Brevet FR2368108A1 — publié le 19780512

L'invention concerne un procédé pour la production de représentations des oscillations mécaniques, dont la fréquence se situe dans le domaine ultrasonique, et un appareil pour l'exé- cution du procédé. Dans un appareil connu servant à la représentation des oscillations, la représentation est effectuée au moyen d'une surface liquide qui se déforme lorsque les oscillations font incidence sur la surface. La déformation est représentée avec un dispositif strioscopique. Cet appareil présente cependant l'inconvénient de ne posséder qu'une faible sensibilité et pas de récepteur sensible plan. I1 est, de plus, encombrant. Dans un autre appareil connu du genre indiqué, la représentation est effectuée au moyen d'une méthode utilisant un échomètre à impulsions analogue à la méthode radar. Cet appareil présente l'inconvénient de ne permettre qu'une représentation transversale avec une très mauvaise résolution latérale. L'appareil est, de plus, compliqué par le fait qu'un convertissur d'ultrasons doit être actionné mécaniquement dans un récipient d'eau, qu'un dispositif de synchronisation coûteux est nécessaire, ainsi qu'un indicateur additionnel ou un moniteur. En outre, l'appareil coûte cher et est encombrant. L'invention se propose de créer un appareil du genre indiqué au début, qui sans diminution de la capacité fonctionnelle soit plus simple et moins coûteux que les appareils connus et offre, en outre, l'avantage d'un récepteur sensible plat. La particularité du procédé conforme à l'invention consiste en ce qu'on introduit des cellules tournantes nématiques de cristal liquide entre les feuilles polarisatrices d'un récepteur plan, on met une source sonore en contact mécanique et acoustique avec l'objet à observer, on réfléchit les ondes sonores de celui-ci et on excite ainsi les cellules tournantes nématiques dans le cristal liquide, on crée un rapport de contraste différent aux points des cellules tournantes excités par les ondes acoustiques et on effectue la représentation sonore. L'appareil pour la production de représentations d'après le procédé précité est caractérisé en ce qu'il est prévu un écran multi-couches présentant un cristal liquide, qui est polarisable par des champs électriques appliqués sur ses deux surfaces de recouvrement, de telle façon que les molécules superficielles sont orientées avec un décalage entre elles d'une valeur d'angle prédéterminée, une plaque de verre polarisée transparente disposée du côté observateur du cristal liquide, avec une électrode à mince paroi disposée du c8té intérieur tourné vers le cristal liquide et une membrane élastique transparente disposée du cté non-observateur du cristal liquide, avec une électrode réfléchissante à mince paroi disposée sur celle-ci du coté intérieur tourné vers le cristal liquide, et en ce qu'il est prévu des moyens pour raccorder les deux électrodes à mince paroi à une source de tension pulsante. Dans l'appareil représenté, les ondes acoustiques et ultrasoniques sont converties en lumière visible sur un récepteur simple, sensible et plan. I1 permet d'observer des pièces fixes, comme des pièces de machine, ou d'étudier des structures mobiles à l'intérieur d'un corps humain (par exemple les mouvements d'un enfant dans le sein de sa mère). En outre, on peut faire varier largement la couleur de l'arrière-plan des cellules de réflexion par différents réflecteurs et l'image peut être photographiée avec tout appareil photographique normal.L'appareil peut être construit en toutes dimensions, être portatif et être actionné dans ce cas par batterie. I1 ne contrent aucune pièce mécanique mobile et peut être mis en marche aussitôt. I1 n' exige qu'un courant très faible pour l'écran. I1 est plus fonctionnel, plus pratique et meilleur marché que les appareils équivalents. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et de la figure annexée représentant un exemple de réalisation. Cette figure montre d'une façon schématique l'écran multi-couches de l'appareil. La couche médiane consiste en un cristal liquide 1, recouvert du côté observateur par la plaque de verre polarisée 2 et du cté non-observateur par une membrane 3, par exemple en matière plastique, pour les oscillations à représenter. Le coté intérieur de la plaque de verre 2, tournée vers le cristal liquide 1, est recouvert par une électrode transparente à mince paroi 2' et le côté intérieur de la membrane élastique 3 par une électrode réfléchissante à mince paroi 3'. Le cristal liquide 1 consiste en une combinaison organique à l'état d'agrégat qui prend un état intermédiaire entre l'état cristallin et l'état liquide isotrope. A la diffe- rence des liquides normaux, dans lesquels les molécules individuelles reçoivent une disposition réciproque bien définie, dans le cas du cristal liquide 1, l'orientation des molécules peut être modifiée par suite de la dépendance directionnelle de la constante électrique par l'application de champs électriques. Lorsque les électrodes à mince paroi 2', 3' sont dirigées en se croisant l'une par rapport à l'autre, l'angle formé entre les molécules superficielles est de 90 sur les deux surfaces de recouvrement et il se produit des cellules tournantes dans le cristal liquide 1. Lorsque cenLt les électrodes à mince paroi 2', 3' sont dirigées parallèlement l'une par rapport à l'autre, l'angle précité est de Oo et il se produit des cellules nématiques dans le cristal liquide 1. Les électrodes à mince paroi 2', 3' sont raccordées par l'intermédiaire de contacts appropriés à une source de tension pulsante (non repre- sentée).L'écran alimenté en tension apparaît à un observateur 7 regardant depuis le côté observateur à l'état d'arrêt (sans oscillations à représenter) comme un écran uniforme de couleur grise plus ou moins sombre, dont le contraste est déterminé par l'intensité du champ électrique utilisé pour les électrodes à mince paroi 2', 3'. En marche, il se trouve une source d'ultrasons 5 ou 4, d'une fréquence par exemple de deux mégahertz, qui correspond à une résolution de 0,75 ou 1,5 mm, en contact mécanique et acoustique avec l'objet à observer 6. Celui-ci peut être une pièce mécanique à examine ou un patient. Les ondes ultrasoniques sont réfléchies par ltobjet à observer 6 dans la direction de la membrane 3, traversent celle-ci et excitent les cellules tournantes nématiques par leur diffusion dans le cristal liquide 1. L'observateur voit depuis le coté observateur un rapport de contraste différent seulement aux points où les cellules tournantes du cristal liquide 1 sont excitées par les ondes ultrasoniques. Ceci correspond à la représentation ultrasonique désirée. Celle-ci apparaît sur l'écran soit en sombre sur fond clair, soit en clair sur fond sombre, suivant les électrodes à mince paroi 2', 3' agissant comme polarisateurs sont dirigées en se croisant ou parallèlement l'une par rapport à l'autre. D'autres possibilités de contraste sont concevables au moyen d'un champ électrique qui est pulsé asymétriquement. REVEND ICAT IONS 1. Procédé pour la production de représentations des oscillations mécaniques, dont la fréquence se situe dans le domaine ultrasonique, caractérisé en ce qu'on introduit des cellules tournantes nématiques de cristal liquide (1) entre des feuilles polarisatrices (2', 3') d'un récepteur plan , on met une source sonore (4, 5) en contact mécanique et acoustique avec l'objet (6) à observer, on réfléchit les ondes sonores de ce dernier et on excite ainsi les cellules tournantes nématiques dans le cristal liquide (1), on crée un rapport de contraste différent aux points des cellules tournantes excitées par les ondes acoustiques et on effectue la représentation sonore. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on élargit le rapport de contraste au moyen d'un champ électrique qui est pulsé asymétriquement. 3. Appareil pour l'exécution du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un écran multicouches présentant un cristal liquide- fol), qui est polarisable par des champs électriques appliqués sur ses deux surfaces de recouvrement, de telle façon que les molécules superficielles sont orientées avec un décalage entre elles d'une valeur d'angle prédéterminée, une plaque de verre polarisée transparente (2) disposée du côté observateur-du cristal liquide (1) avec une électrode à mince paroi (2') disposée du coté intérieur tourné vers le cristal liquide (1) et une membrane élastique transparente (3) disposée du coté non-observateur du cristal liquide (1), avec une électrode réfléchissante à mince paroi (3') disposée sur celle-ci du côté intérieur tourné vers le cristal liquide (1), et en ce qu'il est prévu des moyens pour raccorder les deux électrodes à mince paroi (2', 3') à une source de tension pulsante (4 ou 5). 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les électrodes à mince paroi (2', 3') sont croisées entre elles, l'angle prédéterminé est au moins voisin de 900, pour former les cellules tournantes dans le cristal liquide (1). 5. Appareil suivant les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les électrodes à mince paroi (2', 3') sont orientées parallèlement l'une par rapport à l'autre, l'angle prédéterminé est au moins voisin de 0", pour que les cellules nématiques puissent ainsi se former dans le cristal liquide (1). 6, Appareil suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la membrane (3) consiste en une matière perméable au son. 7. Appareil suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la membrane perméable au son (3) est formée en matière plastique élastique.