Brevet FR2593602A1 — publié le 19870731

La présente invention se rapporte à un élément détecteur avec une mémoire pour des modifications anormales de l'intensité de lumière incidente. Cette invention procède de la réflexion suivante: dans une série de cas, il serait avantageux de pouvoir disposer d'un élément détecteur possédant une "mémoire" pour des modifica-- tions anormales de l'intensité de lumière incidente. Avec un élément détecteur de ce genre, on pourrait réaliser, par exem- ple, un modulateur de lumière qui serait, par exemple, connecta- ble ou activable par un éclair de lumière et qui, par exemple encore, maintiendrait la lumière d'une unité d'éclairage à une valeur déterminée. Un autre cas d'application d'un élément détecteur de ce genre serait une unité de modulation de lumière qui, après une interruption de la lumière ne "redémarrerait" pas automatiquement, mais veillerait à ce que, après une extinction indésirable de la lumière, la lumière ne se règlerait de nouveau à la valeur antérieurement établie qu'une fois que, par exemple, un opérateur aurait donné un ordre approprié. On peut réaliser, naturellement, des circuits modulateurs de lumière de ce genre avec des éléments détecteurs à la suite desquels un circuit logique ou un circuit microprocesseur est raccordé. Un élément détecteur monté simplement, avec une mémoire pour des modifications anormales de l'intensité de lumière incidente, n'est toutefois pas encore connu. Un élément détecteur de ce genre serait cependant particulièrement souhai- table là o une série d'éléments détecteurs de ce genre doivent être disposés en un réseau pour, par exemple, prendre en charge des fonctions compliquées de surveillance. Il est évident que, pour des raisons de coût, il n'est pas admissible de prévoir un microprocesseur pour chaque élément détecteur. 1 L'objet de l'invention est un élément détecteur avec une "mé- moire pour modifications anormales de l'intensité de lumière incidente", qui soit construit de façon simple et se prête aussi en particulier à l'intégration dans un réseau de tels éléments détecteurs. De façon étonnante, une solution de ce problème consiste, selon l'invention,dans le fait qu'un élément photosensible est connecté en série avec une résistance fixe et qu'un modulateur de lumiè- re, en particulier un élément à cristaux liquides, est connecté en parallèle, soit avec l'élément photosensible, soit avec la résistan- ce, le modulateur de lumière influençant le trajet de la lumière sur l'élément photosensible. Ce modulateur de lumière peut avoir comme propriété, par exemple -selon l'exécution- qu'il réfléchit la lumière incidente si une tension élevée ou une tension basse est appliquée, et qu'il est transparent à la lumière pour une tension basse ou une tension élevée. Cette caractéristique de transmission lumineuse du modulateur de lumière, différente en fonction de la tension appliquée, telle qu'elle existe par exemple pour des éléments à cristaux liquides, est utilisée, selon l'inven- tion, à activer ou désactiver l'élément photosensible lors de l'apparition d'une intensité lumineuse anormale. Un modulateur de lumière avec comportement de transmission en fonction de la tension peut être, par exemple, disposé sur le trajet de la lumière avant l'élément photosensible. Mais il peut aussi réflé- chir la lumière sur l'élément photosensible. Naturellement, le modulateur de lumière peut aussi, en fonction de la tension appliquée, modifier ses qualités d'absorption et/ou de polarisation. 1 Si, par exemple, l'élément photosensible est une photodiode polarisée en inverse (sens bloquant), on obtient alors, en utili- sant par exemple un élément à cristaux liquide qui réfléchit la lumière incidente lorsqu'une tension élevée est appliquée et qui est branché parallèlement à la photodiode, un élément détecteur qui n'est activé que par un "éclair de lumière". Après l'application de la tension de service, la photodiode n'est pas éclairée, de sorte que la résistance est grande en comparai- son de la résistance fixe. La tension élevée, chutant sur la photodiode non éclairée, est également appliquée à l'élément à cristaux liquides, de sorte que celui-ci réfléchit. Ainsi, dans l'état initial, il ne peut arriver de lumière, ou seulement peu de lumière, à la photodiode. Lorsqu'il se produit un éclair de lumière, l'intensité lumineuse qui traverse l'élément réfléchissant à cristaux liquides, d'un haut degré de réflexion, et parvient à la photodiode est cependant relativement forte, de sorte que la chute de tension diminue aux bornes de la phodiode. Désormais n'est plus appliquée une tension élevée sur l'élément à cristaux liquide, de sorte que celui-ci passe de l'état réfléchissant à l'état nettement transparent. Il suffit donc déjà, après l'appari- tion d'un éclair de lumière, d'une intensité lumineuse relative- ment faible pour maintenir l'élément détecteur constitué selon l'invention en l'état de service, dans lequel l'élément photosen- sible ou, respectivement, la photodiode a été amené par l'éclair de lumière incidente. Avec un élément détecteur comprenant, pour la mémorisation d'éclairs ou d'interruptions de lumière, un modulateur de lumière qui, lors de l'application d'une tension élevée, réfléchit la lumiè- re incidente et est monté en parallèle avec l'élément photosen- 1 sible, on peut, par exemple, réaliser un circuit modulateur de lumière qui est activé par l'apparition d'un éclair de lumière. En outre, ce circuit modulateur de lumière est désactivé par une coupure d'éclairage. Dans un autre élément détecteur, on utilise un modulateur de lumière, un élément à cristaux liquides par exemple, réflé- chissant pour une tension appliquée faible et commuté dans l'état de nette transparence par une tension élevée, monté en parallèle avec la résistance fixe. Dans chaque cas, l'élément détecteur conforme à l'invention nécessite cependant seulement trois éléments, à savoir une résistance fixe et un élément photosensible formant diviseur de tension, ainsi qu'un modulateur de lumière, par exemple un élé- ment à cristaux liquides, qui est connecté en parallèle sur une branche du diviseur de tension et dont la réflexion, l'absorption et/ou la transmission de la lumière varie en fonction de la tension appliquée -de préférence à forte pente. Ce simple mon- tage de l'élément détecteur conforme à l'invention permet donc également, du point de vue du coût ainsi que du point de vue de la géométrie, l'intégration d'un grand nombre d'éléments dé- tecteurs montés de même façon dans un réseau. Avec un réseau de ce genre, on peut, par exemple, réaliser une planche à dessin électronique. L'invention est décrite plus amplement ci-après à l'aide d'exem- ples d'exécution, en se référant au dessin dans lequel sont montrés 1 Fig. la et lb: le circuit de principe d'éléments détecteurs conformes à l'invention, Fig. 2: la réalisation d'un élément détecteur selon l'invention, en technique de film mince, et Fig. 3: la constitution de principe d'une planche à dessin électronique pour laquelle sont utilisés des éléments détecteurs selon l'invention. Les Figures la et lb montrent le montage de principe d'un élément détecteur selon l'invention. L'élément détecteur compor- te une photodiode 1 et une résistance fixe 2 qui sont connectées en série. Au diviseur de tension constitué par la photodiode 1 et la résistance fixe 2 est appliquée une tension dont la polarité est choisie de telle façon que la photodiode est polarisée dans le sens bloquant. Un élément à cristaux liquides 3 est connecté, dans la Figure la, en parallèle avec la photodiode 1 et, dans la Figure lb, en parallèle avec la résistance fixe 2. L'élément à cristaux liquides 3 est, dans ce cas, disposé de telle façon que la lumière 4 peut atteindre simplement la photodiode I après avoir traversé l'élé- ment à cristaux liquides 3. Avec les circuits de base, montrés dans les Figures la et lb, de l'élément détecteur selon l'invention, on peut -si l'on utilise une fois des éléments à cristaux liquides qui réfléchissent la lumière 4 incidente lorsque la tension appliquée est élevée, et une fois des éléments à cristaux liquides qui réfléchissent la lumière dans le cas o la tension appliquée est plus basse- réaliser les "fonc- tions de mémoire" les plus diverses: ó 1 Si l'on emploie, par exemple, un élément à cristaux liquides 3 qui réfléchit la lumière incidente dans le cas d'une tension appliquée élevée et qui est transparent à la lumière incidente dans le cas d'une tension plus basse, on obtient avec le circuit indiqué dans la Figure la un détecteur de lumière qui est mis en fonction par un "éclair de lumière" et hors fonction par une "interruption de lumière". Avec le circuit de base indiqué sur la Figure lb, on obtient, en utilisant un élément à cristaux liquides, qui réfléchit dans le cas de tensions appliquées basses, la même fonction, à savoir un détecteur de lumière qui est mis en oeuvre par des éclairs de lumière et qui est mis hors fonction par des interruptions de lumiere. Si l'on emploie un élément à cristaux liquides qui réfléchit lorsque la tension appliquée est basse, avec le circuit de base représenté sur la Figure la, on obtient un élément détecteur qui retient une "interruption de lumière". C'est la même fonction que l'on obtient quand on utilise, pour le circuit de base repré- senté sur la Figure lb, un élément à cristaux liquides qui réflé- chit pour une tension appliquée plus élevée. Dans chaque cas, la fonction des éléments détecteurs conformes à l'invention, selon les Figures la et lb, repose sur le fait que l'état initial dans lequel l'élément détecteur se trouve apres enclenchement de la tension de service demeure aussi longtemps qu'un évènement anormal -un éclair de lumière ou une interrup- tion de lumière- se produit. Par exemple, du fait d'un éclair de lumière, la lumière parvient aussi, avec un élément à cristaux liquides réfléchissant, tant sur la photodiode 1 que la répartition de tension sur le diviseur de tension formé par les éléments 1 et 2 est inversée. Ce nouvel état, dans lequel la photodiode 1 peut par exemple être utilisée comme élément de régulation de lumière, est également maintenu aussi longtemps qu'un évène- nement anormal opposé -par exemple une interruption de lumiè- re- se présente, qui ramène alors l'élément détecteur à l'état originel. La Figure 2 montre une réalisation de l'élément détecteur selon l'invention, en technique de couche mince. Sur un substrat 11 est déposée, pour la formation d'une diode 1, une couche de métal- lisation 12, sur celle-ci une couche de silicium amorphe 13 et sur cette dernière une électrode transparente 14. La couche de silicium amorphe forme la diode-PIN 1. La résistance 2 est constituée d'une couche P+ ou N+ 15. La liaison électrique entre la diode-PIN et la couche de résistance 15 est réalisée par l'électrode TCO 16 transparente (TCO: transparent conducting oxid, oxyde conducteur transparent). Pour la réalisation de l'élément à cristaux liquides 3 sont déposées une couche d'élec- trode 17, qui est séparée de la piste conductrice 16 par la couche isolante 21, une électrode TCO 17 ainsi qu'une autre couche d'électrode 18 sur une plaque de couverture en verre. Entre ces deux couches d'électrode 17 et 18 se trouve le cristal liquide 20 proprement dit. Dans l'exemple d'exécution représenté sur la Figure 2 sont réalisés les circuits représentés dans les Figures la et lb, selon que, à chaque fois, l'électrode supérieure des cristaux liquides est reliée électriquement à la couche métallique 12 ou 16. En outre, la réalisation en film mince représentée dans la Figure 2 présente des colonnettes 22 et 22 entre le substrat 11 et la plaque de couverture 19. Une isolation 23 supplémentaire sert à intercepter les dérivations électriques indésirables. 1 La réalisation en film mince représentée dans la Figure 2 n'a pas seulement à être fabriquée simplement, mais elle permet également la réalisation pour un prix avantageux d'un réseau d'éléments détecteurs conformes à l'invention. La Figure 3 montre un cas d'application pour ce type de rangée. Une rangée de ce genre peut être utilisée, par exemple, comme plache à dessin électronique 31 conçue de telle façon qu'une ligne peinte sur la plache à dessin à l'aide d'un crayon lumineux 32 est mémorisée et indiquée par la planche à dessin. Selon le câblage, il est aussi possible d'effacer des lignes ou de deman- der et représenter électroniquement des données venant d'un ordinateur. Dans chaque cas, chacun des éléments détecteurs 33, qui est conçu selon la Figure I ou 2, fait apparaître son changement d'etat en mémorisant quand il est éclairé par la lumière du crayon lumineux. Dans ce qui précède, l'invention a été décrite de façon exem- plaire à l'aide d'exemples d'exécution. Dans le cadre de la pen- sée générale de l'invention, un circuit diviseur de tension à monter à partir d'une résistance fixe et d'un élément photosen- sible, et une cellule à connecter en parallèle avec l'un des éléments du circuit diviseur de tension, cellule dont le compor- tement en réflexion, absorption ou transmisison varie en fonction de la tension appliquée, et à travers laquelle le trajet de la lumière arrive jusqu'à l'élément photosensible -les modifications les plus variées sont évidemment possibles. 1 C'est ainsi que la résistance fixe et l'élément photosensible, photodiode par exemple, pourront naturellement être réalisés aussi dans une autre technique que la technique de film mince qui a été décrite; à titre d'exemple, comme diode photosensible peut être employée une photodiode P-N, et la résistance fixe peut aussi être un élément discret de résistance. A la place des cristaux liquides utilisés dans les exemples d'exécution, on pourra recourir, par exemple, à une cellule de Pockel comme modulateur de lumière. REVENDICATIONS: 1. Elément détecteur avec une mémoire pour des modifications de l'intensité de lumière incidente, caractérisé par le fait qu'un élément photosensible (1) est monté en série avec une résistance fixe (2) et qu'un modulateur de lumière (3) est monté en parallèle avec l'élément photosensible ou avec la résistance, modulateur qui influence l'incidence de lumière (4) sur l'élément photosensible (1), et dont le comportement en réflexion, absorption et/ou transmission varie en fonction de la tension ou de l'intensité de courant qui est appliquée. 2. Elément détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le modulateur de lumière (3) est placé devant l'élément photosensible. 3. Elément détecteur selon la revendication le fait que le modulateur de lumière est cristaux liquides (3). 1 ou 2, caractérisé par un élément à 4. Elément détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'élément photosensible est une photodiode (1) polarisée dans le sens bloquant. 5. Elément détecteur selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé par le fait que, pour la mémorisation 1 d'éclairs ou d'interruptions de lumière, le modulateur de lumière (3), dans le cas d'application d'une tension élevée, réfléchit la lumière incidente et est monté en parallèle avec l'élément photosensible (1). 6. Elément détecteur selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé par le fait que, pour la mémorisation d'éclairs de lumière, le modulateur de lumière (3), dans le cas d'application d'une faible tension, réfléchit la lumière incidente (4) et est monté en parallèle avec la résistance fixe (2). 7. Elément détecteur selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé par le fait que l'élément photosensible (1) et la résistance fixe (2) sont fabriqués d'après la technique des couches minces. 8. Planche à dessin électronique, sur laquelle des dessins peu- vent être réalisés à l'aide d'un crayon lumineux, et, par exemple, être transmis à un calculateur, caractérisé par le fait qu'elle présente une pluralité d'éléments détecteurs, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, qui sont disposés sur un substrat commun.