Brevet FR2735880A1 — publié le 19961227

La présente invention est relative à une boîte à lumière pour valve optique en particulier pour un écran à cristaux liquides, la boîte à lumière comportant un éclairage de jour et un éclairage de nuit, la valve optique venant se mettre en avant d'une face ouverte de ladite boite. Une telle boîte à lumière est décrite dans le document US A 5211 463. Ce document décrit une boite à lumière pour écran à cristaux liquides comportant deux éclairages différents, un premier pour un usage de jour et un second pour un usage de nuit. Pour l'usage de nuit, les conditions quantitatives, pour permettre l'emploi de jumelles de vision de nuit sans les saturer ou amener une réduction automatique du gain, sont définies par la norme US MIL L 85762 A du 26 Août 1988. Dans le dispositif décrit dans le brevet précité, la boîte à lumière comprend des moyens pour l'éclairage de jour constitués par un ensemble de tubes fluorescents 42 placés devant un réflecteur 44 et des moyens pour l'éclairage de nuit constitués par une ou plusieurs lampes de nuit 50 placées latéralement par rapport à l'éclairage de jour. Le transport de lumière en arrière d'un écran à cristaux liquides 60 est assuré au moyen d'un prisme 46 ou, comme représenté figure 8 de ce brevet, par un bloc 146 réalisé dans un matériau transmetteur de la lumière. Le dispositif d'éclairage décrit dans ce brevet donne des résultats acceptables en éclairage de nuit tant que les dimensions de la boîte, et en particulier la dimension entre les sources latérales d'éclairage, restent petites. L'éclairage fourni par un tel dispositif présente une luminance plus faible au centre que sur les bords. La valeur de la luminance en fonction de la distance aux bords latéraux A et B d'un bloc ayant un éclairage à chacune de ses extrémités latérales est représenté figures 1 a et I b. La figure 1 a est à une échelle de distance plus petite que celle de la figure lb, en sorte que la distance réelle A'B' de la figure lb est plus grande la distance réelle AB de la figure la. Dans les deux cas représentés, la luminance est plus faible au centre que sur les bords. Cependant lorsque la distance AB croît, le rapport entre la luminance au centre et la luminance sur les bords décroît. Un rapport inférieur à 50% est inacceptable pour la plupart des applications. Un autre inconvénient provient de ce que les blocs transmetteurs de lumière sont réalisés par la superposition de deux prismes d'angle au sommet faible. L'usinage des faces en contact des prismes présente, en général, des défauts de planéité et d'état de surface dont on sait mal évaluer l'importance quant au résultat lumineux. On est amené à prendre pour acceptable uniquement des pièces ne présentant pas de défauts, ce qui peut amener un taux de rebut important. L'invention vise à obtenir pour l'éclairage de jour et pour de mêmes sources lumineuses une luminance plus importante. Elle vise aussi à une meilleure uniformité de la luminance de jour ou de nuit et ceci quelle que soit la taille de la boîte à lumière et de l'écran qui lui est associé. En particulier, I'invention est utilisable avec des écrans de taille supérieure à 5x5 pouces, ce qui est la limite de ce qu'on peut éclairer convenablement avec les dispositifs à prisme. Selon l'invention, pour parvenir au résultat souhaité, on utilise d'une part un réseau d'éclairage de jour placé en arrière de l'écran et, d'autre part, au moins une source d'éclairage de nuit placée latéralement. L'originalité de l'invention réside dans la nature des moyens utilisés pour transmettre la lumière de façon uniforme, d'une part des sources lumineuses latérales utilisées pour l'éclairage de nuit et, d'autre part, des sources de jour, vers l'écran à cristaux liquides. Selon l'invention, on utilise une lame à faces parallèles ayant deux faces, une première face tournée vers l'objet, par exemple un écran, à éclairer, et une seconde, tournée vers une source d'éclairage de jour constituée par exemple par un réseau de tubes électroluminescents. La distance entre les faces parallèles constitue l'épaisseur de la lame. Des faces latérales de la lame sont constituées par l'épaisseur de la lame au droit du contour de chacune des faces parallèles. Pour un grand nombre d'applications, la boîte à lumière est rectangulaire et la lame a quatre faces latérales. Pour d'autres applications, la boîte à lumière est circulaire et la boîte à lumière n'a alors qu'une face latérale continue. L'éclairage de nuit est constitué par une source de lumière disposée contre l'une au moins des faces latérales. Avec une telle configuration, la lumière se propage entre les deux faces de la lame mais ne sort pas perpendiculairement à la face tournée vers l'écran. Selon l'invention, pour obtenir la sortie de lumière de façon uniforme perpendiculairement à la première face de la lame, la surface de cette dernière est par exemple dépolie de façon localisée. Chacune des parties de surface dépolie se comporte alors comme une surface diffusante qui éclaire dans un angle solide constitué par un cône dont les génératrices s'appuient sur les contours de la surface dépolie. Cette configuration a été réalisée de façon à titre expérimental et donne satisfaction en ce qui concerne l'éclairage de nuit pour de grandes surfaces d'écran à éclairer. Par ailleurs, elle ne perturbe pas sensiblement l'éclairage de jour.Dans cette configuration expérimentale, I'éclairage de jour est toujours obtenu à l'aide des sources lumineuses de jour et l'uniformisation de la luminance, au niveau de la valve ou de l'écran, est obtenue au moyen d'un diffuseur placé entre l'ouverture de la boîte et la lame à faces parallèles. Dans une configuration améliorée de la lame, il devient possible de supprimer le diffuseur. Dans ce cas, les faces de la lame sont traitées pour présenter des parties dépolies etlou des parties réfléchissantes. La répartition et la nature de ces surfaces aux qualités optiques différentes de la surface des parties non traitées résultent d'un calcul prenant en compte les emplacements des différentes sources lumineuses, en particulier celles de jour, et d'une optimisation pour obtenir un bon compromis entre l'uniformisation de l'éclairage de jour et celle de nuit. Le calcul est effectué en prenant en compte, d'une part les trajets lumineux résultant des sources de nuit, et d'autre part celle de jour. La superposition de chacun des optimum amène à des perturbations réciproques. Le calcul est alors repris et, par itérations successives, on arrive à un compromis acceptable. En résumé, I'invention est relative à une boîte à lumière pour valve optique, la boîte ayant un fond, une surface latérale et une face avant ouverte destinée à recevoir la valve, la boîte étant équipée de sources lumineuses pour réaliser un éclairage de jour et de sources lumineuses pour réaliser un éclairage de nuit, boîte caractérisée en ce qu'elle contient une lame à faces parallèles ayant deux faces, une première tournée vers l'ouverture du boîtier et une seconde tournée vers le fond, les faces étant délimitées par un contour, la distance entre les deux faces parallèles constituant l'épaisseur de la lame, une face latérale de la lame étant constituée par l'épaisseur de la lame au droit des contours des faces, la lame comportant sur l'une au moins de ses faces parallèles des parties traitées pour avoir des qualités optiques différentes de celles des parties de face non traitées, la lame étant disposée dans la boîte pour recevoir la lumière des sources lumineuses de jour par sa face tournée vers le fond de la boîte et pour recevoir la lumière des sources lumineuses de nuit par une partie, au moins, de sa surface latérale. Dans un mode expérimental de réalisation de l'invention, la boîte à lumière est rectangulaire. Les sources lumineuses pour l'éclairage de nuit sont constitués par deux tubes électroluminescents disposés parallèlement l'un à l'autre contre deux faces latérales opposées. Les surfaces de qualité optique différente sont constituées par des bandes dépolies disposées parallèlement aux côtés éclairés. Dans un mode de réalisation envisagé pour des valves optiques de grande surface et rectangulaires, les sources lumineuses sont constituées par quatre tubes électroluminescents disposées contre chacune des faces latérales de la lame. Les surfaces dépolies sont constituées par des bandes dont une ligne médiane est parallèle à l'un ou à l'autre des côtés du contour de la boîte. Les modes de réalisation des surfaces dépolies sont variables. Dans le mode expérimental, le dépoli est obtenu par sablage de parties non protégées par un masque. On peut toutefois envisager de créer des surfaces diffusantes par adjonctions localisées d'un revêtement diffusant sous forme d'une projection d'une couche mince ou de collage d'un film. La densité locale de surface dépolie, c'est-à-dire le rapport entre la partie de surface dépolie et la surface locale totale considérée, peut être variable. En particulier pour les grandes surfaces, on aura intérêt à avoir une densité de surface dépolie plus grande au centre de la lame que sur les bords. D'autres précisions seront apportées au cours de la description qui va suivre de modes expérimentaux de réalisation de l'invention et d'autres modes de répartition de surfaces dépolies ou réfléchissantes. Ces descriptions seront faites en regard des dessins annexés dans lesquelles: - Les figures 1 a et I b déjà commentées représentent les variations de la luminance en fonction des distances aux sources lumineuses dans les boîtes réalisées selon l'art antérieur, - La figure 2 représente une vue de dessus d'une lame à faces parallèles utilisée dans une boîte à lumière selon l'invention, - La figure 3 représente une vue schématique en coupe transversale d'une boîte à lumière selon l'invention. La coupe est effectuée selon la ligne II-II de la figure 2, - La figure 4 représente une vue d'une face de la lame à face parallèle présentant un autre mode de répartition des surfaces traitées pour avoir des qualités optiques différentes. La figure 2 représente une vue de dessous, c'est-à-dire vue du fond de la boîte d'une lame à faces parallèles utilisée dans une boîte selon l'invention. II s'agit d'une lame 1 rectangulaire ayant un contour formé de quatre côtés, deux côtés opposés parallèles 2 et 4 et deux autres côtés 3,5 parallèles entre eux et perpendiculaires aux premiers 2, 4. Il est prévu pour l'utilisation de cette lame de disposer deux tubes latéraux contre chacune des faces latérales de la lame comportant les côtés 2, 4. Des bandes dépolies 6 sont présentes à la surface de l'une des faces 18 de la lame de préférence la face tournée vers le fond. Ces bandes sont parallèles aux côtés 2 et 4. La distance entre deux bandes 6 consécutives peut, sur une même lame, avoir des valeurs différentes de même que la largeur de chaque bande. II est préférable, pour une meilleure homogénéité de la luminance, que la surface jouxtant les bords 2 et 4 comportant les sources lumineuses reste polie. De préférence chacune de ces surfaces est plus grande que la somme de la surface de bande dépolie la plus large augmentée de la surface entre bandes consécutives la plus grande. Lorsque le pas entre bandes consécutives est variable, de préférence le pas est plus petit au centre de la lame 1 que sur les bords. De même, de préférence la largeur des bandes, dans ce cas, va en diminuant des bords vers le centre. De façon générale, les bandes seront placées, d'une part en fonction de la position des tubes de façon à éviter les effets de moirage et, d'autre part pour augmenter la luminance dans les endroits où elle est insuffisante. Par ailleurs, il conviendra de veiller à ce que les bandes prévues pour l'éclairage de nuit ne perturbent pas l'éclairage de jour. Dans le cas contraire, on pourra prévoir, par exemple, sur l'autre face de la lame ou sur une seconde lame des surfaces dépolies destinées à uniformiser l'éclairage de jour. La figure 3 représente une boîte à lumière utilisant une lame selon la figure 2. Cette boîte est représentée selon une coupe transversale effectuée selon la ligne II-II de la figure 2. La boîte comporte un boîtier 7 ayant une face intérieure réfléchissante. Ce boîtier comporte une face ouverte 8 destinée à recevoir une valve optique et, opposé à cette face ouverte, un fond 9. Le boîtier 7 loge des sources d'éclairage de jour et des sources d'éclairage de nuit. L'éclairage de jour est constitué par un réseau 10 de tubes 11 luminescents dont un seul apparaît sur la figure car ils sont disposés perpendiculairement aux bandes 6. L'éclairage de nuit est constitué par deux tubes 12, 13 disposés parallèlement entre eux et perpendiculairement aux tubes de jour contre les faces latérales 14, 15 de la lame 1. Ces faces sont limitées par le contour 2, 4, de la face supérieure de la lame. Entre chacun des tubes 12, 13 et les faces 14, 15 est disposé un filtre 16 destiné, de façon connue, à filtrer des longueurs d'onde lumineuse indésirables. Une lame diffusante 17 est, dans ce mode de réalisation, placée entre la valve et la lame à face parallèle 1. De façon connue, des circuits électroniques d'alimentation des tubes 11, 12, 13 et de commande de la valve sont disposés contre les faces extérieures du boîtier 7. Ces circuits n'ont pas été représentés. Le diffuseur 17 a, dans ce mode expérimental, été jugé nécessaire car, malgré une amélioration due au traitement de la lame, I'uniformité de la luminance au niveau de la valve n'a pas été jugée assez bonne pour l'application envisagée. Cependant en optimisant la répartition des surfaces dépolies etlou réfléchissantes, il peut être possible d'obtenir une bonne uniformité au niveau de la valve et cela sans diffuseur. La figure 4 représente un autre mode d'implantation possible de surfaces dépolies. Selon ce mode, les surfaces sont constituées par des bandes parallèles à l'un ou l'autre des côtés de la lame. Sur la figure 4, seules les lignes médianes des bandes ont été représentées. Un tel mode d'implantation pourrait convenir à une boite à lumière comportant une source d'éclairage de nuit contre chacune des faces latérales de la lame. D'autres modes d'implantation avec des parties traitées de façon connue, par exemple par métallisation locale pour être réfléchissantes, sont également possibles. II est possible également de combiner des parties traitées pour être réfléchissantes associées à des parties traitées pour être dépolies. REVENDICATIONS 1. Boîte à lumière pour valve optique, la boîte ayant un fond (9), une surface latérale (7) et une face avant (8) ouverte destinée à recevoir la valve, la boîte étant équipée de sources lumineuses (11) pour réaliser un éclairage de jour et de sources lumineuses (12, 13) pour réaliser un éclairage de nuit, boîte caractérisée en ce qu'elle contient une lame à faces parallèles (1) ayant deux faces, une première tournée vers l'ouverture du boîtier et une seconde tournée vers le fond, les faces étant délimitées par un contour, la distance entre les deux faces parallèles constituant l'épaisseur de la lame, une face latérale de la lame étant constituée par l'épaisseur de la lame au droit des contours des faces, la lame comportant sur l'une au moins de ses faces parallèles des parties traitées (6) pour avoir des qualités optiques différentes de celles des parties de face non traitées, la lame (1) étant disposée dans la boîte pour recevoir la lumière des sources lumineuses de jour (11) par sa face tournée vers le fond de la boîte et pour recevoir la lumière des sources lumineuses de nuit (12, 13) par une partie, au moins, de sa surface latérale (14, 15). 2. Boîte à lumière selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties traitées (6) sont des parties dépolies. 3. Boîte à lumière selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle est rectangulaire, en ce que des sources lumineuses (12, 13) sont disposées contre deux faces latérales opposées et en ce que les parties de surface dépolies (6) sont constituées par des bandes parallèles aux faces latérales comportant les sources lumineuses. 4. Boîte selon la revendication 2, caractérisée en ce que la densité des bandes dépolies est plus forte au centre de la lame. 5. Boîte selon la revendication 4, caractérisée en ce que la lame présente une surface polie entre les bords latéraux (2, 4) comportant une source lumineuse, et la première bande dépolie, cette surface étant plus grande que celle de la bande dépolie la plus large augmentée de la surface polie entre deux bandes consécutives, la plus large. 6. Boîte à lumière selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les parties dépolies sont obtenues par sablage local. 7. Boîte à lumière selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le dépoli est obtenu par apport d'un revêtement de surface. 8. Boîte à lumière selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties traitées sont des parties réfléchissantes. 9. Boîte à lumière selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties traitées sont traitées pour former pour certaines des parties dépolies et pour d'autres des parties réfléchissantes.