Brevet FR2864630A1 — publié le 20050701

PROCEDE DE FABRICATION D'UN CONDUIT OPTIQUE EN MATIERE THERMOPLASTIQUE La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un conduit optique en matière thermoplastique en particulier destiné à la réalisation d'un agencement d'affichage électronique monté sur une monture de type paire de lunettes. Un tel agencement d'affichage est décrit dans le brevet US 6 023 372 et représenté en vue de dessus sur la figure 1. Un tel agencement 10 comprend un ensemble de boîtier 16 comportant un premier boîtier 20 contenant un circuit de réception de données ou d'images et contenant un ensemble générateur d'images. La lumière transmise par cet ensemble générateur d'images est relayée par l'intermédiaire d'un dispositif optique 14 vers l'oeil de l'utilisateur par exemple au travers d'une lentille de lunette 24. Ce condt.it optique 14 comprend un relais optique rectiligne transparent 26 transmettant la lumière selon son axe longitudinal A-A' et un ensemble de déviation 28 comprenant un miroir 30 disposé sur une surface inclinée par rapport au premier axe A;A' et une lentille 32 asphérique dont l'axe de révolution BB' est ici perpendiculaire au premier axe A-A', et disposée au droit de cette paroi inclinée. L'ensemble de boîtier 16 est monté sur une branche 34 d'une monture de paire de lunettes grâce à un agencement d'accrochage 36. Le conduit présente une hauteur maximale donnée Hmax hors l'épaisseur de la lentille et une longueur moyenne donnée Lmoy sur son axe longitudinal A-A'. A titre d'exemple, un tel conduit optique connu présente une hauteur maximale Hmax de 11 millimètres et une longueur moyenne Lmoy de 32 millimètres. II est connu de fabriquer ce conduit optique 14 par collage des différentes parties moulées en PMMA (plastique polyméthacrylate de F:\Salle\FP001078\PREMDEP\TEXTE\Texte dépôt.doc méthyle) ou en Zéonex (polymère cyclo-oléfine). Ces différentes parties comprennent le relais optique 26 réalisé par découpe dans une plaque d'un barreau parallélépipédique qui est ensuite usiné et poli à ses extrémités et destiné à porter également par collage le miroir 30 et la lentille 32 également moulée. Un tel procédé de fabrication est complexe car il comporte de nombreuses étapes de traitement, découpe, usinage, polissage et collage et nécessite lors de ces étapes une grande précision. Il est en conséquence long et coûteux. L'invention résout ce problème grâce à un procédé de fabrication simple et rapide, plus adapté à la fabrication en série, tout en assurant une qualité parfaite de transmission optique grâce à une excellente homogénéité de matériau constitutif ce qui permet d'éviter toute déformation de l'image transmise. Pour ce faire, elle propose un procédé de fabrication d'un conduit optique en matière thermoplastique comportant un relais optique formé d'un barreau parallélépipédique destiné à transmettre la lumière selon son axe longitudinal, dit premier axe, et pourvu à une de ses extrémités d'une paroi inclinée par rapport audit premier axe et d'une lentille, dont l'axe de révolution est contenu dans un plan de symétrie longitudinal, ce conduit présentant une hauteur maximale donnée Hmax hors l'épaisseur de la lentille et une longueur moyenne donnée Lmoy sur son axe longitudinal, caractérisé en ce que le conduit est réalisé d'une seule pièce par injection de ladite matière thermoplastique dans un moule présentant une cavité de forme identique à celle du conduit, l'injection se faisant au travers d'un seuil d'injection disposé latéralement à ladite cavité sur une face sensiblement parallèle au plan défini par lesdits axes, ledit seuil présentant une hauteur h comprise entre 0,2 Hmax et Hmax et une longueur 1 comprise entre 0,2 Lmoy et 0,8 Lmoy, la matière thermoplastique étant injectée à un débit compris entre 400 et 1500 mm3/s. F:\Salle\FP001078\PREMDEP\TEXTE\Texte dépôtdoc Grâce à ces caractéristiques, il est assuré une homogénéité du matériau au sein du conduit optique moulé permettant une transmission optimale de la lumière. L'index de réfraction y est uniforme ce qui supprime tout chromatisme ou déformation de l'image transmise. Selon un mode de réalisation préféré, ladite hauteur h dudit seuil est égale à 0,8 Hmax et ladite longueur I dudit seuil est égale à 0,8 Lmoy. Et de préférence, ledit débit est égal à 725 mm3ls. Avantageusement, ledit moule est tenu à une température régulée entre 70 et 90 C. Avantageusement, ledit moule comporte une évacuation latérale de trop plein symétrique audit seuil par rapport au plan défini par lesdits axes. De préférence, ledit moule est prolongé d'une première partie de moulage annexe sensiblement parallélépipédique dont la sortie correspond audit seuil. Et avantageusement, ledit moule est prolongé par une seconde partie de moule annexe de trop plein sensiblement parallélépipédique dont l'entrée correspond à ladite évacuation latérale. Selon une autre caractéristique, le procédé conforme à l'invention comporte une étape de compactage-maintien de la matière injectée. Cette étape a pour fonction de compenser la variation de volume spécifique se produisant au cours du refroidissement, grâce à un apport supplémentaire de matière fondue. Ladite étape de compactage-maintien peut être effectuée par paliers. Ladite matière thermoplastique peut être du Zéonex ou du PMMA. F:\Salle\FP001078\PREMDEP\TEXrE\Texte dépôt.doc Dans ce dernier cas, de préférence, le PMMA est injecté à une température d'environ 220 C à un débit de sensiblement 725 mm3ls, puis compacté à 58 MPa. De préférence, le PMMA est compacté après injection à 43 MPa durant 1 seconde, puis à 46 MPa durant 2 secondes, puis à 50 MPA durant 3 secondes et enfin à 58 Mpa durant 40s, et son temps de refroidissement dans le moule étant ensuite de 150 secondes. L'invention concerne également un agencement d'affichage électronique pouvant être monté sur une monture de type paire de lunettes ou sur un système spécifique se positionnant devant les yeux d'un utilisateur, comportant au moins un conduit optique fabriqué selon le procédé précisé ci-dessus. L'invention est décrite ci-après plus en détail en relation avec des figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 1 est une vue de dessus d'un agencement d'affichage électronique connu monté sur une monture de type paire de lunettes et a été déjà précisée ci-dessus. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un moule selon le procédé conforme à l'invention. La figure 3 est une vue en perspective d'une pièce moulée destinée à former un conduit optique grâce au procédé conforme à l'invention. La figure 4 est une vue en perspective d'une pièce moulée destinée à former deux conduits optiques grâce au procédé conforme à l'invention. Sur la figure 1, sont représentés un mode de réalisation du conduit 25 optique ainsi qu'un mode de montage de oe conduit, ici sur une monture de type paire de lunettes. F:\Salle\FP001078\PREMDEP\TEXTE\Texte dépôt.doc Dans le cadre de l'invention, le conduit optique 14 peut être légèrement différent. En particulier, l'axe de révolution B-B' de la lentille peut ne pas être perpendiculaire au premier axe A-A' mais incliné d'un angle compris entre 75 et 90 par rapport à cet axe. Ceci permet une adaptation ergonomique du conduit optique une fois monté, ce dernier suivant la forme du visage de l'utilisateur. Par ailleurs, le conduit peut également être monté sur un système spécifique se positionnant devant les yeux d'un utilisateur, autre qu'une monture de lunette. Selon le procédé conforme à l'invention, est utilisé un moule 1 en plusieurs parties ou inserts comme représenté sur la figure 2. Un insert est utilisé par face du conduit à fabriquer. Plus précisément, le moule comporte cinq inserts 1A à 1E dont les inserts 1B, 1C et 1E correspondent aux faces optiques actives que constituent la surface de la lentille 32A, la surface inclinée portant le miroir 30A et la surface frontale du relais 31A appelée fenêtre d'entrée. Ces inserts sont en acier au béryllium assurant le moulage de faces optiques parfaites. Le moule en soi ne sera pas plus précisé ici, étant en soi à la portée de l'homme du métier. Le procédé conforme à l'invention sera précisé au moyen de la figure 3 représentant la pièce obtenue par moulage. De cette vue de la pièce, l'homme du métier déduit de façon évidente le moule à inserts correspondant. Selon l'invention, le conduit est réalisé d'une seule pièce par injection d'une matière thermoplastique dans le moule présentant une cavité de forme identique à celle du conduit, l'injection se faisant au travers d'un seuil d'injection disposé latéralement à la cavité sur une face sensiblement parallèle au plan défini par lesdits axes A-A', B-B', ce seuil présentant une F:\Salle\FP001078\PREMDEP\TEXTE\Texte dépôtdoc hauteur h comprise entre 0,2 Hmax et Hmax et une longueur I comprise entre 0,2 Lmoy et 0,8 Lmoy, la matière thermoplastique étant injectée à un débit compris entre 400 et 1500 mm3/s. Selon un mode de réalisation préféré, la hauteur h du seuil est égale à 5 0,8 Hmax, la longueur I du seuil est égale à 0,8 Lmoy et le débit est égal à 725 mm3/s. Le moule 1 est tenu à une température régulée entre 70 et 90 C. Pour réaliser ce seuil d'injection, le moule est prolongé d'une première partie de moulage annexe sensiblement parallélépipédique dont la sortie correspond à ce seuil et dont la partie moulée correspondante 40 est un parallélépipède latéral au conduit 14. Un puits d'injection assure l'entrée en matière dans ce moule, la pièce moulée 41 correspondante à ce puits étant perpendiculaire à l'axe longitudinal A A'. Le moule comporte également une évacuation latérale de trop plein symétrique au seuil d'injection par rapport au plan défini par lesdits axes A-A' et B-B'. Plus précisément, le moule est prolongé par une seconde partie de moule annexe de trop plein sensiblement parallélépipédique dont l'entrée correspond à cette évacuation latérale. La partie moulée correspondante 42 est un parallélépipède latéral, disposé de l'autre côté du conduit 14. Avantageusement, un moule à double empreinte est utilisé, dans le sens où le plan 43 représenté sur la figure 3 est un plan de symétrie du moule complet. La pièce moulée correspondante à ce moule complet est représentée sur la figure 4. La partie moulée 41 semi-conique correspond à un puits d'injection unique. Par ce puits, sont ainsi moulés deux conduits optiques 14A et 14B, avec leurs deux parties annexes respectives 40A, 42A et 40B, 42B. Les deux premières parties annexes d'injection forment alors une partie de moulage commune reliant les deux cavités de forme identique aux conduits 14. F:\Salle\FP001078\PREMDEP\TEXTE\Texte dépôt.doc A titre d'exemple, la matière thermoplastique peut être du Zéonex ou du PMMA. Le procédé conforme à l'invention va maintenant être précisé selon un mode de réalisation particulier, selon lequel la matière thermoplastique utilisée est du PMMA, qu'il est connu d'employer pour fabriquer des pièces optiques de bonne précision. Le PMMA est injecté dans le puits d'injection à une température de 220 C à un débit de 725 mm3ls. Une telle opération de remplissage dure de 7 à 20 secondes. Le PMMA est ensuite compacté par palier à 43 MPa durant 1 seconde, puis à 46 MPa durant 2 secondes, puis à 50 MPA durant 3 secondes et enfin à 58 MPa durant 40 secondes, et son temps de refroidissement dans le moule étant ensuite de 150 secondes. La pièce moulée obtenue est ensuite refroidie environ 10 mn à 15 l'extérieur de son moule. La pièce moulée telle que représentée sur la figure 4 est ensuite découpée pour obtenir les conduits optiques 14A et 14B séparés. Sur leur face inclinée, un miroir est réalisé par dépôt d'une couche d'aluminium ou collage d'une lame plane minérale miroitée. Eventuellement, la fenêtre d'entrée peut être revêtue d'une lame plane anti-reflet. Le conduit optique ainsi fabriqué peut être traité en surface par vernis afin d'assurer sa résistance aux agressions extérieures. En particulier, les faces non actives optiquement peuvent être revêtues d'une peinture afin d'augmenter le contraste du conduit. Ces deux conduits optiques 14A et 14B sont destinés à être montés sur une monture de type paire de lunettes ou sur un système spécifique se positionnant devant les yeux d'un utilisateur, pour former un agencement d'affichage électronique par exemple tel que représenté sur la figure 1. F:\Salle\FP001078\PREMDEP\TEXTE\Texte dépôtdoc 8 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un conduit optique (14) en matière thermoplastique comportant un relais optique (26) formé d'un barreau parallélépipédique destiné à transmettre la lumière selon son axe longitudinal (A-A'), dit premier axe, et pourvu à une de ses extrémités d'une paroi inclinée (28) par rapport audit premier axe et d'une lentille (32), dont l'axe de révolution (B-B') est contenu dans un plan de symétrie longitudinal, ce conduit (14) présentant une hauteur maximale donnée Hmax hors l'épaisseur de la lentille et une longueur moyenne donnée Lmoy sur son axe longitudinal (A-A'), caractérisé en ce que le conduit est réalisé d'une seule pièce par injection de ladite matière thermoplastique dans un moule (1) présentant une cavité de forme identique à celle du conduit, l'injection se faisant au travers d'un seuil d'injection disposé latéralement à ladite cavité sur une face sensiblement parallèle au plan défini par lesdits axes (A-A', B-B'), ledit seuil présentant une hauteur h comprise entre 0,2 Hmax et Hmax et une longueur I comprise entre 0,2 Lmoy et 0,8 Lmoy, la matière thermoplastique étant injectée à un débit compris entre 400 et 1500 mm3ls. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite hauteur h dudit seuil est égale à 0,8 Hax et ladite longueur I dudit seuil est égale à 0,8 LmoyÉ 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit débit est égal à 725 mm3/s. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moule (1) est tenu à une température régulée entre 70 et 90 C. 5. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moule (1) comporte une évacuation latérale de trop plein symétrique audit seuil par rapport au plan défini par lesdits axes. F:\Salle\FP001078\PREMDEP\TEXTE\Texte dépôt.doc 6. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moule (1) est prolongé d'une première partie de moulage annexe sensiblement parallélépipédique dont la sortie correspond audit seuil. 7. Procédé selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit moule (1) est prolongé par une seconde partie de moule annexe de trop plein sensiblement parallélépipédique dont l'entrée correspond à ladite évacuation latérale. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de compactage-maintien de la matière injectée. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite étape de compactage-maintien est effectuée par paliers. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 15 que ladite matière thermoplastique est du Zéonex . 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite matière thermoplastique est du PMMA. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le PMMA est injecté à une température d'environ 220 C à un débit de sensiblement 20 725 mm3/s, puis compacté à 58 MPa. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le PMMA est compacté après injection à 43 MPa durant 1 seconde, puis à 46 MPa durant 2 secondes, puis à 50 MPA durant 3 secondes et enfin à 58 MPa durant 40 secondes, et son temps de refroidissement dans le moule étant ensuite de 150 secondes. 14. Agencement d'affichage électronique pouvant être monté sur une monture de type paire de lunettes (34) ou sur un système spécifique se positionnant devant les yeux d'un utilisateur, comportant au moins un conduit optique (14) fabriqué selon le procédé conforme à l'une des revendications précédentes. F: \Salle \FP001078\PREMDEP\TEXTE\Texte dépôt.doc