EP0109328B1 - Matrice d'affichage à fibres lumineuses - Google Patents

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EP0109328B1
EP0109328B1 EP83402115A EP83402115A EP0109328B1 EP 0109328 B1 EP0109328 B1 EP 0109328B1 EP 83402115 A EP83402115 A EP 83402115A EP 83402115 A EP83402115 A EP 83402115A EP 0109328 B1 EP0109328 B1 EP 0109328B1
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EP
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poles
occulting
rotor
disc
fibers
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EP83402115A
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Michel Batt
Richard Costa
Roland Gassmann
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Securite et Signalisation SAS
Original Assignee
Securite et Signalisation SAS
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/305—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being the ends of optical fibres

Definitions

  • the invention relates to a display matrix formed by the downstream ends of a set of optical fibers, the upstream ends of which are arranged to receive light from a light source.
  • Document DE-A-2 83.1 174 discloses a matrix of the aforementioned type at the top of this document, in which the optical fibers are associated individually or in very small sets with screening devices arranged on the front of the end downstream of the fibers concerned and capable of modifying the color and / or the intensity of the light emitted towards the front of the matrix, control devices for the screening devices making it possible to selectively control the screening of specific groups of fibers so as to transform the display at will.
  • the concealment devices can be of the optoelectric type (liquid crystals, etc.): this is not satisfactory for applications in the field of display on roads or motorways, on the one hand because of the very disturbed operation of the devices of this kind at very low temperatures in the winter season or too high when exposed to the sun, and on the other hand, due to the fact that they never completely obscure the light, hence a definition imperfect messages.
  • the occultation devices of the mentioned document can also be of the electromechanical type: they are screens pushed in translation by jacks, or alternatively tilting valves controlled by electromagnets.
  • the lateral dimensions are relatively large and do not allow very close fibers to be fitted downstream.
  • the slightest power cut causes the collapse of all the valves, that is to say the annihilation of the message.
  • the system is noisy.
  • concealment or absence of concealment It does not allow the realization on a same matrix of variable messages with several colors (which is necessary for the representation of certain road signs).
  • the object of the invention is to provide a matrix with light fibers, allowing the display of a practically unlimited number of messages, with electromechanical masking devices, not having the drawbacks of the known matrix, and which can operate very quickly.
  • each concealment device comprises a disc comprising different concealment sectors capable of interposing on the path of the light, as a function of a rotation controlled by the control, each disc being driven in rotation by a rotary motor with two stable equilibrium positions, the rotation of which is controlled by pulses and in that the motor comprises a rotor rotating freely on an axis and consisting of a small permanent magnet to two poles oriented radially with respect to the axis, a stator formed by a circuit magnetizable by pulse in a material with good remanence, having two poles diametrically opposite with respect to the axis of the rotor, the stator comprising near each of its poles an indexing element not aligned with said poles of the stator intended to destabilize the position of the rotor at the time of a pulse.
  • the blackout areas can consist of free openings, color filters, or solid parts.
  • a reduction gear is provided between the disc and the axis of the motor so as to transform the rotation of a half-turn of the axis of the motor into a desired angle rotation of the disc to pass from one sector to the neighboring sector.
  • FIG. 1 represents a display panel element 1 in the form of a matrix of 7 ⁇ 5 cells, with a height of 105 mm and a width of 75 mm.
  • a complete display panel includes several elements 1.
  • each cell ends the downstream end 2 of a light conductor 3 made of optical fibers, fixed by a conventional end piece 4 in the support face 5 of the panel element.
  • a concealment disc 6 can rotate on an axis 7 parallel to the axis of the end piece 4.
  • On this disc are arranged one or more openings 8, 9, 10, centered on a circumference passing through the axis of the tip of the light conductor during the rotation of the disc.
  • the light passes and the light point is visible.
  • the openings can be fitted with colored filters according to the desired result (openings 9, 10 fig. 3), or free (openings 8, figure 4).
  • the light point becomes invisible.
  • a protective plate 11, pierced with holes 12 in the axis of the end pieces 4 of the conductors 3, can be placed at the front of the support face 5 and of the discs 6.
  • the ends of a very small set of optical fibers for example three or four, coming from one or more light sources which may or may not be lit, associated with the same occultation disc whose rotation and openings are calculated according to the arrangement of said ends and the desired ends.
  • Providing several fibers for a disc makes it possible to increase the brightness of the message by increasing the number of light ends functioning as the same “point” of the message, and / or to increase security in the event of a lamp failure, and / or to provide colored fibers upstream of the fibers and thus to increase the possibilities of changing the color of the message displayed.
  • the axis of the occultation disc is mounted on the rotor of a motor 13 for angular positioning of the disc, capable of carrying out the orders of a control logic.
  • This motor can be in different forms depending on the application for which the screen is intended.
  • it may consist of a permanent magnet secured to the axis and placed in the air gap of an electromagnet.
  • the motor must be designed to take up minimal space.
  • a preferred embodiment in the case of a single free opening disc 8 taking two positions: one coinciding with the axis of the nozzle 4 (shown in solid lines in Figure 4), l 'other, opposite the first, for the occlusion (in dotted lines in Figure 4).
  • the rotor of the motor 13 is constituted by a small magnet 14 with a high coercive field, magnetized with two poles arranged radially with respect to the axis.
  • the complete rotor fitted therefore consists of an axis carrying on the one hand the blackout disc, and on the other hand the rotating magnet 14.
  • This magnet can be constituted, in practice, by a small cylinder of diametrically magnetized plastoferrite.
  • the stator consists of a magnetic circuit 15 made of a material with good remanence but a low coercive field. It can have the shape that one wishes as long as its two poles 16, 17 are presented diametrically relative to the axis of the rotor, at the level of the magnet 14.
  • It can be in one or more pieces, round section or other etc.
  • the short current pulses (typically less than 1 ms) sent by the control unit in one direction or the other in the coil have the effect of stably magnetizing the stator, thanks to its remanence.
  • the rotor therefore tends to be positioned so that its N and S poles correspond respectively to the S and N poles of the stator 15.
  • the stable equilibrium position of the rotor is 180 ° from the previous one (% revolution).
  • a new pulse of a current of the same direction does not modify anything.
  • a new pulse of a reverse current again turns the rotor 180 ° in the same direction.
  • the equilibrium position is at the point of minimum reluctance, and the pulse as before.
  • the control logic is of a conventional type and does not need to be described.
  • the invention makes it possible to obtain a matrix operating in a wide range of temperatures (for example from -30 ° C to + 110 ° C), requiring only short pulses (energy savings) to operate in addition to l light energy, making it possible to write a wide variety of messages (both written messages, such as "ACCIDENT AT 800 M", as well as pictograms, such as traffic signs).

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Description

  • L'invention concerne une matrice d'affichage formée par les extrémités aval d'un ensemble de fibres optiques dont les extrémités amont sont disposées pour recevoir de la lumière d'une source lumineuse.
  • On sait qu'il existe plusieurs technologies pour réaliser des panneaux à messages variables, destinés notamment aux usagers des routes:
    • - les prismes qui permettent d'afficher deux messages et un neutre.
    • - les matrices de points qui permettent d'afficher des messages en alphanumérique ou de réaliser des graphismes d'une très grande souplesse, puisque pratiquement le nombre de message possibles est limité.
    • - il existe des systèmes actifs comme les matrices de lampes (systèmes lourds), les diodes élec- troluminoescentes, les plasmas (ne sont pas visibles en extérieur en lumière du jour).
    • - il existe également des systèmes passifs, comme les matrices à éléments magnétiques, mais ces systèmes n'ont pas toujours l'impact visuel souhaité et posent des problèmes pour l'affichage des couleurs.
    • - les fibres optiques (conducteurs de lumière) dont l'impact visuel est très fort même dans des conditions très défavorables (contre-jour, brouillard...) et qui s'avèrent donc très avantageuses. De plus, elles permettent d'afficher des messages dans les couleurs souhaitées. Toutefois, les messages sont figés par construction et ne peuvent dépasser six ou sept.
  • On connaît par je document DE-A-2 83.1 174 une matrice du type précité en tête de ce mémoire, dans laquelle les fibres optiques sont associées individuellement ou par très petits ensembles à des dispositifs d'occultation disposés sur le devant de l'extrémité aval des fibres concernées et susceptibles de modifier la couleur et/ou l'intensité de la lumière émise vers l'avant de la matrice, des dispositifs de commande des dispositifs d'occultation permettant de commander de façon choisie l'occultage de groupes déterminés de fibres de manière à transformer à volonté l'affichage.
  • Les dispositifs d'occultation peuvent être du type optoélectrique (cristaux liquides, etc.): cela n'est pas satisfaisant pour les applications dans le domaine de l'affichage sur routes ou autoroutes, d'une part en raison du fonctionnement très perturbé des dispositifs de ce genre aux températures très basses de la saison d'hiver ou trop hautes quand ils sont exposés au soleil, et d'autre part, en raison du fait qu'ils n'occultent jamais complètement la lumière, d'où une définition imparfaite des messages.
  • Les dispositifs d'occultation du document mentionné peuvent être également de type électromécaniques: il s'agit d'écrans poussés en translation par des vérins, ou bien de clapets basculants commandés par des électro-aimants. Dans le premier cas, l'encombrement latéral est relativement important et ne permet pas d'équiper en aval des fibres très rapprochées. Dans le second cas, la moindre coupure de courant provoque l'effondrement de tous les clapets, c'est-à-dire l'anéantissement du message. Dans les deux cas, le système est bruyant. De plus, il n'autorise que deux positions: occultation ou absence d'occultation. Il ne permet pas la réalisation sur une même matrice de message variables à plusieurs couleurs (ce qui est nécessaire pour la représentation de certains panneaux routiers).
  • On connaît par ailleurs, grâce au document FR-A-2431659 un dispositif d'illumination à fibres optiques montrant un disque unique d'occultation des fibres placé en amont de celles-ci. Mais la constitution de ce disque, conçu pour tourner en permanence, est incompatible avec la technologie d'une matrice d'affichage, notamment en ce qui concerne la rapidité des changements de message.
  • L'objet de l'invention est de proposer une matrice à fibres lumineuses, permettant l'affichage d'un nombre pratiquement illimité de messages, à dispositifs d'occultation électromécaniques, ne présentant pas les inconvénients de la matrice connue, et pouvant fonctionner très rapidement.
  • Ce but est atteint conformément à l'invention du fait que chaque dispositif d'occultation comporte un disque comprenant différents secteurs d'occultation susceptibles de venir s'interposer sur le chemin de la lumière, en fonction d'une rotation commandée par le dispositif de commande, chaque disque étant entraîné en rotation par un moteur rotatif à deux positions d'équilibre stable, dont la rotation est commandée par impulsions et en ce que le moteur comprend un rotor tournant librement sur un axe et constitué d'un petit aimant permanent à deux pôles orientés radialement par rapport à l'axe, un stator formé d'un circuit magnétisable par impulsion en un matériau à bonne rémanence, présentant deux pôles diamétralement opposés par rapport à l'axe du rotor, le stator comportant près de chacun de ses pôles un élément d'indexation non aligné avec lesdits pôles du stator destiné à déstabiliser la position du rotor au moment d'une impulsion.
  • Les secteurs d'occultation peuvent consister en des ouvertures libres, des filtres de couleurs, ou des parties pleines.
  • Si l'on désire placer plus de deux secteurs d'occultation sur un disque, on prévoit un engrenage réducteur entre le disque et l'axe du moteur de façon à transformer la rotation d'un demi-tour de l'axe du moteur en une rotation d'angle voulu du disque pour passer d'un secteur au secteur voisin.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante se référant aux dessins annexés sur lesquels:
    • - la figure 1 représente de face un élément de panneau d'affichage,
    • - la figure 2 représente en coupe l'extrémité d'un conducteur de lumière et le disque d'occultation associé,
    • - la fig. 3 représente de face l'élément de la figure 1, en ayant retiré le panneau de protection de façon à laisser apparaître les disques d'occultation,
    • -la figure 4 représente en perspective un exemple de réalisation du moteur d'un disque d'occultation,
    • - la figure 5 représente schématiquement une variante de réalisation du moteur de la figure 4.
  • La figure 1 représente un élément de panneau d'affichage 1 sous forme d'une matrice de 7 x 5 cellules, d'une hauteur de 105 mm et d'une largeur de 75 mm. Un panneau d'affichage complet comprend plusieurs éléments 1.
  • Dans chaque cellule aboutit l'extrémité aval 2 d'un conducteur de lumière 3 en fibres optiques, fixé par un embout classique 4 dans la face support 5 de l'élément de panneau.
  • A l'avant de la face support 5 et au voisinage immédiat de l'extrémité visible 2 du conducteur 3, un disque d'occultation 6 peut tourner sur un axe 7 parallèle à l'axe de l'embout 4. Sur ce disque sont aménagées une ou plusieurs ouvertures 8, 9, 10, centrées sur une circonférence passant par l'axe de l'embout du conducteur de lumière lors de la rotation du disque.
  • Lorsqu'une ouverture se présente devant l'embout du conducteur de lumière, la lumière passe et le point lumineux est visible. Les ouvertures peuvent être munies de filtres colorés selon le résultat souhaité (ouvertures 9, 10 fig. 3), ou libres (ouverture 8, figure 4). Lorsqu'une partie pleine se présente devant l'embout du conducteur de lumière le point lumineux devient invisible.
  • Une plaque de protection 11, percée de trous 12 dans l'axe des embouts 4 des conducteurs 3, peut être placée à l'avant de la face support 5 et des disques 6. A chaque cellule de l'élément de panneau peut aboutir le cas échéant les extrémités d'un très petit ensemble de fibres optiques (par exemple trois ou quatre), venant d'une ou plusieurs sources lumineuses pouvant être éclairées ou pas, associées à un même disque d'occultation dont la rotation et les ouvertures sont calculées en fonction de la disposition desdites extrémités et des buts recherchés. Prévoir plusieurs fibres pour un disque permet d'augmenter la luminosité du message en augmentant le nombre d'extrémités lumineuses fonctionnant comme un même «point» du message, et/ou d'augmenter la sécurité en cas de défaillance d'une lampe, et/ou de prévoir des fibres de couleur en amont des fibres et d'augmenter ainsi les possibilités de changement de couleur du message affiché.
  • L'axe du disque d'occultation est monté sur le rotor d'un moteur 13 de positionnement angulaire du disque, capable d'exécuter les ordres d'une logique de commande.
  • Ce moteur peut se présenter sous différentes formes suivant l'application à laquelle est destiné l'occultateur.
  • Il peut dans sa version la plus simple être constitué par un aimant permanent solidaire de l'axe et placé dans l'entrefer d'un électro-aimant.
  • Le moteur doit être conçu pour avoir un encombrement minimal. On va en décrire un mode préféré de réalisation dans le cas d'un disque à ouverture libre unique 8 prenant deux positions: l'une coïncidant avec l'axe de l'embout 4 (représentée en traits pleins sur la figure 4), l'autre, opposée à la première, pour l'occulation (en traits pointillés sur la figure 4).
  • Le rotor du moteur 13 est constitué par un petit aimant 14 à champ coercitif élevé, aimanté à deux pôles disposés radialement par rapport à l'axe. Le rotor complet équipé se compose donc d'un axe portant d'une part le disque occulteur, et d'autre part l'aimant tournant 14.
  • Cet aimant peut être constitué, dans la pratique, par un petit cylindre de plastoferrite aimanté diamétralement.
  • Le stator est constitué d'un circuit magnétique 15 en matériau à bonne rémanence mais à faible champ coercitif. Il peut avoir la forme qu'on voudra pourvu que ses deux pôles 16, 17 se présentent diamétralement par rapport à l'axe du rotor, au niveau de l'aimant 14.
  • Il peut être en une ou plusieurs pièces, de section ronde ou autre etc.
  • Il est prévu par ailleurs deux goupilles d'in- dexage 18, 19, qui sont deux petites pièces, par exemple de simples goupilles, en matériau magnétique non rémanent, dont le rôle seraexpli- qué au paragraphe suivant. Elles sont situées elles aussi dans le plan de rotation de l'aimant 14 du rotor, diamétralement opposées, èt décalées par rapport au diamètre joignant les pôles 16 et 17.
  • Les impulsions de courant brèves (typiquement moins d'1 ms) envoyées par la logique de commande dans un sens ou dans l'autre dans la bobine ont pour effet d'aimanter de façon stable le stator, grâce à sa rémanence.
  • Le rotor a donc tendance à se placer de telle sorte que ses pôles N et S correspondent respectivement aux pôles S et N du stator 15.
  • Si dans ce cas de figure, les pôles N et S du stator s'inversent, la position d'équilibre stable du rotor est à 180° de la précédente (% tour).
  • Cependant, on conçoit bien que dans cette configuration, avec le rotor bien aligné sur la ligne N-S du stator, une inversion d'aimantation transforme une position d'équilibre stable en position instable, mais ne fournit aucun couple au rotor; il faut donc amorcer son mouvement pour qu'il aille de lui-même à sa nouvelle position stable, à un demi-tour de la précédente.
  • C'est le rôle des goupilles d'indexage 18, 19.
  • Disposées comme sur la figure 5, elle font dévier la position stable du rotor, qui n'est plus en ligne avec la ligne N-S du stator.
  • De cette manière, dès que les pôles sont inversés, la répulsion magnétique engendre bien le couple qui amorce le mouvement, et le rotor se stabilise en position strictement inversée, car les goupilles 18 et 19 n'étant pas rémanentes, font le même office quel que soit le pôle d'aimant qui se présente à elles.
  • Une nouvelle impulsion d'un courant de même sens ne modifie rien. Une nouvelle impulsion d'un courant de sens inverse fait à nouveau tourner le rotor à 180° dans le même sens.
  • On procède de la sorte à une véritable mise en mémoire du message entre deux séries d'impulsions. De plus, comme les fonctions d'occultation et de source lumineuse sont dissociées, on peut modifier le message (occultage des fibres) pendant que la source lumineuse est éteinte. Ceci évite que les usagers soient troublés par la modification d'un texte en cours.
  • On peut aussi remplacer l'ensemble constitué par le noyau du stator et les goupilles par une pièce unique dont les pôles (16'-18' et 17'-19') auraient une forme excentrée par rapport au rotor 14 (figure 5).
  • La position d'équilibre se fait au point de réluctance minimale, et l'impulsion comme précédemment.
  • La logique de commande est d'un type classique et, n'a pas besoin d'être décrite.
  • Ainsi l'invention permet d'obtenir une matrice fonctionnant dans une large gamme de températures (par exemple de -30°C à +110°C), ne nécessitant pour fonctionner que de brèves impulsions (économies d'énergie) en plus de l'énergie lumineuse, permettant d'inscrire des messages très variés (aussi bien des messages écrits, tels que «ACCIDENT A 800 M», que des pictogrammes, tels que les panneaux de signalisation).
  • Elle trouve son application de façon très large et notamment dans le domaine de:
    • -l'information à caractère de signalisation et de sécurité pour tous modes de transport,
    • - l'information à caractère publicitaire.

Claims (3)

1. Matrice d'affichage (1) formée par les extrémités aval (2) d'un ensemble de fibres optiques (3) dont les extrémités amont sont disposées pour recevoir de la lumière d'une source lumineuse, du type dans lequel les fibres optiques (3) sont associées individuellement ou par très petits ensembles, à des dispositifs d'occultation (6) électromécaniques disposés sur le devant de l'extrémité aval (2) des fibres concernées (3) et susceptibles de modifier la couleur et/ou l'intensité de la lumière émise vers l'avant de la matrice, et des dispositifs de commande (13) des dispositifs d'occultation (6) permettant de commander de façon choisie l'occultage de groupes déterminés de fibres de manière à transformer à volonté l'affichage, caractérisée en ce que chaque dispositif d'occultation comporte un disque (6) comprenant différents secteurs d'occultation (8, 9, 10) susceptibles de venir s'interposer sur le chemin de la lumière, en fonction d'une rotation commandée par le dispositif de commande (13), chaque disque étant entraîné en rotation pat un moteur rotatif à deux positions d'équilibre stable, dont la rotation est commandée par impulsions et en ce que le moteur comprend un rotor (14) tournant librement sur un axe (7) et constitué d'un petit aimant permanent à deux pôles orientés radialement par rapport à l'axe (7), un stator (15) formé d'un circuit magnétisable par impulsion en un matériau à bonne rémanence, présentant deux pôles (16, 17; 16', 17') diamétralement opposés par rapport à l'axe (7) du rotor, le stator comportant près de chacun de ses pôles un élément d'indexation (18, 19; 18', 19') non aligné avec lesdits pôles du stator destiné à déstabiliser la position du rotor au moment d'une impulsion.
2. Matrice selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un même disque (6) est associé à un très petit ensemble de plusieurs fibres venant de la même source lumineuse ou de sources différentes.
3. Matrice selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le disque est relié au moteur par un engrenage réducteur.
EP83402115A 1982-11-05 1983-10-28 Matrice d'affichage à fibres lumineuses Expired EP0109328B1 (fr)

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EP0109328A1 EP0109328A1 (fr) 1984-05-23
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AT (1) ATE31834T1 (fr)
DE (1) DE3375241D1 (fr)
DK (1) DK163614C (fr)
FR (1) FR2535882B1 (fr)

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