FR2887636A1 - Montage de lentille a focale variable - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une enceinte de lentille à focale variable à électromouillage comprenant au moins une électrode associée à au moins un liquide (5, 6) contenu dans l'enceinte, l'électrode étant constituée d'une couche de matériau conducteur (21, 22 ; 23, 24) s'étendant d'une région interne à l'enceinte à une région externe à l'enceinte, ledit matériau conducteur constituant un élément de soudure entre des pièces constitutives de l'enceinte.
Description
MONTAGE DE LENTILLE A FOCALE VARIABLE
Domaine de l'invention La présente invention concerne les lentilles à focale variable du type comprenant au moins deux liquides d'indices différents, la sphéricité du dioptre entre les deux liquides étant contrôlée par électromouillage.
Exposé de l'art antérieur De telles lentilles à focale variable à électromouillage sont décrites de façon générale dans le brevet européen 1019758.
La présente invention concerne plus particulièrement l'assemblage d'une lentille à focale variable. De façon classique, ces assemblages comprennent au moins certaines pièces métalliques. Résumé de l'invention Un objet de la présente invention est de réaliser un assemblage particulièrement simple et compact ne comprenant que des pièces isolantes, par exemple en verre et en céramique de structures particulièrement simples.
Un autre objet de la présente invention est de réaliser des lentilles capables de fonctionner dans des plages de température relativement grandes, nonobstant les éventuelles dilatations des liquides constituant la lentille.
Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit une enceinte de lentille à focale variable à électromouillage comprenant au moins une électrode associée à au moins un liquide contenu dans l'enceinte, l'électrode étant constituée d'une couche de matériau conducteur s'étendant d'une région interne à l'enceinte à une région externe à l'enceinte, ledit matériau conducteur constituant un élément de soudure entre des pièces constitutives de l'enceinte.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ledit matériau conducteur est un alliage à base d'étain tel qu'un alliage étain-or, un alliage à base d'indium, un alliage à base de bismuth ou un alliage à base de plomb.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'enceinte contient au moins un liquide isolant et un liquide conducteur et les parois latérales de la région contenant le liquide isolant sont revêtues d'une couche conductrice, éventuellement constituée dudit matériau conducteur, elle-même revêtue d'une couche isolante.
La présente invention prévoit également une enceinte comprenant deux lames transparentes et une bague annulaire en des matériaux rigides et isolants, au moins une lame transparente étant soudée à la bague par l'intermédiaire d'une couche de matériau conducteur telle que précédemment définie, une première électrode étant en contact avec un liquide conducteur et une seconde électrode étant associée à un liquide isolant, une couche dudit matériau conducteur étant formée sur des parties en regard de la bague et d'au moins une des lames.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la bague est en un matériau céramique.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'enceinte comprend deux pièces en au moins un matériau transparent comprenant chacune une partie centrale en forme de lame et un rebord annulaire comportant une face plane, lesdites faces planes étant en regard, une première électrode étant en contact avec un liquide conducteur et une seconde électrode étant associée à un liquide isolant, ladite couche de matériau conducteur s'étendant sur une partie au moins de l'une desdites faces planes.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, pour l'une des deux pièces, la périphérie interne du rebord annulaire ainsi qu'au moins la périphérie externe sont revêtues d'une couche conductrice, elle-même revêtue d'une couche isolante au niveau de la paroi interne du rebord annulaire et de la face plane du rebord annulaire, et d'une couche dudit matériau conducteur qui s'étend sur une partie au moins de la face plane du rebord de l'autre des deux pièces.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'enceinte comprend des moyens d'absorption de dilatation en communication avec le au moins un liquide de la lentille.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, les moyens d'absorption de dilatation sont constitués d'au moins une cavité formée dans au moins l'une des pièces constitutives de l'enceinte, la ou lesdites cavités étant remplies d'un gaz compressible.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le point de fusion dudit matériau conducteur est inférieur au point de fusion des matériaux constituant la couche conductrice et la couche isolante.
Brève description des dessins
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 est une vue en coupe éclatée d'un montage de lentille à focale variable selon un premier mode de réalisation de la présente invention; et la figure 2 est une vue en coupe éclatée d'un montage de lentille à focale variable selon un second mode de réalisa-35 tion de la présente invention.
Description détaillée
Dans un premier mode de réalisation de la présente invention illustré en figure 1, une structure de lentille à focale variable comprend des lames transparentes supérieure et inférieure 1 et 2 et une bague annulaire 3. En vue de dessus, les lames et la bague sont circulaires. Pour mieux faire comprendre l'invention, on a représenté à l'intérieur de la bague les liquides constitutifs de la lentille à focale variable à électromouillage dans la position qu'ils auraient une fois la structure assemblée. Dans le mode de réalisation représenté, ces liquides comprennent un liquide isolant 5 et un liquide conducteur 6 disposés dans l'ouverture centrale 8 de la bague annulaire. Cette ouverture centrale est délimitée, par exemple, comme cela est représenté, par une paroi cylindrique inférieure verticale 9, une paroi tronconique 10 s'évasant à partir de sa jonction avec la paroi 9, et une paroi cylindrique supérieure 11 de plus grand diamètre que le diamètre de la partie supérieure du tronc de cône 10. Au repos, la limite entre le liquide isolant 5 et le liquide conducteur 6 se trouve au niveau de la partie supérieure du tronc de cône 10.
La bague 3 comprend en outre au niveau de sa surface supérieure une face plane 13 sur laquelle est destinée à venir s'appuyer la lame supérieure 1 pour former le côté supérieur d'une enceinte. Du côté de la face inférieure de la bague 3, celle-ci comprend une surface d'appui plane 15 pour la lame 2, qui peut être en retrait par rapport à la surface inférieure 16 de la bague 3. On notera qu'un retrait similaire pourrait être prévu du côté de la face supérieure de la bague de sorte que, après assemblage, la face supérieure de la lame supérieure 1 vienne sensiblement au niveau de la partie périphérique supérieure de la bague.
Les lames 1 et 2 et la bague 3 sont en des matériaux rigides et isolants, par exemple du verre pour les lames 1 et 2 qui doivent être transparentes aux longueurs d'onde de fonction- nement prévues de la lentille, et un matériau céramique, par exemple de l'alumine, pour la bague 3.
La présente invention vise plus particulièrement la réalisation des électrodes de commande de la lentille à focale variable et l'assemblage des éléments de l'enceinte ou boîtier.
La périphérie externe de la face inférieure de la lame supérieure 1 est revêtue d'une couche conductrice 21 s'étendant pour entrer en contact par sa partie interne avec le liquide conducteur 6. La partie externe de la couche conductrice 21 est destinée à venir s'appuyer sur une partie interne de la face plane 13 de la bague 3. Sur cette face plane 13 est également déposée une couche conductrice 22 s'étendant vers la périphérie externe de la bague 3. Les couches conductrices 21 et 22 sont constituées de matériaux qui ont une conductivité électrique suffisante de façon à bien jouer le rôle d'électrode et qui sont adhérents d'une part sur la lame 1 et d'autre part sur la bague 3, ces matériaux formant après chauffage une soudure de façon à assurer une étanchéité de la liaison entre la lame 1 et la bague 3. On pourra par exemple utiliser un alliage d'étain tel qu'un alliage or-étain, un alliage à base d'indium, un alliage à base de bismuth ou un alliage à base de plomb.
La face supérieure de la lame inférieure 2 comporte une métallisation 23 à sa périphérie externe en regard de la surface d'appui en retrait 15 de la face inférieure de la bague 3. On notera qu'un tel retrait n'est pas une caractéristique nécessaire de l'invention mais est seulement destiné à faciliter le montage. Selon une variante de l'invention, lorsque la métallisation 23 est constituée d'un matériau permettant la réalisation d'une couche transparente, la métallisation 23 peut être déposée sur la totalité de la face supérieure de la lame inférieure 2.
La face inférieure de la bague est revêtue d'une couche conductrice 24 qui se prolonge sur les parois du cylindre droit 9 et de la partie tronconique 10. Au niveau des parois 9 et 10, la couche conductrice 24 est revêtue d'un isolant 26.
L'isolant 26 peut être constitué d'un matériau hydrophobe ou être revêtu d'un matériau hydrophobe. Les matériaux des couches conductrices 23 et 24 sont de même nature que les matériaux des couches conductrices 21 et 22. En fonctionnement, en appliquant une tension variable entre des contacts pris sur les périphéries externes supérieure et inférieure de la bague, on modifie la focale de la lentille, sous l'effet de la variation d'électromouillage le long des parois du tronc du cône 10, comme cela est décrit notamment dans le brevet susmentionné.
La figure 2 est une vue en coupe éclatée illustrant un second mode de réalisation d'une enceinte de lentille à focale variable à électromouillage selon la présente invention. Cette enceinte est constituée de seulement deux pièces, une pièce supérieure 31 et une pièce inférieure 32, de préférence identiques pour simplifier la fabrication. Ces deux pièces sont en un matériau isolant et transparent, par exemple en verre. Ces deux pièces ont de préférence en vue de dessus une forme circulaire. Chacune de ces pièces comprend dans sa partie centrale une lame 33, 34, par exemple à faces parallèles, et dans sa partie périphérique une protubérance ou rebord annulaire 35, 36. On peut également considérer que chacune de ces pièces est constituée d'une plaquette à faces parallèles comprenant en son centre un évidement dont la profondeur est limitée pour définir les parties centrales 33, 34. Les évidements qui sont formés dans les pièces 31-32 comprennent d'une part une portion tronconique 37, 38, d'autre part une portion de cylindre droit 39, 40 venant couper la portion tronconique. Les faces opposées des protubérances annulaires 35, 36 sont destinées à être accolées et soudées l'une à l'autre.
La pièce supérieure 31 est revêtue d'une couche conductrice 41 qui s'étend vers l'intérieur de la protubérance 35 jusqu'à être en contact avec la région dans laquelle doit se trouver le liquide conducteur 6 (représenté dans la position qu'il aurait une fois la lentille assemblée) et s'étend vers l'extérieur au-delà de la zone de contact entre les pièces 31 et 32. Dans le mode de réalisation représenté, la couche conductrice 41 s'étend le long de la paroi latérale de la pièce 31 jusqu'à une portion périphérique de la face supérieure de la pièce 31.
La pièce inférieure 32 est revêtue d'une couche conductrice 42, qui s'étend le long des parois des portions cylindrique et tronconique 38, 40 de l'évidement central destiné à contenir le liquide isolant 5 et qui se prolonge à l'extérieur, par exemple en s'étendant le long de la paroi latérale de la pièce 32 jusqu'à une portion périphérique de la face inférieure de la pièce 32.
Une couche isolante 44 est prévue pour éviter tout contact entre la couche conductrice 42 et, d'une part, le liquide conducteur 6, et d'autre part, la couche conductrice 41 de la pièce supérieure 31. En outre, une couche conductrice 46 est déposée sur la couche isolante 44 du côté de la face plane supérieure annulaire de la pièce inférieure 32 en regard, au moins partiellement de la portion de la couche conductrice 41 formée sur la face inférieure de la pièce supérieure 31. La couche isolante 44 peut être constituée d'un matériau hydrophobe ou être recouverte d'un matériau hydrophobe.
Les couches conductrices 41 et 46 sont destinées à se souder l'une à l'autre, et seront de préférence constituées de matériaux de même type que ceux décrits précédemment pour les couches conductrices 21 à 24 du premier mode de réalisation. Il s'agit par exemple d'un matériau à bas point de fusion. La couche conductrice 42 peut être en tout matériau conducteur approprié étant donné qu'elle ne joue pas de rôle dans la soudure. A titre d'exemple, si les couches conductrices 41, 46 sont en alliage étain-or, la couche conductrice 42 peut être en or, ou en tout autre matériau conducteur. La couche conductrice 42 est de préférence en un matériau ayant un point de fusion nettement supérieur au point de fusion du matériau constituant les couches conductrices 41, 46 et du matériau constituant la couche isolante 44. La couche isolante 44 peut être en oxyde de silicium ou en nitrure de silicium.
Les premier et second modes de réalisation sont susceptibles de nombreuses variantes structurelles qui apparaî- tront à l'homme de l'art. Par exemple, les couches conductrices 21 et 23 du premier mode de réalisation pourront remonter sur les faces opposées des lames 1 et 2. Par ailleurs, l'homme de l'art comprendra que partout où des métallisations doivent franchir des angles, ces angles seront de préférence arrondis pour simplifier le procédé de dépôt de métallisation et éviter des ruptures de métallisation.
Par ailleurs, on a décrit une forme particulière de cavité formée dans l'enceinte fermée. Toute forme intérieure adaptée et connue dans la technique pourra être utilisée. Par exemple, on pourra prévoir un unique cylindre droit, ou bien un cône s'étendant jusqu'à l'extrémité de la plaque concernée, par exemple une paroi tronconique 10 s'étendant jusqu'à la surface d'appui 15 ou des portions tronconiques 37, 38 s'étendant jusqu'au fond de la cavité formée dans les pièces 31, 32.
Dans le cas du premier mode de réalisation, on pourra prévoir que l'ensemble de la bague 3 et de la lame inférieure 2 est entièrement en verre. Dans le cas où la bague est en céramique et la lame inférieure en verre, on pourra prévoir de monter au préalable par tout moyen la lame inférieure sur la bague de céramique. De même, chacune des pièces 31, 32 pourra être en deux parties, une lame et une bague accolée à cette lame.
On a décrit une structure particulière de lentille à focale variable à deux liquides. On notera que l'on pourra 30 prévoir des lentilles à plus de deux liquides.
On va indiquer à titre d'exemple un mode d'assemblage de la lame supérieure 1 sur la bague 3 ou d'assemblage des deux pièces 31 et 32. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'assemblage est réalisé en immergeant d'abord la pièce 32 ou l'ensemble 2-3 dans un bain rempli du liquide conducteur 6. Ensuite, par exemple à l'aide d'une seringue, on injecte la quantité choisie du liquide isolant 5 et l'on vient appliquer la lame supérieure 1 ou la pièce supérieure 31 sur la pièce inférieure 2-3 ou 32. La soudure entre la lame ou pièce supérieure et la pièce inférieure peut être assurée par un chauffage localisé de la périphérie de la structure. Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, ceci peut être réalisé en provoquant un chauffage par une irradiation laser à la périphérie de la pièce. Alors, les couches conduc- trices 21, 22 ou 41, 46 se fondent et forment une liaison étanche. L'irradiation laser peut être effectuée tandis que les pièces sont immergées.
Ainsi, la présente invention permet d'obtenir une structure particulièrement rigide et indéformable de lentille à 15 focale variable.
Toutefois, cette structure peut avoir un inconvénient à savoir que, si elle est soumise à de fortes variations de température, étant donné que les matériaux constituant l'enceinte sont pratiquement indéformables alors que les liquides qu'elle contient sont susceptibles de se dilater, il peut se produire une fissuration ou un éclatement de la structure. Pour éviter cet inconvénient, dans le cas où il est susceptible de se produire, la présente invention prévoit un moyen d'absorption de la dilatation des liquides. Ce moyen est constitué, dans les modes de réalisation des figures 1 et 2 par la présence d'une ou plusieurs cavités remplies d'un gaz compressible en communication avec la zone de l'enceinte contenant les liquides de la lentille. En figure 1, on a représenté un canal annulaire 51 formé dans la face supérieure 13 de la bague 3. Ce canal annulaire communique, par des moyens non représentés, éventuellement simplement par une jonction non étanche entre la lame supérieure 1 et la bague 3 dans la partie séparant ce canal annulaire de l'ouverture centrale 8 de la bague contenant le liquide 6. De même, dans le mode de réalisation de la figure 2, on prévoit des canaux 53, 54 formés dans les protubérances en regard des pièces 31 et 32. Dans le mode de réalisation illustré, la couche conductrice 41 est interrompue à certains emplacements pour ne pas remplir le canal 53. Les canaux 53, 54 peuvent être complètement annulaires ou occuper une partie seulement de la périphérie des pièces supérieure et inférieure. On notera que le canal 54 est susceptible d'être rempli par les couches conductrice 42 et isolante 44. Toutefois, l'homme de l'art saura choisir la profondeur des canaux pour qu'il reste au moins d'un côté (sur la plaque supérieure ou sur la plaque inférieure) un évidement suffisant pour assurer la fonction d'absorption de dilatation.
Divers moyens pourront être utilisés pour réaliser l'introduction d'un gaz compressible dans les canaux. Par exemple, dans le premier mode de réalisation de la présente invention, une fois le remplissage par les liquides 5 et 6 de la lentille effectué, on pourra positionner la lame supérieure en léger décalage par rapport à l'axe de la lentille de façon à laisser apparaître au moins une partie du canal 51. Le système sera alors mis dans une ambiance contenant un gaz choisi, par exemple simplement de l'air, et un peu de liquide sera enlevé de façon que de l'air remplisse au moins une partie du canal. Ensuite, quand une variation de température survient, le liquide constitutif de la lentille pourra remplir plus ou moins le canal.
Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, applicable aux premier et second modes de réalisation de la présente invention, le remplissage des canaux 51 ou 53, 54 sera assuré grâce à des ouvertures d'accès prévues dans l'une des pièces constituant la lentille. Ces ouvertures d'accès sont utilisées pour injecter un gaz au moyen d'une seringue, et évacuer simultanément le liquide initialement présent dans l'enceinte. Après cette injection de gaz, un "bouchon", par exemple une goutte de soudure, sera mis en place pour obturer les ouvertures d'accès.
Les moyens de compensation de dilatation ont été décrits dans les deux modes de réalisation de la présente invention comme des cavités ou canaux remplis d'un gaz compressible en communication avec au moins l'un des liquides contenu dans la zone centrale de la lentille. On pourra prévoir tout autre moyen d'absorption de dilatation, par exemple un matériau déformable disposé dans de tels canaux, par exemple un élastomère très souple, ou encore une enceinte remplie d'un gaz compressible disposée dans l'un des canaux ou cavités décrits précédemment ou dans la zone centrale de la lentille contenant les liquides compressibles, à un emplacement où cela ne gêne pas la propagation d'un faisceau lumineux à travers la lentille.
Claims (10)
1. Enceinte de lentille à focale variable à électromouillage comprenant au moins une électrode associée à au moins un liquide (5, 6) contenu dans l'enceinte, l'électrode étant constituée d'une couche de matériau conducteur (21, 22; 23, 24; 41, 42) s'étendant d'une région interne à l'enceinte à une région externe à l'enceinte, caractérisée en ce que ledit matériau conducteur constitue un élément de soudure entre des pièces constitutives de l'enceinte.
2. Enceinte selon la revendication 1, dans laquelle ledit matériau conducteur est un alliage à base d'étain tel qu'un alliage étain-or, un alliage à base d'indium, un alliage à base de bismuth ou un alliage à base de plomb.
3. Enceinte selon la revendication 1, contenant au moins un liquide isolant (5) et un liquide conducteur (6) et dans laquelle les parois latérales (9, 10; 38, 40) de la région contenant le liquide isolant sont revêtues d'une couche conductrice (24; 42), éventuellement constituée dudit matériau conducteur, elle-même revêtue d'une couche isolante (26; 44).
4. Enceinte comprenant deux lames transparentes (1, 2) et une bague annulaire (3) en des matériaux rigides et isolants, au moins une lame transparente étant soudée à la bague par l'intermédiaire d'une couche de matériau conducteur selon la revendication 1, une première électrode (21) étant en contact avec un liquide conducteur (6) et une seconde électrode (24) étant associée à un liquide isolant (5), une couche dudit matériau conducteur étant formée sur des parties en regard de la bague et d'au moins une des lames.
5. Enceinte selon la revendication 4, dans laquelle la bague est en un matériau céramique.
6. Enceinte selon la revendication 1, comprenant deux pièces (31, 32) en au moins un matériau transparent comprenant chacune une partie centrale en forme de lame (33, 34) et un rebord annulaire (35, 36) comportant une face plane, lesdites faces planes étant en regard, une première électrode (41) étant en contact avec un liquide conducteur (6) et une seconde électrode (42) étant associée à un liquide isolant (5), dans laquelle ladite couche de matériau conducteur s'étend sur une partie au moins de l'une desdites faces planes.
7. Enceinte selon la revendication 6, dans laquelle, pour l'une des deux pièces (32), la périphérie interne du rebord (36) annulaire ainsi qu'au moins la périphérie externe sont revêtues d'une couche conductrice (42), elle-même revêtue d'une couche isolante (44) au niveau de la paroi interne du rebord annulaire et de la face plane du rebord annulaire, et d'une couche (46) dudit matériau conducteur qui s'étend sur une partie au moins de la face plane du rebord (35) de l'autre des deux pièces (31).
8. Enceinte selon la revendication 1, comprenant des 15 moyens d'absorption de dilatation en communication avec le au moins un liquide (5, 6) de la lentille.
9. Enceinte selon la revendication 8, dans laquelle les moyens d'absorption de dilatation sont constitués d'au moins une cavité (51; 53, 54) formée dans au moins l'une des pièces constitutives de l'enceinte, la ou lesdites cavités étant remplies d'un gaz compressible.
10. Enceinte selon la revendication 7, dans laquelle le point de fusion dudit matériau conducteur est inférieur au point de fusion des matériaux constituant la couche conductrice (42) et la couche isolante (44).
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