Brevet FR2564983A1 — publié le 19851129

Procédé de réalisation d'un conduit de Lumière multipoints et produits obtenus seLon ce procédé. La présente invention a pour objet un procé- dé permettant de réaLiser un conduit de Lumière multi- points et permettant notamment de lui donner une forme particulière; elle concerne aussi les produits obte- nus selon ce procédé. Les conduits de lumière multipoints consi- dérés sont constitués de faisceaux de fibres optiques ordonnées. Ils sont principalement utilisés pour le transport d'images, chaque fibre optique transportant un point élémentaire de ces images. Ces faisceaux de fibres ordonnées présen- tent de nombreuses applications. En particulier, ils peuvent être utilisés dans le domaine de la médecine et notamment pour l'endoscopie, associés avec une op- tique d'entrée. Ils peuvent aussi être utilisés dans Les domaines de l'électronique et de la visualisation et notamment sous la forme de galettes de couplage optique utilisées par exemple pour Les corrections de courbure d'images afin d'obtenir une image plane à partir d'un écran cathodique ou pour assurer la liai- son entre un écran phosphorescent plan et la photoca- thode courbe d'un amplificateur d'images. Ces conduits de lumière multipoints outre le transport d'images, peuvent, suivant Leurs formes, servir à l'agrandissement ou la réduction d'images. Sont connus,des réducteurs ou agrandisseurs d'images constitués de fibres optiques ordonnées présentant la forme d'un faisceau conique dont le diamètre d'entrée et le diamètre de sortie caractérisent te grandisse- ment ou la réduction de ces dispositifs. Les différents types de conduits de lumière multipoints, décrits cidessus, sont généralement réalisés avec des fibres optiques en verre ou en sili- 25649B3 ce, matériaux présentant de bonnes caractéristiques de transmission optique (transparence). En revanche, ces fibres optiques présentent l'inconvénient d'être chères, lourdes et relativement peu flexibles. Ces conduits de lumière connus en fibres de verre sont généralement réalisés soit directement par un assemblage de fibres optiques ordonnées suivi d'un compactage à chaud et sous pression, soit par un as- semblage de faisceaux élémentaires de fibres optiques obtenus par des étirages successifs. Ces procédés de fabrication de conduits de lumière présentent un certain nombre d'inconvénients et en particulier une mise en oeuvre relativement com- plexe et coOteuse. Par exemple, l'utilisation de fi- bres de verre implique une température de travail éle- vée, supérieure à 600 C; lors du compactage sous pression, entre les deux parties d'un moule, des dif- ficultés apparaissent à la jonction entre ces deux parties; pour la fabrication de réducteurs d'images, on est contraint d'étirer un faisceau et de prélever un tronçon du cône d'étirage. Par ailleurs, ces procé- dés limitent considérablement les applications des conduits de lumière multipoints obtenus. La présente invention a justement pour objet un procédé de réalisation de conduits de lumière mul- tipoints permettant de remédier aux différents incon- vénients donnés ci-dessus. Elle permet notamment de réaliser des conduits de lumière de façon simple et peu coûteuse pouvant servir outre au transport d'ima- ges, à l'agrandissement ou à la réduction d'images. Selon l'invention, le procédé de fabrica- tion d'un conduit de lumière multipoints se caractéri- se en ce que l'on dispose à l'intérieur d'un moule un faisceau de fibres optiques en matière plastique, dont la fabrication comporte une opération d'étirage, ces fibres étant parallèles entre elles et adjacentes, et en ce que l'on élève la température de l'ensemble mou- le-faisceau de façon homogène afin d'augmenter Le dia- mètre des fibres optiques jusqu'à ce que ces fibres remplissent tout l'intérieur du moule, Le faisceau de fibres ainsi traité formant le conduit de Lumière. Le procédé de L'invention est basé sur l'une des propriétés physiques de certaines fibres optiques en matière plastique dont le procédé de fabrication comporte une opération d'étirage, des fibres obtenues par étirage à partir d'une préforme par exempte. En effet, Les matières plastiques ne sont pas des produits à point de fusion franc et leur vis- cosité varie suivant une large gamme de température. En particulier, lors de L'étirage des matières pLasti- ques constituant les fibres optiques, au cours de Leur fabrication, la structure moléculaire des matières plastiques, Lors du refroidissement, se fige dans une structure étirée. Cet effet peut être plus ou moins accentué suivant Les conditions de fabrication des fi- bres optiques et en particulier de la température d'étirage la plus basse utilisée. Cette structure mol4culaire étirée permet de donner aux fibres optiques certaines propriétés mé- caniques et notamment des propriétés de souplesse. Les inventeurs ont mis en évidence Le fait que cette structure moléculaire étirée a tendance à reprendre sa forme première (c'est-à-dire avant étira- ge), lors d'un chauffage suffisant des matières plas- tiques de ces fibres, entraînant un gonflement diamé- tral desdites fibres, Lié à un raccourcissement de celles-ci. C'est cette propriété de certaines fibres optiques plastiques que L'on utiLise dans L'invention. Comme fibres optiques en matière plastique présentant la faculté de grossir en diamètre Lorsqu'on Les chauffe, on peut notamment citer des fibres opti- ques comportant une gaine optique en polyacétate de vinyLe et un coeur en polystyrène. Ces fibres optiques peuvent être obtenus par étirage à des températures reLativement élevées et en particulier voisines de 190 C. De telLes fibres optiques en matière plasti- que ainsi que Leur procédé de fabrication-par étirage ont été décrits dans La demande- de brevet français n 82 16026 déposée Le 23 septembre 1982 au nom du de- mandeur. Selon l'invention, les fibres optiques uti- Lisées peuvent être dépourvues de gaine mécanique de protection. Par aiLleurs, seLon L'application envisa- gée, Le procédé de L'invention peut comprendre une étape supplémentaire consistant à démouler le faisceau de fibres optiques plastiques obtenu après L'étape de montée en température. Si L'on désire réaliser des galettes de cou- plage optique on peut, seLon L'invention, après Le dé- mouLage du faisceau de fibres optiques traité, effec- tuer un tronçonnage de ce faisceau selon une direction perpendiculaire audit faisceau pour former Les galet- -tes. Si l'on désire réaliser un conduit de lumiè- re multipoints permettant le transport d'images selon un grandissement un, on peut, selon l'invention, uti- liser un mouLe comportant un évidement de forme cylin- drique ayant un diamètre constant. Si l'on désire réaliser des conduits de Lu- mière muLtipoints permettant en plus du transport d'images, L'agrandissement ou la réduction d'images, on peut selon l'invention utiliser un moule comportant un évidement de forme cylindrique ayant un diamètre variable et notammrent un moule comportant un évidement présentant une partie tronconique. Selon l'invention, les différents conduits de lumière multipoints cités précédemment peuvent pre- senter des propriétés fluorescentes ou scintilantes. A cet effet, on utilise des fibres optiques en matière plastique dont le matériau de coeur con- tient des produits dopants scintiLLants ou fluores- cents. De tels conduits de Lumière peuvent notamment être utilisés pour la détection et/ou la locaLisation de particules. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif et non limita- tif, en référence aux figures annexées dans lesquel- les: - La figure 1 représente schématiquement un conduit de lumière multipoints obtenu selon le procédé de l'invention servant à la fois au transport d'images et au grandissement ou a la réduction d'images, et - la figure 2 représente schématiquement un conduit de lumière multipoints obtenu selon le procédé de l'invention présentant la forme d'un "oeil de mou- che". Le procédé de fabrication d'un conduit de lumière selon l'invention consiste tout d'abord à uti- liser un faisceau de fibres optiques ordonnées en ma- tière plastique obtenues par étirage à partir d'une préforme; ces fibres optiques sont disposées parallè- lement entre elles et de façon mdjacente. Comme fibres optiques on peut utiliser par exemple celtLes décrites dans la demande de brevet, citée précédemment; ces fibres comprennent nctamment une gaine optique réali- sée en acétate de polyvinyle et un coeur en polystyrè- ne. Lorsque les fibres optiques utilisées sont munies d'une gaine mécanique de protection, celles-ci peuvent, selon l'invention, être dénudées sur toute ou partie de leur longueur. Après ce dénudage des fibres optiques, le faisceau de fibres peut être introduit dans un moule.- Ensuite, selon l'invention, on élève la température de l'ensemble moule-faisceau de fibres, de façon homogè- ne, afin d'augmenter le diamètre des fibres optiques jusqu'à ce que ces fibres occupent tout le volume qui leur est offert. En particulier, ces fibres optiques chauffées remplissent tout l'intérieur du moule et notamment les vides optiques présents au départ entre les fibres optiques de forme ronde, conduisant ainsi dans la plupart des cas à l'obtention d'un conduit de lumière fiultipoints comportant des fibres optiques de section hexagonale disposées en nid d'abeille. Dans le cas des fibres optiques en matière plastique comportant une gaine en polyacétate de viny- le et un coeur en polystyrène obtenues par étirage à une température de l'ordre de 190 C, le remplissage de tout le moule et l'obtention de la forme hexagonale des fibres optiques peuvent être obtenus en élevant la température, de façon homogène, à environ 130-140 C. L'élévation en température peut se faire à l'aide d'un appareil de type classique (four par exem- ple) par chauffage direct du moule contenant les fi- bres optiques. L'étape suivante du procédé de l'invention consiste à réaliser un démoulage du conduit de lumière multipoints obtenu. Le procédé de l'invention permet d'obtenir des conduits de lumière multipoints servant au trans- port d'images et présentant un grandissement un; ceci peut être réalisé en utilisant un moule de forme tubu- Laire, c'est-à-dire un moule comportant un évidement de forme cylindrique ayant un diamètre constant. Selon l'invention, il est possible de réali- ser un tronçonnage du conduit de lumière multipoints obtenu selon une direction perpendiculaire au faisceau de fibres constituant ce conduit de façon à former des galettes de couplage optique de faible épaisseur pou- vant être utilisées dans le domaine de l'électronique et de la visualisation. Le procédé selon l'invention peut aussi per- mettre de réaliser des réducteurs ou agrandisseurs d'images. Ceci peut être obtenu en utilisant un moule comportant un évidement de forme cylindrique ayant un diamètre variable, et en particulier un Avidement de forme tronconique, compte tenu du fait que Les fibres optiques en matière plastique chauffée peuvent remplir totalement Le plus petit volume qui leur est offert par une dilatation en diamètre de ces fibres. Bien entendu, le gonflement des fibres opti- ques plastiques en diamètre est limité. Par exemptle, dans le cas de fibres optiques comportant une gaine en polyacétate de vinyle et un coeur en polystyrène obte- nus par étirage à 190 C, ii est possible d'obtenir un accroissement des fibres en diamètre d'un facteur trois par un chauffage homogène vers 140%C. IL est à noter que ce gonflement des fibres s'accompagne d'un raccourcissement en longueur proportionnel au gonfle- ment; pour un gonflement diamétral d'un facteur trois, on obtient un raccourcissement d'un facteur neuf. Du fait du principe même du procédé de l'in- vention, il est possible d'obtenir, comme représenté sur la figure 1, un conduit de lumiIre multipoints combinant à la fois un transport d'images avec un grandissement un ainsi qu'un agrandissement ou une ré- duction de ces images et ce sans interruption des fi- bres optiques. Le conduit de Lumière de référence gé- néraLe 1 comporte une partie cyLindrique 2 de diamètre constant, permettant Le transport d'images avec un grandissement un, et une partie tronconique 4, soti- daire de La partie 2, permettant L'agrandissement ou La réduction d'images. Les fibres optiques pLastiques 6 constituant ce conduit de Lumière présentent une forme hexagonale 8 en nid d'abeiLLes obtenue conformé- ment au procédé de L'invention. IL est à noter qu'un tel conduit de lumière, avec Les procédés de L'art antérieur, ne peut nutLe- ment être réaLisé sans interruption des fibres opti- ques Le constituant. Avec un moule comportant un évidement de forme cylindrique ayant un diamètre variable, iL est aussi possible de réaLiser, comme représenté sur La figure 2, un "oeiL de mouche", c'est-à-dire un conduit de Lumière muLtipoints qui comprend une partie cyLin- drique 10 de diamètre constant et une partie 12 en forme de demi-sphère, présentant, comme un "oeiL de mouche", des facettes 14 de forme hexagonale et join- tives. Un tel conduit de Lumière peut être utilisé pour L'observation grossière des dépLacements d'une source Lumineuse dans un angle solide de 2x, ou pour L'éclairage dans un angle soLide de 2u, à partir d'une source Lumineuse émettant dans t'axe du faisceau de fibres cyLindrique, d'une source Laser par exempte. SeLon L'invention, iL est aussi possibte de réaliser des conduits de Lumière muttipoints, de forme quelconque, présentant des propriétés Luminescentes ou fluorescentes. A cet effet, on utilise des fibres optiques en matière plastique dont le matériau de coeur contient des éléments dopants fluorescents ou scintilLants comme par exemple le composé connu sous l'abréviation de bu.yl-PBD ou ceLui connu sous l'abré- viation diméthyl-POPGP tels que décrits dans la deman- de de brevet citée précédemment. Les conduits de lu- mière peuvent notamment être utilisés pour la détec- tion et/ou locaLisation de particules. Le procédé de l'invention permet d'obtenir des conduits de lumière multipoints de toutes les for- mes possibles et imaginables par simple gonflement de fibres optiques en matière plastique dans un volume prédéterminé, grâce à une étape de chauffage et ce, sans compression desdites fibres comme dans les procé- dés de l'art antérieur. Ce procédé présente l'avantage d'une mise en oeuvre simple et peu coûteuse contraire- ment à certains procédés de l'art antérieur. On peut par exemple réaliser un conduit de lumière à plusieurs points alignés en introduisant un ruban formé de fibres juxtaposées seLon une seute couche dans un moule à section rectangulaire et en élevant la température; dans ce cas, les fibres pren- nent une section carrée ou rectangulaire. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un conduit de Lumière muLtipoints (1), caractérisé en ce que L'on dispose à L'intérieur d'un moule un faisceau de fibres optiques (6) en matière plastique, dont la fabrication comporte une opération d'étirage, ces fibres (6) étant parallèLes entre elles et adjacentes, et en ce que l'on éLève la température de l'ensemble moulefaisceau de façon homogène afin d'augmenter -le diamètre des fi- bres optiques jusqu'à ce que ces fibres (6) rempLis- sent tout l'intérieur du moule, le faisceau de fibres optiques ainsi traité formant te conduit de lumiè- re (1). 2. Procédé de fabrication selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les fibres optiques (6) sont dépourvues de gaine mécanique. 3. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire consistant à démouler le faisceau de fibres optiques (6) traité. 4. Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'on réatise, après le démoulage du faisceau de fibres optiques (6) traité, un tronçonnage de ce faisceau selon une direction perpendiculaire audit faisceau afin de former des galettes de couplage optique. 5. Procédé seLon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que les fibres op- tiques (6) comportent une gaine optique en acétate de polyvinyle et un coeur en polystyrène. 6. Procédé selon la revendication 5, carac- térisé en ce que le coeur des fibres contient des pro- duits dopants scintillants ou fluorescents. 7. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que le moule com- porte un évidement de forme cylindrique ayant un dia- mètre constant. 8. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que Le moule com- porte un évidement de forme cylindrique ayant un dia- mètre variable. 9. Procédé selon la revendication 8, carac- térisé en ce que te moule comporte un évidement pre- sentant une partie tronconique. 10. Conduit de lumière multipoints obtenu selon le procédé conforme à l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'iLt présente une forme cylindrique de diamètre constant permettant le transport d'images avec un grandissement un. 11. Conduit de lumière multipoints obtenu selon Le procédé conforme à L'une quelconque des roi vendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il présente une partie cylindrique (2) de diamètre constant pers mettant le transport d'images avec un grandissement Un et une partie tronconique (4) solidaire de La partie cylindrique, permettant le grandissement ou la réduc tion desdites images.