Brevet FR2693562A1 — publié le 19940114

La présente invention présente des filtres optiques à effet électro-optique commandés automatiquement en fonction de la lumière qui les atteint. En particulier, la présente invention s'appliq4* aux caméras électroniques, aux lunettes solaires et antibrouillard et à la protection des yeux de soudeurs. Les filtres connus à ce jour réalisés chimiquement ou mécaniquement réalisent un filtrage prédéterminé et invariable en fonction de la lumière qui les atteint. La présente invention entend remédier à cet inconvénient en présentant un dispositif possédant un capteur photosensible commandant la transparence d'écrans électro-optiques en fonction décroissante de l'intensité lumineuse qu'il capte. En particulier, la présente invention présente un assemblage d'écrans à cristaux liquides et de polariseurs adapté à posséder un contraste très uniforme dans un angle solide correspondant à la vision de l'oeil à travers des lunettes. De plus la présente invention présente un mode de connexion électrique d'écrans à cristaux liquides adapté à éviter la sensation de vague dû à l'obscurcissement progressif latéralement d'un écran à cristaux liquides. Le dispositif objet de la présente invention est donc un dispositif de filtrage de rayons lumineux comportant un capteur photo-sensible adapté à émettre un signal primaire continu de puissance croissante en fonction de l'intensité lumineuse qui l'atteint, un circuit électronique électriquement relié au capteur photo-sensible et émettant un signal secondaire alternatif de puissance croissante avec la puissance du signal émis par le capteur photo-sensible et deux écrans électro-optiques fonctionnant en positif et placés sur des montures de lunetterie et comportant chacun une zone active, de forme connexe, adaptée à être placée devant un oeil et reliée par des liaisons électriques à la sortie du circuit électronique caractérisé en ce que deux au moins des contacts entre les liaisons électriques avec la zone active connexe sont éloignés entre eux d'une distance supérieure à un quart de la plus grande dimension de la zone active connexe. La description qui va suivre, faite dans un but explicatif et nullement limitatif permet de mieux comprendre les avantages, buts et caractéristiques de l'invention. La figure 1 représente une vue de face de la paire de lunettes selon l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe d'un des écrans électro-optiques incorporés dans le dispositif représenté en figure 1. La figure 3 représente une zone active et des connexions électriques incorporés dans le dispositif présenté en figure 1. La figure 4 représente des polariseurs pouvant s incorporer dans le dispositif présenté en figure 1. La figure 5 représente un schéma-bloc d'un circuit électronique incorporé dans le dispositif présenté en figure 1. La figure 6 représente un schéma électronique réalisant les fonctions du schéma-bloc présenté en figure 5. Dans la figure 1 sont représentés un monture de lunetterie 1, un capteur photo-sensible 2, un circuit électronique 3, deux filtres électro-optiques 5 et 6 comportant des zones actives 7 et 8, respectivement, et des connexions électriques 4 reliant le circuit électronique 3 et les zones actives 7 et 8 des filtres électro-optiques 5 et 6. La monture de lunetterie 1 est de type connu. Elle est adaptée à tenir mécaniquement les autres composants présentés en figure 1 En particulier, la monture 1 peut être réalisée par moulage ou par usinage de pièces en plastique, en métal ou en matériaux artificiels. Le capteur photo-sensible 2 est adapté à émettre un signal continu dont la puissance est une fonction croissante de l'intensité lumineuse totale qui lui est incidente. Par exemple, le capteur photo-sensible 2 peut être constitué d'une photo-diode, d'une photo-résistance alimentée par un pile électrique ou d'une cellule solaire. Le circuit électronique 3 est relié électriquement au capteur photo-sensible 2 et est adapté à émettre un signal alternatif de puissance croissante avec la puissance du signal émis par le capteur photo-sensible 2. Un exemple de circuit électronique 3 est donné en figure 6. Les filtres électro-optiques 5 et 6 sont présentés en regard des figures 2, 3 et 4. Ils fonctionnent en positif, c'est à dire que leur transparence diminue avec la puissance du signal électrique qui leur est appliqué. Les filtres électro-optiques 5 et 6 comportent respectivement les zones actives 7 et 8 présentées en figure 3. Ces zones actives 7 et 8 sont adaptées à être positionnées chacune devant un des yeux de l'utilisateur du dispositif objet de la présente invention. Les zones actives 7 et 8 sont connexes au sens mathématique du terme, c'est à dire que tous les segments de droites reliant deux points quelconques de chaque zone active sont intégralement dans la zone active. Les liaisons électriques 4 sont présentés en regard de la figure 3. Elles relient électriquement le circuit électronique 3 et chacun des filtres électro-optiques 5 et 6. Pour chaque zone active connexe 7 ou 8, deux au moins des contacts entre les liaisons électriques 4 avec la zone active connexe sont éloignés entre eux d'une distance supérieure à un quart de la plus grande dimension de la zone active connexe. La figure 2 représente une vue en coupe d'un des écrans électro-optiques incorporés dans le dispositif représenté en figure 1. Dans la figure 2 sont représentés successivement de haut en bas, un traitement anti-rayure 9, un polariseur 10, une couche de colle 11, une lame de verre 52, une électrode 13, une couche d'orientation 14, un cristal liquide 15, une couche d'orientation 53, une électrode 17, une lame de verre 19, une couche de colle 20, un polariseur 21, une zone active 7 et, latéralement positionnés autour du cristal liquide 15 et entre les couches d'orientation 14 et 53, un ruban de colle 22. Le traitement anti-rayure 9 est réalisé sur le polariseur 10 de manière connue. Les polariseurs 10 et 21 sont de type connus. Ils sont collés sur les lames de verre 52 et 19 par les couches de colle 11 et 20. Les électrodes 13 et 17 sont transparentes et de type connu et réalisées sur les lames de verre 52 et 19. Les couches d'orientation 14 et 53 et le ruban de colle 22 sont de types connu dans la réalisation d'écrans à cristaux liquides. Le cristal liquide 15 est de type nématique en hélice avec une hélice réalisant un quart de son pas, soit quatre-vingt-dix degrés. Les orientations des polariseurs et des couches d'orientations sont présentés en figure 4. La zone active connexe 7 est la partie connexe la plus grande de la superposition des électrodes 13 et 17. La figure 3 représente une zone active et des connexions électriques incorporés dans le dispositif présenté en figure 1. Dans la figure 3 sont représentés le filtre électrooptique 5, comportant les électrodes 13 et 17, la zone active 7 entre des parties d'électrodes 26 et 27 et des segments d'électrodes 23, 24 et 25, et les liaisons électriques 4. L'électrode 13 est constituée des segments 23 et 24, d'une part et de la partie d'électrode 26, d'autre part. L'électrode 17 est constituée du segment 25, d'une part, et de la partie d'électrode 27, d'autre part. Les parties d'électrodes 26 et 27 se superposent exactement, sont identiques à la zone active connexe 7 et la définissent. La figure 4 représente des polariseurs pouvant s'incorporer dans le dispositif présenté en figure 1. Dans la figure 4 sont représentées quatre flèches F10, F14, F53 et F21. La flèche F10 représente la direction de polarisation du polariseur 10. La flèche F14 représente la direction d'orientation de la couche d'orientation 14. La flèche F53 représente la direction de la couche d'orientation 53. La flèche F21 représente la direction de polarisation du polariseur 21. Les flèches F14 et F53 sont perpendiculaires, ce qui est connu dans la fabrication des écrans à cristaux liquides nématiques en hélice. La flèche F10 est inclinée vers la gauche et possède avec la flèche F14 un angle de 5 degrés dans le sens trigonométrique. La flèche F21 est inclinée vers le bas et possède avec la flèche F53 un angle de 5 degrés dans le sens opposé au sens trigonométrique. L'angle entre les directions de polarisation des polariseurs 10 et 21 est donc de 100 degrés. Il est à noter que d'autres valeurs d'inclinaisons par rapports aux directions des couches d'orientation sont aussi conformes à l'esprit de l'invention et que les valeurs des angles entre les couches d'orientation et les polariseurs peuvent être différents ou dans le même sens trigonométrique.Préférentiellement, les écrans électrooptiques 5 et 6 étant constitués d'écrans à cristaux liquides comportant des couches d'orientation 14 et 53 et des polariseurs 10 et 21, au moins un angle entre l'une des directions F14 ou F53 d'une couche d'orientation et respectivement l'une des directions F10 ou F21 d'un polariseur est supérieur à deux degrés. La figure 5 représente un schéma-bloc d'un circuit électronique incorporé dans le dispositif présenté en figure 1. Dans la figure 5 sont représentés les filtres electrooptiques 5 et 6, les parties d'électrodes 26 et 27 les liaisons électriques 4, une source d'alimentation électrique 28, le capteur photo-sensible 2 et deux oscillateurs 50 et 51. La source d'alimentation électrique 28 peut être constituée d'une pile ou être incorporée au capteur photosensible 2, sous forme de cellules solaires. Les oscillateurs électriques 50 et 51 sont reliés électriquement à la source d'alimentation électrique 28 et au capteur photo-sensible, respectivement, d'une part, et aux électrodes 26 et 27, respectivement, par l'intermédiaire des liaisons électriques 4, d'autre part. Les oscillateurs électriques 50 et 51 délivrent des signaux alternatifs de même amplitude et de même fréquence mais en opposition de phases. De cette manière, les signaux reçus par le cristal liquide 15, entre les parties d'électrodes 26 et 27, possèdent la meme fréquence que les signaux émis par les oscillateurs 50 et 51 mais avec une amplitude doublée. La figure 6 représente un schéma électronique réalisant les fonctions du schéma-bloc présenté en figure 5. Dans la figure 6 sont représentés des cellules solaires 30, un condensateur 31, une résistance 32, une résistance 33, un condensateur 34, un potentiomètre 35, deux transistors 36 et 37, un condensateur 38, quatre triggers de schmit inverseurs 39, 40, 41 et 42 et des liaisons électriques 12 et 16. Le potentiomètre 35 contrôle le gain de l'amplificateur à gain variable constitué des deux transistors 36 et 37. Le circuit électronique dont le schéma est donné en figure 6 est d'une compréhension et d'une réalisation aisée pour l'homme de l'art. Sa description n'est donc pas plus détaillée. Les liaisons électriques 12 et 16 sont respectivement reliées aux parties d'électrodes 26 et 27 et constituent ainsi les liaisons 4 présentées en figures 1 à 5. Les cellules solaires 30 constituent le capteur photosensible 2 et la source d'alimentation électrique 28. Préférentiellement, l'axe de polarisation des polariseurs avant de chacun des écrans électro-optiques 5 et 6 est vertical. Préférentiellement aussi, la biréfringence du cristal liquide 15 et son épaisseur sont conjointement adaptés au premier minium de la courbe de Gooch et Tarry, leur produit étant sensiblement égal à 500 nm. REVENDICATIONS 1/ Lunettes solaires à filtre électro-optique comportant un capteur photo-sensible (2) adapté à émettre un signal primaire continu de puissance croissante en fonction de l'intensité lumineuse qui l'atteint, un circuit électronique (3) électriquement relié au capteur photo-sensible (2) et émettant un signal secondaire alternatif de puissance croissante avec la puissance du signal émis par le capteur photo-sensible (2) et deux écrans électro-optiques (5,6) fonctionnant en positif et placés sur une monture de lunetterie (1) et comportant chacun une zone active (7,8), de forme connexe, adaptee à être placee devant un oeil et reliée par des liaisons électriques (4) à la sortie du circuit électronique caractérisé en ce que deux au moins des contacts entre les liaisons électriques (4) avec la zone active connexe sont éloignés entre eux d'une distance supérieure à un quart de la plus grande dimension de la zone active connexe. 2/ Lunettes selon la revendication 1 caractérisé en ce que les écrans électro-optiques (5,6) sont constitués d'écrans à cristaux liquides comportant des couches d'orientation (14,53) et des polariseurs (10,21), au moins un angle entre une direction (F14,F53) d'une couche d'orientation et une direction (F10,F21) d'un polariseur étant supérieur à deux degrés. 3/ Lunettes selon la revendication 2 caractérisé en ce que le cristal liquide possède un indice de biréfringence et une épaisseur conjointement adaptés au premier minimum de la courbe de Gooch et Tarry, leur produit étant environ égal à 500 nm. 4/ Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit électronique (3) comporte deux oscillateurs (50,51) fonctionnant en décallage de phase. 5/ Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les directions des polariseurs avant des écrans électro-optique sont sensiblement verticales. 6/ Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit électronique comporte un amplificateur à gain variable (36,37) dont le gain est commandé par un potentiomètre (35). 7/ Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le capteur photo-sensible est un ensemble de cellules solaires (30).