Brevet FR2024626A1 — publié le 19700828

L'invention concerne un procéda pour la prépara tian de fibres de verre. phototropes ; elle vise de plus la production d'éléments optiques à. l'aide de telles fibres de verre et leur utilisation, par exemple, pour le renforcement de contrastes ou pour la conversion négatif-positif. Dans de tels éléments optiques, les fibres' de verre se présentent dans'des agencements dits à fibres multiples. En électrotechnique se pose souvent le problbme du renforcement des contrastes d'une image lumineuse manquant de netteté, par exemple en-télévision. Ce problème peut être résolu par voe électronique, mais pour augmenter les contrastes, il est nécessaire drutiliser des dispositifs encombrants et compliqués à commander. I1 existe également une solution 'électronique pour réaliser la conversion d'un négatif en positif, nécessaire pour juger rapidement des négatifs photographiques (photos aériennes, radiographies aux rayons X, négatifs d'amateurs, etc). Cependant, dans ce cas, également on doit faire appel -à des appareils compliqués et onéreuse Des modes de conversion 'plus simples de négatifs en positifs sont connus sous la forme du procédé d'extinction à phosphorescence0 La présente invention vise des dispositifs optiques nouveaux avec lesquels les problèmeatels que le renforcement des contrastes et la conversion positif-négatif peuvent ttre-résolus d'une manière- simple et efficace et à peU de frais. l'invention se-rapporte également à la préparation de fibres de verre phototropes à partir desquelles peuvent être produits de tels éléments optiques0 Selon l'invention, on obtient ces-résultats par des agencements à fibres multiples en fibres de verre phototropes. L'utilisation de fibres de verre à des fins optiques est connue, même dans des agencements à fibres multiples, ctest-à- dire sous la forme de faisceaux de fibres de verre nombreuses et disposées en parallèle Les verres phototropes sont également connus depuis de nombreuses années, De tels verres deviennent sombres sous l'influence de la lumière, en particulier des rayons ultraviolets de grande longueur d'onde et de lumière visible de courte longueur d'onde et redeviennent clairs à la fin de l'exposition à la lumière0 On a également déjà proposé d'utiliser des plaques en verre phototropes pour la conversion négatif-positif. On n'a cependant pas encore essayé de préparer des fibres de verre phototropes. Du fait que l'obtention de la phototropie dans le verre est liée à un trai.t.ement -thermique bien déterminé on- pouvait s'attendre à ce que les conditions de mise en oeuvre qui étaient haBituelles jusqu'à présent pour le tirage de fibres de verre ne seraient pas compatibles avec les conditions nécessaires pour obtenir la phototropie. Compte tenu du fait que la phase la plus importante du procédé de préparation de fibres de verre consiste en un,refroidissement très rapide, tandis que les propri-étés pho totropes-sont obtenues par un traitement thermique prudent et bien défini entre la température de transformation- et la tempé .rature de ramollissement, en vue de la formation de micro- cristaux, il est surprenant qu'il soit possible, suivant le procédé de l'invention, de préparer des -fibres de verre ayant des propriétés phototropes. L'invention concerne par conséquent d'abord un procédé pour la préparation -de fibres de verre ayant des pro priétés phototropes. Ce procédé est caractérisé par -par fait qu'on tire des fibres à partir d'une cuva'de de fusion et qu'on rend ces fibres phototropes par un traitement thermique à une température supérieure à la température ambiante à la suite du refroidissement des fibres On a. trouvé.que l'on peut, à partir de-masses fondues, obtenues par fusion de mélanges qui contiennent tous les comp.osants des compositions connues pour verres phototropes, tirer des fibres de verre qui, après unstraitement thermique subséquent, possèdent des propriétés phototropes. Dans ce --but, on prévoit sur une -cuve contenant la masse fondue, un ajutage pàr lequel on tire les fibres-de verre à partir de la masse fondue ayant une viscosité convenable. -En disposant plusieurs ajutage-s sur une seule cuve, il est possible de tirer en même temps plusieurs fibres de verre. On a de plus trouvé- qu'on peut également procéder à un tirage libre, sans ajutage, pour produire des libres-de verre à partir de masses fondues qui contiennent les oompflsants nécessaires à la phototropieo Bes deux variantes du procédé de tirage de fibres de verre sont représentées schématiquement sur les figures la et lbo On soumet ces fibres de verre ensuite à un traitement thermique qui correspond aux traitements thermiques nécessaires pour la préparation de verres phototropes connus en soi dans le but de créer des cristaux d'halogénure d'argent. Après ce traitement thermique, au cours duquel les fibres de verre ne se déforment pas, elles possèdent des propriétés photo tropes-qui proviennent des cristaux d'halogénure d'argent. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on peut procéder comme suit pour préparer des fibres de verre phototropes. On fait fondre et on met en forme une composi- tion-de~verre qui contient tous les composants pour la formation -d2'-unverre phototrope. On refroidit les pièces-de forme qui ne possèdent pas encore dans cet état de propriétés phototropes. On réchauffe les pièces de forme ensuite à une température qui permet de tirer des fibres à partir de ce verre, sans que l'on atteigne la température de fusion0 Après refroidissement, on soumet les fibres de verre ainsi produites à un traitement thermique qui~conduit-de façon connue à-la formation de cristaux d1halogé- nure d'argent dans ces fibres de verre et qui confère ainsi aux fibres de verre des propriétés phototropes. On a également trouvé que l'on peut-preparer des fibres de verre phototropes gainées. Le gainage de telles fibres de verre peut au choix, titre produit à l'aide dtun verre également phototrope ou d'un verre non phototrope. De telles fibres de verre gainées se composent d'un verre formant noyau qui est entouré entièrement par un autre verre. Comme verre- formant noyau on utilise dans la plupart des cas un verre à' fort indice de réfraction, tandis que le gainage se compose d'un verre à indice de réfraction -faible, de façon à éviter par réflexion in terne- des pertes importantes de l'énergie lumineuse qui doit être transmise par les fibres. Selon l'invention, on peut egalement préparer de telles fibres de verre gainées avec des propriétés phototropes0 La préparation de ces fibres de verre-phototropes gainées sZopère en principe comme la préparation de fibres de verre en partant de pièces de forme en verre phototrope, comme décrit plus haut. Cependant, pour la préparation de telles fibres gainées, on part de pieces de forme combinées Ces dernières se composent d'un noyau cylindrique de verre phototrope et d'un tube en verre, qui servira ultérieurement à produire le gainage de la fibre de verre. Le tube entoure la pièce cylindrique formant le noyau le plus étroitement possible.La pièce de forme combinée, se composant d'un noyau phototrope et d'un tube de gainage, est à nouveau chauffé à une température qui permet de tirer des fibres de verre sans que l'on atteigne la température de fusion. Le verre du noyau et le verre du gainage seront dans la mesure du possible choisis de manière que leurs points de ramollissement se situent à peu près à la meme température. On saisit ensemble le verre formant noyau et le verre formant gainage, dans une zone de température qui permet le tirage des fibres de verre, et on les tire pour obtenir une fibre de verre. Les fibres de verre gainées produites de cette façon sont soumises après ou pendant le refroidissement à un traitement thermique, qui de maniere connue, produit la formation de cristaux d'halogénure d'argent dans le verre constituant noyau de fibre, ce qui lui confère des propriétés phototropes.On a trouvé que l'on peut, par ce procédé de preparation, combiner un verre phototrope formant noyau avec un verre de gainage phototrope ou non et que l'on peut également combiner un noyau en verre non phototrope avec un gainage en verre phototrope.. L'invention concerne également la réunion de telles fibres de verre phototropes dans des agencements à fibres multiples. Dans ce but, on réunit des fibres de verre sous la forme de faisceaux de fibres de verre phototropes gainées ou non gainées, de section transversale ronde ou autre. Pour obtenir une meilleure disposition, on peut réunir les fibres de verre-à l'intérieur d'un tube, ce qui permet de mieux maintenir le faisceau de fibres de verre. Le faisceau de fibres de verre ou 11 agencement à fibres multiples composé de fibres de verre non traitées est soumis à la suite de son arrangement, à un traitement thermique opéré entre la température de travail et la température de ramollissement du verre. De ce fait, les fibres de verre individuelles sont réunies par fusion les unes aux autres et éventuellement au gainage et forment un élément compact.Un second traitement thermique ultérieur, en dessous de la température de ramollissement et au-dessus du domaine de transformation, permet la formation dans les fibres de verre des cristaux d'halogénure d'argent sur lesquels repose la pho totropieO Pour l'utilisation de ces faisceaux de fibres de verre ou agencements à fibres multiples comme-éléments optiques, on les transforme avantage-usement en plaques ou en autres corps de forme similaire- o Une telle-plaque peut être conçue pour former une surface d'image ou de projection, dont le pouvoir de résolution correspond à l'épaisseur des fibres de verre élémentaires (système de formation d'image par points). Dans ce but, on procède ensuite à un refroidissement correspondant à la composition du verre et par la suite à un meulage et un polissage des surfaces d'extrémité du faisceau de fibres de verre phototropes, pour former ainsi un élément optique qui se compose donc de fibres de verre ayant des propriétés phototropes qui proviennent de la présence de eristaux d-'halogénure d'argent et éventuellement de petites quantités d'argent métallique0 Il est egalement possible de réunir sans traitement de fusion des fibres individuelles déjà rendues phototropes par un traitement thermique, gainées ou non, en utilisant une liaison par une matière plastique, pour former un agencement à fibres multiples. Ufi exemple des possibilités d'application de ces éléments optiques est le renforcement des contrastes au moyen de ces plaques de fibres de verre ou, de façon plus générale, au moyen de ces agencements à fibres multiples selon l'invention o Une telle application est représentée sur la figure 20 Une image transparente dont il faut renforcer les contrastes, se compose d'une matière de support 1, par exemple un film de gélatine, et d'une substance fluorescente ou réfléchissante 2 qui forme l'i- mage proprement dite dont on veut renforcer les contrastes0 La plaque de fibres de verre est placée à distance de l'image et est représentée en 3o Des rayons de longueur d'onde convenable provenant d'une première source lumineuse 4 tombent sur l'image réfléchissante dont les zones sombres présentent, en transparence, une plus grande concentration en particules réfléchissantes que les zones claires.Les zones sombres dè l'image réfléchissent par conséquent sur la-plaque de fibres de verre plus de rayons provenant de la source lumineuse 4 que les zones claires0 Lorsqu'on a réglé la longueur d'onde de.la source lumineuse 4 de façon que le rayonnement réfléchi se trouve dans les gammes. du spectre, qui provoquent une coloration du verre phototrope, ctest-à-dire dans la gamme ultraviolette proche et dans la gam- me visible de courte longueur d'onde du spectre, les fibres de verre de la plaque sont plus sombres dans les zones qui.se trouvent en face des zones sombres réfléchissantes de l'image. Les fibres de verre sont disposées parallèlement au rayonnement sé- fléchi 5. Les zones claires de l'.image réfléuhissent beaucoup moins ou ne réfléchissent pratiquement pas de rayons provenant de la source lumineuse 4, de façon qu'il ne se produit pas de noircissement des fibres de verre se trouvant en face des zones claires de l'image. Au moyen de la plaque de fibres de verre, on obtient donc une résolution de l'image en des points d'image individuels dont la taille dépend du diamètre des fibres de verre, Selon la concentration des particules réfléchissantes dans le plan image, les différents points d'image sont plus ou moins fortement noircis. L'intensité du noircissement peut être influencé par un réglage de l'intensité de rayonnement de la source lumineuse 4. Si la plaque de Libres de verre est observée par transparence à l'aide d'une autre source lumineuse 6, la longueur d'onde de la source lumineuse 6 n'étant pas suffisante pour produire un noircissement du verre phototrope (par exemple de la lumière visible d'une. longueur d'onde supérieure à 530 nm), on constate de cette manière un renforcement important des contrastes de l'image lorsqu'on observe la plaque de fibres de verres L'utilisation de telles plaques phototropes pour la conversion négatif-positlf est représentée schématiquement sur la figure 3o Une plaque de support 1 en gélatine ou en une matière analogue, comportant des zones sombres 7, sert de négatif photographique. Entre,l'observateur et l'image, on dispose une plaque de fibres de verre phototropes 3 dont les fibres sont disposées parallelement à l'axe image-observateurO Si l'on envoie sur l'image à partir d'une source lumineuse 4 de la lumière dont la longueur d'onde correspond à la gamme ultraviolette proche ou à la gamme visible de courte longueur d'onde, l'intensité de la lumière est réduite par le négatif dans les zones sombres, ftandis que dans les zones claires, la lumière passe librement et arrive sur la plaque de fibres de verre, Dans les zones de la plaque, se trouvant en tace des zones claires, la plaque se noircit, tandis que les zones se trouvant en face des zones sombres de l'image restent non noircies. La plaque de fibres de verre décompose donc 11 image réelle en des points d'image individuels, les contrastes entre les zones claires et sombres de l'image étant considérablement renforcés Cette décomposition en points d'image rend le dispositif selon l'invention plus efficace que les plaques massives en verre phototrope mentionnées précédemment, utilisées jusqu'ici pour la conversion négatif-positifO REVENDICATIONS 1 - Fibres de verre caractérisées par le fait qu'elles sont en verre photo trope. 2 - Fibres de verre selon la reven(Ication 1, caractérisées par le fait que leur phototropie est produite par des cristaux d'halogénure d'argent et éventuellement par de petites quantités d'argent métallique. 3 - Fibres de verre selon la revendication 1 ou 2, caractérisées par le fait qu'elles sont gainées d'une manière connue. 4 - Fibres de verre selon la revendication 3, caractérisées par le fait qu'elles se composent d'un noyau en verre non phototrope et d'une gaine en verre phototrope. 5 - Procédé pour la préparation de fibres de verre selon l'une quelconque des revendications 1 à-4, caractérisé par le fait qu'on tire les fibres à partir d'un bain ou fusion et qu'on les rend phototropes par un traitement thermique à une température supérieure à la température ambiante, après le refroidissement des fibres. 6 - Procédé pour la préparation de fibres de verre selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'on porte un verre qui contient des cristaux d'halogénure d'argent et éventuellement de petites quantités d'argent métallique ou les composants de cristaux d'halogénure d'argent et de petites quantités d'argent métallique, à une température qui permet de tirer un fil à partir de ce verre, et qu'on confère à ce fil de verre, par un traitement thermique à une température supérieure à la température ambiante, des propriétés phototropes reposant sur la présence de cristaux d'halogénure d'argent et éventuellement dè petites quantités d'argent métallique. 7 - Utilisation de fibres de verre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans des agencements à fibres multiples comme éléments optiques, en particulier pour le renforcement des contrastes et pour la conversion négatif-positif d'une image.