Brevet FR2728714A1 — publié le 19960628

La pr-sente invention concerne de nouveaux crans et panneaux de visualisation fibres optiques, notamment plastiques dont ie compromis technico--conomique est très superieur e celui obtenu avec les systèmes de visualisations actuels L'invention concerne plus generalament la projection grand cran (12m2 et plus) dont le besoin cro;t extrement rapidement. De tels ecrans existent actuellement et sont goneralement realises suivant des technologies differentes de celles des @ibres optiques. Jn "mur d'images" de grande surface peut autre par exemple constitue par un grand nombre de r-cepteurs de Te levision "accoles" les uns aux autres, cependant, la fiabilite d'un tel ecran est liee a celle des postes de récepteurs elementaires dont la qualite de l'image est rarement la meme d'un poste a un autre. Par ailieurs. il est impossible d'éviter une "coupure" de l'image aux interfaces horizontaux et verticaux entre les recepteurs; Limage globale reproduite est ainsi incomplete et imparfaite. Des ecrans dont chaque pixel est constitue par une diode electroluminescente necessitent des systemes de refroidissement complexes et bruyants. La reproduction fidele des couleurs est tres difficile. car elle est lie aux possibilites d'émission de couleur des diodes du point de vue de la diversité qui reste e ce jour tres limitez. Des technologies plus sophistiquees, tel les que celles utilisant les cristaux liquides peuvent etre aussi employees, mais la dimension des panneaux elementaires a cristaux liquides reste faible, leur fragilité est importante et la tenue en temperature tres souvent insuffisante dans de nombreuses ambiances d'utilisation. Leur co@d est par ailleurs extrement eleve. Les realisations actuelles d'crans Fibres optiques utilisent gen-ralement des plaques dans lesquelles ont ete amenagees de nombreux trous @ section circulaire regulierement espaces o les fibres optiques sont fixes R l'une de leur extremite. L'-cartement entre les trous et le diamètre de ceux-ci depend de la resolution et de la luminosito recherchpes pour l'image. Les fibres optiques sont jaunies a leur autre extremite sous forme d'un compactage (generalement par coliage) realise de tel le sorte que le facteur de remplissage des fibres dans une "fentre" de section fixee soit maximum, les fibres optiques sont ainsi adjacentes les unes avec les autres. L'image e visualiser est proietee sur la "fenetre" d'extremite consituee par les fibres optiques par tous moyens habituels (proiecteur de diapositives par exemple). Compte tenu que les extremites des fibres optiques sont espacees, l'image reçue sur l'ecran e t ibres optiques proprement dit est agrandie d'une maniere significative. Par exemple, pour un ecran de 12m2 de surface (3m x 4m) utilisant 1.000.000 de fibres optiques de diamètre 0,5 mm espaces de 3 mm, la surface d'entre de la fenetre pourra tre seulement de l'ordre de 0,24m2 (0, 4m x 0,6m) soit un facteur d'agrandissement de 50. 1 I est possible d'augmenter encore ce facteur d'agrandissement en utilisant des fibres de forme conique. La fibres coniques sont alors fixes sur l'ecran par leur grand diamètre, le plus petit diametre tant place du côte de la fenêtre d'excitation. Mal heureusement la realisation des fibres coniques sur des longueurs suffisantes t > lOm) et avec des rapports eleves entre leurs diametres d'extremites est difficile et co@teuse. La fabrication d' crans geants par les moyens indiques plus haut pose de nombreux problemes technologiques et leur prix eleve ne favorise pas les applications industrielles pourtant tres nombreuses. Les objectifs generaux de l'invention concerne de nouveaux procedes de realisation d'ecrans utilisant des Fibres optiques de preference plastiques, qui permettent de reduire considerablement les temps de montage ainsi que les colts de revient tout en presentant des caracteristiques techniques ameliorees. La reproduction des images est tout particulierement lime a la resoiution de l'@mage. c'est e dire au nombre de points ou pixels donc de trous. par unit de surtace. Dans les systemes de plaques e trous, ie nombre de trous est souvent limite par la complexite de realisation de ceux-ci, mais egalement par la surface de chaque trou dont depend aussi la luminosite de image. Un des objets de l'invention porte @ la fois sur l'augmentation de la r-solution et la @uminosite de l'image. L'invention sera mieux comprise par les ligures suivantes La Fig. t montre suivant l'invention un cran de visuatisation i constitua oar des trous de section carr-e ou rectangulaire 2 au i ieu de trous a section circulaire. Si on compare des trous circulaires de diametre 2a avec par exemple des trous carres de côte 2a ayant le m-me espacement, la résolution de l'image est inchangee puisque le nombre de pixels est identique mais la surface de luminositt dans le cas des trous rectangulaires est multipliee (par pixel) dans le rapport La Fig.2 montre suivant l'invention un cran de visualisation 3 constitue par des fibres optiques de section elliptique 4. Ce r-sultat est obtenu comme le montre les dessins de la Fig.3 representant un cran "de profil" par une taille en biseau des libres optiques 5 de section circulaire a l'origine. La section de la fibre biseaut@e 6 presente une section gale est l'angle du biseau et @ est le rayon de la fibre cylindrique. La résolution de l'image est aussi inchangee, mais la surface de luminosite en sortie de la fibre biseaute est multipliee par Les Figs.4,5,6,7,8,9 montrent les étapes successives d'un exemple de realisation non limitatif d'un cran - fibres optiques de section elliptique en sortie, suivant l'invention. L'écran est realise par assemblage de plaques sur lesquelles des fibres optiques ont ete fixes. L'rcartement des plaques depend de la resolution recherchee. La Fig.4 montre la forme finale des plaques utilises. Le materiau 7 sera teint en noir de faon e augmenter au maximum le contraste du panneau. Ce materiau pourra notre du plexiglas teint de noir dans la masse ou de la mousse legere de polyurethane par exemple. Pour faciliter la coupe ulterieure des fibres, on pourra utiliser au contraire un materiau de remplissage tres dur. Les plaques comporteront un embrèvement 8 i l'interieur duquel seront positionees les fibres. L'angle de coupe suivant l'inclinaison 11 a et defini precedement et sera choisi en fonction de la surface de l'ecran recherchee et de la luminosite desiree. La Fig.5 montre un ruban de fibres constitue par des fibres longitudinales 9 regulierement positionees sur un support 10. Ce ruban est ensuite place dans l'embrevement 8 de la plaque de la Fig.4, comme il est montre sur les Figs. 6 et 7. Les fibres sont ensuite coupes suivant la face biseautée de la plaque de la Fig.4 par tous moyens adequats conservant a la section elliptique de la fibre un surface satisfaisante sans defauts. On utilisera par exemple des fils minces chauffes ou des scies diamant-es du type a jante continue, de preference. La Fig.8 montre la face biseautee d'une plaque elementaire avec les fibres 12 de section elliptique. La Fig. 9 montre une association de plusieurs plaques destinees a constituer le panneau de visualisation définitif. L'ecartement entre les ranges de fibres qui fixe la resolution de l'image depend en fait de l'epaisseur de chacune des plaques. La Fig. 10 montre un autre exemple de realisation d'un panneau suivant l'invention. Le panneau est constitue par une surie de rubans suivant la Fig.5 places dans des rainures 13 amenagees dans un boiter, les rubans sont ainsi disposes parallelement dans le bottier avec une grande precision. Un produit de moulage spécifique 14 suffisamment dur et robuste ne détruisant pas les fibres est vers dans le boîtier que l'on remplit. Pour un emp@o@ avec @es fibres @lastiques PMMA, le produit de remplissage peut être @ titre d'exemple du type Peothane, colors en noir de preference.Apres polymerisation du produit de moulage. on retire du bo@tier un bloc compact @ui est ensuite usine suivant un angle appr@@rie choisi en ronetion de la resoiution et @a @uminosite recnero@ees. Suivant un autre exemple de realisation de l'invention. le boitier recepteur des @ubans de ribres sera seuiement equipe, d'une plaque avant ajoure e a dimension des @ubans, lesquels seront fix-s sur la plaque avant par collage ou un procede mecanique simple, et ensuite usines suivant l'angle # desire. Avec un tel cran, aucun materiau de remplissage est necessaire et le poids de @ensem@ie sera aussi beaucoup plus @aibie. La Fig. 11 montre suivant l'invention un autre exemple d'ecran a tres naute brillance et resolution. Avec ce type d'ecran et avant l'operation de biseautage des fibres, les Fibres sont disposees dans l'embrevement 5 en faisant un angle non nul # avec 'axe XY de la Fig. Un biseautage des fibres d'angle # est ensuite et et elliptique ainsi obtenue est gale :tUC. La section 77 au t y) la brillance en sortie est donc multipliee par le rapport ce qui donne une vaieur considerablement plus grande que dans le cas d'un biseautage d'une fibre non inclinee. A titre d'exemple, pour un angle # de 7 degres et un panneau realise selon la Fig. 7 a l'aide de fibres cylindriques de diametre 0,5 mm, chaque fibre de section de sortie elliptique aura une dimension 0,5 x 4,2 nm donc une surface de luminosit- 8 fois plus grande cue celle doonce Par la fibre non biseaute. Suivant un autre exemple te realisation de panneaux selon la Fig. 11 avec # = 15 degres et # = 10 degr@s et des fibres optiques cylindriques de 0,5 mm de diamètre. chaque fibre de section de sortie elliptique aura une dimensions 0,5 x 5,75 mm donc une surface de luminosite i2 fois plus grande que celle donnee par la fibre non biseaute. Cette solution permet d'obtenir de grandes surfaces de luminosite sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des biseaux avec des angles trop petits, donc difficiles realiser. Bien entendu les plaques e lementaires utilisees dans la Fig. li peuvent tre employees dans le cas des realisations suivant la Fig. 10. Suivant un autre objet de l'invention, les ecrans de visualisation conformes aux Fig. 7 et 11 i peuvent -tre realises, sans modification du procede par l'emploi de fibres section rectangulaire ou carre. Dans ce cas, la nombre de points constituant l'image peut etre inchangé, la fibre bi seautee reste de section rectangulaire mais tres agrandie, les resolution et luminosite du panneau peuvent etre ainsi encore ameliorees. Si les dispositifs et realisations, objets de l'invention, sont PI us particul ierement destins aux crans gants de visualisation d'images video. Ils sont, de toute evidence, applicables aux panneaux piojetant des images fixes ou animees dans le cadre non limitatif des applications de la signalisation routlere, la pub licite, ia decoration ... etc. Pour ces panneaux, l'utilisation de fibres biseautees elliptiques ou rectanguiaires permet d'augmenter notablement la facteur de remplissage de la lumiere ou de l'information dit tusse par rapport e la surface physique du support. Par tailleurs, de façon S creer une image plus attractive, les panneaux a images fixes existants sont souvent equipes de timbres e section circulaire de ditferents diamètres, ce qui cumplique et augmente le co t des per@ages du caisson support, et des cables multi@ibres. L'emploi de @ibres biseautees selon l'invention permet d'utiliser un ensemble de fibres circulaires a l'origine et de trous de tixation de diametre identique, mais les fibres sont reparties cri ta @aisceaux d'entre separes. Les fibres de chaque faisceau presentent un biseautage identique. mais difierent d'un taisceau @ l'autre. REVENDICATIONS 1) No@veaux ecrans et panneaux de visualisation a Fibres optiques. notamment plastiques. caracterises en ce qu'ils utilisent un assemblage de plaques verticales paralleles ragulierement espacees. comportant des fibres optiques alignees et adlacentes et presentant elles-esnes @re@erentiellement une @nclinaison determinee avec la direction verticale. 2) Ecrans et panneaux de visualisation selon la revendication 1 caracterises en ce que la section des fibres utilisees et celle des pixels correspondants est rectangulaire. 3) Ecrans et panneaux de visualisation selon les revendications 1 et 2 caracterises e ce que les fibres de section rectangulaire sont biseautees suivant un angle de coupe 0 tel que la nouvelle dimension de la section est multipliee par le racteur @ 4 par rapport te la section # sin # d'une @ibre de section circulaire identique a la section de la ribre rectangulaire avant biseautage. 43 Ecrans et panneaux de visualisation sel on la revendlcatlon t caracterises e n ce que la section des timbres utilisees. circulaire a l'origine. est rendue elliptique par un biseautage ettectue suivant un angle de coupe w tel que la nouvelle dimension de la section elilptique est multipliee par le tacteur 1 par rapport a la section de sin # la fibre circulaire avant biseautage. @@ Ecians et panneaux de visualisation suivant l'une quelconque des revendications precedentes caracterisés en ce qu ils sont constitues par un assemblage de plaques verticales et paralleles regulierement espaces et equipees de timbres optiques disposees verticalement sur les plaques et generalement biseautees a l'une de leur extremite. Ecrans et panneaux de visualisation suivant l'une quelconque des revendications precedentes caracterises en ce qu ils sont constitues par un assemblage de plaques verticales et parallèles regulierement espaces et equipees de tibres optiques disposees sur les plaques de tel le sorte que les tibres pressentent une inclinaison d'angle donne avec la direction verticale et sont generalement biseautes a l'une de leur extremite. @) Ecrans et panneaux de visualisation suivant l une quelconque des revendications precedentes caracterisès en ce qu ils comportent soit un produit de remplissage soit une plaque a jouree destines a la rixation des plaques elementaires comprenant les Fibres optiques generalement biseautees a l'une de leur extremite. 8) Ecrans et panneaux de visualisation suivant l une quelconque des revendications precedentes caracterises en ce que les Fibres optiques transportant i image sont reparties en raisceaux elementaires dont les timbres de chaque taisceau presentent un biseautage identique, mais different d'un raisceau a l'autre.