lumière dispersée aussi par la bande dans le plan perpen-

diculaire à l'axe 25 du barreau, de la façon indiquée par la

figure 5, et donc d'en tirer pleinement parti pour la mesure.

Par la figure 5, on voit en outre que le réseau de diffrac-

tion 11 enrobé dans le barreau 14 est étroit en comparaison

du diamètre du barreau 14.

Selon les figures 6 et 7, le réseau de diffraction 11 est

disposé dans une région étroite du côté de la surface latéra-

le du barreau 14 o entre la lumière. Dans ce cas, il est avantageux que le plus petit angle de déviation 'T tende vers O, pour éviter autant que possible des réflexions totales et pour obtenir,là o elles se produisent, un angle d'incidence

aussi aplati que possible.

Selon la figure 7, la réfringence de la lentille cylin-

drique 15 doit être un peu plus grande que dans l'exemple des

figures 4 et 5, car ici, pour concentrer les faisceaux lumi-

neux qui sortent de la ligne d'exploration 17 dans des plans perpendiculaires à l'axe 25 du barreau, la réfringence du

barreau rond 14 ne coopère pas.

Les figures 8 et 9 montrent que le réseau de diffraction selon l'invention peut être aussi disposé, en contact optique avec le barreau conducteur de lumière, du côté diamétralement

opposé à celui d'entrée de la lumière. En pareil cas, le ré-

seau de diffraction 11 constitue une grille de réflexion et peut également être réalisé selon un procédé analogue à la figure 11. Selon la figure 9, pour concentrer la lumière convergente dans les plans perpendiculaires à l'axe 25 du barreau, on peut à nouveau tirer parti en même temps de la réfringence du barreau 14 de sorte qu'ici, les conditions sont analogues à celles de l'exemple d'exécution des figures 4 et 5. Toutefois, dans l'exemple d'exécution des figures 8,9, la réfringence de la lentille cylindrique 15 n'a pas besoin d'être tout à fait aussi grande que dans l'exemple des figures 4 et 5, car le réseau de diffraction 11 est à une plus grande distance du

côté d'entrée de la lumière.

La figure 10 montre que même dans les dispositifs collec-

tifs de lumière selon l'invention qui sont équipés d'un bar-

reau conducteur de lumière, on peut utiliser un rayon vecteur

* 21 exécutant un mouvement d'exploration en secteur conformé-

ment à la figure 2. La figure 10 montre un barreau conducteur de lumière analogue à l'exemple d'exécution selon les figures 6 et 7, présentant sur son côté d'entrée de lumière un réseau de diffraction 11 analogue à celui de la figure 2, de sorte

que même des rayons lumineux arrivant sur le réseau de diffrac-

tion 11 sous des angles différents entrent dans le barreau con-

ducteur de lumière 14 en faisant des angles égaux avec l'axe du barreau. Ainsi, les conditions de réflexion totale sont les mêmes pour tous les rayons déviés 23 de sorte que pour un rayon entrant d'égale intensité, on obtient aussi un signal électrique correspondant à la sortie du transducteur photo-

électrique 19.

Pour plus de simplicité, à la suite de la ligne d'explora-

tion 17 de la figure 10, on a seulement représenté les rayons réfléchis moyens 12' tandis que pour plus de clarté, on a omis la marge angulaire 'p existant effectivement, selon les

exemples précédents.

Le réseau de diffraction selon l'invention peut aussi

être réalisé photographiquement ou mécaniquement. Il peut aus-

si être copié photochimiquement, thermoplastiquement ou holo-

graphiquement d'après un réseau existant.

Quand le réseau est "orienté", c'est-à-dire quand il

présente des directions de réflexion préférentielles en ver-

tu de sa constitution mécanique, on peut, pour un réseau de phase en surface, obtenir des rendements de déviation supé-

rieurs à 50 %.

Au sujet de l'exemple d'exécution de la figure 4, o les rayons lumineux déviéssont pratiquement dirigés parallèlement à l'axe 25 du barreau, il faut encore remarquer que dans le

cas d'un réseau de diffraction 11 épais, en vertu de la con-

dition de Bragg, il est assuré que la lumière réfléchie par

le barreau ne change plus de direction de façon désavantageu-

se en passant à nouveau à travers le réseau 11, en raison de

la symétrie des réflexions qui se produisent.

En vertu de la constitution selon l'invention, on peut

atteindre des rendements de près de 100%. En vertu de la peti-

te longueur de période du réseau, qui est d'environ une demi-

longueur d'onde de la lumière utilisée, il ne se produit pas de modulation de la lumière déviée. Avec un rayon vecteur qui explore en secteur, on peut obtenir approximativement la même

précision de mesure qu'avec un rayon vecteur déplacé parallè-

lement à lui-même. En choisissant convenablement le réseau de diffraction, on peut obtenir un effet de filtrage en ce qui

concerne les marges angulaires passantes.

En particulier, le dispositif collecteur de lumière se-

lon l'invention permet une économie sur le barreau conducteur

de lumière et sur l'ensemble du système. La sûreté de détec-

tion des défauts est notablement accrue.

Aussi bien dans le mode d'exécution avec barreau conduc-

teur de lumière que sans ce barreau, l'avantage de dévier le rayon moyen d'une marge angulaire dans une direction parallèle au réseau de diffraction est que la lumière du rayon moyen ne se propage pas jusqu'à l'extrémité du réseau de diffraction, mais est dispersé successivement en direction latérale. Ainsi, elle n'arrive pas au transducteur photoélectrique prévu dans la région de l'extrémité du réseau de diffraction. Cela est un grand avantage pour la détermination des défauts, si le rayon moyen correspond à la réflexion normale non perturbée ou au passage normale non perturbé de la lumière à travers la

bande de matière et si les défauts se traduisent par des dé-

viations plus ou moins grandes de la lumière. Autrement dit, l'invention permet ainsi une sorte d'éclairage de fond noir

en éliminant le rayon moyen très intense. Un avantage supplé-

mentaire est que lors de la déviation mentionnée du rayon moyen dans une direction parallèle au réseau de réfraction, le récepteur photoélectrique peut présenter la plus petite

surface possible.

Un avantage particulier de l'utilisation d'hologrammes en tant que réseaux de diffraction réside encore dans le fait

qu'alors, on peut choisir librement la direction de l'onde re-

constituée. La figure 7 montre par exemple comment, dans le plan perpendiculaire à la direction longitudinale, on peut choisir l'angle de déviation de la lumière incidente de façon telle que le rayonnement dévie atteigne sous un plus grand angle la surface latérale du barreau rond et que la part qui

revient sur l'hologramme après plusieurs réflexions soit mi-

nime. La lumière déviée est indiquée en tireté sur la figure 7. On peut aussi réaliser dans ce plan toute autre déviation

désirée.

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Claims (13)

REVEND ICAT IONS

1. Dispositif collecteur de lumière comportant une sur-

face collectrice de lumière et un dispositif optique de dévia-

tion de lumière de forme allongée pratiquement perpendiculai-

re à cette surface, pour la déviation, en direction de la surface collectrice de lumière, de rayons lumineux situés dans un plan d'incidence et arrivant en direction longitudinale en différents points avec une composante essentielle dirigée perpendiculairement à la direction longitudinale, sous des

angles compris dans une marge angulaire prédéterminée, dis-

positif caractérisé par le fait que le dispositif de déviation

de lumière est un réseau de diffraction (11).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par

le fait que le réseau de diffraction est sous forme d'holo-

gramme, en particulier d'hologramme de phase ayant une épais-

seur telle que précisément tous les rayons lumineux (12) arri-

vant sous des angles de la marge angulaire prédéterminée ( 'f puissent passer avec déviation mais queles rayons lumineux

(13) extérieurs à cette marge angulaire ( %) ne passent pas.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2,dans

lequel la marge angulaire est dans la même direction relati-

vement à la direction longitudinale en tous points le long du dispositif de déviation de lumière, caractérisé par le fait

que le réseau de diffraction (11) présente sur toute sa lon-

gueur la même constante réticulaire.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2,dans

lequel la marge angulaire présente une direction différente

relativement à la direction longitudinale au moins en quel-

ques points le long du dispositif de déviation de lumière,

caractérisé par le fait que la constante réticulaire du ré-

seau de diffraction (11) est variable en direction longitu-

dinale de telle sorte que malgré la direction variable de la marge angulaire, les rayons déviés ont pratiquement la même

direction en tous les points de la direction longitudinale.

5. Dispositif selon la revendication 4, pour la dévia-

tion de la lumière venant d'une bande de matière balayée par un rayon d'exploration se mouvent en secteur, caractérisé par le fait que la constante réticulaire augmente ou diminue constamment en fonction de l'angle d'incidence ( oC, oX', oc")

sur la bande, pour assurer une direction pratiquement sem-

blable de tous les rayons déviés.

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

comportant un barreau conducteur de lumière, de préférence rond, parallèle au dispositif de déviation de lumière et en

contact optique avec celui-ci, caractérisé par le fait que-

l'angle de déviation ( Y ') de tous les rayons compris dans la marge angulaire prédéterminée < %4) est si grand qu'ils font avec la paroi du barreau conducteur de lumière (14) des

angles de réflexion totale.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le réseau de diffraction (11) est disposé du côté de la surface latérale du barreau conducteur de lumière

(14) o entre la lumière.

8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait queleréseau de diffraction est disposé du côté de la surface latérale du barreau (14) diamétralement opposé à

celui o entre la lumière et constitue une grille de réfle-

xion.

9.. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le réseau de diffraction est enrobé dans-le

barreau conducteur de lumière (14) le long de l'axe de celui-

ci.

10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9,

caractérisé par le fait que la lumière arrivant sous un angle' du milieu de la marge angulaire prédéterminée ( est

déviée sous un angle d'environ 90 .

11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10,

caractérisé par le fait que la largeur du réseau de diffrac-

tion (11) enrobé représente seulement une fraction du diamè-

tre du barreau conducteur de lumière.

12. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 11,

caractérisé par le fait que les faisceaux lumineux divergents situés dans desplans perpendiculaires à l'axe du barreau sont concentrés sur le réseau de diffraction (11) par une lentille cylindrique (15) parallèle au barreau conducteur de lumière

(14) et éventuellement par le barreau (14) de forme ronde.

13. Dispositif selon l'une des-revendications 1 à 5,

caractérisé par le fait que les rayons lumineux (12) de la

marge angulaire (. ) sont déviés en moyenne parallèle-

ment à la surface du réseau de diffraction.