Brevet FR2672127A1 — publié le 19920731

La présente invention a essentiellement pour objet un détecteur optique du changement d'indice de réfraction d'un milieu au contact d'une paroi transparente telle qu'un pare-brise ou un hublot. Ce détecteur comporte des moyens d'entrée pour projeter un faisceau lumineux entre les faces de ladite paroi avec un angle permettant une succession de réflexions totales entre lesdites faces, des moyens de sortie pour recevoir ledit faisceau lumineux à une distance donnée optimale, des moyens pour comparer la valeur de l'énergie lumineuse dudit faisceau à l'entrée et à la sortie. Avec une telle disposition, il est possible de définir l'énergie non réfléchie en raison de l'existence d'un changement de l'indice de réfraction dans ledit milieu. Le changement d'indice de réfraction peut être dû à la présence de gouttes d'eau sur un pare-brise ou d'une variation de niveau en face d'un hublot. L'information émise par les moyens formant comparateur est utilisée dans un système de commande ou de mesure. Le système de détecteur est sensiblement amélioré grâce à la présence d'une couche à grand pouvoir réfléchissant de la lumière contre la face de ladite paroi qui n'est pas en contact avec ledit milieu, on évite grâce à cette disposition les perturbations dues aux variations d'indice sur la face de ladite paroi qui n'est pas en contact avec le milieu et on obtient un système particulièrement fiable. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens d'entrée consistent en un premier prisme appliqué contre la face de la paroi opposée à celle qui se trouve au contact dudit milieu, associé à un émetteur consistant en une diode laser ou électroluminescente alimentée par un courant continu ou modulé dont le faisceau lumineux est collimaté avant sa projection entre lesdites deux faces et les moyens de sortie consistent en un deuxième prisme appliqué contre la même face, associé à une photo-diode réceptrice recevant le faisceau lumineux, de préférence, à travers un filtre spectral et fournissant un courant électrique de sortie, lesdits moyens de comparaison assurant une comparaison entre le courant d'alimentation de ladite diode laser ou électroluminescente et le courant engendré par ladite photo-diode pour fournir un signal de commande ou de mesure. Selon une réalisation pratique, une bande souple comportant une surface réfléchissante formant miroir est appliquée contre la face de la paroi qui n'est pas en contact avec ledit milieu ladite bande souple comportant des ouvertures disposées à une distance convenable prédéterminée l'une par rapport à l'autre contre lesquelles sont appliqués et solidarisés les prismes précités. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre schématiquement en coupe une paroi transparente contre laquelle est disposé le dispositif de détection selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en plan du dispositif de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe légèrement agrandie selon la ligne 3-3 de la figure 2 - la figure 4 est un schéma bloc montrant les interconnexions électriques et optiques du dispositif selon l'invention ; - la figure 5 montre un détecteur selon une variante - la figure 6 montre un détecteur selon une autre variante ; et - la figure 7 montre l'utilisation d'un ensemble de dispositifs selon l'invention notamment pour définir le niveau en face d'un hublot. On décrira maintenant un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant aux figures 1 à 4. On a montré à la figure 1 une paroi transparente 10, par exemple un pare-brise de véhicule automobile, dont une face 12 se trouve en présence d'un milieu M dont l'indice de réfraction est susceptible de varier et une face 14 en présence d'un milieu m qui est celui de l'habitacle du véhicule. Contre la face 14, qui est opposée à la face 12 en contact avec le milieu M, on a placé une bande souple 16 dont la surface côté face 14 est susceptible de réfléchir la lumière et se présente sous la forme d'un miroir 18. Comme montré à la figure 2, la bande 16, de forme générale rectangulaire comporte à ses deux extrémités des ouvertures 20, 22, dont les bords 28, 30 sont recouverts d'une matière adhésive pour recevoir deux prismes 24, 26, non représentés sur la figure 2 mais apparaissant sur la figure 1. La figure 3 représente une coupe partielle selon la ligne 3-3 de la figure 2, à savoir la bande 16, les ouvertures 20, 22, la surface formant miroir 18, appliquée sur la face 14, et les bords 28, 30, revêtus de matière adhésive. Entre le prisme (non représenté) et la face 14, on a injecté un gel adaptateur d'indice pour supprimer les couches d'air intermédiaires et éviter des pertes de lumière par réflexion. Si l'on considère maintenant les figures 1 et 4 il est possible d'expliquer la génération du faisceau lumineux, fléché sur le dessin, traversant avec des réflexions totales successives la paroi 10. On a associé au premier prisme 24 un ensemble désigné par la référence 23 qui comporte un générateur de courant modulé 62 (voir figure 4) lequel alimente par une liaison 63 une diode laser ou électroluminescente 64. Le deuxième prisme 26 est associé à un ensemble 25 comportant une photo-diode 66 qui, comme le montre la figure 4 est reliée à un comparateur 68 par une liaison 72 alors que la sortie du générateur modulé 62 est reliée au même comparateur 68 par une liaison 70. La sortie 74 du comparateur est reliée à un dispositif de commande 76 actionné par les signaux reçus du comparateur. Dans le présent exemple, le dispositif de commande 76 peut commander la mise en service ou l'arrêt des essuie-glace associés à la paroi 10 qui, dans l'exemple présent, est un pare-brise de véhicule automobile. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant. On introduit en 23 dans le prisme 24 un faisceau lumineux représenté par les flèches qui est issu de la diode laser ou électroluminescente 64 alimentée par le générateur de courant modulé 62 à travers la liaison 63. Le courant du générateur 62 peut être modulé, par exemple, par un signal carré ou sinusoïdal. Le faisceau lumineux se réfléchit successivement sur les deux faces 12 et 14 du pare-brise constituant la paroi 10 en réflexions totales (avec un angle voisin de 120") à l'exception des emplacements où il rencontre des gouttes 13 auxquels la réflexion n'est pas totale et où de la lumière s'échappe vers le milieu M. Dans ce cas, la photo-diode 66 disposée en 25 contre le prisme de sortie 26 émet un courant transmis par 72 au comparateur 68 qui est réduit par rapport au courant transmis lorsqu'il n'existe pas de gouttes. Le seuil mesuré par le comparateur 68 est à l'origine d'un signal qui est transmis par la liaison 74 à la commande 76 des essuie-glace. L'ensemble de bande réfléchissante 16 montré aux figures 1, 2 et 3 contraint les réflexions contre la paroi 14 à être totales quelle que soit la variation d'indice pouvant intéresser la face 14 de la paroi 10 dans l'habitacle constituant le milieu m. Il est possible de disposer entre la paroi 10, le prisme 26 et la photo-diode 66 disposée en 25, un filtre spectral afin d'éliminer des faisceaux lumineux parasites provenant de l'extérieur. La bande représentée notamment à la figure 2 sera avantageusement disposée en un emplacement du parebrise qui ne gêne pas la visibilité du conducteur, par exemple à l'arrière du rétroviseur situé en haut et au centre du pare-brise. On a montré à la figure 5 un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel un prisme 44 alimenté en 43 par une diode laser ou électroluminescente émet un faisceau qui est réfléchi dans un prisme à réflexion totale 46 dans lequel une face 47 renvoie le faisceau lumineux vers une photo-diode disposée en 43 en face du prisme 44. Ce dispositif peut présenter l'intérêt de limiter la filerie à des connexions uniquement reliées en 43 et non plus, comme c'est le cas dans la figure 1 à des connexions vers les points 23 et 25 des prismes 24 et 26. La figure 6 représente une variante de celle de la figure 5 dans laquelle un prisme 60 auquel est associé un ensemble 63 comportant une diode-laser émettrice et une photo-diode réceptrice émet de la lumière qui est réfléchie contre l'extrémité 11 réfléchissante d'un hublot. On a montré à la figure 7 un ensemble de bandes 16a, 16b, 16c, et 16d du type décrit ci-dessus montées en parallèle les unes par rapport à l'autre pour définir divers états de niveau dans un hublot. Les liaisons 63 d'entrée aux dispositifs peuvent consister en des liaisons électriques ou en des liaisons par fibres optiques et il en est de même pour les liaisons de sortie 74. Il y a lieu de noter à ce sujet, qu'il n'est pas nécessaire d'associer directement la diode laser ou électroluminescente ou la photo-diode au prisme correspondant mais qu'une liaison par fibres optiques est possible. REVENDICATIONS 1. - Détecteur optique du changement d'indice de réfraction d'un milieu (M) au contact d'une paroi transparente (10) telle qu'un pare-brise ou un hublot caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'entrée (23, 24) pour projeter un faisceau lumineux entre les faces (12, 14) de ladite paroi avec un angle permettant une succession de réflexions totales entre lesdites faces, des moyens de sortie (25, 26) pour recevoir ledit faisceau lumineux à une distance donnée optimale (D) , des moyens (68) pour comparer la valeur de l'énergie lumineuse dudit faisceau à l'entrée et à la sortie, afin de définir l'énergie non réfléchie en raison de l'existence d'un changement de l'indice de réfraction dans ledit milieu et d'utiliser l'information émise par les moyens formant comparateur (68) dans un système de commande ou de mesure (76), la face qui n'est pas en contact avec ledit milieu présentant un grand pouvoir réfléchissant (18) de la lumière. 2. - Détecteur optique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens d'entrée consistent en un premier prisme (24) appliqué contre la face (14) de la paroi (10) opposée à celle (12) qui se trouve au contact dudit milieu (M) , associé à un émetteur consistant en une diode laser (64) ou électroluminescente alimentée par un courant continu ou modulé dont le faisceau lumineux est collimaté avant sa projection entre lesdites deux faces et les moyens de sortie consistent en un deuxième prisme (26) appliqué contre la même face, associé à une photo-diode (66) réceptrice recevant le faisceau lumineux à travers un filtre fréquenciel et fournissant un courant électrique de sortie, lesdits moyens de comparaison assurant une comparaison entre le courant d'alimentation de ladite diode-laser (64) et le courant engendré par ladite photodiode (66) pour fournir un signal de commande ou de mesure. 3. - Détecteur selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'une bande souple (16) comportant une surface réfléchissante (18) formant miroir est appliquée contre la face (14) de la paroi qui n'est pas en contact avec ledit milieu (M), ladite bande souple (16) comportant des ouvertures (20, 22) disposées à une distance (D) prédéterminée l'une par rapport à l'autre contre lesquelles sont appliqués et solidarisés lesdits prismes (24, 26). 4. - Détecteur selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le deuxième prisme (46) est un prisme à réflexion totale qui renvoie le faisceau lumineux vers le premier prisme (44) auquel sont associés le filtre spectral, la diode laser ou électroluminescente, et la photo-diode. 5. - Détecteur selon la revendication 1 comportant un prisme unique (60) émettant un faisceau lumineux, appliqué contre la face de la paroi (10) opposée à celle qui est en contact avec ledit milieu (M), une bande (16) comportant une face formant miroir étant appliquée sur ladite face, ladite paroi comportant une tranche (11) formant miroir à une de ses extrémités pour réfléchir le faisceau et le diriger vers le prisme unique (60) auquel sont associées une diode-laser formant émetteur et une photo-diode formant récepteur (63). 6. - Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la paroi transparente (10) est un pare-brise de véhicule et l'information émise par les moyens de comparaison est utilisée pour commander des moyens formant essuie-glace. 7. - Détecteur selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la paroi transparente (10) est celle d'un hublot et les moyens de comparaison fournissent une information sur le niveau du liquide constituant ledit milieu. 8. - Détecteur selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il est prévu un ensemble de dispositifs (16a, 16b, 16c, 16d) selon l'une des revendications 1 à 5 ou 7 pour effectuer un repérage de niveau sur ledit hublot.