Brevet FR2325954A1 — publié le 19770422

La-présente invention se rapporte aux dispositifs optiques, et concerne plus particulièrement leur commande de filtrage spatial et d'exposition. Bien qu'ils produisent des images satisfaisantes et acceptables, les dispositifs de formation d'images des machines telles que celles décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amkrique n 3 431 053, 3 331 181 et 3 832 057 manquent d'un moyen simple et sûr de modifier automatiquement la commande dtexposition de l'image optique traite par le système optique utilisé. En giéné- ral, ces appareils et ces machines, et plus particulièrement les machines de reprographie xérographique; comportent des éléments photosensibles qui réagissent à l'exposition totale à laquelle ils sont soumis. A son tour, l'exposition totale est le produit de l'intensité par le temps d'exposition. Ces appareils et machines de formation d'image comportent généralement un dispositif mécanique de réglage de l'exposition. Un diaphragme permet de modifier uniformément l'intensité tandis que des fentes permettent de modifier la largeur de la région exposée, c'est à dire la durée dtex- position. in général, les états optiques de cristaux lqquictes pouvant être utilisés se subdivisent en ceux qui diffusent la lumière incidente et ceux qui modifient son état de polarisation. es derniers imposent l'utilisation d'un polariseur et d'un analyseur linéaires. La modification de ltétat de polarisation a déjà été effectuée d'une façon uniforme par le mécanisme dteffets de champ. Mais les effets de diffusion peuvent être obtenus par les mécanismes d'effets de champ et/ou de courant. Les effets électro-optiques du- courant et les effets de champ sur les matières cristallines liquides sont connus. D'une façon générale, les effets du courant sont le plus souvent obte- nus en utilisant des isophases cristallines de liquides neinatigs- et des mélanges de matières nematiques et actives optiquement, y compris des mésophases cholestérioues. Les brevets-des Etats-Unis d'Amérique n 3 592 527, 3 722 998 et 3 761 172 illustrent les effets de courant. De même, des compositions cristallines liquides qui subissent un changement d'état de polarisation et qui modifient donc le passage de la lumière lorsqu'ils sont associés avec un polariseur et un analyseur linéaires sont déjà connus.Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 652 148 et 3 731 Q86 illus trent des effets de champ. L'invention concerne donc un nouveau dispositif de commande d'exposition et un dispositif électro-optique destiné a modifier l'intensité d'une image optique dans une machine de reprographie. Ces résultats ainsi que d'autres sont obtenus, selon l'invention, grâce à la commande de l'ouverture d'un diaphragme dans un objectif. L'une manière similaire, le filtrage spatial des fréquences spatiales peut se faire dans un système à transformation de Fourier. Le dispositif de commande d'exposition variable consiste en une composition cristalline liquide entre deux surfaces d'électrodes, l'une de ces surfaces étant constituées par plusieurs éléments d'électrodes et un dispositif étant prévu pour connecter électriquement un ou plusieurs de ces éléments à une source de tension. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre. Au dessin-annexé donné uniquement à titre d'exemple nullement limitatif la figure t représente schématiquement un objectif de formation d'image comportant le dispositif de commande d'exposition selon l'invention, la figure 2 représente schématiquement les anneaux d'électrodes circulaires concentriques utilisés pour fabriquer le présent mode de réalisation de dispositif de commande d'exposai tion, et la figure 3 est une coupe schématique du dispositif de commande d'exposition. que que la description qui va suivre soit orientée sur un mode de réalisation comprenant des anneaux d'électrodes concentriques, il est évident que d'autres configurations ou plusieurs éléments d'électrodes aboutissant aux mêmes résultats peuvent convenir. La figure 1 représente donc schématiquement un dispositif 10 de commande variable d'exposition, représenté plus en détails sur la figure 3, et ses relations mutuelles avec un dispositif optique d'illumination. L'objet, par exemple un document original sur un plateau de machine de reprographie, passe devant un objectif à plusieurs éléments, représenté schématiquement sur la figure 1 par les éléments généraux 13 et 14 et il est mis au point sur un plan d'image, par exemple l'élément photosensible d'une machine de reprographie, de manière à y produire une image de cet objet. Le dispositif 10 de commande d'exposition est disposé au diaphragme pour commander ltexposition, mais il pourrait être placé dans le plan de transformée de Fourier pour un filtrage spatial.Si la composition cristalline que contient le dispositif 10 diffuse la lumière à l'application d'une tension, la lumière qui traverse les régions de cette composition auxquelles la tension est appliquée, est diffusée, soit par diffusion, soit dynamiquement, comme le décrivent les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3 592 527, 3 722 998 et 3 761 172. Ces régions de diffusion représentées sur la figure 1 sont situées entre les anneaux d'électrode C et l'autre électrode constituée par le substrat 2 et le revêtement conducteur 3. La figure 1 illustre cette situation et montre la diffusion et la transmission du rayonnement dans l'image optique. Le polariseur linéaire 11 et l'analyseur 12, qui sont en option, ne sont pas utilisés dans ce cas. En variante, la composition cristalline liquide du dispositif 10 peut changer I1état de polarisation de la lumière qui le traverse dans les régions soumises à la tension appliquée. Le polariseur linéaire 11 et l'analyseur 12 transforment ce changemment d'état de polarisation en un changement d'intensité optique, comme le décrivent les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3 652 14tus et 3 731 986. Les plans de polarisation de l'analyseur linéaire et du polariseur peuvent être croisés ou parall- les, ce qui est une option, en fonction du choix de transmission ou d'extinction de la lumière dans l'état excité électriquement. Que ce soit par diffusion ou modification de polarisation de la lumière avec un polariseur linéaire et un analyseur, l'intensité du rayonnement lumineux de limage optique qui traverse le dispositif 10 de commande dtexposition est réduite. La variation d'exposition est une fonction monotone de la quantité ou du nombre des anneaux d'électrode excités, c'est à dire connectés électriquement à la source de tension. La figure 2 représente schématiquement la surface d'électrodes comprenant les anneaux d'électrodes circulaires et concentriques. Les électrodes A à E sont formées sur un substrat 5. La dimension du dispositif de commande 10 est du même ordre que celui des lentilles du système optique particulier, mais il suffit qu'il soit aussi grand que le faisceau optique trait dans la position correspondante. Quelle que soit la dimension du dispositif de commande 10, les anneaux d'électrodes A à E ont géné- ralement une largeur de 1 à 5mm et sont écartés d'environ 0,5mm. fes largeurs et des écartements en dehors de ces plages peuvent convenir et donner des résultats satisfaisants. La figure 3 représente schématiquement la réalisation du dispositif 10 de commande d'exposition. es substrats 2 et 5 portent respectivement des revêtements conducteurs 3 et plusieurs anneaux d'électrodes circulaires et concentriques A à E de matière conductrice. Le revêtement conducteur 3 et les anneaux d'électrodes A a E peuvent être en toute matière conductrice appropriée. T!es matières conductrices qui conviennent comprennent des métaux tels que le platine, l'argent, l'étain, l'aluminium, ltor, le cuivre, l'indium et le gallium; des oxydes métalliques conducteurs tels que par exemple l'oxyde d'étain et l'oxyde d'indium; des substrats isolants portant des couches conductrices telles que de verre NESA avec un mince revêtement d'oxyde d'étain sur le verre peuvent également convenir, et sont diffusés dans le commerce par Pittsburgh Plate and Glass Company. Les matières conductrices peuvent être déposées sur les substrats de verre 2 et 5 par tout procédé çlassique1- par exemple par évaporation sous vide.Ces matières d'électrodes sont formées sous forme d'un très mince revêtement de manière à transmettre la lumière ou le rayonnement de formation dimge optique. Les mêmes matières que celles employées généralement dans les techniques de réalisation des miroirs peuvent convenir pour former un revêtement réfléchissant dans les modes de réalisation où le dispositif de commande 10 procède par réflexion plutôt que par transmission. Si ces matières sont utilisées pour former un revêt-ement réfléchissant, il est entendu que l'épaisseur du revêtement est suffisante pour former un revêtement très réfléchissant. La couche 4 de composition cristalline liquide peut consister en toute mésophase cristalline de liquide nématique à diffusion dynamique ou en tout mélange à diffusion de mésophases nématique et cholestérique . Ces compositions sont connues dans la technique des cristaux liquides et n'ont pas à être énumérées ici. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3 592 927, 3 722 998 et 3 761 172 énumèrent-un grand nombre de ces compositions. La couche 4 peut également être constituée par des compositions cristallines liquides présentant des effets de champ. Ces compositions sont également connues dans la technique des cristaux liquides et n'ont pas à être énumérées.Les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3 652 148 et 3 731 986 énumèrent un grand nombre de ces compositions. Tous les brevets précités décrivent les caractéristiques et paramètres de fonctionnement permettant d'obtenir la diffusion ou lteffet de champ à volonté, et n'ont pas à hêtre expliqués en détails. Il suffit de noter qu'un grand nombre de ces compositions présentent les effets voulus à une certaine tension seuil ou audessus, qui dépend généralement de la nature des compositions liquides cristallines utilisées. Les brevets précités ainsi que d'autres littératures permettent facilement de choisir les niveaux de tension, d'utiliser des tensions alternatives, continues, ou alternatives polarisées en continu, ainsi que de choisir les techniques de fabrication et les épaisseurs des couches. Chacun des anneaux d'électrode A à E de la figure 3 est associé avec un conducteur électrique 101 à 105 respectivement. le revetement conducteur 3 est connecté électriquement à une source de tension "V" par un conducteur électrique 106 Un conduc tueur électrique 107 connecte électriquement un curseur 1 à la source de tension "iV. Comme le montre la figure 3, le curseur 1 est en contact électrique avec les conducteurs lOt et 102 et par conséquent, avec les. anneaux d'électrodes A et R. En établissant le contact avec les conducteur 101 à 105, le curseur 1 engage les conducteurs dans l'ordre de rayon décroissant des anneaux d'électrodes correspondants L'ouverture du dispositif de commande 10 est par conséquent diminuée. De meme, l'ouverture du dispositif 10 augmente quand le contact 10 est dégagé des conducteurs dans l'ordre de rayon croissant des anneaux correspondants. Il est bien entendu que d'autres variantes et modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit et illustré sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, les anneaux d'électrodes concentriques peuvent être remplacés par plusieurs éléments d'électrodes qui diminuent l'intensité de l'image optique sans nuire pratiquement à sa qualité. nes lignes, des bandes, des grilles, des ellipses des paraboles, etc..., parallèles, convergentes, divergentes, concentriques, non concentriques, peuvent convenir. La commande d'exposition est assurée dans chaque cas. En outre, il n'est pas nécessaire que le revêtement conducteur 3 de la figure 3 soit un revêtement plan et continu, il peut être également constitué par des anneaux d'électrodes circulaires et concentriques alignés avec les anneaux d'électrodes A à E. Il faut noter que si la caractéristique d'ouverture variable de la commande d'exposition doit être utilisée, les anneaux d'électrodes doivent être très rapprochés, environ 0,5mm, afin d'éviter toute perte substantielle de flux lumineux. En outre, le niveau de tension appliqué à l'un quelconque des éléments d'électrode n'est pas obligatoirement le même que celui appliqué à tout autre élément de l'ensemble. REVENOICATTONS 1 - Objectif, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commande optique comprenant une composition cristalline liquide intercalée entre deux surfaces d'électrodes transparentes, l'une desdites surfaces d'électrodes étant constituée par plusieurs éléments d'électrodes, et un dispositif destiné à connecter électriquement et sélectivement un nombre quelconque desdits éléments d'électrodes à une source de tension. 2 - Objectif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments d'électrodes se présentent sous la forme d'anneaux d'électrodes concentriques. 3 - Objectif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition cristalline liquide est susceptible de diffuser la lumière dans des régions auxquelles une tension est appliquée. 4 - Objectif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition cristalline liquide est susceptible de changer l'état de polarisation de la lumière dans des régions auxquelles une tension est appliquée, l'objectif comportant en outre un polariseur linéaire d'un côté et un analyseur de l'autre côté. 5 - Objectif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les anneaux d'électrodes ont une largeur comprise entre 1 et 5 millimètres environ. 6 - Objectif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les anneaux d'électrodes sont espacés d'environ 0,5mu. 7 - Objectif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande optique est positionné à l'ou- verture du diaphragme dudit objectif. 8 - Objectif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en un objectif à transformation de Fourier, ledit dispositif de commande optique étant positionné dans le plan de transformation de Fourrier dudit objectif. 9 - Appareil de commande optique variable, caractérisé en ce qutil comporte une composition cristalline liquide intercalée entre deux surfaces d'électrodes transparentes dont l'une est constituée par des anneaux d'électrodes concentriques et un dispositif prévu pour connecter électriquement et sélect il vement tout nombre voulu des anneaux d'électrodes à une source de tension. 10 - Appareil selon la revendication 9, caractérise en ce que la composition cristalline liquide est susceptible de diffu- ser la lumière dans des régions auxquelles une tension est appli quée 11 - Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que la composition cristalline liquide est susceptible de changer 1 'état de polarisation de la lumière dans des régions auxquelles une tension est appliquée, l'appareil comprenant en outre un polariseur linéaire en contact avec la surface libre de l'une des surfaces d'électrodes et un analyseur en contact avec la surface libre de l'autre surface d'électrodes. 12 - Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les anneaux d'électrodes ont une largeur comprise entre un et cinq millimètres environ. 13 - Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que les anneaux d'électrodes sont espacés d'environ 0,5mm. 14 - Machine de reprographie du type comprenant un plateau, un élément photosensible de formation d'image et un dispositif optique destiné à former sur ledit élément, l'image d'un objet sur le plateau, par l'intermédiaire d'un trajet optique, machine caractérisée en ce qu'elle comporte dans ledit trajet optique, une composition cristalline liquide intercalée entre deux surfaces d'électrodes transparentes dont l'une est constituée par des anneaux d'électrodes concentriques, et un dispositif prévu pour connecter électriquement et sélectivement tout nombre voulu d'anneaux d'électrodes à une source de tension. 15 - Machine selon la revendication 14, caractérisée en ce que la composition cristalline liquide est susceptible de diffuser la lumière dans des régions auxquelles une tension est appliquée. 16 - Machine selon la revendication 14, caractérisée en ce que la composition cristalline liquide est susceptible de changer d'état de polarisation de la lumière dans des régions auxquelles une tension est appliquée, la machine comportant en outre un polariseur linéaire et un analyseur linéaire. 17 - Machine selon la revendication 14, caractérisée en ce que les anneaux d'électrodes ont une largeur comprise entre 1 et 5 millimétres environ. 18 - Machine selon la revendication 17, caractérisée en ce les anneaux d'électrodes sont espacés d'environ 0,5 millimetres.