Brevet FR2483045A1 — publié le 19811127

La présente invention se rapporte généralement à des dispositifs d'éclairement et plus particulièrement à de tels dispositifs du type utilisé par des médecins et chirurgiens pour obtenir une source de lumière à forte intensité dans une zone d'éclairement contrôlable sans utiliser les mains, habituellement par un mouvement de la tête. Un dispositif d'éclairement de ce type général se compose d'un bandeau supportant une lampe à incandescence traditionnelle et un réflecteur. Un dispositif plus récent se compose d'un bandeau utilisant des fibres optiques en verre,conductrices de la lumière et une source de lumière à distance pour former l'éclairement. Dans ce dernier dispositif, un faisceau de fibres optiques en verre est monté avec une lentille sur le bandeau, et projette la lumière devant l'utilisateur. Des dispositifs d'éclairement de ces deux types présentent l'inconvénient principal d'être bien trop lourds et encombrants à porter pendant des périodes prolongées. Les fibres optiques en verre sont également relativement fragiles et peu flexibles, et il faut employer typiquement une gaine relativement lourde. Des tentatives pour remplacer la lourde combinaison fibres de verre et gaine par des fibres optiques légères en un polymère n'ont jusqu'à maintenant pas réussi , sauf à de très faibles intensités de lumière. La connexion des fibres optiques en polymère à une source de lumière de forte intensité a généralement pour résultat la fusion des fibres quand le flux lumineux délivré par la source de lumière dépasse environ 200 lumens0 Idéalement, les sources de lumière délivrant plus de 1000 lumens sont préférées pour des applications chirurgicales. Bien que l'utilisation de fibres optiques en verre permette la transmission de lumière à un niveau de flux lumineux relativement élevé, les fibres de verre présentent les inconvénients ci-dessus d'un poids relativement important, de fragilité et d'inflexibilité. Ces caractéristiques restreignent trop le mouvement de la tête de l'utilisateur, et les fibres peuvent iele se rompre par suite de mouvements répétés de la tête. Par ailleurs, du fait du poids relativement impor- tant des dispositifs d'éclairement du type à fibres optiques en verre et du type à lampe à incandescence traditionnelle ci-dessus, ces dispositifsne produisant habituellement qu'une seule zone relativement étroite d'éclairement. Un éclairement sur un champs tellement étroit par une seule source de lumière ne permet pas facilement de projeter la lumière dans une zone de travail sans qu'il y ait d'ombre. Les dispositifs d'éclairement ci-dessus mentionnés présentent un autre inconvénient, en effet un utilisateur devant porter des verres de correction doit porter, en plus de ses lunettes, un dispositif d'éclairement gênant maintenu sur sa teste, auquel il ne sthabitue pas facilement. Par ailleurs, afin que la lumière soit émise au niveau des yeux, ces dispositifs d'éclairement sont souvent placés au centre et devant les lunettes de l'utilisateur, et présentent ainsi un risque d'obstruction partielle de la vue de l'utilisateur. Il est apparent à la lecture de ce qui précède qu'il y a une nécessité importante, en particulier dans le domaine médical, pour un dispositif d'éclairement de poids léger pouvant etre porté sur la tette, mais produisant de la lumière à des niveaux de flux lumineux dépassant bien 200 lumens, de préférence de plus d'une source ponctuelle, pour diminuer les ombres et utilisant de préférence un agencement ne nécessitant pas le port de verres séparés. La présente invention permet de répondre à cette nécessité. La présente invention réside dans un dispositif d'éclairement de forte intensité supporté par la tette de l'utilisateur, ce dispositif étant d'un poids extremement léger, offrant un éclairement équilibré et confortable, sans gêner les mouvements de la tête de l'utilisateur. A la base, et en termes généraux, le dispositif d'éclairement selon l'invention se compose d'un cadre du type monture de lunettes, d'un faisceau de fibres optiques légères en un polymèretse terminant sur le cadre ou monture en au moins deux plus petits faisceaux séparés dans l'espace, et dune source éloignée de lumière pouvant alimenter les fibres optiques en une lumière visible de forte intensité sans les endommager. Les fibres optiques en polymère se terminent sur la monture de façon à produire une lumière focalisée éclairant une zone placée à une distance présélectionnée devant la monture. L'utilisation de fibres optiques légères en un polymère permet au faisceau de fibres autre subdivisé en deux plus petits faisceaux ou plus se terminant de chaque côté de la monture où, selon un autre mode de réalisation de l'inventionsen un agencement espacé le long du sommet de la monture, produisant ainsi un large champs de lumière équilibrée, sans les ombres dures inhérentes à l'utilisation d'une seule source ponctuelle de lumière. Onrntera que les avantages principaux de l'invention rendent dans l'économie sensible de poids et la liberté de mouvement de la tête résultant de l'utilisation des fibres optiques et flexibles de polymère avec la monture.Des fibres optiques de polymère pèsent environ la moitié du poids des fibres optiques en verre actuellement disponibles avec leur matériau formant gaine. Quand ees fibres snnt utilisées avec une monture en matière plastique semblable à une monture de lunette, l'ensemble peut Entre porté confortablement pendant de longues périodes de temps.En plus d'être plus légères et moins conteuses que le verre, les fibres optiques en polymère sont plus flexibles et permettent à l'utilisateur de plus grands mouvements de tette. L'utilisation d'une monture de lunettespour supporter les faisceaux de fibres signifie également qu'un utilisateur portant des verres de correction n'a pas à porter à la fois ses lunettes de correction et un dispositif d'éclairement séparé supporté sur sa tête. Par ailleurs, la lumière du faisceu de fibres optiques en polymère est émise essentiel liement au niveau des yeux, sans aucune possibilité d'obstruction du champs de vision de l'utilisateur. Le dispositif selon l'invention peut également contenir des lentilles, qui peuvent entre amovibles, permettant la focalisation du faisceau à diverses distances de l'utilisateur, ou produire une zone d'éclairement de toute dimension présélectionnée . Un autre aspect important de l'invention réside dans une combinaison de miroirs dichrorques réfléchissants ou laissant passer certaines fréquences de la lumière et pas d'autres, et d'une tige en verre placée à la source éloignée de lumière, pour former une source de lumière. à forte intensité dont sensiblement tous les composants produisant de la chaleur ont été retirés, et ne pouvant par conséquent pas faire fondre les fibres optiques du polymère, meme à des niveaux de flux lumineux compris entre 1000 et 2000 lumens. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective simplifiée d'un dispositif d'éclairement selon les caractéristiques principales de la présente invention, illustré porté sur la tette, et relié à une.source éloignée de lumière - la figure 2 est une vue en perspective agrandie de la partie du dispositif qui est portés sur la tête, avec une partie du faisceau de fibres optiques - la figure 3 est une. vue schématique simplifiée de la source éloignée de lumière utilisée par le dispositif selon l'invention - la figure 4 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation du dispositif ; et - la figure 5 est une ueen perspective fragmen- taire illustrant l'utilisation d'une lentille à l'extrémité du faisceau de fibres optiques. Comme on peut le voir sur les dessins, la présente invention concerne un dispositif d'éclairement du type supporté sur la tête de l'utilisateur, avec une source éloignée de lumière. Le dispositif d'éclairement est particulièrement bien adapté à une utilisation par des chirurgiens. Selon l'invention, on prévoit une combinaison extrêmement légère d'une monture du type monture de lunettes, indiquée par le repère 10, supportée sur la tête d'un utilisateur 11, d'un faisceau de fibres optiques 12 en un polymère se terminant sur la monture en au moins deux plus petits faisceaux 14, et d'une source éloignée de lumière 16 pouvant alimenter les fibres optiques en une lumière visible de forte intensité sans les endommager par la chaleur. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, chaque faisceau de fibres 14 se termine d'un côté de la monture 10 de façon à éclairer une zone à une certaine distance présélectionnée, à l'avant de la monture. La monture de lunettes10 illustrée comprend un organe supérieur de liaison 20, auquel sont éventuellement fixés deux verres de lunettes 21, et deux branches latérales 22 attaches aux extrémités respectives de l'organe de liaison et s'étendant sur les oreilles de l'utilisateur pour aider à supporter la monture. Les plus petits faisceaux de fibres 14 sont rigidement fixés aux branches latérales 22 par des matériaux adhésifs ou par mise en place dans un canal ou passage (non représenté) formé dans ces branches latérales.Les faisceaux 14 se terminent, comme cela est indiqué en 24, aux extrémités de l'organe de liaison 20, ainsi la lumière émanant des faisceaux est projetée vers l'avant mais légèrement vers 1 t intérieurs les deux faisceaux convergeant en un certain point approprié, comme à peu près à45,7 cm des yeux de l'utilisa teur. Pour mieux fixer la monture 10 à la tête de l'utilisateur, une courroie réglable 26 est prévue pour relier les branches latérales 22 au dos de la tête. Une pince 28 chargée par ressort (figure 1) peut être utilisée pour fixer le faisceau 12 au vêtement de l'utilisateur afin de diminuer les forces du poids agissant directement sur la monture 10. Les fibres optiques peuvent être de tout matériau conercialisé conte CROFON fabriqué par DuPont Company, Wilmington, Delaware, Etats-Unis d'Amérique. Dans un mode de réalisation actuellement préféré, on utilise 240 fibres de 0, mm de diamètre dans le faisceau 12. Des fibres de section transversale carrée peuvent également être utilisées, ce qui améliore la densité de tassement et ltefficacitd optique. Le faisceau lumineux projeté par chaque faisceau 14 de fibres optiques peut être focalisé pour obtenir un motif lumineux souhaité en biseautant les extrémités des fibres. Le biseautage peut être accompli en polissant les extrémités des fibres par une poudre d'oxyde de cérium sur un polissoir à un angle de 20 à 30 par rapport à l'axe longitudinal. Pour des applications chirurgicales, le motif d'éclairement préféré est une tache de lumière ayant environ 45,7 cm de diamètre à une distance de l'ordre de 45,7 cm du dispositif. Un flux lumineux de l'ordre de 7000 à 2000 lumens est souhaitable pour des applications chirurgicales. Dans un mode-de réalisation actuellement préféré de l'invention, source de lumière à distance 16 de forte intensité se compose d'une lampe à arc 30 alimentéepar une source de courant électrique appropriée indiquée en 31, et montée à proximité du point focale d'un miroir dichroSque concave ou parabolique 32, ayant la caractéristique de réfléchir la lumière visible mais permettant la transmission du rayonnement dans la région infrarouge du spectre électromagnétique.Le miroir parabolique 32 est placé pour diriger la lumière réfléchie sur un miroir dichroïque plat 34 qui supprime effectivement encore plus du rayonnement infrarouge produisant la chur, tout en réfléchissant essentiellement uniquement la lumière visible. Ces miroirs dichrolques sont connus et sont généralement formés par dépôt sous vide d'un matériau d'un revêtement dichroïque en plusieurs couches sur une surface de verre. Les miroirs dichroïques concave et plat 32 et 34 sont placés de façon que la lumière réfléchie fasse normalement impact sur un troisième miroir dichroïque 36 qui réfléchît le rayonne- ment infrarouge produisant la chaleur tout en transmettant la lumière visible.Dans le mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, le troisième miroir dichroïque 36 est formé en déposant un matériau de revêtement dichroï- que en plusieurs couches à la surface extrême d'une tige en verre 38 résistant à la chaleur. En plus de former une surface pour le troisième miroir dichrolque 36, la tige en verre résistant à la chaleur 38 isole thermiquement le faisceau de fibres optiques en polymère 12 de la source de lumière, et absorbe la chaleur à un degré limité. La tige en verre 38 sert également à canaliser et à recueillir la lumière réfléchie et forme ainsi une interface efficace avec le faisceau 12 de fibres optiques. Pour des caractéristiques optimales d1interface, la tige en verre 38 doit avoir le même diamètre que le faisceau 12. Pour mieux réduire le transfert de chaleur aux fibres optiques du polymère, une plaque formant chicane 40 en aluminium (figure 1) est interposée entre le miroir dichrolque plat 34 et la tige en verre 38. La plaque 40 a une ouverture permettant le passage de la lumière réfléchie. De plus, un ventilateur de refroidissement (non représenté) est utilisé pour dissiper la chaleur produite par la source de lumière. Comme on peut levDir sur la figure 1, la lampe à arc 30 et les miroirs 32, 34 et 36, avec la tige en verre 38 et la plaque formant chicane 40 peuvent avantageusement être montés au sommet d'un logement 42 de l'alimentation en courant 31. Ces éléments peuvent être protégés par un couvercle amovible 44. Comme on peut mieux le voir sur la figure 3, la tige en verre 12 est fixée dans un accouplement cylindrique 46 dans lequel est inséré le faisceau 12. La figure 4 illustre un autre mode de réalisation de l'invention comprenant une monture modifiée 10'. Les fibres optiques de polymère sont, comme dans le mode de réaltsation de la figure 2 décrit ci-dessus, initialement divisées en deux faisceaux 14, mais sont de plus divisées en plusieurs plus petits faisceaux pour se terminer en un agencement espacé le long de l'organe de liaison 20' de la monture comme cela est indiqué on 24'. Comme dans le mode de réalisation de la figure 2, les branches latérales 22' servent à maintenir les faisceaux 14 à l'état stationnaire, et le faisceau lumineux proJeté par chaque faisceau de fibres optiques peut être focalisé pour obtenir le motif lumineux souhaité en biseautant les extrémités des fibres. La figure 5 illustre une autre modification du mode de réalisation de la figure 2. Sur la monture modifiée 10" il est possible de monter, de préférence amovible, une lentille séparée 50 pour collimater ou focaliser la lumière de chaque faisceau 14. Une lentille de Fresnel est adaptée de façon idéale dans ce but. Des lentilles facilement interchangeables peuvent alors efficacement être utilisées pour des applications ayant des nécessités différentes de champs de vision et de distance de l'utilisateur. De telles lentilles peuvent être utilisées, par exemple, dans l'examen des yeux, du nez ou de la gorge. On notera à la lecture de la description qui précède que la présente invention représente une avance importante dans le domaine des dispositifs d'éclairement. En particulier, elle permet un éclairement équilibré de très forte intensité, tout en étant d'un poids extrêmement léger, et par conséquent très pratique à utiliser. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui nront été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit etmises en ceuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'éclairement léger et de forte intensité, supporté par la tête de son utilisateur, pouvant être connecté à une source de lumière caractérisé en ce qu' il comprend : une monture de lunettes; un moyen transmetteur de lumière en fibres optiques en polymère (12) contenant un certain nombre de fibres optiques légères on un polymère ; et un moyen pour terminer ledit moyen transmetteur de lumière sur ladite monture de lunettes do façon à projeter la lumière vers l'avant de ladite monture, ainsi une zone à l'avant d'un utilisateur ladite monture est éclairée, et l'emplacement de la zone d'éclairement peut Outre contrôlé sans l'usage des mains de l'utilisateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité pour terminer comporte un moyen pour terminer les fibres en un certain nombre de faisceaux espacés le long de l'avant de la monture de lunettes. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont divisées en au moins deux faisceaux (14) et en ce que le moyen précité pour terminer comporte un moyen (24) pour terminer les faisceaux de chaque côté de la monture de façon à projeter la lumière, vers lavant de ladite monture, desdits faisceaux. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour terminer les faisceaux comportent une lentille (50) pouvant être fixée à la monture pour focaliser la lumière projetée d'au moins l'un des faisceaux0 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans le moyen pour terminer les fibres, l'extrémité desdites fibres sont biseautées de façon appropriée par rapport à leur axe longitudinal pour focaliser la lumière qui en est projetée. 6. Dispositif d'éclairement de forte intensité et de poids léger supporté par la tête de son utilisateur caractérisé en ce qu'il comprend : une monture de lunettes (io) , une source de lumière de forte intensité comprenant une lampe (30) de forte intensité délivrant un flux lumineux supérieur à 200 lumens, et un moyen de filtrage (32, 34, 36, 38) pour retirer le rayonnement thermique émis par la lampe ; un moyen transmetteur de lumière en fibres optiques en un polymère (12) pouvant 8tre connecté à la source de lumière sans subir de dégâts ; et un moyen pour terminer le moyen transmetteur de lumière sur la monture de lunettes afin de projeter la lumière vers l'avant dela monture. 7. Dispositif selon la revendication 6, carac tdrisé en ce que le moyen de filtrage comprend au moins un miroir dichrolque (32) pour transmettre la lumière visible ; au moins un miroir dichroïque (34) pour réfléchir la lumière visible ; et une tige en verre (38) résistant à la chaleur. 8. Dispositif d'éclairement de forte intensité, de poids léger et supporté par la tête de son utilisateur caractérisé en ce qu'il comprend : ume source de lumière ayant une lampe de forte intensité (30) et un moyen de filtrage (32, 34, 36, 38) pour supprimer le rayonnement thermique émis par la lampe ; un moyen transmetteur de lumière (12) en fibres optiques en matière plastique comportant un faisceau contenant un certain nombre de fibres optiques pouvant être relié à la source de lumière un moyen (10) supporté por la tête pour fixer le moyen transmetteur de lumière à la tête ; et un moyen (24g 50) pour terminer le moyen transmetteur de lumière sur le moyen supporté par la tête de façon à projeter la lumière vers l'avant du moyen supporté par la tête. 9. Dispositif selon la revendication 8, carac térisé encre que le moyen de filtrage comprend un miroir dichroïque (32) pour transmettre le rayonnement thermique, et un miroir dichrolque (34) pour réfléchir le rayonnement thermique. 10. Dispositif selon la revendication 8, carac térisé en ce que le moyen de filtrage comprend un miroir dichrorque concave (32) pour ne réfléchir que la lumière visible ; un second miroir -dichrolque (34) pour ne réfléchir que la lumière visible ; un troisième miroir dichroïque (36) pour réfléchir la lumière et transmettre uniquement la lumière visible ; et une tige en verre résistant à la chaleur (38).