FR2849509A1

FR2849509A1 - Surface illumination system for use in fluorescence imagery, has two optical line generators that cooperate with each other to form luminous surface that is continuous and homogeneous in intensity at exit from pencil of light

Info

Publication number: FR2849509A1
Application number: FR0216923A
Authority: FR
Inventors: Emmanuel Froigneux; Michel Leclercq; Bernard Roussel
Original assignee: Horiba Jobin Yvon SAS
Current assignee: Horiba Jobin Yvon SAS
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2002-12-31
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-31
Also published as: FR2849509B1

Abstract

The system has two optical line generators (3,4) having an axis of line (5,6) each, placed in a glance. A optical line generators has a divergent optical system generating line of width and uniform intensity at exist, starting from a pencil of light (1) incidental with its entry. The line generators cooperate with each other to form a luminous surface (2), continuous and homogenous in intensity at exit from the pencil of light. An Independent claim is also included for a microscope including a system of illumination.

Description

ii

La présente invention concerne un système d'éclairement d'une surface et un microscope comportant un tel système. The present invention relates to a system for illuminating a surface and to a microscope comprising such a system.

Dans de nombreux domaines allant du nettoyage de surface de bâtiments (nettoyage de monuments historiques,..) à l'imagerie 5 spectrométrique, il est utile d'éclairer une surface dans des conditions contrôlées, optimales, c'est-à-dire généralement homogènes et uniformes. In many fields ranging from surface cleaning of buildings (cleaning of historic monuments, etc.) to spectrometric imaging, it is useful to illuminate a surface under controlled, optimal conditions, that is to say generally homogeneous and uniform.

On connaît de nombreux dispositifs ou procédés de l'art antérieur permettant d'éclairer une surface. On peut citer, par exemple, la fibre optique dans laquelle un faisceau est injecté et l'image du coeur de la fibre est 10 projetée sur l'objet à éclairer. Le diamètre du coeur de la fibre détermine le diamètre de la surface d'éclairement. Cependant, le système est complexe à mettre en oeuvre, l'homogénéité de l'éclairement moyenne et il existe des pertes de flux lumineux. L'éclairement d'une surface peut résulter de la focalisation d'un faisceau lumineux au moyen d'un système optique, par 15 exemple une lentille, et du placement de ladite surface en dehors du plan focal de ce système optique. Cependant, l'éclairement résultant de cette défocalisation est inhomogène. On peut également mettre en oeuvre une pièce tournante composée de deux miroirs permettant d'illuminer de manière annulaire un objectif fond noir. L'éclairement est toutefois non instantané, 20 inhomogène et le système complexe. Numerous devices or methods of the prior art are known for illuminating a surface. Mention may be made, for example, of the optical fiber into which a beam is injected and the image of the core of the fiber is projected onto the object to be illuminated. The diameter of the fiber core determines the diameter of the lighting surface. However, the system is complex to implement, the homogeneity of the average illumination and there are losses of light flux. The illumination of a surface can result from the focusing of a light beam by means of an optical system, for example a lens, and from the placement of said surface outside the focal plane of this optical system. However, the illumination resulting from this defocusing is inhomogeneous. It is also possible to use a rotating part made up of two mirrors making it possible to illuminate a dark field objective annularly. However, the illumination is not instantaneous, inhomogeneous and the system complex.

On peut citer aussi parmi ces dispositifs de l'art antérieur, la combinaison d'un scanner et d'une platine de déplacement motorisée, ou de deux scanners. Dans le premier cas, un miroir scanner déplace un faisceau lumineux dans une direction et l'objet à éclairer est déplacé dans une autre 25 direction orthogonale à la première. Dans le deuxième cas, un miroir scanner déplace un faisceau dans une direction et un second scanner déplace ce faisceau dans une autre direction orthogonale à la première. Toutefois encore, ces systèmes s'avèrent complexes et encombrants et l'éclairement non instantané. Le diffuseur holographique a la propriété de transformer le profil gaussien d'un faisceau lumineux en un profil de forme différente, par exemple rectangulaire. Il n'est cependant utilisable que pour une longueur d'onde (mono-longueur d'onde) et une géométrie de faisceau spécifiques. Mention may also be made, among these devices of the prior art, of the combination of a scanner and a motorized movement stage, or of two scanners. In the first case, a scanning mirror moves a light beam in one direction and the object to be illuminated is moved in another direction orthogonal to the first. In the second case, a scanning mirror moves a beam in one direction and a second scanner moves this beam in another direction orthogonal to the first. However still, these systems prove to be complex and bulky and the lighting not instantaneous. The holographic diffuser has the property of transforming the Gaussian profile of a light beam into a profile of different shape, for example rectangular. However, it can only be used for a specific wavelength (single wavelength) and beam geometry.

On connaît par ailleurs des éléments optiques permettant à partir d'un 35 faisceau lumineux entrant dans ledit élément d'obtenir une ligne en sortie. There are also known optical elements making it possible, from a light beam entering said element, to obtain an output line.

Ainsi, les lentilles cylindriques qui ont un rayon de courbure infini suivant une direction donnent d'un point lumineux une image allongée et sont généralement mis en ceuvre dans les dispositifs de détection optiques à une dimension. Cependant, ces lentilles cylindriques présentent une distribution de 5 l'intensité qui est gaussienne. La répartition de l'énergie sur un objet diminue radialement en s'éloignant du centre du faisceau et n'est donc pas uniforme. Thus, cylindrical lenses which have an infinite radius of curvature in a direction give an elongated image of a light point and are generally used in one-dimensional optical detection devices. However, these cylindrical lenses have an intensity distribution which is Gaussian. The distribution of energy on an object decreases radially away from the center of the beam and is therefore not uniform.

Bewsher et ai. {Applied optics 35 (1996) 1654 - 1658} ont démontré récemment la réalisation d'éléments optiques de projection de faisceau laser et en particulier d'une lentille divergente destinée à générer à partir d'un 10 faisceau lumineux incident à son entrée une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie. D'autres formes ont été rapportées avec ces éléments optiques telles que des cercles, des croix, une matrice de points ou un D. Cependant l'inconvénient majeur de ces éléments optiques de l'art antérieur est qu'ils ne permettent pas d'obtenir une surface éclairée de 15 manière continue et uniforme. Bewsher et al. {Applied optics 35 (1996) 1654 - 1658} have recently demonstrated the production of optical elements for laser beam projection and in particular a divergent lens intended to generate from a light beam incident at its entry a line of uniform width and intensity on exit. Other shapes have been reported with these optical elements such as circles, crosses, a dot matrix or a D. However the major drawback of these optical elements of the prior art is that they do not allow obtaining a continuously and uniformly lit surface.

L'objectif de la présente invention est de proposer un système d'éclairement simple dans sa conception et dans son mode opératoire, économique et permettant de projeter en sortie à partir d'un faisceau lumineux incident à son entrée, une surface continue et homogène en intensité. The objective of the present invention is to provide a lighting system which is simple in its design and in its operating mode, economical and making it possible to project a continuous and homogeneous surface from an incident light beam at its entry. intensity.

A cet effet, l'invention concerne un système d'éclairement d'une surface comprenant un premier élément optique générateur de ligne et un deuxième élément optique générateur de ligne, chacun desdits éléments optiques ayant un axe de ligne, lesdits axes étant placés en regard. To this end, the invention relates to a system for illuminating a surface comprising a first optical line generating element and a second optical line generating element, each of said optical elements having a line axis, said axes being placed opposite .

Selon l'invention, - au moins un des premier et deuxième éléments optiques générateurs de ligne comprend un système optique divergent destiné à générer à partir d'un faisceau lumineux incident à son entrée une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie, et le premier élément optique générateur de ligne coopère avec ledit 30 deuxième élément optique pour former en sortie à partir d'un faisceau lumineux entrant dans le système d'éclairement une surface lumineuse continue et homogène en intensité. According to the invention, - at least one of the first and second line generating optical elements comprises a divergent optical system intended to generate, from a light beam incident at its input, a line of uniform width and intensity at the output, and the first line generating optical element cooperates with said second optical element to form, at the output from a light beam entering the lighting system, a continuous and homogeneous intensity light surface.

Dans différents modes de réalisation, la présente invention concerne également les caractéristiques suivantes qui devront être considérées 35 isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: l'axe de ligne du premier élément optique forme un angle e avec l'axe de ligne du deuxième élément optique qui est égal à 900 +/- 50, - les axes de ligne des premier et deuxième éléments optiques générateurs de ligne sont perpendiculaires (O = 90 ), - les premier et deuxième éléments optiques générateurs de ligne comprennent des systèmes optiques divergents destinés à générer à partir d'un faisceau lumineux incident à leur entrée, une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie, - lesdits systèmes optiques ont même angle de divergence, - lesdits systèmes optiques ont un angle de divergence différent, - l'angle de divergence d'au moins un système est de 1 , - l'angle de divergence d'au moins un système est de 50, - l'angle de divergence d'au moins un système est de 100, - les premier et deuxième éléments optiques générateurs de ligne sont 15 différents, - le système d'éclairement comprend un miroir oscillant, - les premier et deuxième éléments optiques sont réalisés dans un matériau adapté pour le proche ultraviolet. In different embodiments, the present invention also relates to the following characteristics which must be considered in isolation or according to all their technically possible combinations: the line axis of the first optical element forms an angle e with the line axis of the second element optic which is equal to 900 +/- 50, - the line axes of the first and second line generating optical elements are perpendicular (O = 90), - the first and second line generating optical elements include divergent optical systems intended for generate from a light beam incident at their entry, a line of uniform width and intensity at exit, - said optical systems have the same angle of divergence, - said optical systems have a different angle of divergence, - the angle divergence of at least one system is 1, - the divergence angle of at least one system is 50, - the angle of diver gence of at least one system is 100, - the first and second optical line generating elements are different, - the lighting system comprises an oscillating mirror, - the first and second optical elements are made of a material suitable for the near ultraviolet.

L'invention concerne également un microscope. Selon l'invention, ledit 20 microscope comprend un système d'éclairement tel que défini précédemment. The invention also relates to a microscope. According to the invention, said microscope comprises an illumination system as defined above.

Dans différents modes de réalisation possibles, l'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un système d'éclairement dans un premier mode de réalisation de la présente invention; - la figure 2 représente schématiquement un système d'éclairement dans un deuxième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 3 représente schématiquement un système d'éclairement dans un troisième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 4 est un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention 30 montrant l'intensité intégrée dans le temps sur une surface obtenue par l'intermédiaire d'un miroir oscillant et d'un système optique divergent destiné à générer à partir d'un faisceau lumineux incident à son entrée une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie. In different possible embodiments, the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 schematically shows an illumination system in a first embodiment of the present invention; - Figure 2 schematically shows an illumination system in a second embodiment of the present invention; - Figure 3 schematically shows an illumination system in a third embodiment of the present invention; FIG. 4 is a first example of implementation of the invention showing the intensity integrated over time on a surface obtained by means of an oscillating mirror and a divergent optical system intended to generate from of a light beam incident at its entry a line of uniform width and intensity at the exit.

- la figure 5 est un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention 35 montrant la distribution de l'intensité sur une surface obtenue en croisant deux systèmes optiques divergents destinés à générer à partir d'un faisceau lumineux incident à son entrée une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie. Un objet de la présente invention est la réalisation d'un système 5 d'éclairement formant à partir d'un faisceau lumineux 1 entrant dans le dit système une surface lumineuse 2 en sortie. Cette surface 2 est de manière avantageuse continue et présente une distribution homogène de son intensité lumineuse. On entend par distribution homogène de l'intensité lumineuse sur l'ensemble de la surface 2, un écart entre l'intensité mesurée en un point 10 donné de cette surface par rapport à l'intensité maximale mesurée, inférieur ou égal à 15 %. Cette distribution homogène de l'intensité lumineuse assure une répartition uniforme de l'énergie lumineuse à la surface d'un objet. - Figure 5 is a second example of implementation of the invention 35 showing the distribution of the intensity on a surface obtained by crossing two divergent optical systems intended to generate from a light beam incident at its entry a line of uniform width and intensity on exit. An object of the present invention is the production of a lighting system 5 forming from a light beam 1 entering said system a light surface 2 at exit. This surface 2 is advantageously continuous and has a homogeneous distribution of its light intensity. The term homogeneous distribution of the light intensity over the entire surface 2 means a difference between the intensity measured at a given point 10 of this surface compared to the maximum intensity measured, less than or equal to 15%. This homogeneous distribution of light intensity ensures a uniform distribution of light energy on the surface of an object.

Un autre objet de la présente invention est de pouvoir modifier les dimensions de cette surface lumineuse 2 pour l'adapter, par exemple, à une 15 zone à traiter. Il est aussi possible de modifier la forme de cette surface lumineuse 2 pour obtenir une surface rectangulaire ou une surface carrée. Another object of the present invention is to be able to modify the dimensions of this light surface 2 to adapt it, for example, to an area to be treated. It is also possible to modify the shape of this luminous surface 2 to obtain a rectangular surface or a square surface.

Le système d'éclairement comprend un premier 3 et un deuxième 4 élément optique générateur de ligne. On entend par "générateur de ligne", un élément optique qui recevant un faisceau lumineux 1 à son entrée, génère en 20 sortie une ligne de largeur et d'intensité uniforme dans une direction unique. The lighting system comprises a first 3 and a second 4 optical line generating element. The term "line generator" is understood to mean an optical element which receives a light beam 1 at its input, and generates at the output a line of uniform width and intensity in a single direction.

Les extrémités de ladite ligne sont de plus bien définies. Chacun desdits éléments optiques 3, 4 a un axe de ligne 5, 6 et lesdits axes 5, 6 sont placés en regard. The ends of said line are moreover well defined. Each of said optical elements 3, 4 has a line axis 5, 6 and said axes 5, 6 are placed opposite.

Selon l'invention, au moins un des premier 3 et deuxième 4 éléments 25 optiques générateurs de ligne comprend un système optique divergent destiné à générer à partir d'un faisceau lumineux 1 incident à son entrée, une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie. L'angle de divergence dudit système optique divergent est alors préférentiellement pris entre 1 et 100 pour les applications liées à la microscopie. D'une façon plus générale, cet angle peut 30 varier jusqu'à 120 . According to the invention, at least one of the first 3 and second 4 line-generating optical elements 25 comprises a divergent optical system intended to generate, from a light beam 1 incident at its entry, a line of uniform width and intensity output. The angle of divergence of said divergent optical system is then preferably taken between 1 and 100 for applications related to microscopy. More generally, this angle can vary up to 120.

Le premier élément 3 optique générateur de ligne coopère avec le deuxième élément 4 optique pour former en sortie à partir d'un faisceau lumineux 1 entrant dans le système d'éclairage une surface lumineuse 2 continue et homogène en intensité. The first optical element 3 generating line cooperates with the second optical element 4 to form at the output from a light beam 1 entering the lighting system a light surface 2 continuous and homogeneous in intensity.

La figure 1 montre un premier mode de réalisation. Les premier 3 et deuxième 4 éléments optiques générateurs de ligne comprennent des systèmes optiques divergents destinés à générer à partir d'un faisceau lumineux 1 incident à leur entrée, une ligne de largeur et d'intensité uniforme 5 en sortie. Lesdits systèmes optiques divergents peuvent soit présenter le même angle de divergence, soit avoir un angle de divergence différent. Les dimensions de la surface éclairée à une distance D du système d'éclairement étant définies par l'angle de divergence respectif de chacun desdits systèmes optiques, il est alors possible de varier la forme et les dimensions de la 10 surface éclairée 2. Figure 1 shows a first embodiment. The first 3 and second 4 line generating optical elements comprise divergent optical systems intended to generate, from a light beam 1 incident at their entry, a line of uniform width and intensity 5 at exit. Said diverging optical systems can either have the same angle of divergence or have a different angle of divergence. The dimensions of the illuminated surface at a distance D from the illumination system being defined by the respective angle of divergence of each of said optical systems, it is then possible to vary the shape and the dimensions of the illuminated surface 2.

Dans un deuxième mode de réalisation, les premier 3 et deuxième 4 éléments optiques générateurs de ligne comprennent un miroir oscillant et un système optique divergent destiné à générer à partir d'un faisceau lumineux 1 incident à son entrée une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie. Ce 15 miroir présente un mouvement oscillatoire autour d'un axe de rotation, ou axe de ligne 5, 6, tel qu'un faisceau lumineux 1 envoyé sur ledit miroir oscillant décrit une ligne dont la distribution en intensité est uniforme lorsqu'elle est intégrée dans le temps. Ce système d'éclairement permet également avantageusement de projeter en sortie dudit système une surface éclairée 2 20 continue et présentant une distribution de l'intensité intégrée dans le temps homogène. Le miroir oscillant peut être placé avant ou après ledit système optique. La figure 2a) représente un miroir oscillant sur lequel une ligne de largeur et d'intensité uniforme est projetée par l'intermédiaire du système optique. Sur la figure 2b), un faisceau lumineux 1 émis par une source de 25 lumière est envoyé sur un miroir oscillant. Ce dernier, par son mouvement périodique, balaye l'axe de ligne du système optique destiné à générer à partir d'un faisceau lumineux 1 incident à son entrée une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie. Dans les deux cas, la ligne ainsi formée se déplace de manière périodique suivant un axe perpendiculaire à la direction 30 qu'elle forme. Les fréquence et amplitude d'oscillation dudit miroir sont variables. Dans un mode de réalisation, la fréquence d'oscillation du miroir est adaptée par exemple au dispositif de détection ou d'acquisition mis en oeuvre pour détecter les modifications apportées à la surface 2 d'un objet sous l'effet de l'éclairement de ladite surface 2. In a second embodiment, the first 3 and second 4 line-generating optical elements comprise an oscillating mirror and a divergent optical system intended to generate from a light beam 1 incident at its entry a line of width and intensity uniform output. This mirror has an oscillatory movement around an axis of rotation, or line axis 5, 6, such as a light beam 1 sent on said oscillating mirror describes a line whose distribution in intensity is uniform when it is integrated. in time. This lighting system also advantageously makes it possible to project at the output of said system a continuous illuminated surface 2 and having a distribution of the intensity integrated over homogeneous time. The oscillating mirror can be placed before or after said optical system. Figure 2a) shows an oscillating mirror on which a line of uniform width and intensity is projected through the optical system. In FIG. 2b), a light beam 1 emitted by a light source is sent to an oscillating mirror. The latter, by its periodic movement, scans the line axis of the optical system intended to generate from a light beam 1 incident at its entry a line of uniform width and intensity at exit. In both cases, the line thus formed moves periodically along an axis perpendicular to the direction it forms. The frequency and amplitude of oscillation of said mirror are variable. In one embodiment, the frequency of oscillation of the mirror is adapted for example to the detection or acquisition device used to detect the modifications made to the surface 2 of an object under the effect of the illumination of said surface 2.

Dans un mode de réalisation, l'axe de ligne 5 du premier élément 3 optique forme un angle 0 avec l'axe de ligne 6 du deuxième élément 4 optique qui est égal à 900 +/-AO, o AO est fonction de la géométrie du faisceau lumineux 1 incident et reste inférieur à 50. Préférentiellement, l'axe de ligne 5 5 du premier élément 3 optique et l'axe de ligne 6 du deuxième élément 4 optique sont perpendiculaires (O = 900). Ils sont alors dits croisés. Un faisceau lumineux 1 incident sur le premier élément 3 optique génère une ligne qui est envoyée sur l'axe de ligne 6 du deuxième élément optique 4. Ce dernier transforme chaque rayon incident en un faisceau divergent selon une direction 10 unique inclinée d'un angle de 90 par rapport à la direction donnée par le premier élément 3 optique. Chaque rayon incident une fois projeté par le deuxième élément 4 optique forme une surface lumineuse 2 continue dont la répartition en intensité atteint une très haute qualité d'homogénéité. Lorsque les premier 3 et deuxième 4 éléments optiques générateurs de ligne 15 comprennent des systèmes optiques destinés à générer à partir d'un faisceau lumineux 1 incident à leur entrée une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie et que l'angle de divergence desdits systèmes est identique, la surface 2 obtenue est carrée. L'angle de divergence détermine la dimension du coté. Dans le cas o les angles de divergence sont différents, la surface 2 20 formée est rectangulaire. La longueur et la largeur de ce rectangle sont alors respectivement définies par l'angle de divergence de chacun des systèmes optiques. Notons que l'homogénéité de la surface 2 décroît rapidement en s'éloignant de ce mode de réalisation préféré dans lequel les axes de ligne 5, 25 6 du premier élément 3 optique et du deuxième élément 4 optique sont perpendiculaires. De plus, les contours de la surface éclairée 2 perdent alors leur forme rectangulaire ou carrée. In one embodiment, the line axis 5 of the first optical element 3 forms an angle 0 with the line axis 6 of the second optical element 4 which is equal to 900 +/- AO, where AO is a function of the geometry of the incident light beam 1 and remains less than 50. Preferably, the line axis 5 5 of the first optical element 3 and the line axis 6 of the second optical element 4 are perpendicular (O = 900). They are then said to be crossed. A light beam 1 incident on the first optical element 3 generates a line which is sent on the line axis 6 of the second optical element 4. The latter transforms each incident ray into a diverging beam in a single direction 10 inclined by an angle of 90 relative to the direction given by the first optical element 3. Each incident ray once projected by the second optical element 4 forms a continuous light surface 2 whose intensity distribution reaches a very high quality of homogeneity. When the first 3 and second 4 line generating optical elements 15 comprise optical systems intended to generate from a light beam 1 incident at their entry a line of uniform width and intensity at exit and the angle of divergence of said systems is identical, the surface 2 obtained is square. The angle of divergence determines the dimension of the side. In the case where the angles of divergence are different, the surface 2 formed is rectangular. The length and the width of this rectangle are then respectively defined by the angle of divergence of each of the optical systems. Note that the homogeneity of the surface 2 decreases rapidly as it moves away from this preferred embodiment in which the line axes 5, 25 6 of the first optical element 3 and of the second optical element 4 are perpendicular. In addition, the contours of the illuminated surface 2 then lose their rectangular or square shape.

Dans un mode de réalisation particulier, les systèmes optiques divergents destinés à générer à partir d'un faisceau lumineux 1 incident à leur 30 entrée, une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie, comprennent des lentilles. L'invention concerne également un microscope comprenant un système d'éclairement tel que décrit précédemment. La figure 3 montre un exemple de mode de réalisation d'un microscope de l'invention. Un faisceau lumineux 1 35 est envoyé sur un système d'éclairement comprenant des systèmes optiques destinés à générer à partir d'un faisceau lumineux incident à leur entrée, une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie. Le système de lentilles L1 et L2 conjugue la pupille d'entrée de l'objectif 7 et le système d'éclairement. In a particular embodiment, the divergent optical systems intended to generate, from a light beam 1 incident at their entry, a line of uniform width and intensity at exit, comprise lenses. The invention also relates to a microscope comprising an illumination system as described above. FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a microscope of the invention. A light beam 135 is sent to an illumination system comprising optical systems intended to generate, from an incident light beam at their entry, a line of uniform width and intensity at exit. The lens system L1 and L2 combine the entrance pupil of objective 7 and the lighting system.

L'image de la surface 2 homogène formée sur la lentille L1 se fait sur 5 l'échantillon par l'intermédiaire de la lentille L2 et de l'objectif 7 du microscope. The image of the homogeneous surface 2 formed on the lens L1 is taken on the sample via the lens L2 and the objective 7 of the microscope.

L'échantillon 8 est ainsi éclairé de manière homogène. On comprend que le principe présenté ci-dessus est inchangé si le système d'éclairement comporte un miroir oscillant. Sample 8 is thus homogeneously illuminated. It is understood that the principle presented above is unchanged if the lighting system includes an oscillating mirror.

Ce microscope peut être utilisé pour la microscopie Raman et la 10 microscopie de fluorescence. Un élément réflecteur peut faire l'image de la surface éclairée, ou de la ligne produite par le système d'éclairement comprenant un miroir oscillant, sur la fente d'un spectromètre pour analyse. This microscope can be used for Raman microscopy and fluorescence microscopy. A reflective element can image the illuminated surface, or the line produced by the illumination system comprising an oscillating mirror, on the slit of a spectrometer for analysis.

Le domaine d'énergie du faisceau lumineux peut être large et inclure le proche UV. Le faisceau lumineux peut avantageusement être un faisceau 15 laser. The energy range of the light beam can be wide and include the near UV. The light beam can advantageously be a laser beam.

Le système d'éclairement peut avantageusement être mis en oeuvre par exemple pour l'industrie des semi-conducteurs, le nettoyage de surface (nettoyage de réacteur, restauration d'oeuvre d'art, ...), l'imagerie de fluorescence, l'holographie industrielle (holographie numérique, 20 shearographie, holographie de speckle, ..), les traitements cutanées ou la chirurgie de l'oeil en médecine, le pompage optique pour obtenir un inversement de population dans le milieu actif sans les effets d'échauffement local ou de focalisation thermique ("self focusing") qui nuisent à la qualité de l'émission laser. The lighting system can advantageously be implemented for example for the semiconductor industry, surface cleaning (reactor cleaning, restoration of a work of art, etc.), fluorescence imaging, industrial holography (digital holography, 20 shearography, speckle holography, ..), skin treatments or eye surgery in medicine, optical pumping to obtain a population reversal in the active medium without the effects of local heating or thermal focusing ("self focusing") which adversely affects the quality of the laser emission.

Le système d'éclairage de l'invention a fait l'objet de plusieurs mises en oeuvre présentées dans les exemples suivants faisant ressortir la qualité des résultats obtenus: The lighting system of the invention has been the subject of several implementations presented in the following examples, highlighting the quality of the results obtained:

Exemple 1Example 1

La Figure 4 montre un premier exemple de mise en oeuvre d'un tel 30 système d'éclairement pour un faisceau laser centré sur longueur d'onde . Le système d'éclairement recevant ledit faisceau lumineux 1 forme une surface lumineuse 2 rectangulaire dont la distribution en intensité intégrée dans le temps est mesurée. Le système d'éclairement comporte un miroir pivotant 3 et un système optique 4 destiné à générer à partir d'un faisceau lumineux 35 incident 1 à son entrée une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie. FIG. 4 shows a first example of implementation of such an illumination system for a laser beam centered on wavelength. The lighting system receiving said light beam 1 forms a rectangular light surface 2 whose intensity distribution integrated over time is measured. The lighting system comprises a pivoting mirror 3 and an optical system 4 intended to generate, from an incident light beam 1 at its input, a line of uniform width and intensity at the output.

L'axe z des ordonnées 8 représente l'intensité relative moyenne. L'axe x des abscisses 9 représente l'angle de déviation du miroir oscillant (unités arbitraires). L'axe y 10 représente la position du point sur la ligne générée par le système optique. Le résultat est une surface 11 sur laquelle chaque point M 5 est caractérisé par sa position (x, y) dans le plan d'observation et par l'intensité lumineuse qui lui est associée (z). The z axis of the ordinates 8 represents the average relative intensity. The x-axis of the abscissa 9 represents the angle of deviation of the oscillating mirror (arbitrary units). The y axis 10 represents the position of the point on the line generated by the optical system. The result is a surface 11 on which each point M 5 is characterized by its position (x, y) in the observation plane and by the light intensity associated with it (z).

Cette distribution présente une zone centrale 12 et des pics 13 sur les contours latéraux. Lesdits pics 13 s'expliquent par les changements de direction du balayage du miroir qui impliquent une variation de la vitesse de 10 balayage sur les extrémités de la course (accélération/décélération). This distribution has a central zone 12 and peaks 13 on the lateral contours. Said peaks 13 are explained by the changes in direction of scanning of the mirror which involve a variation in the scanning speed at the ends of the travel (acceleration / deceleration).

Exemple 2 La Figure 5 est un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention montrant la distribution en intensité d'une surface lumineuse 2 rectangulaire obtenue avec un système d'éclairement comportant deux systèmes optiques 15 3, 4 destinés à générer à partir d'un faisceau lumineux 1 incident à leur entrée une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie. L'axe z des ordonnées 14 représente l'intensité normalisée et les axes x 15 et y 16 représentent les cordonnées de chaque point dans le plan de la surface éclairée (unités arbitraires). Cette distribution présente une zone centrale 12 et des pics 13 sur les contours de la surface. La légère inhomogénéité observée sur les contours de la surface est liée dans ce cas aux caractéristiques spécifiques de la source laser utilisée. Example 2 FIG. 5 is a second example of implementation of the invention showing the intensity distribution of a rectangular light surface 2 obtained with an illumination system comprising two optical systems 15 3, 4 intended to generate from 'a light beam 1 incident at their entry a line of uniform width and intensity at exit. The z axis of the ordinates 14 represents the normalized intensity and the axes x 15 and y 16 represent the coordinates of each point in the plane of the illuminated surface (arbitrary units). This distribution has a central zone 12 and peaks 13 on the contours of the surface. The slight inhomogeneity observed on the contours of the surface is linked in this case to the specific characteristics of the laser source used.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système d'éclairement d'une surface comprenant un premier élément (3) optique générateur de ligne et un deuxième élément (4) optique 5 générateur de ligne, chacun desdits éléments (3, 4) optiques ayant un axe de ligne (5, 6), lesdits axes (5, 6) étant placés en regard, caractérisé en ce que - au moins un des premier (3) et deuxième (4) éléments optiques générateurs de ligne comprend un système optique divergent destiné à 10 générer à partir d'un faisceau lumineux (1) incident à son entrée, une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie, et le premier élément (3) optique générateur de ligne coopère avec ledit deuxième élément'(4) optique pour former en sortie à partir d'un faisceau lumineux (1) entrant dans le système d'éclairement une surface lumineuse (2) 15 continue et homogène en intensité. 1. System for illuminating a surface comprising a first optical element (3) generating line and a second optical element (4) generating line 5, each of said optical elements (3, 4) having a line axis (5 , 6), said axes (5, 6) being placed opposite, characterized in that - at least one of the first (3) and second (4) optical line generating elements comprises a divergent optical system intended to generate from a light beam (1) incident at its entrance, a line of uniform width and intensity at the exit, and the first optical line-generating element (3) cooperates with said second optical element (4) to form at exit from a light beam (1) entering the illumination system a light surface (2) 15 continuous and homogeneous in intensity.

2. Système d'éclairement selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe de ligne (5) du premier élément (3) optique forme un angle 0 avec l'axe de ligne (6) du deuxième élément (4) optique qui est égal à 900 +/5 . 2. Illumination system according to claim 1 characterized in that the line axis (5) of the first optical element (3) forms an angle 0 with the line axis (6) of the second optical element (4) which is equal to 900 + / 5.

3. Système d'éclairement selon la revendication 2 caractérisé en ce que 20 les axes de ligne (5, 6) des premier (3) et deuxième (4) éléments optiques générateurs de ligne sont perpendiculaires (O = 90 ). 3. Illumination system according to claim 2 characterized in that the line axes (5, 6) of the first (3) and second (4) line generating optical elements are perpendicular (O = 90).

4. Système d'éclairement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les premier (3) et deuxième (4) éléments optiques générateurs de ligne comprennent des systèmes optiques divergents destinés 25 à générer à partir d'un faisceau lumineux (1) incident à leur entrée, une ligne de largeur et d'intensité uniforme en sortie. 4. Illumination system according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the first (3) and second (4) optical line generating elements comprise divergent optical systems intended to generate from a beam luminous (1) incident at their entrance, a line of uniform width and intensity at the exit.

5. Système d'éclairement selon la revendication 4 caractérisé en ce que lesdits systèmes optiques ont même angle de divergence. 5. Lighting system according to claim 4 characterized in that said optical systems have the same angle of divergence.

6. Système d'éclairement selon la revendication 4 caractérisé en ce que 30 lesdits systèmes optiques ont un angle de divergence différent. 6. Illumination system according to claim 4 characterized in that said optical systems have a different angle of divergence.

7. Système d'éclairement selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que l'angle de divergence d'au moins un système optique est de 1 . 7. Illumination system according to claim 5 or 6 characterized in that the divergence angle of at least one optical system is 1.

8. Système d'éclairement selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que l'angle de divergence d'au moins un système optique est de 5 . 8. Illumination system according to claim 5 or 6 characterized in that the divergence angle of at least one optical system is 5.

9. Système d'éclairement selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que l'angle de divergence d'au moins un système optique est de 100. 9. Illumination system according to claim 5 or 6 characterized in that the divergence angle of at least one optical system is 100.

10. Système d'éclairement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les premier (3) et deuxième (4) éléments optiques générateurs de ligne sont différents. 10. Lighting system according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the first (3) and second (4) optical line generating elements are different.

11. Système d'éclairement selon la revendication 10 caractérisé en ce que le système d'éclairement comprend un miroir oscillant. 11. Lighting system according to claim 10 characterized in that the lighting system comprises an oscillating mirror.

12. Système d'éclairement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le premier (3) et deuxième (4) éléments optiques 10 sont réalisés dans un matériau adapté pour le proche ultraviolet. 12. Lighting system according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the first (3) and second (4) optical elements 10 are made of a material suitable for the near ultraviolet.

13. Microscope caractérisé en ce qu'il comprend un système d'éclairement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 13. Microscope characterized in that it comprises an illumination system according to any one of claims 1 to 12.