Brevet FR2817616A1 — publié le 20020607

La présente invention concerne un appareil de contrôle de la qualité de filtration couleur par couleur, des ultraviolets aux infrarouges, d'une paire de lunettes, d'un masque de ski, d'un filtre optique et plus généralement de tous objets ou matériaux translucides. Ce type de contrôle s'effectue traditionnellement à l'aide d'un appareil contenant deux types de sources de rayonnement : un tube fluorescent à rayonnement ultraviolet ou une lampe à vapeur de mercure ( lampe noire ) pour le rayonnement lumineux dont les longueurs d'ondes sont inférieures à 400 nm, et une lampe à filament pour le rayonnement lumineux dont les longueurs d'ondes sont supérieures à 400 nm (visible et proche infrarouge). Les appareils existants utilisent soit une série de filtres optiques passebandes, soit un système dispersif tel qu'un (ou plusieurs) prisme (s) ou un réseau de diffraction afin de séparer les différentes composantes spectrales de la lumière incidente. L'analyse spectrale des appareils existants est rudimentaire : de deux à cinq bandes spectrales. L'originalité du système réside dans la suppression des filtres passebandes et des éléments dispersifs au profit de l'utilisation d'une source conventionnelle poly chromatique et de n (n entier naturel) sources quasi monochromatiques. Les n sources quasi monochromatiques du système peuvent être des diodes électroluminescentes (LED) dont les couleurs d'émission correspondent à celles recherchées pour le test de l'échantillon : Le violet (de 390 à 455 nm) Le bleu (de 456 à 492 nm) Le vert (de 493 à 577 nm) Le jaune (de 578 à 597 nm) L'orange (de 598 à 622 nm) Le rouge (de 623 à 760 nm) L'infrarouge (de 761 à environ 5000 nm) Chaque source quasi monochromatique est activée séparément par un système de commande électronique, selon un séquençage dont la période d'allumage est fixe. Chaque composante spectrale (couleur) incidente traverse l'échantillon à étudier avant de venir frapper, de manière atténuée, le premier photo détecteur. Le taux de filtration, de chaque composante, peut aisément être déduit par le rapport de la puissance reçue sur le capteur de celle enregistrée à vide sans l'échantillon. Il s'agit d'un ratio qui pourra être exprimé en pourcentage. Les diodes électroluminescentes émettant dans l'ultraviolet n'étant pas disponibles à ce jour sur le marché, on utilise une source de lumière conventionnelle contenant un rayonnement ultraviolet en quantité suffisante. La discrimination sur cette couleur se fait directement sur le second photo détecteur, celui-ci étant uniquement sensible aux ultraviolets. Ce type de photo détecteur, dont le coût est à peine supérieur à celui d'une diode électroluminescente est proposé par de nombreux fabricants. Le séquençage de l'acquisition de la puissance lumineuse de chaque composante spectrale est rendu possible par l'utilisation, entre autres, d'une géométrie optique dite de barillet. L'ensemble des n sources quasi monochromatiques est disposé à l'intérieur d'un barillet à n + 1 orifices : n orifices radiaux et un orifice central. L'angle d'inclinaison ex de l'axe central de chacun des n orifices radiaux à l'axe optique principal est déterminé de façon à ce que le faisceau incident émanant de chacune des n sources quasi monochromatiques intercepte le premier photo détecteur. La distance entre les sources quasi monochromatiques et le premier photo détecteur correspond à la focale lumineuse de chacune d'entres elles. L'orifice central, le n + 1"me, permet au flux lumineux en provenance de la source conventionnelle poly chromatique d'intercepter le second photo détecteur, exclusivement sensible au rayonnement ultraviolet. Enfin, l'ensemble des signaux électriques issus des capteurs sont acheminés vers une carte électronique de calcul et les résultats de la mesure disponible sur un afficheur embarqué ou bien sur l'écran d'un ordinateur externe. Les plans annexés ci dessous illustrent la technologie dite de spectromètre à bandes sans filtre : La figure 1 est une vue d'ensemble de la tête optique La tête optique se subdivise en deux sous ensembles : la partie supérieure de la tête (1) qui renferme le système de détection et la partie inférieure (2) contenant les sources d'émission lumineuse. L'axe optique principal est matérialisé sur la figure. La figure 2 est une représentation en coupe de la tête optique. On distingue les deux photo détecteurs contenus dans la partie supérieure de la tête (1). Le premier photo détecteur (3) permet de mesurer la puissance lumineuse en provenance des sources quasi monochromatiques. Le second photo détecteur (4) permet de mesurer la puissance du rayonnement ultraviolet en provenance de la source poly chromatique. La partie inférieure de la tête optique (2) se compose pour l'essentiel du barillet (5), des n sources quasi monochromatiques (6) et de la source conventionnelle poly chromatique (7) munie d'un réflecteur dichroïque et émettant le rayonnement ultraviolet. On distingue également l'angle d'inclinaison a (8) des n sources quasi monochromatiques (6) disposées dans le barillet (5). On distingue enfin l'orifice central (9) permettant au flux lumineux émanant de la source conventionnelle (7) d'atteindre le second photo détecteur (4). A titre indicatif l'ensemble des pièces mécaniques de la tête optique peut être réalisé à partir d'une plaque d'Aluminium, par découpe laser, usinage et pliage. Il est vivement conseillé d'anodiser l'ensemble des pièces afin d'éviter toute réflexion lumineuse parasite. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné au contrôle de la qualité de filtration des lunettes de soleil. REVENDICATIONS 1) Appareil de contrôle de la qualité de filtration couleur par couleur, des ultraviolets aux infrarouges, caractérisé en ce qu'il comprend une série de sources lumineuses quasi monochromatiques (6), de type diode électroluminescente (LED), elle même couplée à un photo détecteur (3), de type photodiode, et une source conventionnelle poly chromatique (7) couplée à un photo détecteur (4) dont la sensibilité spectrale est centrée sur la bande ultraviolette du spectre lumineux. 2) Appareil selon la revendication 1 caractérisé par la géométrie optique dite de barillet où les sources quasi monochromatiques (6) sont disposées en position radiale à l'intérieur d'un barillet (5), les sources (6) étant inclinées d'un angle a (8) de façon à ce que le faisceau lumineux intercepte correctement le premier photo détecteur (3), qui est placé à la distance de convergence de chaque faisceau incident. 3) Appareil selon la revendication 2 caractérisé en ce que le barillet (5) comprend un orifice central (9) permettant au flux lumineux, provenant de la source poly chromatique conventionnelle (7), d'atteindre le second photo détecteur (4). 4) Appareil selon la revendication 1 en ce qu'il comprend un système électronique réalisant un séquençage, permettant l'allumage et l'extinction successifs de chaque source lumineuse, les quasi monochromatiques (6) et la poly chromatique (7), les unes après les autres.