Brevet FR2119041A1 — publié le 19720804

La présente invention concerne un dispositif ou élément de transmission de lumière et plus particulièrement un dispositif" de transmission de lumière comportant au moins un faisceau de fibres optiques, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel dispositif. 5 Le principal but de l'invention est de réaliser un dispositif ou élément de transmission de lumière qui peut être fabriqué facilement et à bon marché, de sorte qu'un panneau lumineux, de toute forme désirée, peut être réalisé économiquement, en assemblant un certain nombre de tels éléments dans une structure de la forme dé-10 sirée. Un panneau d'affichage-utilisant des fibres optiques présente de nombreux avantages par rapport aux panneaux de construction traditionnelle, par exemple aux panneaux utilisant line ampoule unique, un réflecteur et, soit un écran à lamelles en verre moulé, soit une 15 lentille de Fresnel et un système de masque. Les panneaux de ces deux types de construction classique sont difficiles ou même impossibles à voir à la lumière du jour et, dans certaines conditions, ils donnent des images fantômes ou des images incomplètes. Les panneaux traditionnels sont construits en ayant pour objec-20 tif d'illuminer uniformément la surface à montrer qui se présente habituellement sous la forme d'un écran transparent recouvert d'un masque qui délimite le symbole à afficher, par exemple un homme arrêté ou en marche dans le cas d'une signalisation pour piétons. Pour faciliter la fabrication, la surface totale illuminée est en 25 général circulaire et considérablement plus grande que celle du symbole affiché. En conséquence, l'intensité par unité de surface est moindre que si toute la lumière de la lampe était concentrée sur la surface du symbole. Un autre but de l'invention est de réaliser un élément de trans-30 mission de lumière qui peut être facilement vu lorsqu'il est éclairé en plein soleil et qui ne peut pas produire d'images fantômes. C'est également un but de l'invention de permettre d'obtenir un signal parfaitement "secret", c'est-à-dire qui ne peut pas être discerné, en causant éventuellement des confusions, lorsqu'il n'est 35 pas destiné à être vu. Selon l'invention, un élément de transmission de lumière comprend un bloc comportant une face d'affichage et une pluralité de fibres optiques ayant chacune une extrémité noyée dans le bloc, ces fibres étant disposées à une certaine distance les unes des autres ko en tin empilement de façon que leurs extrémités adjacentes affleu 71 4633o 2 2119041 rent sur ladite face d'affichage, leurs secondes extrémités sortant du bloc en des points opposés à ladite face d'affichage et étant rassemblées en au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumière commune au groupe. 5 Plus particulièrement, un élémént de transmission de lumière selon l'invention comprend des fibres optiques ayant chacune une extrémité qui est parallèle à une extrémité de chacune des autres fibres et des bandes d'une matière formant un bloc qui maintiennent lesdites extrémités à une certaine distance les unes des autres dans 10 un empilement, lesdites extrémités et lesdites bandes étarrit liées les unes aux autres pour former un bloc solide comportant une face d'affichage au niveau de laquelle lesdites extrémités se terminent toutes, les secondes extrémités des fibres faisant saillie à partir d'une autre partie du bloc et étant rassemblées en au moins un groupe 15 susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumière commune pour le groupe. Les secondes extrémités des fibres peuvent être réunies entre elles, en une pluralité de groupes susceptibles de recevoir de la lumière de sources de lumière correspondant à chaque groupe. 20 Le bloc comporte, de préférence, des côtés parallèles perpendi culaires à la face plane d'affichage, dé façon qué chacun de ces cotés puisse être disposé contre le côté correspondant d'un autre bloc similaire, les faces d'affichage deè blocs étant ainsi situées dans le même plan.Le bloc peut être un parallélépipède rectangle. 25 Les extrémités des fibres qui sont noyées dans le bloc sont de préférence disposées en rangées parallèles,espacées les unes des autres, les ëxtrémités de chaque rangée étant elles-mêmes espacées les unes des autres le long de la rangée. Un procédé de fabrication d'un élément de transmission de lumière tel que décrit ci-dessus comporte les étapes consistant à arranger les fibres optiques 30 en un faisceau de sorte qu'une extrémité de chaque fibre sôit parallèle à une extrémité de chacune des autres fibres et à une certaine distance de cette extrémité, et que toutes ces extrémités se terminent au niveau d'une face d'affichage, à lier lesdites extrémités en un bloc solide èn les maintenant à une certaine distance les unes des autres et en faisant sortir les secondes extrémités desdites 3 5 fibres hors du bloc,et à réunir lesdites secondes extrémités en au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumière commune audit groupe; Le procédé peut comporter les étapes coïisistaht à placer utie couche comprenant une pluralité de fibres optiques,parallèles entre elles et espacées les unes des autres,sur une première bande de matière destinée à former un bloc,imprégnée 40 d'un liant durcissable,dans une direction transversale par rapport à ladite bande, 71 4633a 3. 2119041 à placer au moins une seconde bande de ladite matière destinée à former un bloc et au moins une seconde couche de fibres optiques alternativement au-dessus desdites première bande et première couche, lesdites bandes étant parallèles entre elles et lesdites cou-5 ches étant parallèles entre elles, à provoquer le durcissement du liant pour former un bloc en une seule pièce, à couper le bloc selon un plan perpendiculaire aux fibres de façon que ces dernières se terminent sur la face coupée de chaque partie de bloc et à rassembler les extrémités opposées des fibres de l'une desdites par-10 ties de bloc les unes contre les autres en au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumière commune à ce groupe. Selon une variante, le procédé peut comporter les étapes consistant à tisser une pluralité de fibres optiques parallèles for-15 mant une chaîne avec une bande de matière formant une trame de maintien des fibres à une certaine distance les unes des autres, et à répéter l'opération de tissage à des intervalles le long des fibres optiques, de sorte que des parties tissées d'égales longueurs se retrouvent à des distances égales sur la longueur des fibres, à 20 poser une première partie tissée sur une bande allongée d'une matière flexible destinée à former un bloc^imprégné d'un liant durcis-sable, de façon que la direction de la trame de la partie tissée soit disposée longitudinalement par rapport à la bande allongée, à replier la bande de matière destinée à former un bloc sur la pre-25 mière partie tissée, à placer dessus une deuxième partie tissée, à replier à nouveau la bande et à répéter cette opération de sorte que des couches de bande de matière destinée à former un bloc et de parties tissées de fibres reposent alternativement les unes sur les autres, à comprimer les couches, à provoquer le durcissement du 30 liant de façon à former un bloc en une seule pièce, à couper le bloc selon un plan perpendiculaire aux parties des fibres enfermées à l'intérieur de sorte que lesdites parties se terminent sur la face coupée de chaque partie de bloc, à couper les boucles de fibres s'étendant d'une couche de fibres de chaque partie de bloc à la 35 couche suivante de façon que des fibres individuelles d'égale longueur sortent de la face de la partie de bloc, opposée à la face coupée, et à réunir les extrémités coupées des fibres sortant de chaque partie de bloc et voisines les unes des autres dans au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lu-ko mière commune à ce groupe. 71 4633o 4. 2119041 Selon une autre variante, le procédé peut consister à enrouler une fibre optique continue en une hélice comportant plusieurs couches superposées, à placer des parties d'une matière en bande destinée à former un bloc, imprégnée d'un liant durcissable, entre des 5 couches adjacentes de la fibre de façon à ce qu'elles s'étendent dans une direction transversale par rapport à la fibre formant l'hélice, lesdites parties de bandes étant disposées les unes au-des-sus des autres dans une direction radiale par rapport à l'hélice, à couper la fibre enroulée en un emplacement au moins périphérique-10 ment espacé desdites parties de bande, à provoquer le durcissement du liant pour former un bloc d'une seule pièce comportant les parties de bande superposées et les fibres partant des côtés opposés du bloc, à couper le bloc selon un plan sensiblement perpendiculaire aux fibres qui y sont noyées et à rassembler les extrémités des 15 fibres coupées, éloignées de chaque partie de bloc,les unes contre les autres en au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumière commune pour le groupe. Une bande de feutre continue peut être utilisée pour constituer la matière en bande. 20 Selon encore une autre variante, le procédé peut consister à écarter les unes des autres en éventail les extrémités adjacentes des fibres optiques à l'une des extrémités du faisceau, à- appliquer un agent moussant sur et entre lesdites extrémités et à conformer ces extrémités de façon à donner une forme extérieure déterminée au 25 bloc constitué par l'agent moussant lorsqu'il est durci, puis à assembler entre elles les secondes extrémités des fibres en au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumière commune pour le groupe. L'agent moussant utilisé est, de préférence, une mousse de polyuréthane rigide. 30 Un appareil pour mettre en forme les extrémités des fibres de façon à donner la forme extérieure requise au bloc, peut comporter tin moule annulaire et des moyens pour faire passer le faisceau à travers ce moule avant l'application de l'agent moussant, de sorte que ledit moule occupe une position initiale éloignée desdites ex-35 trémités, et des moyens pour, après application de l'agent moussant auxdites extrémités, déplacer le faisceau et le moule l'un par rapport à l'autre, de sorte que le moule se trouve dans une position dans laquelle il entoure lesdites extrémités. On décrira maintenant des modes de réalisation préférés de 40 l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel : 71 46333 2119041 - la Fig. 1 est une vue en perspective d'un unique élément selon l'invention associé à une lainpe; - la Fig. 2 est une vue en élévation frontale d'un panneau de signalisation de commande pour piétons construit à partir d'élé- 5 ments selon l'invention, qui montre schématiquement la réunion des filaments de chaque bloc pour les exposer à une source de lumière commune ; et - la Fig. 3 illustre une étape d'un procédé de fabrication du bloc représenté sur la Fig. 1. 10 L'on se référera tout d'abord à la Fig. 1. Sur cette figure est représenté un bloc rectangulaire 10 dont une des faces 11 consiste en une multiplicité de fibres optiques 12a espacées les unes des autres d'une distance prédéterminée. A partir de la face opposée du bloc, les fibres 12 sont rassemblées et rapprochées les unes 15 des autres en un faisceau qui pénètre dans une virole ou bague commune 13 disposée en face d'une lampe 14 et d'un miroir 15 30 La taille des fibres utilisées et leur distance à l'intérieur du bloc 10 dépendent de plusieurs facteurs, tels que l'intensité de la lumière qui doit émaner du panneau, la distance de vision minimale admissible, et l'intensité de l'éclairage ambiant, par exemple la lumière solaire directe qu'il faut surmonter. On peut faire va-35 rier l'intensité de la lumière émanant des fibres 12 simplement en utilisant des lampes de puissances différentes. La distance entre les fibres dans un bloc 10 dépend de l'application particulière à laquelle le bloc est destiné et de son but, c'est-à-diredu fait qu'il est destiné à être regardé à une distance relativement importan-40 te, à travers une rue, ce qui est le cas d'un panneau de signalisa 71 4633o 6. 2119041 tion pour passage clouté, ou à une distance relativement courte comme dans le cas d'un panneau publicitaire disposé dans une vitrine de magasin. Il est évident que pour de faibles distances de vision, avec la même intensité lumineuse, les fibres devraient être 5 disposées plus près les unes des autres avant que le phénomène d'étalement des taches lumineuses fonde tous les points individuels de lumière en une surface unie d'illumination. Pour des distances de vision importantes, par exemple la largeur d'une rue normale, de 10 m, il est suffisant d'espacer les fibres de 1 à 2 mm, mais l'in-10 tensité de la lumière engendrée par la lampe et le niveau d'éclairage ambiant influent également sur cet espacement. Ainsi, diverses options de réglage sont disponibles pour produire l'effet requis dans un but particulier. Divers procédés de fabrication peuvent être utilisés pour fa-15 briquer l'élément de l'invention. Dans l'exemple représenté sur la Fig. 3» un élément de 20 mm X 30 mm est montré en cours de fabrication. Une technique de tissage est utilisée, selon laquelle on emploie vingt fibres 12 embobinées, espacées les unes des autres de 1 mm. Elles sont entrelacées sur un petit métier (non représenté) 20 avec des bandes plastiques (non représentées) sur de faibles parties de leur longueur 16, par exemple 20 mm, pour placer la base sous tension. La couche est alors tirée hors du métier sur une longueur d'environ 60 cm par exemple et une autre couche 16 est tissée. Le procédé est répété jusqu'à ce que trente couches 16 aient été réa-25 lisées à des intervalles répartis sur la longueur des fibres 12. En partant de la couche 16 située à une extrémité des fibres, on place cette couche sur le dessus d'une extrémité 17^ d'une bande continue de feutre 17 ayant 1 mm d'épaisseur et 10 mm de large. Le feutre est imprégné de résine "Araldite" non durcie et la bande de feutre 30 17 est inclinée de 90° Par rapport à la bande tissée de fibres optiques. Les deux bandes sont ensuite pliées alternativement l'une sur l'autre de façon qu'il y ait une couche de feutre entre chaque couche de fibres optiques tissées. Après trente pliages, la hauteur requise pour l'élément est obtenue, le feutre est taillé à la dimen-35 sion le long des côtés 18 et 19 et les boucles de fibres optiques 20 et 21 sont coupées à leur extrémité de façon à former des "queues" de fibres optiques 12 de 30 cm de long, faisant saillie de chaque côté du bloc à couches multiples. Le bloc est alors mis sous presse, sous une faible pression, et placé dans un four pour durcir ko le liant à température élevée. Lorsqu'il est solidifié, le bloc est 71 46333 7. 2119041 coupé en deux selon le plan X-X de la Fig. 3 pour former deux éléments 10. Les faces coupées 11 sont alors passées à la meule et polies. Un autre procédé pour fabriquer un élément 10 consiste à embo-5 biner un filament continu de fibres de verre par un mouvement de va-et-vient selon une hélice ayant un pas de 1 mm, sur un tambour, des bandes d'espacement d'1 mm d'épaisseur étant disposées en des points divers sur la périphérie entre chaque couche. Lorsque le nombre requis de couches a été réalisé, chaque empilage de bandes d'-10 espacement est mis sous presse et revêtu d' "Araldite" sur place avant d'être détaché du tambour. Un autre procédé consiste à prendre tin faisceau de fibres de verre, à écarter une extrémité de ce faisceau en éventail et à appliquer généreusement un agent moussant sur les fibres. Divers 15 agents moussants peuvent être utilisés, mais les plus courants sont les mousses rigides de polyuréthane. Lorsque l'agent moussant a été appliqué, le faisceau est resserré dans un moule femelle annulaire, de section rectangulaire. Après quelques minutes, l'agent moussant se dilate autour de chaque fibre et les sépare ainsi les unes des 20 autres. Des accroissements de la surface du faisceau allant jusqu'à 50 pour 1 ont été obtenus avec une répartition raisonnablement égale des fibres. Selon une variante, de nombreux faisceaux de fibres traités avec un agent moussant peuvent être resserrés dans des orifices de forme hexagonale d'une structure en nids d'abeilles, telle 25 que celles produites par la Société CXBA et appelée MAER0WEB", coupée à la forme du symbole désiré. On peut fabriquer des éléments ayant une densité de fibres double de la densité normale avec des fibres alternées conduisant à deux sources séparées de lumière, de sorte que des symboles diffé-30 rents ou des symboles similaires de couleurs différentes peuvent être affichés avec la même disposition d'éléments. Par exemple, les parties communes de symboles de piétons à l'arrêt et en marche peuvent être réalisées au moyen d'éléments à deux "queues" de fibres, l'une conduisant à une lampe rouge pour l'homme à l'arrêt et l'au-35 tre conduisant à une lampe verte pour l'homme en marche. Ceci ne pourrait pas être obtenu avec les systèmes optiques usuels utilisés dans les mêmes fins. En fabriquant les éléments au moyen de techniques de tissage bien connues,des éléments à "queues" multiples peuvent être réali-40 sés. Par exemple, si on fabriquait des éléments à dix "queues", il 71 46333 8. 2119041 serait relativement facile d'utiliser plusieurs de ces éléments dans un système qui pourrait alors afficher les chiffres de 0 à 9 chaque queue conduisant à une ampoule distincte correspondant au chiffre requis. 71 46333 9. 2119041 - RE VENDICATIONS. - 1 - Elément de transmission de lumière caractérisé en ce qu'il comporte un faisceau de fibres optiques, à une extrémité duquel les extrémités adjacentes de chaque fibre sont noyées dans un bloc pa- 5 rallèlement les unes aux autres mais à une certaine distance les unes des autres et se terminent toutes sur une face d'affichage du-dit bloc, les secondes extrémités de ces fibres faisant saillie au-delà d'une autre face du bloc et était rassemblées en au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumiè- 10 re commune à ce groupe. 2 - Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que des bandes de matière destinées à former le bloc maintiennent les extrémités parallèles des fibres à une certaine distance les unes des autres en un empilement, lesdites extrémités et les bandes éteint 15 soudées les unes aux autres pour former ledit bloc. 3 - Elément selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les secondes extrémités des fibres sont rassemblées les unes contre les autres en une pluralité de groupes de réception de la lumière provenant de sources de lumière correspon- 20 dant à chaque groupe. 4 - Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc est un parallélépipède rectangle. 5 - Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que à l'intérieur du bloc, lesdites extrémités sont disposées en rangées 25 espacées les unes des autres, ces extrémités de chaque rangée étant elles-mêmes placées à une certaine distance les unes des autres le long de cette rangée. 6 - Procédé de fabrication d'un élément de transmission de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 5t caractérisé 30 en ce qu'il consiste à disposer des fibres optiques en un empilement de telle sorte qu'une extrémité de chaque fibre soit parallèle à et espacée d'une extrémité de chacune des autres fibres, toutes lesdites extrémités parallèles se terminant sur une face d'affichage, puis à souder lesdites extrémités en un bloc solide dans lequel 35 lesdites extrémités sont maintenues à une certaine distance les unes des autres tandis que les secondes extrémités des fibres font saillie hors du bloc et à réunir lesdites secondes extrémités en au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumière commune audit groupe. 40 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il 71 46333 10. 2119041 comporte les étapes consistant à placer sur une première bande d'une matière destinée à former un bloc, imprégnée d'un liant durcis-sable, dans une direction transversale par rapport à cette bande, une couche comportant une pluralité de fibres optiques espacées les 5 unes des autres et parallèles entre elles, à placer au moins une bande suivante de ladite matière destinée à former un bloc et au moins une couche suivante de fibres optiques alternativement au-dessus de ladite première bande et de ladite première couche, lesdites bandes étant parallèles entre elles et lesdites couches étant 10 parallèles entre elles, à provoquer le durcissement du liant pour former un bloc en une seule pièce, à couper le bloc selon un plan perpendiculaire aux axes des fibres de sorte que ces dernières sé terminent sur la face coupée de chaque partie de bloc et à réunir les extrémités des fibres éloignées de l'une desdites partie de 15 bloc, en les rapprochant les unes contre les autres, en au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumière commune audit groupe. 8 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à tisser une pluralité de fibres optiques parallèles, 20 constituant une chaîne, avec une matière en bande constituant une trame et servant à maintenir en place les fibres et à répéter cette opération de tissage à intervalles égaux sur la longueur des fibres optiques de façon qu'il se forme des parties tissées d'égales dimensions à des distances égales sur la longueur des fibres, à poser 25 une première partie tissée sur une bande allongée de matière flexible destinée à former un bloc, imprégnée d'un liant durcissable, à replier la bande de matière destinée à former un bloc sur la première partie tissée, à placer dessus une deuxième partie tissée, à replier la bande et à répéter cette opération de sorte que des cou-30 ches de parties tissées de fibres et de bandes de matière destinée à former un bloc se trouvent disposées alternativement les unes au-dessus des autres, à comprimer les couches et à provoquer le durcissement du liant pour former un bloc en une seule pièce, à couper ce bloc selon un plan perpendiculaire aux parties de fibres qui y 35 sont enfermées de sorte que lesdites parties se terminent sur la face coupée de chaque partie de bloc, à couper les boucles des fibres allant d'une couche de fibres de chaque partie de bloc à la couche suivante de façon que des fibres individuelles d'égale longueur partent de la face de la partie de bloc, opposée à la face 40 coupée, et à réunir les extrémités coupées des fibres partant de 71 46333 2119041 chaque partie de bloc les unes contre les autres en au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumière commune à ce groupe. 9 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il 5 consiste à enrouler une fibre optique continue en une hélice formant plusieurs couches superposées, à placer des parties d'une matière en bande, imprégnée avec un liant durcissable entre des couches successives de la fibre transversalement par rapport à la fibre formant l'hélice, lesdites parties de bande étant disposées les 10 unes au-dessus des autres, selon un rayon de l'hélice, à couper la fibre enroulée en un emplacement au moins périphériquement espacé desdites parties de bande, à provoquer le durcissement du liant pour former un bloc en une seule pièce comportant les parties de bande superposées et les fibres partant des côtés opposés du bloc, 15 à couper ledit bloc selon un plan sensiblement perpendiculaire aux fibres qui y sont noyées et à réunir entre elles les extrémités coupées des fibres éloignées de chaque partie de bloc, les unes contre les autres en au moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source commune pour le groupe. 20 10 - Procède selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9» caractérisé en ce que la matière en bande est une bande de feutre continue. 11 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à écarter les unes des autres, en éventail, les extrémités 25 adjacentes des fibres optiques d'un faisceau, à une extrémité de celui-ci, à appliquer un agent moussant sur et entre lesdites extrémités, à mettre en forme ces mêmes extrémités pour donner une forme déterminée au bloc constitué par l'agent moussant une fois durci, puis à rassembler les autres extrémités des fibres en au 30 moins un groupe susceptible de recevoir de la lumière d'une source de lumière commune pour le groupe. 12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'agent moussant est une mousse rigide de polyuréthane. 13 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la reven-35 dication 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour recevoir et faire passer le faisceau de fibres à travers un moule annulaire, avant l'application de l'agent moussant, de façon que le moule occupe à l'origine une position éloignée desdites extrémités, des moyens pour appliquer l'agent moussant sur lesdites extrémités 4-0 et des moyens pour déplacer l'un par rapport à l'autre le faisceau 71 4633b 12" 2119041 de fibres et le moule de façon que le moule se trouve dans une sition où il entoure lesdites extrémités et leur donne la forme désirée lors du durcissement de l'agent moussant.