Brevet FR3090911A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Interrupteur optique Domaine de l'invention [0001] La présente invention concerne un interrupteur optique. [0002] L'invention trouve une application avantageuse dans le domaine aéronautique, pour équiper un aéronef. Etat de la technique [0003] Les cabines conventionnelles des aéronefs, notamment pour les avions grandes lignes, sont munies au niveau d'équipements connus sous l'acronyme PSU (« Passenger Service Unit », en terminologie anglaise) d'interrupteurs mécaniques, accessibles aux passagers, par exemple pour allumer et/ou éteindre une liseuse ou encore pour déclencher des appels vers le personnel navigant commercial. [0004] Ces interrupteurs sont interconnectés par un grand nombre de câbles électriques. Ces câbles électriques sont généralement installés tout au long dc la cabine dans des zones parfois peu accessibles, généralement disposées dans le plafond. [0005] Par ailleurs, ces câbles électriques doivent être parfaitement maintenus et protégés, notamment des agressions susceptibles de les endommager, telles que par exemple des vibrations, des projections dc liquide, des hautes températures, des radiations électro- magnétiques, Le poids et le prix de ces câbles électriques impactent particulièrement le bilan de masse de l'avion. [0006] En outre, les interrupteurs mécaniques sont constitués d'éléments qui peuvent présenter une usure prématurée par frottement. Exposé de l'invention 100071 La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités. 100081 A cet effet, il est proposé par la présente invention un interrupteur optique. 100091 L'interrupteur optique comporte : - un boîtier, - un bouton de commande, mobile entre deux positions, - un miroir concave, mobile dans le boîtier, ledit miroir concave présentant un axe optique et un centre de rayon de courbure C situé sur l'axe optique, - un dispositif d'asservissement dudit miroir concave audit bouton de commande, - un connecteur configuré pour recevoir une fibre optique de telle sorte qu'une extrémité de ladite fibre optique est positionnée en un point prédéterminé P. 100101 Le connecteur est fixé au boîtier. Le connecteur est configuré pour maintenir fixement la fibre optique par rapport au boîtier. Lorsque la fibre optique est en place dans le connecteur, son extrémité est située dans le boîtier, invariablement au point 2 prédéterminé P. [0011] Le miroir concave est configuré dans le boîtier de sorte à recevoir, dans au moins une position du bouton de commande, un faisceau optique lumineux transmis par la fibre optique. Le faisceau optique lumineux provient d'une source lumineuse en amont de la fibre optique. [0012] L'interrupteur optique est avantageusement configure de telle sorte que : - dans une première position du bouton de commande, le miroir concave est positionné de telle sorte que le centre de rayon de courbure C est superposé avec le point P, - dans une deuxième position du bouton de commande, le miroir concave est positionné de telle sorte que le centre de rayon de rayon de courbure C n'est pas superposé avec le point P. [0013] L'interrupteur optique comporte avantageusement un unique composant optique, en l'occurrence un miroir concave, qui peut être déplacé d'une position à une autre position par rapport à une extrémité de la fibre optique, uniquement par l'action du bouton de commande. Un déplacement du bouton de commande d'une position à une autre entraine, via le dispositif d'asservissement, un déplacement du centre de rayon de courbure C du miroir concave. [0014] Ainsi, lorsque la fibre optique est en place dans le connecteur et que le bouton de commande est dans sa première position, un faisceau optique lumineux sortant de l'extrémité de la fibre optique, est entièrement réfléchi par le miroir concave. Le faisceau optique lumineux réfléchi est alors entièrement réinjecté dans la fibre optique. [0015] Lorsque la fibre optique est en place dans le connecteur et que le bouton de commande est dans sa deuxième position, un faisceau optique lumineux sortant de l'extrémité de la fibre optique, est réfléchi en tout ou partie par le miroir concave. Cependant, seule une faible quantité du faisceau optique réfléchi est réinjecté dans la fibre optique. Du fait de la modification de la position du centre de rayon de courbure C du miroir concave par rapport à l'extrémité de la fibre optique, le couplage entre le miroir concave et l'extrémité de la fibre optique n'est plus assuré. [0016] L'interrupteur optique selon l'invention présente l'avantage de n'être connecté qu'à une seule fibre optique, ladite fibre optique permettant la transmission d'un faisceau lumineux optique incident et la réception, en tout ou partie, d'un faisceau lumineux optique réfléchi par le miroir concave. [0017] L'interrupteur optique selon l'invention repose avantageusement uniquement sur la quantité de faisceau lumineux réfléchi par le miroir et réinjecté dans la même fibre optique pour en déduire le positionnement du bouton de commande. [0018] Un tel interrupteur optique présente ainsi l'avantage d'être simple à réaliser et peu onéreux par l'utilisation de composants bas coûts. 3 [0019] Un tel interrupteur optique ne recourt également à l'utilisation d'aucun câble électrique, uniquement une fibre optique. [0020] L'interrupteur optique selon l'invention présente ainsi avantageusement une insen- sibilité à l'environnement extérieur (température, radiations électromagnétiques...) [0021] Selon des modes de mise en oeuvre particuliers, l'ensemble selon l'invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. [0022] Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, entre la première et la deuxième position du houton de commande, le miroir concave est décalé en translation selon un axe confondu avec l'axe optique. [0023] Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, entre la première et la deuxième position du houton de commande, le miroir est décalé en translation selon un axe différent de l'axe optique. [0024] Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, entre la première et la deuxième position du houton de commande, le miroir est décalé en rotation par rapport à un pivot non centré sur C. [0025] Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, le dispositif d'asservissement est agencé pour permettre de transformer un mouvement de rotation du bouton en un mouvement de translation du miroir concave ou de transformer un mouvement de translation du houton en un mouvement de rotation du miroir concave. [0026] Dans un exemple de réalisation, le dispositif d'asservissement est un dispositif à carne. [0027] Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, le dispositif d'asservissement est agencé pour lier en translation le miroir concave au bouton de commande. [0028] Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, l'interrupteur optique comporte un dispositif de rappel configuré pour exercer sur le bouton de commande une force de rappel tendant à le ramener de sa deuxième position vers sa première position ou de sa première position vers sa deuxième position. [0029] De préférence, la première position et la deuxième position du bouton de commande sont des positions stables. [0030] Dans des variantes de réalisation, la deuxième position du bouton de commande est une position instable et le dispositif de rappel est configuré pour exercer sur le bouton de commande une force de rappel tendant à le ramener automatiquement de sa deuxième position vers sa première position. [0031] L'invention est également relative à un dispositif optique comportant : - une source lumineuse pour l'émission d'un faisceau optique lumineux, - un interrupteur optique conforme à l'un de ces modes de réalisation, - une fibre optique pour la transmission, d'une part du faisceau optique lumineux provenant de la source lumineuse et d'autre part d'un faisceau optique lumineux réfléchi par le miroir concave, et - un détecteur pour la réception du faisceau optique lumineux réfléchi. [0032] Un tel dispositif optique est préférentiellement associé à un équipement, par exemple pour le contrôler. Selon la quantité de faisceau optique lumineux reçu par le détecteur, synonyme du positionnement du bouton de commande dans l'une des deux positions, une instruction spécifique peut être transmise à l'équipement associé. [0033] Dans une application préférée, un tel dispositif optique est disposé dans un avion ou un véhicule automobile, et est associé à un équipement tel qu'une liseuse. Présentation des figures [0034] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui représentent : [0035] [fig.1] La figure 1 représente un dispositif optique comportant un interrupteur optique selon un mode de réalisation de l'invention, avec un bouton de commande dans une position dite au repos, [0036] [fig.2] La figure 2 représente un dispositif optique comportant un interrupteur optique selon un mode de réalisation de l'invention, avec un bouton de commande dans une position dite activée. [0037] Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention [0038] Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement un dispositif optique 100 selon un mode particulier de réalisation de l'invention. [0039] Lc dispositif optique 100 selon l'invention peut, de manière générale, équiper tout moyen de transport, notamment ceux des domaines aéronautique, ferroviaire ou automobile, sans que cela soit restrictif de l'invention. H peut également être envisageable d'installer un tel dispositif optique dans des bâtiments. [0040] Lc dispositif optique 100 comporte : - une source lumineuse 20, pour émettre un faisceau optique lumineux, - une fibre optique, dite fibre optique de transport 50, pour transporter et guider le faisceau optique lumineux provenant de la source lumineuse 20, - un interrupteur optique 10, - un détecteur 30. [0041] Dans un exemple de réalisation, lorsque le dispositif optique 100 est utilisé dans un aéronef, l'interrupteur optique 10 peut être utilisé au niveau d'un équipement PSU, pour permettre à un passager de déclencher des appels vers le personnel navigant commercial (PNC) ou pour allumer/éteindre la liseuse. La source lumineuse 20 et le détecteur 30 sont préférentiellement déportés dans une autre partie de l'avion, par exemple dans une partie de l'avion regroupant tout ou partie des équipements électroniques et électriques nécessaires au fonctionnement de l'avion. [0042] La source lumineuse 20 est préférentiellement une source monochromatique, adaptée pour émettre un faisceau optique lumineux de longueur d'onde X.. [0043] De préférence, la source lumineuse 20 est une diode laser ou une diode électrolumi- nescente (DEL). Dans d'autres exemples de réalisation, la source lumineuse 20 peut être une diode laser à cavité verticale émettant par la surface, communément connu sous l'acronyme VCSEL (pour l'anglais « vertical-cavity surface-emitting laser »). [0044] La fibre optique de transport 50 est configurée pour transporter et guider le faisceau optique lumineux provenant de la source lumineuse 20 jusqu'à l'interrupteur optique 10. La fibre optique de transport 50 est également configurée pour transporter et guider un faisceau optique lumineux provenant de l'interrupteur optique 10 jusqu'au détecteur 30. [0045] La fibre optique de transport 50 est préférentiellement monomode à la longueur d'onde k de la source lumineuse 20. Cependant, rien n'exclut d'avoir recours à une fibre optique multimode. [0046] Dans des exemples de réalisation, la fibre optique de transport est une fibre optique en verre ou une fibre optique en plastique. [0047] Le détecteur 30 est préférentiellement un photodétecteur. [0048] Dans un exemple préféré de réalisation, quelque soit le type de source lumineuse 20 utilisée, le détecteur 30 est distinct de ladite source lumineuse. Dans cette configuration, illustrée sur les figures 1 et 2, un coupleur optique 40 permet de relier la source lumineuse 20 et le détecteur 30 à l'interrupteur optique 10. Le coupleur optique 40 est un coupleur 3 voies pourvu : - d'un port d'entrée pour recevoir une fibre optique 60 reliée à la source lumineuse 20, - d'un premier port de sortie, pour recevoir une fibre optique 70 reliée au détecteur 30, - d'un deuxième port de sortie, pour recevoir la fibre optique de transport 50 reliée à l'interrupteur optique 10. [0049] Dans un exemple particulier de réalisation, lorsque la source lumineuse 20 est une diode laser ou un VCSEL, le détecteur 30 utilisé peut être une photodiode intégrée dans un même boîtier que la source lumineuse 20. Dans cette configuration, le dispositif optique 100 ne comporte qu'une seule fibre optique, la fibre optique de transport 50, ladite fibre optique de transport étant placée directement en sortie de la source lumineuse 20. Aucun coupleur optique n'est nécessaire. [0050] L'interrupteur optique 10 comporte un boîtier 11. Le boîtier 11 délimite un volume 6 interne 111. Le boîtier 11 peut être réalisé en deux parties démontables pour accéder audit volume interne. [0051] Le boîtier 11 est préférentiellement rigide pour assurer la protection des éléments qu'il contient. Le boîtier 11 peut par exemple être réalisé en matière plastique. [0052] L'interrupteur optique 10 comporte un bouton de commande 12. Ledit bouton de commande est lié au boîtier 11. Le bouton de commande 12 est accessible et visible depuis l'extérieur du boîtier. [0053] Le bouton de commande 12 est mobile entre au moins deux positions : - une position, dite position au repos, comme illustrée sur la figure 1, - une position, dite position activée, comme illustrée sur la figure 2. [0054] De préférence, les deux positions sont des positions stables. [0055] Dans une variante de réalisation, une des deux positions est instable. [0056] Le déplacement du bouton de commande 12 entre les deux positions est préféren- tiellement engendré par une action extérieure qui peut être, par exemple, une action manuelle. [0057] Dans un exemple de réalisation, comme illustré sur les figures 1 et 2, le bouton de commande 12 est un bouton poussoir. Le bouton poussoir est un bouton mobile en translation entre la position au repos et la position activée. Dans un autre exemple de réalisation, le bouton de commande est un bouton rotatif. Le bouton rotatif est un bouton mobile en rotation entre la position au repos et la position activée. [0058] Dans la suite de la description, à titre uniquement illustratif, le bouton de commande 12 est un bouton poussoir qui prend deux positions stables. [0059] Dans un mode de réalisation, l'interrupteur optique comporte un dispositif de rappel (non représenté sur les figures) configuré pour exercer sur le bouton de commande une force de rappel tendant à le ramener soit de sa deuxième position vers sa première position soit de sa première position vers sa deuxième position. [0060] Dans un exemple de réalisation, le dispositif de rappel est un ressort de compression. [0061] L'interrupteur optique 10 comporte un connecteur 14 pour recevoir et maintenir de manière fixe la fibre optique de transport 50 par rapport au boîtier 11. Le connecteur 14 est lié fixement au boîtier. Le connecteur 14 est configuré pour recevoir la fibre optique de transport 50 de telle sorte que, lorsque ladite fibre optique de transport est en place dans le connecteur 14, une extrémité 51 de ladite fibre optique de transport est positionnée en un point prédéterminé P, dans le volume interne 111 du boîtier 11. [0062] L'interrupteur optique est configuré pour ne recevoir qu'une seule fibre optique. [0063] L'interrupteur optique 10 comporte, dans son volume interne 111, un miroir concave 13. Le miroir concave 13 présente un axe optique 131, une focale F, un sommet Set un centre de rayon de courbure C, tous situés sur ledit axe optique. [0064] Pour rappel, la distance CS d'un miroir concave est égale à deux fois la distance FS. 7 [0065] Le miroir concave 13 présente une surface réfléchissante 132 en vis-à-vis du point P, donc en vis-à-vis de l'extrémité 51 de la fibre optique de transport 50, lorsque ladite fibre optique de transport est en position dans le connecteur 14. [0066] Dans des exemples de réalisation, le miroir concave 13 est un miroir sphérique concave ou un miroir parabolique concave. [0067] Le miroir concave 13 est mobile entre deux positions, de préférence entre deux positions stables lorsque le bouton de commande est mobile entre deux positions stables. [0068] Le miroir concave 13 peut être mobile en translation, selon son axe optique 131 ou un axe différent de son axe optique. Le miroir concave 13 peut également être mobile en rotation autour d'un pivot, de préférence non centré sur le centre de rayon de courbure C. [0069] Dans une première position du miroir concave 13, comme illustré sur la figure 1, ledit miroir concave est positionné de telle sorte que son centre de rayon de courbure C est confondu avec le point prédéterminé P. En d'autres termes, l'extrémité 51 de la fibre optique de transport 50 est sensiblement perpendiculaire à l'axe optique 131 du miroir concave 50 et est située au niveau du centre de rayon de courbure C dudit miroir concave. [0070] Dans une deuxième position du miroir concave 13, comme illustré sur la figure 2, ledit miroir concave est positionné de telle sorte que son centre de rayon de courbure C n'est pas confondu avec le point prédétenniné P. Le centre de rayon de courbure C s'est décalé par rapport au point P. En d'autres termes, l'extrémité 51 de la fibre optique de transport 50 est décalée par rapport au centre de rayon de courbure C dudit miroir concave. [0071] Le déplacement du miroir concave 13 est lié au déplacement du bouton de commande 12. [0072] Dans la configuration décrite sur les figures 1 et 2, lorsque le bouton de commande 12 est en position de repos, le miroir concave 13 est dans sa première position et lorsque le bouton de commande 12 est en position activée, le miroir concave 13 est dans sa deuxième position. [0073] 11 est clair que cette configuration n'est pas limitative de l'invention et qu'il est possible d'inverser les positions du miroir concave 13 par rapport aux positions du bouton de commande 12. Ainsi, par exemple, lorsque le bouton de commande 12 est en position de repos, le miroir concave 13 est dans sa deuxième position et lorsque le bouton de commande 12 est en position activée, le miroir concave 13 est clans sa première position. [0074] Le miroir concave 13 est préférentiellement relié au bouton de commande 12 par l'intermédiaire d'un dispositif d'asservissement 80. 8 [0075] Le rôle du dispositif d'asservissement 80 est d'assurer un déplacement du centre de rayon de courbure C du miroir concave 13 en réponse à un mouvement du bouton de commande 12. [0076] Dans un exemple de réalisation, le dispositif d'asservissement 80 transforme un mouvement de translation du bouton de commande 12 en un mouvement de translation du miroir concave 13. Dans l'exemple non limitatif des figures 1 et 2, le bouton de commande 12 est positionné sur l'axe optique 131 du miroir concave 13 et se déplace en translation le long dudit axe optique. Le miroir concave 13 se déplace en translation, de la même quantité ou non, le long de son axe optique 131. [0077] Dans un autre exemple de réalisation le dispositif d'asservissement 80 transforme un mouvement de translation du bouton de commande 12 en un mouvement de rotation du miroir concave 13 ou transforme un mouvement de rotation du bouton de commande 12 en un mouvement de translation du miroir concave 13. Un tel dispositif d'asservissement peut être par exemple un mécanisme à came. [0078] Un exemple de fonctionnement de l'interrupteur optique 10 est décrit ci-après. [0079] Bouton de commande en position de repos [0080] Un faisceau optique lumineux, issu de la source lumineuse 20, est transmis par la fibre optique de transport 50 jusqu'à l'interrupteur optique 10. En sortie de ladite fibre optique de transport, au niveau de son extrémité 51, le faisceau optique lumineux se propage en espace libre dans le volume interne 111 du boîtier 11. Lors de sa propagation en espace libre, ledit faisceau optique lumineux décrit un cône de divergence définit par l'ouverture numérique de la fibre optique de transport 50. Ledit faisceau lumineux rencontre la surface réfléchissante 132 du miroir concave 13. L'extrémité 51 de la fibre optique de transport 50 étant placée au centre de rayon de courbure C du miroir concave 13 et perpendiculaire à l'axe optique 131 dudit miroir concave, le faisceau optique lumineux est entièrement réfléchi par le miroir concave 13 en direction de l'extrémité 51 de la fibre optique de transport 50. La totalité du faisceau optique lumineux réfléchi est réinjectée dans la même fibre optique de transport 50 et se propage dans celle-ci jusqu'au détecteur 30. [0081] Bouton de commande en position activée [0082] Un faisceau optique lumineux, issu de la source lumineuse 20, est transmis par la fibre optique de transport 50 jusqu'à l'interrupteur optique 10. En sortie de ladite fibre optique de transport, au niveau de son extrémité 51, le faisceau optique lumineux se propage en espace libre dans le volume interne 1 1 1 du boîtier 11. Lors de sa propagation en espace libre, le faisceau optique lumineux décrit un cône de divergence définit par l'ouverture numérique de la fibre optique de transport 50. Ledit faisceau optique lumineux rencontre la surface réfléchissante 132 du miroir concave 13. L'extrémité 51 de la fibre optique de transport 50 étant décalée par rapport au centre de 9 rayon de courbure C du miroir concave, le faisceau optique lumineux est réfléchi par le miroir concave 13, mais pas uniquement en direction de l'extrémité 51 de la fibre optique de transport 50. Seule une faible quantité du faisceau lumineux réfléchi est ré-injectée dans la même fibre optique de transport 50 et se propage dans celle-ci jusqu'au détecteur 30. [0083] Quelque soit la position du bouton de commande 12, le détecteur 30 détecte la variation d'intensité optique, qui est ensuite convertie en un signal électrique. [0084] Le signal électrique est ensuite traité, par exemple numériquement. En fonction de la position du bouton de commande 12, une instruction spécifique est par la suite transmise à un équipement associé au dispositif optique. [0085] Le traitement du signal électrique peut comporter par exemple une comparaison de l'amplitude du signal électrique avec une valeur seuil prédéfinic. Par exemple, pour la configuration décrite dans les figures 1 et 2, lorsque l'amplitude du signal électrique est supérieure à la valeur seuil prédéfinic, cela signifie que le bouton de commande 12 de l'interrupteur optique 10 est dans la position de repos, et lorsque l'amplitude du signal électrique est inférieure à la valeur seuil prédéfinic, cela signifie que le bouton de commande 12 de l'interrupteur optique 10 est dans la position activée. [0086] Un tel interrupteur optique 10 est avantageusement simple à réaliser et efficace. Un simple déplacement du centre de rayon de courbure C du miroir concave par rapport au point prédéterminé P, par extension l'extrémité 51 de la fibre optique de transport 50, est suffisant pour influer sur la quantité de faisceau optique lumineux réfléchi qui revient dans le détecteur 30, y associer une information sur le positionnement du bouton de commande 12 et transmettre, en fonction, une instruction spécifique à un équipement associé. [0087] Dans un exemple d'application, le dispositif optique 100 peut être utilisé dans un avion. Le dispositif optique 100 est associé à une liseuse. L'interrupteur optique 10 est disposé au niveau de l'unité de service de passager, et le bouton de commande 12 permet d'allumer et/ou d'éteindre une liseuse adjacente. [0088] Lorsque le bouton de commande 12 est dans sa position au repos, la liseuse est éteinte. [0089] Lorsque le passager appuie sur le bouton de commande 12, celui-ci passe en position activée. Un signal d'instruction est envoyé à la liseuse pour qu'elle s'allume. [0090] Lorsque le passager appui à nouveau sur le bouton de commande 12, celui-ci revient en position de repos. Un signal d'instruction est envoyé à la liseuse pour qu'elle s'éteigne. 10