Brevet FR2616921A1 — publié le 19881223

Il existe un très grand besoin sur le marche aujourd'hui de dispositifs pour transformer une image, soit l'agrandir, soit la réduire, soit la numériser après l'avoir divisée en éléments, soit la restituer à partir de signaux électroniques associés par exemple à des cristaux liquides élémentaires. On citera, par exemple, le remplacement des tubes cathodiques, qui sont encombrants, p-eu déplaçables et consommateurs d'énergie, par des écrans plats, matriciels, qui sont encore onéreux et de taille réduite. La nécessité d'agrandir L'image est ici impérative car des circuits élec- troniques de commande de grandes dimensions sont d'un coût prohibitif. Les dispositifs classiques d'optique par lentil- le se prêtent mal à cet agrandissement; car ils introdui- sent des distorsions importantes entre l'objet et son image agrandie. En outre, certains écrans plats sont dits passifs c'est-à-dire qu'ils sont à cristaux liquides devant être éclairés pour être visibles. IL faut donc apporter de la lumière aux cristaux qui L'absorbent, lorsqu'ils ne sont pas excités ou la laisse passer (dans une gamme de longueur d'onde) Lorsqu'ils sont excités. Dans cette application éga- lement les systèmes optiques traditionnels ne conviennent pas. On a pensé utiliser des fibres optiques pour créer cet agrandissement (ou cette réduction) d'image en traitant la source (image objet) par pixels * On trouve de tels dispositifs dans certains types-de caméras à haute définition. Dans ces dispositifs, un faisceau de fibres opti- ques est déformé à chaud,pour que le diamètre de chacune des fibres qui sont jointives soit diminué,diminuant d'autant la taille de l'élément d'image introduit à l'extrémité de diamètre plus large et permettant d'obtenir une image de dimensions plus réduites. La présente invention entend proposer un autre dispositif à base de guides de lumière qui permette cette anamorphose optique, ainsi qu'un procédé pour produire de manière simple ce dispositif. L'anamorphoseur selon l'in- vention présente entre autres avantages, celui d'être modu- laire et ainsi de pouvoir être aisément juxtaposable pour constituer, par exemple, des écrans de grandes tailles tout en n'augmentant pas les dimensions des circuits électroni- ques, donc en conservant un bas prix de revient. A cet effet, l'invention a donc pour premier objet un anamorphoseur optique qui est constitué par une pluralité de guides de lumière de diamètre individuel cons- l'O tant définissant un pixel, s'étendant dans un corps les noyant, entre une première surface dans laquelle l'une de leurs extrémités définit un arrangement géométrique régu- lier de pas déterminé et une seconde surface dans laquelle l'autre de leurs extrémités définit un arrangement sembla- ble audit premier arrangement d'un pas homothétique au pas susdit. Un second objet de l'invention réside dans un procédé pour réaliser cet anamorphoseur optique qui consis- te à: - réaLiser un faisceau de fibres de diamètre individuel égal à celui des guides de lumière, dans lequel les fibres sont maintenues régulièrement espacées les unes des autres dans un arrangement géométrique homothéique des arrangements susdits au niveau de deux platines de guidage et de fixation perpendiculaires aux fibres et distantes l'une de l'autre d'une valeur déterminée, - effectuer une torsion du faisceau autour de son axe par rotation relative des platines, d'une amplitude angulaire déterminée, - maintenir cette torsion et fixer au moins une partie du faisceau dans cette configuration au moyen d'une résine noyant lesdites fibres, - et tronçonner, après solidification de la résine, le corps ainsi obtenu, perpendiculairement à son axe longitu- dinal, selon deux plans parallèles dont les positions relatives et par rapport au corps sont déterminées pour que les faces de tronçonnage correspondent aux surfaces susdites. On comprend que, Lors de la rotation relative des platines, Les fibres extérieures ne sont pas sollicitées de La même manière que ceLLes situées au voisinage de l'axe de torsion. Aussi convient-iL de ne rendre définitif Le main- tien du faisceau de fibres dans au moins une platine de fixation qu'après avoir procédé à La rotation susdite pour permettre Le couLissement sous une certaine tension des fibres par rapport à Ladite platine. Dans une mise en oeuvre particulière du procédé selon l'invention, on réaLise Le faisceau par nappes suc- cessives, chaque nappe étant adjointe à La précédente au niveau de chaque platine de fixation Lorsque ces dernières sont àdécalage anguLaire nul et chaque nappe est fixée aux platines après avoir décaLé anguLairement Les platines entre elles. On indiquera deux variantes du procédé selon l'invention, seLon La nature des fibres empLoyees. Dans La première, Les fibres susdites sont des fibres optiques qui constituent eLLes-mêmes,dans le corps susdit,Les guides de Lumière. Dans la seconde, après soLidi- fication du corps, les fibres calibrées mais non optiques, sont extraitesdu corps, les orifices ainsi constitués étant alors remplis par un matériau possédant Les qualités optiques requises. Le tronçonnage s'opèrera soit avant, soit après Le remplissage. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indi- catif et non limitatif qui permettra d'en dégager Les avan- tages et les caractéristiques secondaires. IL sera fait référence aux dessins annexés dans Lesquels: - la figure 1 est un schéma en perspective d'un anamorphoseur conforme à L'invention; les figures 2 et 3 illustrent le principe du procédé de réalisation d'un anamorphoseur identique à la figure 1; - la figure 4 illustre avec la figure 5 une phase particulière du procédé seLon l'invention. En se reportant à la figure 1 on voit un dis- positif de transmission (avec réduction ou agrandissement) d'image entre deux pLans 1 et 2, au moyen de guides de lu- mière 3 - par exemple des fibres optiques-. Cet anomorpho- seur est tel que les images formées ou recueillies au niveau de l'un des plans sont, à une rotation près, autour de l'axe 4 de symétrie de l'appareil, homothétiques.Pour obtenir ces résultats, on aura arrangé les guides de lumière en fais- ceau depuis une première face 1 o leurs extrémités sont disposées régulièrement espacées les unes des autres d'un pas P1, aux sommets d'une maille qui peut être carrée, triangulaire, ou d'une manière générale polygonale jusqu'à une seconde face 2 o leurs extrémités sont disposées dans une même configuration, mais de pas P2. On notera que sur la figure, seules les fibres extérieures du faisceau - et seulement certaines d'entre elles -, ont été représentées. A titre d'exemple, un anamorphoseur conforme à la figure 1 pourra comporter 4096 extrémités de guides de lumière dont chacune définit un pixel ou point d'échantil- lonnage d'une image présente au plan 1, de diamètre 76 micro- mètres répartis selon une matrice carrée au pas de 100 micro- mètres de côté. Dans le plan 2, l'image comportera, bien entendu, le même nombre de points de définition de même diamètre que ceux du plan 1, mais répartis selon une matrice carrée au pas de 320 miicromètres. Le rapport d'homothétie sera donc de 3,2. Les guides de lumière 3 sont enfermés dans un corps 5, par exemple une résine, comme on le verra en regard du procédé de fabrication décrit ci-après, ou sont consti- tuées par des canaux réalisés dans ce corps et remplis d'un matériau possédant les qualités optiques requises. Les figures 2 et 3 montrent par des schémas un procédé de fabrication d'un tel anomorphoseur. Sur la figure 2 on a schématisé deux platines 6 et 7 parallèLes l'une à l'autre et perpendiculaires à l'axe 9 d'un faisceau de fibres 8 (ici ne comportant que 16 fibres). Les fibres sont fixées aux platines aux sommets d'une matrice carrée d'un certain pas p. En faisant tourner l'une des platines 7 par rapport à l'autre 6, comme le montre la figure 3, et dans la mesure o les fibres du faisceau peuvent soit s'al- longer suffisamment, soit glisser dans l'une des platines pour encaisser les allongements qu'elles subissent, - en dehors des fi.bres du centre lors de cette rotation, on constate et on démontre mathématiquement que chaque sec- tion du faisceau ainsi déformé est homothétique de la sec- tion d'implantation des fibres dans chaque platine. Bien entendu l'amplitude de la rotation, le diamètre des fibres et la distance entre les platines définissent le rapport maximum d'homothétie qu'il est possible d'obtenir. On compren- dra que la plus petite section sera obtenue quand, au centre du faisceau, dans la zone 10, les fibres seront au contact les unes des autres. Le procédé selon l'invention consiste donc, dans son principe, à obtenir une configuration de fibres comme représentée à la figure 3 et à la fixer en la noyant par exemple dans une résine. On peut ainsi obtenir deux anamor- phoseurs en tronçonnant de part et d'autre de la zone 10, un tronc de pyramide dont les faces sont parallèles et perpen- diculaires à l'axe 9 du faisceau. Les fibres en question peuvent être de plusieurs sortes. Il peut s'agir de fibres optiques monofilament, qui permettent la conduction de la lumière dans les deux sens. Il peut également s'agir de fibres multifilaments dont les uns sont spécialisés pour conduire la lumière dans un sens et les autres pour la conduire dans l'autre. Il peut s'agir enfin de fibres non optiquesen carbone, en alliage métallique ou en matériau synthétique à haute résistance. Dans ce dernier cas, les fibres sont extraites du corps et rempla- cées par un matériau dont Les qualités optiques conviennent à la conduction de la lumière. La constitution du faisceau de fibres peut être réalisée de plusieurs manières. L'une d'elles est illu- trée par la figure 4. Ce schéma montre en 11 et 12 les pLa- tines de maintien des fibres. Ces platines sont constituées par la juxtaposition de supports individuels, tels que 11a et 12a qui maintiennent les deux extrémités d'une nappe 13. Ces supports individuels peuvent être constitués par des barrettes rainurées et présentant un adhésif sur une face. Les fibres sont logées dans les rainures et maintenues dans celles-ci par l'adhésif qui autorise un certain coulissement de celles-ci. L'épaisseur de chaque support est calculée en fonction du pas désiré de la maille. Les supports sont ainsi juxtaposés les uns aux autres pour constituer les platines, successivement, chaque nappe mise en place subissant une torsion autour de l'axe 9 d'amplitude égale à celle qui sera finalement appliquée, engendrant avant fixation finale - par pression, notamment-, les allongements nécessaires de fibres permis par les glissements possibles dans les supports. La figure 5 illustre schématiquement un appa- reillage pour réaliser l'anamorphoseur selon l'invention. Dans ce schéma 20 représente un jeu de bobines d'alimentation des fibres. Les rouleaux 21 et 22 servent de renvoi et de guidage aux fibres issues des bobines 20 pour réaliser une nappe 23. Des préhenseurs 24 et 25 permettent le tirage de la nappe et sa tension si nécessaire. Les rouleaux 21,22, les préhenseurs 24 et 25 et la nappe 23 sont montés sur des chariots non représentés permettant leur déplacement dans Le sens A par rapport à un bâti 26, transversalement à un axe 27 de rotation d'un plateau inférieur 28. La première nappe est tirée au voisinage de deux butées 29 et 30, cette butée 30 étant portée par le plateau tournant 28. Un support individuel 31 et 32 est mis en place contre ces supports. La nappe est placée entre ces supports et d'autres adjacents 31a, 32a qui sont légèrement plaqués entre eux. La nappe est légèrement tendue entre les pinces 24 et 25 et le plateau 28 est tourné de l'amplitude detobsion désirée. La fixation haute et basse de la nappe devient définitive par application d'une forte pression sui- vant F sur des supports individuels adhésifs et le plateau revient à sa position initiale. La nappe prend la forme 33 dans laquelle les fibres sont détendues. La nappe est ensuite coupée et reformée entre d'autres supports élémentaires adjacents, pour y être fixéede la même manière. Les allon- gements sont de moins en moins accusés selon que la nappe s'approche de l'axe 27 (au moins pour les fibres centrales). Ainsi pour réaliser un anamorphoseur ayant les caractéris- tiques de l'exemple ci-dessus, on disposera 64 nappes succes- sivement juxtaposées, dont 32 seront d'un côté de l'axe 27 et 32 de l'autre, avec chacune leur préallongement. La réalisation de l'anamorphoseur consiste ensuite à faire tourner le plateau 28 de l'amplitude nécessai- re puis à noyer le faisceau ainsi déformé dans une résine. On ne décrira pas en détail le moule permettant cet enrobage. Le corps étant durci, il suffit de le tronçonner le long de deux plans perpendiculaires à son axe longitudinal, les plans étant choisis pour obtenir les pas homothétiques déterminés sur les deux faces de l'anamorphoseur. On voit que l'appareil- Lage décrit permet d'extraire deux anamorphoseurs du fais- ceau de fibres déformé. Dans le cas o les fibres ne seraient pas op- tiques, on remplacera les fibres qui ont servi au surmoulage (à la manière de noyaux) par un matériau optique introduit dans les canaux ainsi libérés, soit à l'état fondu soit par enfilage de fibres optiques de diamètre convenable. L'invention trouvera une application intéres- sante dans le domaine des appareils optiques ou de présenta- tion et réalisation d'images. REVENDICATIONS 1. Anamorphoseur optique caractérisé en ce qu'il est constitué par une pluralité (3) de guides de lumière de diamètre individuel constant,définissant un pixel, s'étendant dans un corps (5) le noyant, entre une première surface (1) dans laquelle l'une de leurs extrémités définit un arrangement géométrique régulier de pas (p1) déterminé et une seconde surface (2) dans laquelle l'autre de leurs extrémités définit un arrangement semblable audit premier arrangement d'un pas (p2) homothétique au pas (pl) susdit. 2. Procédé de réalisation d'un anamorphoseur optique conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à: - réaliser un faisceau (8) de fibres de diamètre indi- viduel égal à celui des guides de lumière, dans lequel les fibres sont maintenues régulièrement espacées les unes des autres dans un arrangement géométrique homothétique des arran- gements susdits au niveau de deux platines (6 et 7) de gui- dage et de fixation perpendiculaires aux fibres et distan- tes l'une de l'autre d'une valeur déterminée, - effectuer une torsion du faisceau autour de son axe (9) par rotation relative des platines (7,8), d'une amplitude angulaire déterminée, - maintenir cette torsion et fixer au moins une partie du faisceau dans cette configuration au moyen d'une résine noyant lesdites fibres, - et tronçonner, après solidification de la résine, le corps ainsi obtenu, perpendiculairement à son axe longitu- dinal, selon deux plans parallèLes (1, 2) dont les positions relatives et par rapport au corps sont déterminées pour que les faces de tronçonnage correspondent aux surfaces susdites. 3. Procédé selon la revendication 2 caracté- risé en ce que le maintien du faisceau de fibres dans au moins une platine (12) de fixation n'est rendu définitif qu'après avoir procédé à la rotation susdite pour permettre le coulis- sement sous une certaine tension des fibres par rapport à ladite platine. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérise en ce que l'on réalise le faisceau par nappes (13) succes- sives, chaque nappe (13) étant adjointe à la précédente au niveau de chaque platine (11, 12) de fixation Lorsque ces dernières sont à décalage angulaire nul et chaque nappe (13) est fixée aux platines (11,12) après avoir décaLé angu- lairement les platines entre elles. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 4 caractérisé en ce que les fibres susdites sont des fibres optiques calibrées qui constituent les guides de lumière. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 5 caractérisé en ce que les fibres susdites sont des fibres résistantes calibrées au diamètre du guide de Lumière que l'on extrait du corps mouLé en résine après soli- dification, les orifices ainsi libérés étant ensuite remplis d'un matériau approprié à la réalisation de guides de lumière.