Brevet FR2653926A1 — publié le 19910503

DESCRIPTION L'invention concerne le procédé de fabrication d'un module agrandisseur d'images, destiné à constituer, avec d'autres de ces modules, un grand écran, tel qu'un panneau lumineux à fibres optiques et cristaux liquides. Plusieurs types de grands écrans pour visualiser des images couleur animées sont destines à équiper des lieux de rassemblements publics de pLein-air, tels que des stades, des hippodromes, des centres commerciaux. Un premier type de grand écran est le système de projecteurs vidéo, formant un mur d'images. Ce mur est constitué d'un empilage de nombreux moniteurs vidéo. De tels systèmes sont difficilement exploitables en plein-air, en raison de leur luminosité trop faible, l'image globale visualisée n'étant pas distinctement perçue par les spectateurs. En ce qui concerne les panneaux constitués à partir de diodes électroluminescentes, ils ne couvrent pas l'ensemble du spectre des couleurs. En effet, il nn'existe pas de diode émettant dans le bleu. Un autre type de grand écran animé consiste à visualiser une multitude de pixels de couleurs. Ces grands écrans sont constitués soit d'une multitude de petits tubes cathodiques, soit d'une multitude de lampes à incandescence. Ce type de grand écran présente une mauvaise granularité, c'est-à-dire des pixels séparés de plusieurs centimètres. De plus, il nécessite une très forte consommation électrique, une grosse infrastructure et un coût très éLevé. Enfin, on connaît un type de grand écran qui utilise des dispositifs d'affichage en couleur à fibres optiques. La surface de visualisation de chacun des dispositifs est constituée par l'une des extrémités d'un faisceau de fibres optiques. L'autre extrémité du faisceau est disposée en regard d'une matrice de modulateurs de lumière, par exemple à cristaux liquides. Celle-ci est précédée de moyens générateurs de faisceaux colorés, d'autres moyens étant prévus pour contrôler le passage et la couleur de la lumière qui pénètrent dans chacune des fibres. Ce type d'agrandisseur d'images est parfaitement jointif avec ses agrandisseurs voisins, et définit avec ceux-ci une image continue de grande dimension. La structure d'un agrandisseur d'image de ce type, dont la surface de visualisation dépasse le mètre carré, nécessite un très grand nombre de fibres optiques. Le montage et la fixation de chacune d'elles rend la réalisation d'un tel agrandisseur d'images fastidieuse. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un tel agrandisseur d'images permettant des fabrications relativement rapides. A cet effet, l'objet principal de l'invention est un procédé de fabrication d'un module agrandisseur d'images pour panneaux lumineux à fibres optiques comprenant: - une face d'entrée destinée à recevoir l'image à agrandir,- constituée des premières extrémités de fibres optiques d'un faisceau, ces premières extrémités étant jointives; - ledit faisceau de fibres optiques; et - une face de sortie destinée à reconstituer l'image agrandie, constituée par les deuxièmes extrémit4s des fibres optiques du faisceau, ces deuxièmes extrémités étant non jointives et fixées à un support matriciel de sortie. Selon l'invention, le procédé consiste à - réaliser des bandes de fibres optiques dont les premières extrémités- jointives des fibres d'une même bande constituent une rangée de l'image à agrandir, et dont Les deuxièmes extrémités de ces mêmes fibres constituent la rangée correspondante de l'image agrandie; - mettre en place collectivement Les deuxièmes extré, mités non jointives dans le support matriciel de sortie positionnant chaque deuxième extrémité dans sa position définitive. Les premières et deuxièmes extrémités des fibres d'une même bande sont de preference maintenues par des attaches constituées d'un support adhésif éventuellement renforcé d'aluminium. Selon une première réalisation du procédé, la face de sortie est obtenue à partir d'un moule, par les étapes suivantes: - mise en place des deuxièmes extrémités dans le moule; - couler une première résine sur l'ensemble constitué des deuxièmes extrémités et du moule; - polymériser ladite première résine; et - démouLer le support matricieL de sortie formé de La première résine polymérisée, dans Laquelle sont noyées Les deuxièmes extrémités. Après l'insertion complète des fibres dans le support matriciel de sortie, il est préférable d'usiner la surface o les fibres débouchent pour constituer une surface de sortie plane. De préférence la résine est une résine poxy. Selon cette première variante, le moule est de preference réalisé à partir d'une plaque métallique perforée dans laquelle sont insérés des doigts matérialisant les deuxièmes extrémités non jointives de La face de sortie et le volume de l'ensemble délimité par les doigts est fermé par un corps de moule, à l'intérieur duquel est injectée une deuxième résine; de préférence, une résine siliconé souple. Dans la deuxième mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le support matriciel de sortie est constitué de barrettes transparentes, moulées par injection et fixées sur une grille, chaque barrette correspondant à une bande et ayant des trous correspondant aux deuxièmes extrémités de ladite bande. Dans ce cas, le procédé consiste successivement à: - plonger les deuxièmes extrémités dans une résine; - introduire collectivement les deuxièmes extrémités dans les trous de la barrette; - polymériser la résine; et - fixer chaque barrette sur la grille. Selon cette deuxième mise en oeuvre, La grille est de préférence de couleur noire. Selon un aspect de cette deuxième mise en oeuvre, les barrettes sont en matériau thermopLastique transparent. Chaque barrette peut être constituée de plusieurs blocs reliés entre eux par des 4lements de liaison, et dans chacun desquels est insérée une deuxième extrémité de fibre optique, grâce à un cône d'entrée prolongé d'un conduit cylindrique, ces blocs comportant dans leur partie inférieure des moyens de réfraction des rayons lumineux. Selon l'invention, et pour la face d'entrêe, le procédé consiste à: coller les premières extrémités jointives de la face d'entr'ée avec de la résine; - polymériser la résine; et - usiner la face d'entrée par un surfaçage. L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à La lecture de La description qui suit, annexée des figures représentant respectivement: - figure 1, un grand écran obtenu à l'aide de, plusieurs modules fabriqués au moyen du procédé selon l'invention; - figure 2, une bande de fibre optique symbolisant une étape intermédiaire du procédé selon l'invention; - figure 3, la mise en place des bandes pour former le module; - figures 4A, 4B, 4C et 4D, en coupe les différentes phases d'élaboration de la face de sortie dans le procédé selon l'invention; - figure 5, en coupe partielle, le contre-moule et des doigts utilisés dans une variante pr4fére de la première mise en oeuvre du procdé selon l'invention; - figure 6, la deuxième mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - figure 7, en coupe verticale, un bloc utilisé dans cette deuxième mise en oeuvre; - figure 8, en coupe longitudinale, une rangée de blocs, tels que celui représenté à la figure 7. En référence à la figure 1, un grand écran ou un panneau lumineux peut être construit avec plusieurs modules agrandisseurs d'images obtenus par le procédé conforme à l'invention. On peut ainsi obtenir un panneau lumineux de plusieurs mètres carrés, en empilant des modules agrandisseurs en carré ou en rectangle. Le module agrandisseur d'images obtenu par le procédé selon l'invention est constitue principalement par un faisceau 8 de fibres optiques 6. A la face d'entrée 2 du faisceau 8, les fibres 6 sont jointives, c'est-à-dire serrées les unes contre les autres. Elles sont rassemblées de manière à définir une face d'entrée 2 dont la forme correspond avec l'image à transmettre à agrandir. Dans le cas dessiné sur les figures, cette forme est rectangulaire avec un long côté légèrement plus grand que le petit côté. Pour former une image de sortie agrandie, la face de sortie 10 est beaucoup plus grande que la face d'entrée 2. Pour obtenir un tel agrandissement, le faisceau 8 de fibres 6 s'évase lorsque les fibres 6 se rapprochent de la face de sortie 10. Afin de reconstituer l'image reçue par la face d'entrée 2, la deuxième extrémité 12 de chaque fibre aboutit sur la face de sortie 10 à un point correspondant au même point de l'image de la face d'entrée 2, et auquel est fixée la première extrémité 4 de la fibre. Sur la face de sortie 10, les deuxièmes extr4mités 12 des fibres se trouvent donc plus espacées. Chacune des premières extrémités 4 est connectée avec un modulateur d'affichage en couleurs 24, par exemple du type à cristaux liquides. Chaque modulateur 24 appartient à une matrice de de modulation de lumière. La lumière fournie par chacun des modulateurs 24 est telle que l'image reconstituée par l'ensemble de ces modulateurs 24 peut être perçue sur la face de sortie 10 de manière satisfaisante par un observateur, le module htant placé en plein air. En référence aux figures 2 et 3, le procédé de fabrication selon l'invention d'un module agrandisseur d'images consiste en premier lieu à réaliser des bandes 16 de fibres optiques 6. Chaque bande 16 correspond à une rangée ou une colonne de l'image agrandie. Les premières extrémités jointives 4 des fibres 6 sont réunies de manière serrée pour former une rangée. Elles sont maintenues fixées de préférence par une attache d'entrée 26, qui entoure les premières extrémités 4. Pour respecter la forme évasée du faisceau de fibres, chaque fibre s'écarte par rapport aux autres pour constituer une rangée de sorties formée des deuxièmes extrémités 12 réunies de manière non jointive, espacées les unes des autres, régulièrement et en correspondance avec les emplacements des premières extrémités 4 correspondantes. Cette première attache 26 est, constituée d'un mince film adhésif. Ce dernier est éventuellement renforcé par une mince feuille métaLlique, par exemple en aluminium. Ceci permet de maintenir les premières extriémités 4 des fibres, dans un alignement correct. Sur la figure 2, est representê, à mi-longueur du faisceau, une deuxième attache 27 qui maintient les fibres dans leur position pendant La fabrication du faisceau. En effet, cette deuxième attache 27 peut être ôtée une fois que la bande est constituée. La face de sortie, constituée des deuxièmes extrémités 12, est maintenue en place de manière identique à la face d'entrée à l'aide d'une troisième attache 28. Elle est également constituée d'un adhésif industriel, éventuellement renforcé d'un ruban métallique, de préférence de l'aluminium. L'alignement et l'espacement des deuxièmes extrémités 12 des fibres 6 sont ainsi obtenus. Une fois constituées, les bandes de fibres optiques sont assemblées sur un support matriciel de sortie 14. Selon l'invention, elles sont mises en place collectivement, chaque deuxième extrémité non jointive 12 du faisceau étant insérée dans un trou du support matriciel de sortie 14. Chaque deuxième extrémité 12 est donc ainsi maintenue dans sa position définitive. La fixation d'une fibre 6 dans le support matriciel de sortie 14 peut se faire selon l'invention, de deux manières différentes. Selon la première réalisation du procédé de l'invention, la face de sortie 10, et donc le support matriciel de sortie 14, est obtenue à partir d'un moule. Le procédé comprend les étapes suivantes. Comme le montre la figure 4A, la première étape consiste à mettre en place les deuxièmes extrémités 12 des bandes 16 dans un moule 5. A cet effet, le moule 5 comprend des trous évasés à leur sortie 7, destinés à recevoir chacun une deuxième extrémité 12 d'une fibre 6. En référence à la figure 4B, la deuxième étape consiste à couler une première résine 9 sur l'ensemble constitué du moule 5 et des deuxièmes extrémités 12. Cette résine 9 recouvre donc toute la surface supérieure du moule 5 et pénètre dans les sorties évasées 7 qui entourent chacune une deuxième extrémité 12. De préférence, cette première résine est une résine époxy. La troisième étape consiste à polymériser la première résine. Cette opération a pour but de figer les deuxièmes extrémités 12 dans cette résine 9 dans leur position définitive. L'étape suivante, comme le montre la figure 4C, consiste à démouler le support matriciel de sortie 14 formé par la première résine polymérisée dans laquelle sont noyées les deuxièmes extrémités 12. Une fois insérées dans le support de sortie 14, les fibres 6 dépassent de ce support. Pour constituer une surface de sortie plane, il est nécessaire d'usiner cette face de manière à mettre l'extrémité des fibres à niveau avec la surface de sortie. Ce surfaçage peut être effectué par fraisage (Figure 4D). Un aspect de l'invention consiste à faciLiter le démoulage représenté à la figure 4C. A cet effet, on cherche à obtenir un moule relativement élastique. En conséquence, selon un aspect de l'invention, la fabrication du moule 5 s'effectue à l'aide d'un contre-moule. La figure 5 montre le contre-moule constitué d'une plaque rigide de base 18, dans laquelle sont pratiqués des trous 19. Ces derniers ne sont pas nécessairement débouchants, comme représenté sur cette figure 5. Ils sont destines à recevoir des doigts 20. La plaque de base 18 est entourée de parois latérales 22, constituant un corps de contre-moule, dont la hauteur est supérieure à l'épaisseur de la plaque de base 18. Ces trois types de pièces 18, , 22, définissent un volume 21 au-dessus de la plaque 18, dans lequel une deuxième résine peut être coulée, entourant ainsi chaque doigt 20. Chacun de ces derniers possède une partie conique 23 de manière à définir une butée en translation, Lorsque le doigt est inséré dans la plaque de base 18. Cette partie conique 23 définira également une contre-partie conique dans la deuxième résine, qui constituera alors un moyen pour faciliter l'introduction des fibres dans le moule 5 constitué par la deuxième résine. Pour obtenir le moule 5, La résine est polymérisée. Le moule 5 ainsi constitué est ensuite démoulé, c'est-à-dire détaché de la plaque de base 18 et des parois latérales 22. Pour faciliter le maniement du moule lors du démoulage, la deuxième résine est de préférence une résine silicone souple. Le moule 5 étant terminé, L'introduction de chaque bande 16 de fibres optiques peut alors avoir lieu. La contre-partie conique de chaque trou formée dans le support de sortie 14 facilite alors l'introduction des fibres optiques dans ces trous 15. Le procédé de fabrication selon L'invention permet une deuxième conception de face de sortie avec un support matriciel différent. En référence à la figure 6, la face de sortie est constituée principalement de blocs optiques 32, dans lesquels sont ins4rées les fibres optiques 6, et d'une grille 30 destinée à recevoir les blocs optiques 32. En référence à la figure 7, chaque bloc optique 32 est constitue d'une pièce conique en forme de doigt en un matériau transparent, tel qu'un matériau thermodurcissable, comme le plexiglas. Il possède un trou longitudinal. A son entrée, ce dernier a une forme conique 40. Celle-ci est prolongée d'une forme cylindrique 38 destinée à recevoir la fibre optique. En associant un nombre de blocs optiques 32 correspondant au nombre de points d'une ligne ou d'une rangée de l'image à agrandir, on constitue une barrette correspondant à une bande, telle que celle repérée 16 sur les figures 2 et 3. Comme le montre la figure 8, les blocs optiques 32 peuvent êtere reliés entre eux par des &l-ments de liaison 36. Chaque barrette ainsi constituée peut être obtenue par moulage d'un matériau thermoplastique ou thermodurcissable transparent. La grille 30 est constituée de préférence d'un matériau plastique noir. Elle possède un nombre de trous 34 correspondant au nombre de blocs optiques 32 à recevoir. Les trous 34 possèdent un diamètre correspondant au diamètre externe moyen des blocs optiques 32, de façon à maintenir ces derniers par coincement ou éventuellement par collage. Chaque trou 34 est perce à un endroit de l'image à agrandir. Leur espacement correspond à l'espacement des extrémités non jointives 12, de la bande 16 représentée à la figure 2. La partie intérieure de chaque bloc optique comprend des moyens pour réfracter les rayons lumineux transportés par chaque fibre optique dans des directions précises en fonction de l'utilisation, par exemple dans un grand angle solide. Ces moyens 44 peuvent être constitués d'un ensemble de facettes. Pour construire la face de sortie qui vient d'être décrite, Le procdé selon l'invention consiste en premier lieu à plonger chacune des deuxièmes extrémités des fibres optiques dans un bac contenant de la résine. Celle-ci peut être de la résine époxy transparente ou de la résine polymérisable aux rayonnements ultraviolets. Les fibres optiques étant associées en bande, comme représenté par la figure 2, chaque bande est associée à une barrette. C'est-à-dire que chaque extrémité 12 de fibre optique est introduite dans un bloc optique 32, cette opération étant facilitée par la partie conique 40 du trou du bloc optique 32. La goutte de résine se trouvant à cette extrémité 12 de la fibre optique, remplit l'espace entre la fibre optique et la partie cylindrique 38 du bloc optique 32. La polymérisation de cette résine peut s'effectuer avec le temps ou au moyen d'une excitation par rayonnements ultraviolets, si la nature et l'épaisseur traversée du matériau constituant la barrette le permet. Chaque barrette constituée ainsi d'une rangée de blocs optiques 32 associée à une bande de fibre optique 6 est ensuite introduite dans La grille 30. L'espacement entre chaque bloc optique 32 correspond à L'espacement entre chaque trou 34 de la grille 30. Cette dernière opération peut être réalisée de manière automatisée. Les avantages de cette deuxième conception de matrice de sortie sont les suivants. Les blocs optiques 32 permettent d'élargir le champ de vision, sans perdre de lumière par diffusion, compte tenu que leurs faces de sortie sont polies et que la résine utilisée peut être transparente pour assurer la continuité optique. Chaque fibre optique est parfaitement centrée dans son bloc optique 32. Si la grille 30 de la matrice de sortie est de couleur noire, un bon contraste est obtenu sur l'image de sortie. L'usinage de la face de sortie est supprimé. Enfin, le volume de résine utilisée dans cette conception est considérablement réduit, ce qui permet d'éviter un temps mort, pendant la fabrication, dû aux cycles de polymérisation. Ceci évite également la dégradation des performances de l'agrandisseur résultant de l'exothermie importante que ces cycles impliquent. Pour obtenir la face d'entrée, repérée 2 sur la figure 1, on peut coller les premières extrémités jointives 4 avec de La résine. Celle-ci est ensuite polymerisle. La face d'entrée 2 ainsi obtenue peut être usinée par un surfaçage. REVENDICATIONS 1. Procëd@ de fabrication d'un module agrandisseur d'images pour panneaux Lumineux à fibres optiques et cristaux liquides comprenant: - une face d'entrée (2) destinée à recevoir une image à agrandir, constituée des premières extrémités (4) de fibres optiques (6) d'un faisceau (8), lesdites premières extrémités (4) étant jointives; - ledit faisceau (8) de fibres optiques (6); et - une face de sortie (10) destinée à reconstituer L'image agrandie, constituée par les deuxièmes extrémités (12) des fibres optiques (6) du faisceau (8), ces deuxièmes extrémités (12) étant non jointives et maintenues dans un support matriciel de sortie (14), le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste a: - constituer des bandes (16) de fibres optiques (6) dont les premières extrémités jointives (4) des fibres (6) d'une même bande (16) constituent une rangée de l'image à agrandir et dont les deuxièmes extrkmités (12) de ces mêmes fibres (6) constituent la rang4e correspondante de l'image agrandie; - mettre en place collectivement les deuxièmes extrémités non jointives (12) dans le support matriciel de sortie (14) positionnant chaque deuxième extrémité (12) dans sa position définitive. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que les premières et deuxièmes extrémités (4, 12) des fibres (6) d'une même bande (16) sont maintenues par deux attaches respectivement d'entré.e (26) et de sortie (28) constituées d'un support adhésif. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support adhésif est renforcé d'une mince feuille d'aluminium. 4. Procédé selon la revendication I ou 2 ou 3, caractéris4- en ce que la face de sortie (10) est obtenue à partir d'un moule (5) par les étapes suivantes: - mise en place des deuxièmes extrémités (12) dans le moule (5) , - coulée d'une première résine sur l'ensemble constitué des deuxièmes extrémités (12) et du moule (5); - polymérisation de ladite première résine; - démoulage du support matriciel de sortie (14) formé de la première résine polymérisée et des deuxièmes extrémités (12) ainsi noyées. 5. Procédé selon L'une au moins des revendications I à 4, caractérisé en ce que l'opération de mise en place des extrémités non jointives (12) est suivie d'un usinage de la surface du support matriciel de sortie (14) sur laquelle les fibres (6) dépassent, afin d'obtenir une face de sortie (10) plane. 6. Prbcédé selon la revendication 4 ou , caractérisé en ce que la première résine est une résine é!poxy. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moule est obtenu à partir d'une plaque métallique perforée (18) dans laquelle sont insérés des doigts (20) matérialisant les deuxièmes extrémités non jointives (12) de la face de sortie (10), et en ce que l'ensemble délimité par les doigts (20) est ferm4 par un corps de contre-moule (22) à l'intérieur duquel est injectée une deuxième résine. 8. Proctdé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième résine est une résine silicone souple. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support matriciel de sortie (14) est constitué de barrettes transparentes, moulées par injection et fixées sur une grille (30), chaque barrette correspondant à une bande (16) et ayant des trous (34) correspondant aux deuxièmes extrêmitWs (12) de ladite bande (16). 10. Proccdé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste successivement à: - plonger les deuxièmes extrémités (12) dans une résine; - introduire collectivement les deuxièmes extrémités (12) dans les trous (34) de la barrette; - polymériser la résine; et - fixer chaque barrette sur la grille (30). 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la grille (30) est de couleur noire. 12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les barrettes sont en matériau thermoplastique transparent. 13. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque barrette est constituée de plusieurs blocs optiques (32) reliés entre eux par des éléments de liaison (36), dans chacun desquels est-,ins'rée une deuxième extrémité (12) de fibre optique (6), grâce à un cône d'entrée (40) prolongé d'un conduit (38), ces blocs (32) comportant dans leur partie inférieure des moyens de réfraction des rayons lumineux. 14. ProcAdé selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste pour la face d'entrée (2) à: - coller les premières extrémités jointives (4) de la face d'entrée (2) avec de la résine; - polym'riser La r4sine; et - usiner La face d'entrée (2) par un surfaçage.