Brevet FR2573230A1 — publié le 19860516

Capteur, émetteur, afficheur opto-électronique à écran plat ainsi que les fibres optiques pour leur mise en oeuvre L'invention concerne un capteur émetteur et afficheur opto-électronique à écran plat ainsi que les fibres optiques pour leur mise en oeuvre. On connalt déja de nombreux capteurs utilisés à des fins les plus diverses, tels que détecteurs de passages, de comptage, de sécurité, de mise en route ou d'arrêt d'appareils qui offrent le plus souvent une fiabilité d'utilisation satisfaisante. Toutefois, les moyens connus font généralement appel à des technologies onéreuses se reflétant nécessairement sur les cousd'installation. Parmi les moyens connus, on utilise largement des détecteurs émetteurs récepteurs à infra-rouge, notamment en comptage, détecteurs de proximité, barrieres de sécurité. Chaque installation nécessite la mise en oeuvre d'une ou plusieurs cellules émettrices-réceptrices plus ou moins onéreuse suivant les utilisations recherchées ainsi qu'un ensemble de moyens électroniques permettant le traitement des informations relevées. Dans quelques secteurs de l'industrie, il est nécessaire d'effectuer certains relevés ou certaines mesures en milieux agressifs, dans ce cas les moyens habituels souffrent de la corrosion et n'ont qu'une durée d'utilisation très limitée. I1 est apparu intéressant d'obtenir de nouveaux moyens d'un coût de revient relativement bas, d'une mise en oeuvre rapide, sûre et d'une longévité à toute épreuve, même en milieu agressif, et cela afin de pallier aux déficiences du marché. Dans un autre domaine, celui de l'affichage ou adressage, il est connu d'utiliser divers moyens électriques, electroniques, electromagnétiques pexmettant d'afficher sur un support, le plus souvent matriciel, le contenu d'un message. Les moyens connus d'affichage sont généralement constitués par des afficheurs électroluminescents utilisant des diodes, des afficheurs à cristaux liquides ou des afficheurs électromagnétiques. Ces afficheurs présentent le double inconvénient d'être d'un prix de revient relativement élevé et de plus n'offrent qu'une luminosité relative. I1 est donc apparu nécessaire de mettre au point d'autres moyens d'affichage simples, efficaces, d'un prix de revient permettant une fabrication à des cadences industrielles. La présente invention se propose d'atteindre ces buts et concerne à cet effet un capteurémetteur opto-électronique d'une conception simple, efficace, selectif dans le domaine spectral, travaillant en lumière diffuse, sensible à une variation de couleur à distance, travaillant en milieux agressifs, permettant une concentration lumineuse maximale. La présente invention se rapporte aussi à un afficheur opto-électronique à écran plat, d'une réalisation simple, permettant d'obtenir des résultats éminemment intéressants tout en donnant la possibilité de moduler un rayonnement lumineux sur un ensemble de supports. L'invention concerne, à cet effet, un capteur-emetteur opto-électronique réalisé à l'aide d'un ou plusieurs supports constituant le capteur lui-meme, d'une ou plusieurs fibres optiques et de moyens électroniques et/ou optiques ou autres permettant le traitement de l'information transmise par les fibres instantannément à l'aide du rayon lumineux parcourant la ou lesdites fibres. L'invention concerne aussi un afficheur opto-électronique exploitant à contre sens un rayonnement lumineux émis par une source appropriée modulé fibre par fibre et acheminé instantanément sur un ensemble de supports reliés aux dites fibres ou à un écran terminal grace à des écrans primaires et des supports négatifs disposés en bout de fibres optiques. L'invention concerne également les fibres optiques pour la mise en oeuvre des capteurs émetteurs afficheurs opto-électroniques. L'inventisn est représentée de façon non limitative dans les dessins annexés dans lesquels - La figure 1 représente un mode de réalisation d'un capteur émetteur opto-electronique - La figure 2 représente un capteur en milieu agressif ; - La figure 3 représente divers modes de réalisations de supports de capteurs émetteurs opto-électroniques - La figure 4 représente un afficheur opto-électronique muni d'un ensemble de supports - La figure 5 représente un afficheur opto-électronique couleur à écran plat - La figure 6 représente une ter- minaison par élargissement d'une fibre optique Suivant une première caractéris- tique de l'invention, ainsi que représenté à la figure 1, le capteur émetteur opto-électronique comporte un ou plusieurs supports 1 en verre, en polymère, en plastique ou en combinaison de ces composants munis d'une ou plusieurs fibres 2 optiques en verre, en polymère, en plastique ou en combinaison des composants reliés par ces fibres à des moyens électroniques 3 et/ou optiques permettant le traitement de l'information transmise par un rayonnement lumineux parcourant la ou lesdistes fibres, ou a un afficheur muni de supports ou à un écran terminal plat grace a des écrans primaires et des supports négatifs disposés en bout des fibres optiques, dopées ou non. Chaque support permet ainsi de transmettre à travers une ou plusieurs fibres optiques toute variation de lumière reçue sur sa surface. L'invention présente ainsi l'avantage de permettre la réalisation de capteurs simples, efficaces, et peu couteux, pouvant être utilisés par exemple en milieux corrosifs, ainsi que représenté de façon schimati- que sur la figure 2, ou de barrières opto-électroniues, ainsi que représenté sur la figure 1, a fonctionnement diurne et nocturne, chaque support 1 déterminant par exemple une hauteur ou distance de passage. L'invention pourra avantageusement s'appliquer aussi dans la détection de proximité et le comptage. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ainsi que représenté à la figure 3, chaque support 1 est réalisé de préférence dans une matière en verre, en polymère ou en plastique, dopée d'une ou plusieurs substances luminescentes permettant éventuellement un effet de cascade par transfert d'énergie. La fibre optique est réalisée en verre, en polymère ou en plastique transparent non dopée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ainsi que représenté à la figure 3, le support 1 en verre, en polymère ou en plastique est réalisé dans une forme géométrique conditionnée par l'ouverture de la fibre et par la necessité de concentrer le rayonnement reçu de manière à comporter au moins une tête évase 4 d'émission ou de réception. Le support 1 reçoit sur tout ou partie de son périmètre 5 un revetement réfléchissant. Le support 1 est muni par exemple par collage sur l'un ou plusieurs de ses champs 5 ou sur une ou plusieurs te tes évasées 4 d'une ou plusieurs fibres optiques 2 en verre, en polymère ou en plastique, transparentes, fluorescentes ou scintillantes. Suivant une autre-caractéristique de l'invention, ainsi que représenté à la figure 4, le capteur émetteur est constitué par un ensemble de supports 1 disposés en lignes et en colonnes munis sur un ou plusieurs de leurs champs 5 d'une ou plusieurs fibres optiques 2 chaque support peut être réalisé dans des couleurs différentes de manière à obtenir un ensemble de supports aux couleurs variées. Suivant une autre caractéristique de l'invention, chaque support 1 muni d'une fibre optique 2 détecte une variation de lumière, laquelle est transmise à travers la fibre optique 2 à des moyens électroniques et/ou optiques 3 permettant le traitement de cette variation, ces moyens pouvant être disposés à distance. Chaque support 1 muni d'une fibre 2 permet la transmission dsune variation de couleur à distance. Chaque support 1 est sélectif dans le domaine spectral et travaille en lumière diffuse. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ainsi que représenté à la figure 4, la ou les fibres optiques 2 reliées à chaque supports permettent l'acheminement d'un rayon lumineux émis par une source appropriée 6 de cette source 7 au support 1 lui-même. L'acheminement du rayon lumineux permet l'éclairement du support 9. La lumière émise par la source lumineuse 6 peut être modulée à l'aide de moyens appropriés 7 fibre par fibre et support par support de manière à permettre l'-affichage de certaines informations sur un ensemble de supports 1. Suivant une autre caractéristique de l'invention, non représentée dans les dessins annexés, le rayon lumineux parcourant chaque fibre dans un sens ou dans l'autre peut être interrompu par le sectionnement d'une fibre pour être ensuite projeté à l'aide de moyens appropriés sur l'autre section de fibre et permettre ainsi au rayon lumineux le franchissement d'un espace entre deux fibres. Suivant une autre caractéristique, ainsi que représenté aux figures 5 et 6, l'invention concerne également un afficheur opto-électronique. L'afficheur comporte une source lumineuse 6 dirigée sur un ou plusieurs écrans primaires 8 formés par la tranche, de préférence polie, d'un toron ou faisceau de fibres optiques 2 reliées elles-mêmes à un écran terminal plat 9. Chaque point de chacun des écrans primaires a sa correspondance en coordonnées relatives sur l'écran terminal 9. Chaque écran primaire 8 comporte, directement ou indirectement, entre leur face frontale et la source lumineuse 6, constituée par tout moyen de production de lumière tel que lampes directionnelles, lampes à vapeur, rayon laser, etc.., un ou plusieurs supports négatifs 10. Chaque fibre optique 2 comporte en son extrémité sur l'écran terminal plat 9 un élargissement de son diamètre 11. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ainsi que représenté a la figure 5, les supports négatifs peuvent être constitués par un écran transparent à cristaux liquides disposés, directement ou indirectement, sur la face frontale des écrans primaires 8 ou sur chacune des fibres optiques 2. Ces écrans sont connectés à des moyens permettant de moduler un signal déterminé ou à un dispositif mécanique, optique, électrique ou magnétique permettant la projection d'une information. Le flux lumineux est dirigé sur un ou plusieurs écrans primaires 8 formés de (n x m) fibres optiques de très faible épaisseur. Entre la source lumineuse 6 et l'entrée des fibres optiques se situe l'image primaire en négatif, cette image peut être formée soit directement soit indirectement sur la face frontale des écrans primaires 8. Le rôle des supports négatifs 10 est de faire apparaître à l'entrée des écrans primaires 8 une image positive. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ainsi que représenté aux figure 5 et 6, chacune des extrémités de chaque fibre optique 2, débouchant sur l'écran plat 9, comporte un élargissement de son diamètre i1 obtenu directement ou indirectement; dans ce cas, l'elargissement 11 est obtenu par une adaptation optique évasée du bout de la fibre 2 par l'intermédiaire d'un élément réalisé en verre1 polymère ou plastique, chaque élément pouvant etre réalisé dans des formes géométriques ou des couleurs différentes. Chacune des fibres optiques 2 des écrans primaires 8 qui en comporte- (n x m) débouche sur l'écran terminal plat 9. Si la surface de l'écran 9 est égale à la somme P des surfaces des écrans primaires 8, les P x (n x m) fibres 2 provenant des P écrans primaires 8 couvriront la surface de l'écran terminal 9.Si la surface de l'écran terminal 9 est plus grande, il conviendra pour couvrir toute sa surface d'utiliser des adaptations elargies 11 des extrémités des fibres optiques 2. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ainsi que représenté à la figure 5, chaque point 12 de l'écran terminal 9 est relié par une série d'au moins trois fibres optiques 13, 14, 15 à au moins trois écrans primaires correspondant aux trois couleurs fondamentales 16, 17, 18, chaque fibre optique 2 correspondant à chaque couleur fondamentale est rendue fluorescente ou phosphorescente par l'incorporation d'un colorant ou pigment organique ou minéral sur tout ou partie de leur longueur ou seulement sur leur extrémité 12 de l'écran terminal 9. Pour obtenir une image en couleur sur l'écran terminal 9, trois images primaires correspondant aux trois couleurs fondamentales 16, 17, 18 seront formées sur les trois écrans primaires 8 respectivement par exemple rouge, jaune, bleu ; ainsi, toutes les fibres issues de 16 émettront dans le rouge, celles de 17 dans le jaune et celles de 18 dans le bleu, chacune des fibres optiques 2 étant rassemblée au point 12 de l'écran terminal 9. Suivant une autre caractéristique, ainsi que représenté à la figure 1, l'invention concerne également des barrières opto-6lectroniques comportant un ou plusieurs capteurs 1 munis de fibres optiques 2 reliés éventuellement à des moyens électroniques 3 tels que cellu- les photo-électriques, interrupteurs crépusculaires, permettant d'exploiter toute variation de lumière reçue sur la surface du capteur 1 aussi bien en fonctionnement diurne que nocturne. Suivant une dernière caracteristi- que, ainsi que représente aux figures 4 et 5, l'invention concerne également des afficheurs opto-électroniques comportant un ensemble de capteurs 1 munis de fibres optiques 2 reliés à une ou plusieurs sources lumineuses 6 munies d'un ou plusieurs moyens de modulation 7 et à des supports négatifs 10 de référence en cristaux liquides transparents. t'invention s'applique aux capteurs et afficheurs ainsi qu'aux fibres optiques. R E V E N D I C A T I O N S 1) Capteur émetteur afficheur opto-électronique caractérise par un ou plusieurs supports 1 en verre, en polymère, en plastique ou en combinaison de ces composants, muni d'une ou plusieurs fibres optiques 2 en verre, en polymère, en plastique ou en combinaison de ces composants reliés par des fibres optiques à des moyens electroniques et/ou optiques 3 permettant le traitement de l'information transmise par le rayonnement lumineux parcourant la ou les fibres 2 ou à un afficheur muni de supports, ou à un écran terminal plat 9 grâce à des écrans primaires 8 et des supports négatifs 10 disposés en bout des fibres optiques 2 dopées ou non. 2) Capteur émetteur afficheur opto-électronique, conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que chaque support 1 est réalisé de préférence dans une matière en verre, en polymère ou en plastique, dopée d'une ou plusieurs substances luminescentes permettant éventuellement un effet en cascade par transfert d'énergie et en ce que la fibre optique 2 est réali- sée en verre, en polymère ou en plastique transparent non dopée. 3) Capteur émetteur afficheur opto-électronique, conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le support 1 en verre, en polymère ou en plastique est réalisé dans une forme géométrique conditionnée par l'ouverture de la fibre 2 et par la nécessité de concentrer le rayonnement reçu de manière à comporter au moins une tête évasée 4 d'émission ou de réception, en ce que le support 1 reçoit, sur tout ou partie de son périmètre 5, un revêtement réfléchissant et en ce que le support 1 reçoit par exemple par collage sur l'un ou plusieurs de ses champs 5 une ou plusieurs fibres optiques 2 en verre, en polymère ou en plastique transparentes, fluorescentes ou scintillantes. 4) Capteur émetteur afficheur opto-électronique, conforme à l'une quelconque des revendications de 1 à 3, caractérisé par un ensemble de supports 1 disposés en lignes et en colonnes munis sur un ou plusieurs de leurs champs 5 d'une ou plusieurs fibres optiques 2. 5) Capteur émetteur afficheur opto-électronique, conforme à l'une quelconque des revendications de 1 à 4, caractérisé par un ensemble de supports 1 munis de fibres optiques 2, chaque support î étant dope d'une substance différente de manière à obtenir un ensemble de supports 1 aux couleurs variées. 6) Capteur émetteur afficheur opto-électronique, conforme à l'une quelconque des revendications de 1 à 5, caractérisé en ce que chaque support 1 muni d'une fibre optique 2 détecte une variation de lumière laquelle est transmise à travers la fibre optique 2 à des moyens électroniques et/ou optiques 3 permettant le traitement de cette variation, ces moyens pouvant être disposés à distance, en ce que chaque support 1 muni d'une fibre 2 permet la transmission d'une variation de couleur a distance, en ce qu'il est sélectif dans le domaine spectral et en ce qu'il travaille en lumière diffuse. 7) Capteur émetteur afficheur opto-électronique, conforme à l'une quelconque des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce que la ou les fibres optiques 2 reliées à chaque support 1 permettent l'acheminement d'un rayon lumineux émis par une source appropriée 6 de cette source 6 au support lui-même 1, en ce que l'acheminement dudit rayon lumineux permet l'éclairement du support 1 et en ce que la lumière émise par la source lumineuse 6 peut être modulée à l'aide de moyens appropriés 7 fibre par fibre et support par support de manière à permettre l'affichage de certaines informations sur un ensemble de supports 1. 8) Capteur émetteur afficheur optoélectronique, conforme à l'une quelconque des revendications de 1 à 7, caractérise en ce que le rayon lumineux parcourant chaque fibre optique dans un sens ou dans l'autre peut être interrompu par le sectionnement d'une fibre pour être ensuite projeté à l'aide de moyens appropriés sur l'autre section de fibre et permettre ainsi au rayon lumineux le franchissement dsun espace entre deux fibres. 9) Afficheur opto-électronique à écran plat, conforme à l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisé par une source lumineuse 6, dirigée sur un ou plusieurs écrans primaires 8 formés par la tranche, de préférence polie, d'un toron ou faisceau de fibres optiques 2 reliées elles- mêmes à un écran terminal plat 9, en ce que chaque point de chacun des écrans primaires a sa correspondance en coordonnées relatives sur l'écran terminal 9, en ce que chaque écran primaire 8 comporte, directement ou indirectement, entre leur face frcn tale et la source lumineuse 6, constituée par tout moyen de production de lumière tels que lampes directionnelles, lampes à vapeur, rayon laser, etc.., un ou plusieurs supports négatifs 10, en ce que chacune des fibres optiques 2 comporte en son extrémité sur l'écran terminal plat 9 un élargissement de son diamètre 11. 10) AfficheuLopto-électronique à écran plat, conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que les supports négatifs 10 peuvent être constitués par un écran transparent à cristaux liquides disposés directement ou indirectement sur la face frontale des écrans primaires 8 ou sur chacune des fibres optiques 2 et en ce que ces écrans sont connectés à des moyens permettant de moduler un signal déterminé ou à un dispositif mécanique, optique, électrique ou magnétique permettant la projection d'une information. 11) Afficheur opto-électronique à (cran plat, conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que chacune des extrémités de chaque fibre optique 2, débouchant sur l'écran plat, comporte un élargissement de son diamètre 11 obtenu, directement ou indirectement, et dans ce cas e en ce que cet Glar- gissement il est obtenu par une adaptation optique évasée du bout de la fibre 2 par lintermédiaire d'un ment réalisé en verre polymère ou plastique, et en ce que chaque élément peut etre réalisé dans des formes géométriques ou des couleurs différentes. 12) Afficheur opto-électronique à écran plat, conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que chaque point 12 de l'écran terminal 9. est relié par une série d'au moins trois fibres optiques 16, 17, 18, a au moins trois écrans primaires correspondant aux trois couleurs fondamentales 16, 17, 18. 13) Afficheur opto-électronique à écran plat, conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que chaque fibre optique 2 correspondant à chaque couleur fondamentale 16-, 17, 18 est rendue fluorescente ou phosphorescente par l'incorporation d'un colorant ou pigment, organique ou minéral, sur tout ou partie de leur longueur ou seulement sur leur extrémité 12 de l'écran terminal 9. 14) Barrières opto-électroniques, caractérisées en ce qu'elles comportent un ou plusieurs capteurs 1 munis de fibres optiques 2, conformes à l'une quelconque des revendications de 1 à 6. 15) Afficheurs opto-électroniques, caractérisés en ce qu'ils comportent un ensemble de capteurs 1 munis de fibres optiques 2, conformes à l'une quelconque des revendications de 1 à 13, en ce qu'ils comportent une ou plusieurs sources lumineuses 6 munis d'un ou plusieurs moyens de modulation 7 et en ce qu'ils comportent des supports négatifs 10, de préférence en cristaux liquides transparents. 16) Fibres optiques, caractérisées en ce qu'elles comportent un ou plusieurs éléments de dopage ou de terminaison, conformes à l'une quelconque des revendications de 1 à 11.