Brevet FR2208131A1 — publié le 19740621

La présente invention concerne des filtres pour la protection des yeux contre des rayons laser et en particulier un filtre pour toute une gamme de longueurs d'onde d'émission laser et qui protège aussi des chocs de ces longueurs d'ondes. Pendant la dernière décade une quantité énorme en temps et argent a été dépensée pour la recherche de matériaux à activité laser et pour transformer le laser d'un dispositif étant principalement une curiosité scientifique en un outil utile pour l'indusla médecine et la technologie militaire. Les résultats de ces efforts sont le développement d'une grande variété de matériaux laser substantiellement utiles commercialement. Ces matériaux émettent chacun un rayonnement cohérent à des longueurs d'onde aaractéristiques allant de l'ultra-violet par la partie visible du spectre électromagnétique jusqu'S 1 infra-rouge. Un laser est une source intense de lumière extrêmemeht monochrome. Les. intensités de la sortie d'un laser sont telles que meme une exposition momentanée directe de l'oeil nu à un faisceau laser meme d'un système laser "faible puissance" peut provoquer de sérieuses brasures de la rétine et par conséquent provoquer une perte de la vue. Par conséquent la pratique de la sécurité exige l'emploi d'une protection contre les lasers lorsqu'on travaille dans le voisinage de ceux-ci. Cependant il se présente deux problèmes en ce qui concerne la protection des yeux contre le laser. D'abord parmi ces pro blèses est le fait susmentionné qu'un sombre considérable de dispo sitifs à laser fonctionnant à des longueurs d'ondes d'émission à différentes caractéristiques sont maintenant disponibles dans le commerce. Dans le passé, il était courant de fournir une protection des yeux pour les usagers d'équipement laser qui protégeait contre une longueur d'onde d'émission laser particulière.Ceci nécessite que la personne travaillant avec ou proche d'une variété de différents lasers de cataloguer avec soins et avoir sous la main la pro tection pour les yeux devant être employée conjointement à chacun des différents dispositifs laser. I1 estévident, que si cette personne fait une seule erreur dans le choix de la protection qu'une sérieuse blessure permanente est possible. D'autre part l'administration gouvernementale exige que toutes les lunettes ophtalmiques de prescription doivent avoir une certaine résistance aux chocs. Le principal but de ces règlements est d'augmenter la résistance aux chocs des lunettes en verre ophtalmiques de façon à protéger les yeux de l'usager. Pour satisfaire ces réglements sans augmenter fortement l'épaisseur des lunettes ophtalmiques il devient nécessaire, dans le cas de lunettes ophtalmiques ordinaires, de traiter les lentilles pour améliorer les caractéristiques de résistance aux chocs.Les deux méthodes les plus courantes pour un tel traitement des lentilles ophtalmiques sont les procédés de traitements thermiqv-e s ou les lentilles sont rapidement refroidies à partir d'une température de ramollissement et des traitements de durcissement chimiques comme par exemple un échange d'ions. DQ à la nature plutôt complexe des verres qui sont très absorbants à une longueur d'onde d'émission laser et quand même suffisamment transparent pour être utilisés dans une salle ayant des conditions de lumière ambiantes normale les méthodes de traitement susmeSion- nées pour augmenter la résistance aux chocs des lentilles sont d'une valeur douteuse. En général, les lentilles soumises aux traitements thermiques doivent en général être plutôt épaisses. Avec beaucoup de filtres de protection de la vue contre le laser de telles épaisseurs sont prohibitives parce que la transmission lumineuse devient trop faible. Les méthodes de durcissement par échange d'ions ne peuvent pas être souvent utilisées puisque certains verres tels que les phosphates ne peuvent pas être durcis par cette méthode et la méthode, par définition, nécessite un changement de la composition chimique qui est souvent nuisible aux propriétés d'absorption des verres. Par conséquent, un objet de la présente invention est-de fournir un filtre protecteur de la vue contre le laser et qui soit utile pour une pluralité de longueurs d'onde d'émission laser. Un autre objet de l'invention est de fournir un tel filtre qui soit capable de résister aux essais de chocs-exigés. Un autre objet de l'invention est de fournir un filtre protecteur des yeux contre une émission laser dans lequel la transmission lumineuse du filtre incorporé dans un châssis de lunette est supérieure à 20 %. Un autre objet de l'invention est de fournir un filtre protecteur qui puisse être fabriqué facilement et économiquement. Selon l'invention le filtre protecteur pour les yeux con- tre l'émission laser à différentes longueurs d'ondes comporte un premier membre en verre qui est absorbant à au moins une longueur d'ende d'émission laser tout en restant transparent à-l1énergie électromagnétique dans la partie visible du spectre électromagné- tique. Un deuxième membre de verre qui est absorbant à au moins une longueur d'onde d'émission laser tout en restant transparent à l'énergie électromagnétique dans la partie visible du spectre électromagnétique.Un deuxième membre de verre qui est absorbant a au moins une longueur d'onde d'émission laser autre que celle du premier membre tout en restant transparent à l'énergie dans la partie visible du spectre est laminé au premier membre de verre par une couche interposée d'une matière plastique non cassante. La matière plastique est transparente à l'énergie d'ondes éiectromagné- tiques essentiellement dans la partie visible du spectre Electro- magnétique. Ceci produit un filtre ayant des caractéristiques absorbantes à une pluralité de longueurs d'onde d'émission laser et fournit une résistance élevée aux chocs tout en maintenant une transmission visuelle utile. D'autres caractéristiqués et avantages de l'invention ap- paraferont de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référait aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une coupe d'un filtre protecteur pour yeux contre l'émission laser à longueur d'ondes multiples selon l'invention monté sur un chassis de lunette ordinaire. La figure 2 est une représentation graphique des-caractéristiques de transmission d'un filtre protecteur selon l'invention. Se référant à la figure 1, un filtre protecteur 10 contre l'émission laser à longueurs d'onde multiples est représenté selon l'invention. Dans ce mode de réalisation le filtre 10 est supporté dans un ch ssis de lunette 18. Bien entendu le filtre 10 peut aussi entre supporté de toute autre façon dans une lunette ou écran. Le filtre protecteur 10 contre l'émission à longueurs d'onde multiples comporte un premier membre de verre 12 et un deu xième membre de verre 14 avec une couche interposée d'une matière plastique non cassante 16 qui dans une combjmaison assemblée for ment la construction laminée en sandwich montrée sur la figure l. Les matériaux utilisés pour former chacun des membres de verre 12 et 14 sont choisis de façon qùe chaun des membres de verre 12 et 14 soit absorbant a au moins une longueur d'onde d'émission laser tandis qu'il reste relativement transparent à l'énergie d'onde élec tromagnétique dans la partie visible du spectre électromagnétique Les longueurs d'onde particulières d'émission laser absorbées par les premier et deuxième membres de verre sont, en général, différentes.Cependant, selon l'invention, en fournissant une atténuation suffisante de la lumière laser d'une longueur d'ondedonnée les matériaux de chacun des membres en verre 12 et 14 contribuent à cette absorption, En outre, selon l'invention es additifs absorbants peuvent aussi être combinés à la matière plastique interposée 16 pour aider l'absorption à l'une des longueurs d'onde absorbée par l'un des membres de verre 12 ou 14 ou peut servir pour atténuer une logeur d'onde laser qui n'est pas influencée par l'un des membres 12 ou t4. De cette façon'un filtre protecteur des yeux contre une émission laser est formé qui est absorbant à une pluralité de longueurs d'onde d'émission laser pour fournir ainsi une protection à l'usager de celles-ci pour cette pluralité de longueurs d'onde d'émission laser. Se référant maintenant à un mi de réalisation spécifique de l'invention, le premier membre en verre 12 et le deuxième membre en verre 14 sont formés de matériaux ayant essentiellement la composition en pourcent en poids tel que donné dans le tableau ci-dessous. Composition I Composition Il Ex,03 45.00 SiO2 11.69 B203 11.69 3.5 Ai203 1.57 11.7 MgO 1.57 BaO 17.18 3.4 Zr 2 1.57 La203 8.69 Composition I Composition II As203 0.79 CeO2 0.25 P205 - 66.6 Na2O - 6.5 CuO 5.0 ZnO - 3.3 Il est relativement peu important pour la présente invention laquelle des compositions ci-dessus est utilisée pour former le membre de verre 12, lequel est le membre extérieur éloigné de l'oeil de l'usager, et cette composition est utilisée pour le deuxième membre en verre 14 bien que la composition I dans ce mode de réalisation spécifique fut utilisée pour former le membre en verre 12. Vu que la composition I devrait être présente sous une plus forte épaisseur, une certaine résistance est fournie en utilisant une plus forte section à l'avant pour protéger le bord. Dans le mode de réalisation spécifique décrit ici la matière plastique interposée 16 est du polyvinyl butyral. Lorsqu'un filtre est construit selon la présente invention en utilisant un épaisseur de 3,5 mm pour le verre de la composition I, les ions erbium trivalents 'dans le verre sont capables de fournir une densité optique d'environ 3,5 à la longueur d'onde commune d'émission de 488 et 530 nm. En plus les ions cerium conjointement avec les ions erbium fournissent aussi une protection semblable aux longueurs d'onde inférieures à 400 nm, en particulier à 347 et 337nm. Une densité optique de 1,4 est aussi produite à 515 nm. Le verre de composition Il lorsqu'il est utilisé dans une épaisseur d'environ 1,6 mm conjointement avec l'épaisseur de la composition I fournit une densité optique semblable aux longueurs d'onde de 671, 694, 840 à 900, 1060 et 10.600nm. La "couleur" résultante des lentilles des lunettes de protection pour émission laser à longueurs d'onde multiples de ce mode de réalisation est d'un gris neutre et fournit une transmission lumineuse d'environ 22 %. Les lentilles des lunettes de soleil de bonne qualité ont une transmission lumineuse de l'ordre de 10 à 20%. La transmission globale du filtre composite décrit ci-dessus est représentée sur la courbe de la figure 2. I1 faut noter que les longueurs d'onde laser contre lesquelles la présente invention protège l'oeil sont aussi marqués sur la figure. On peut voir qu'essentiellement une transmission nulle se produit à toutes ces longueurs d'onde commune d'émission laser. I1 faut noter que ce mode de réalisation ne fournit pas de protection contre des émissions d'un laser He-Ne à 632,8 nm. Ces lasers ont une tendance à entre extrêmement de faible puissance et n'exige pas de protection significative. Bien que l'exemple spécifique susmentionné n1 inclut pas d'additifs absorbants dans la couche interposée de polyvinyl butyral, il a été déterminé que si l'on inclus de la quinizirin, une protection supplémentaire est obtenue à l'extrémité bleue de la partie visible du spectre électromagnétique. Un avantage direct dérivé de la construction de la présente invention peut être vu par l'examen des compositions des verres utilisés dans cet exemple. On peut voir que les verres sont de compositions extrêmement différentes et ces verres ont des propriétés chimiques et physiques considérablement différentes. DA aux caractéristiques plutôt exactes requises par les verres et le fait que des changements de composition de tels verres ont un ef fet prononcé sur leurs propriétés physiques et optiques on a trouvé impossible d'incorporer tous les matériaux absorbants nécessaires dans un seul verre sans sacrifier les propriétés désirées. Donc, la présente invention permet l'emploi de verres divergents comme cexf utilisés dans l'exemple ci-dessus. De même, si on tente de traiter les matériaux des verres de la présente invention avec l'une es techniques courantes de durcissement, les propriétés optiques e caux-ci seraient suffisamment modifiées pour affecter les propriétés d'absorption d'une façon nuisible. Cependant, dans la construction laminée de la présente invention, cette résistance accrue aux chocs nécessaire aux lunettes est fournie de façon inhérente par la construction laminée. Donc, on a un filtre protecteur des yeux contre l'émission laser qui peut être incorporé d'une fa- çon quelconque qui place le filtre à l'avant des yeux de l'opérateur et qui est absorbant à une pluralité de longueurs d'onde différentes laser et qui simultanément fournit la résistance aux chocs exigée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS Filtre de sécurité pour la protection des yeux contre' des lasers à longueurs diondes multiples; caractérisé en ce qulil comporte un premier membre en verre qui est absorbant à au moins une longueur. d'onde d'émission laser tout en restant transparent à l'énergie d'onde d'émission laser autre que celle du premier membre en verre tout en restant transparent à l'énergie d'onde électromagnétique dans B partie visible du spectre électromagnétique; et une couche d'une matière plastique non cassante interposée entre les premier et deuxième membres en verre et formant un laminé avec ceux-ci, la matière plastique étant transparénte à l'énergie d'onde électromagnétique essentiellement dans toute la partie visible du spectre électromagnétique fournissant ainsi un filtre ayant des caractéristiques absorbantes à une pluralité de longueurs d'ondes d'émission laser et fournissant une résistance aux chocs tout en maintenant une transmissicri visuelle utilisable. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre est monté dans un ch ssis qui dispose le filtre en avant des yeux d'une personne portant le ch sis de lunettes. 3. Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre est monté dans un châssis de lunettes. 4. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique non cassante est du polyvinyl butyral. 5. Filtre selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de polyvinyl butyral contient au moins un additif qui force la couche à être absorbante à au moins une longueur d'onde d'émission laser autre que celles des premier et deuxième membres en verre tout en restant transparent à l'énergie d'onde électromagnétique dans la partie visible du spectre électromagnétique.