FR2878338A1 - Monture de lentille a focale variable - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une monture de lentille (10) à focale variable comprenant deux plaques transparentes (24, 38) au moins en partie en vis-à-vis et parallèles l'une à l'autre et délimitant, au moins en partie, un volume interne (15) contenant deux liquides non miscibles, d'indices optiques différents. La monture comporte un moyen élastique (36) adapté à se déformer lors d'un changement de pression des liquides tout en maintenant le parallélisme entre les deux plaques transparentes.

Description

MONTURE DE LENTILLE A FOCALE VARIABLE
Domaine de l'invention La présente invention concerne des montures de lentilles à focale variable et plus particulièrement des montures de telles lentilles mettant en oeuvre la déformation d'une goutte de liquide par des phénomènes d'électromouillage. Exposé de l'art antérieur Diverses réalisations de lentilles à focale variable sont décrites dans le brevet européen n 1 166 157 de la demanderesse. La figure 1 de la présente demande reproduit sensiblement la figure 12 de ce brevet. Une cellule est définie par deux plaques isolantes transparentes 1 et 2 et des parois latérales non représentées. La plaque inférieure 2, non plane, comporte un renfoncement ou évidement 3 conique ou cylindrique, d'axe A, qui reçoit une goutte d'un liquide isolant 4. Le reste de la cellule est remplie d'un liquide conducteur de l'électricité 5, non missible avec le liquide isolant, d'indice de réfraction différent et sensiblement de même densité. Une électrode annulaire 7 ouverte en regard de l'évidement 3 est disposée sur la face arrière de la plaque inférieure 2. Une autre électrode 8 est en contact avec le liquide conducteur 5.
Par des phénomènes d'électromouillage, il est possible, en fonction de la tension V appliquée entre les électrodes 7 et 8 de modifier la courbure de la surface de contact entre les deux liquides qui passent par exemple de la forme initiale concave désignée par la référence A à la forme convexe représentée en pointillés et désignée par la référence B. Ainsi, un faisceau lumineux traversant la cellule orthogonalement aux plaques 1 et 2 dans la région de la goutte 4 sera plus ou moins focalisé selon la tension appliquée. Le liquide conducteur est généralement un liquide aqueux et le liquide isolant un liquide huileux.
La monture de la lentille formée par les plaques transparentes 1, 2 et les parois latérales reliant les plaques transparentes constitue généralement une structure rigide. La pression des liquides dans la monture de la lentille peut s'accroître de façon importante par exemple lors des opérations de montage des pièces constituant la monture, ou, une fois la monture assemblée, lors d'une augmentation de la température des liquides de la lentille qui ont des coefficients de dilatation supérieurs aux coefficients de dilatation des matériaux constituant la monture.
Une pression trop importante des liquides contenus dans la lentille risque d'entraîner une déformation des plaques transparentes supérieure et inférieure 1, 2 d'où il résulte une distorsion optique indésirable. Dans le pire cas, si l'augmentation de la pression des liquides est trop importante, il peut en résulter une rupture des plaques transparentes 1, 2. Il faut donc prévoir des précautions particulières lors de l'assemblage de la monture de la lentille et/ou limiter la plage de température autorisée pour le stockage et l'utilisation d'une telle lentille.
La présente invention vise une monture de lentille à focale variable dont les propriétés optiques ne sont pas perturbées lors du montage et de l'utilisation de la lentille par une variation de pression des liquides contenus dans la lentille.
Résumé de l'invention Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit une monture de lentille à focale variable comprenant deux plaques transparentes au moins en partie en vis-à-vis et parallèles l'une à l'autre et délimitant, au moins en partie, un volume interne contenant deux liquides non miscibles, d'indices optiques différents. La monture comporte un moyen élastique adapté à se déformer lors d'un changement de pression des liquides tout en maintenant le parallélisme entre les deux plaques transparentes.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la monture comprend une paroi entourant l'une des plaques transparentes et délimitant en partie le volume interne, ladite paroi comprenant des portions pliées à symétrie de révolution autour de l'axe optique de la lentille.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les portions pliées comprennent au moins un pli circulaire centré sur l'axe optique de la lentille.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la monture comprend un couvercle lié à l'une des plaques transparentes; un corps lié à l'autre des plaques transparentes; et une pièce intermédiaire, liée au corps ou formant avec le corps une pièce unique, et comprenant une ouverture conique ou cylindrique au niveau de laquelle est susceptible de se déplacer l'interface entre les deux liquides.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le couvercle comporte une première paroi latérale cylindrique, le corps comportant une seconde paroi latérale cylindrique de diamètre inférieur au diamètre de la première paroi cylindrique, la lentille comprenant un joint comportant une portion torique comprimée entre le couvercle et la pièce intermédiaire et une portion de jupe comprimée entre les première et seconde parois latérales cylindriques.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la 35 première paroi latérale comprend un rebord serti sur le corps.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la monture comprend une couche d'étanchéité entre la pièce intermédiaire et la plaque transparente associée et/ou entre le corps et la plaque transparente.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le corps et/ou le couvercle est lié à la plaque transparente associée par un verre de soudage recouvert d'une couche de protection à base de composés organiques.
La présente invention prévoit également un procédé de fabrication d'une monture de lentille à focale variable comprenant deux plaques transparentes, comportant les étapes consistant à disposer les plaques transparentes de façon qu'elles délimitent au moins en partie un volume interne contenant deux liquides non miscibles, d'indices optiques différents, les deux plaques transparentes étant au moins en partie en vis-à-vis et parallèles l'une à l'autre; et à prévoir un moyen élastique adapté à se déformer lors d'un changement de pression des liquides pour maintenir le parallélisme entre les deux plaques transparentes.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend en outre les étapes consistant à prévoir un couvercle lié à l'une des plaques transparentes et comportant une première paroi latérale cylindrique; à prévoir un corps lié à l'autre des plaques transparentes et comportant une seconde paroi latérale cylindrique de diamètre inférieur au diamètre de la première paroi cylindrique; à disposer, au niveau du corps, une pièce intermédiaire comprenant une ouverture conique au niveau de laquelle est susceptible de se déplacer l'interface entre les deux liquides; et à sertir le couvercle sur le corps avec interposition d'un joint comportant une portion torique comprimée entre le couvercle et la pièce intermédiaire et une portion de jupe comprimée entre les première et seconde parois latérales cylindriques.
Brève description des dessins
Cet objet, ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un exemple de réalisation particulier faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1, précédemment décrite, est une coupe d'un exemple de réalisation classique d'une lentille à focale variable; et les figures 2 et 3 sont des coupes d'un exemple de réalisation d'une monture de lentille à focale variable selon l'invention à deux étapes successives du procédé de fabrication de la monture de la lentille.
Description détaillée
La présente invention consiste à prévoir dans la structure de la monture de la lentille, un moyen élastique adapté à se déformer préférentiellement lors de variations de pression des liquides contenus dans la lentille et dont la déformation n'influe pas ou peu sur les propriétés optiques de la lentille. On limite ainsi toute déformation de pièces qui participent aux propriétés optiques de la lentille, assurant de ce fait la conservation des propriétés optiques de la lentille lors du montage de la monture de la lentille et de l'utilisation de la lentille.
La figure 2 représente un exemple de réalisation d'une monture de lentille à focale variable selon l'invention à une étape intermédiaire du procédé de fabrication de la monture. La monture de lentille à focale variable 10 selon l'invention est constituée d'une partie supérieure 12 et d'une partie inférieure 14 réalisées séparément l'une de l'autre et qui, lorsqu'elles sont assemblées, définissent un volume interne 15 contenant les liquides isolant et conducteur (non représentés). La partie inférieure 14 comprend un corps 16 à symétrie de révolution autour de l'axe A, par exemple en acier, comprenant une base 17, traversée par une ouverture centrale 18, et se prolongeant par une portion latérale cylindrique 20 qui se termine par un rebord tronconique 22. La base 17 du corps 16 comprend une portion ondulée 23 à symétrie de révolution autour de l'axe A et dont la section selon un plan contenant l'axe A a la forme d'un "S". Une plaque cylindrique 24 constituée d'un matériau transparent, par exemple du verre, est fixée au corps 16, en recouvrant l'ouverture 18 du côté du volume interne 15 de la monture 10, par un matériau de fixation 22, par exemple par un verre de soudure ou tout autre type de colle.
La partie supérieure 12 de la monture 10 comprend un couvercle 30, traversé en partie centrale par une ouverture cylindrique 32 et se prolongeant par une paroi latérale cylindrique 34 dont le diamètre est supérieur au diamètre de la paroi cylindrique 20 du corps 16. Le couvercle 30 comprend une portion élastique 36 prévue entre l'ouverture 32 et la paroi latérale cylindrique 34. La portion élastique 36 est constituée d'une portion ondulée à symétrie de révolution autour de l'axe A dont la section selon un plan contenant l'axe A a la forme d'un "S". Une plaque cylindrique 38, constituée d'un matériau transparent, par exemple du verre, est fixée au couvercle 30, en recouvrant l'ouverture 32 du côté du volume interne 15 de la monture 10, par un matériau de fixation 40, par exemple du verre ou une colle.
Une pièce intermédiaire 42 est disposée au niveau de la base 17 du corps 16 du côté du volume interne 15. La pièce intermédiaire 42 comprend une face plane 44, en appui contre la plaque de verre 24, et est traversée par une ouverture 46 définissant une surface conique 48 adjacente à la plaque de verre 24. La pièce intermédiaire 42 est, par exemple, en inox et est recouverte d'une couche d'isolation au moins sur les faces en contact avec le liquide conducteur contenu dans la monture 10. Lors d'une utilisation de la lentille, le bord de l'interface entre le liquide conducteur et le liquide isolant contenus dans le volume interne 15 se déplace au niveau de la surface tronconique 48, le liquide isolant mouillant la plaque de verre 24. De façon avantageuse, la rugosité de la surface conique 48 est définie par un paramètre de rugosité Ra (écart moyen arithmétique) inférieur à 0,1 pm pour avoir un bon contrôle des déplacements de l'interface entre les deux liquides. Pour obtenir une telle rugosité, la réalisation de la surface conique 48 peut mettre en oeuvre un procédé de finition de surface du type polissage par abrasion (tribofinition), polissage électrolytique ou usinage pointe-diamant.
Un joint 50 est disposé entre le corps 16 et le couvercle 30 au niveau de la périphérie du corps 16 et du couvercle 30. Le joint 50 comprend une portion torique 52 qui se prolonge par une portion de jupe 54. A titre d'exemple, le joint 50 est constitué de fluorosilicone ou de terpolymère éthylènepropylène-diène (correspondant à l'acronyme anglais EPDM), ou de FKM qui est la désignation normalisée d'un polymère fluoré de type Viton, marque déposée par Dupont Dow Elastomers. De façon plus générale, le matériau constituant le joint 50 a une faible absorption aux liquides contenus dans le volume interne 15 de la monture 10, ce qui permet en outre de conserver les propriétés diélectriques de la lentille.
La fabrication d'une monture de lentille 10 selon l'invention débute par la fabrication séparée des parties supérieure 12 et inférieure 14. La pièce intermédiaire 42 est fixée au corps 16 par exemple par un montage serré pour obtenir un bon contact électrique entre la pièce intermédiaire 42 et le corps 16. En outre, on prévoit un moyen d'étanchéité entre la pièce intermédiaire 42 et la plaque de verre 24. Il peut s'agir du dépôt préalable d'une couche de polymère sur face plane 44 de la pièce intermédiaire 42 ou sur la plaque de verre 24, par exemple, d'une colle polymérisante. Le joint 50 est disposé au niveau du corps 16, la portion torique 52 venant en appui contre la pièce intermédiaire 42 et la portion de jupe 54 entourant la paroi latérale cylindrique 20 du corps 16. Le rebord tronconique 22 du corps 16 facilite le maintien du joint 50 sur le corps 16 avant la mise en place du couvercle 30. La seconde partie 14 associée au joint 50 est alors immergée dans le liquide conducteur. Une goutte du liquide isolant est disposée au contact de la plaque de verre 24 et. de la surface conique 48. La mise en place du liquide isolant peut être facilitée en prévoyant, au niveau de la surface de la plaque de verre 24 destinée à être en contact avec le liquide isolant, une couche d'un matériau qui tend à mouiller préférentiellement avec le liquide isolant plutôt qu'avec le liquide conducteur. Le couvercle 30 est alors disposé sur le joint 50, la portion de jupe 54 du joint 50 étant interposée entre la paroi latérale 34 du couvercle 30 et la paroi latérale 20 du corps 16. On obtient alors sensiblement la monture de lentille 10 représentée en figure 2. Les étapes de mise en place de la partie supérieure 12 sur la partie inférieure 14 sont avantageusement réalisées en milieu liquide pour limiter les risques d'introduction d'air dans le volume interne 15 de la monture 10.
La dernière étape de fabrication de la monture 10 comprend le sertissage du rebord -Tibre de la paroi latérale 34 du couvercle 30 sur le corps 16 tout en comprimant la portion torique 52 du joint 50 entre le couvercle 30 et la pièce intermédiaire 42. A titre d'exemple, le sertissage du couvercle 30 sur le corps 16 est réalisé par un contrôle de l'effort de compression exercé sur le joint 50. On obtient alors la structure telle que représentée en figure 3 dans laquelle la portion latérale 34 du couvercle 30 comprend une portion d'extrémité sertie 56 sur le corps 16. La portion de jupe 54 du joint 50 est alors comprimée entre la paroi latérale 34 du couvercle 30 et la paroi latérale 20 du corps 16. L'étanchéité du volume interne 15 de la monture 10 est alors assurée par la compression de la portion torique 52 et par la compression de la portion de jupe 54 du joint 50.
Par rapport à la structure telle que représentée en figure 1, l'électrode supérieure de la lentille est constituée par le couvercle 30 et l'électrode inférieure est constituée par le corps 16 en contact électrique avec la pièce intermédiaire 42. Le joint 50 permet donc également l'isolation électrique du couvercle 30 par rapport au corps 16.
Selon le présent exemple de réalisation de la monture de lentille 10 selon l'invention, le moyen élastique décrit précédemment correspond à la portion élastique 36 du couvercle 30. En effet, dans le cas d'une augmentation de pression dans le volume interne 15 de la monture 10, la portion élastique 36 prévue au niveau du couvercle 30 se déforme préférentiellement par rapport aux autres pièces de la monture 10. Les contraintes exercées sur les plaques cylindriques transparentes 24, 38 sont alors réduites évitant ainsi tout risque de déformation ou de rupture desdites plaques 24, 38. Les plaques 24, 38 n'étant pas déformées, la puissance optique de la lentille reste constante. Il n'y a donc pas de variation de la focale de la lentille.
Lors de la déformation de la portion élastique 36, il peut se produire un déplacement relatif de la plaque transparente 36 par rapport à la plaque transparente 24. Toutefois, étant donné la symétrie de révolution de la portion élastique 36, un tel déplacement de la plaque transparente 38 se produit sensiblement uniquement selon l'axe A. Le parallélisme entre les deux plaques transparentes 24, 38 est donc conservé, évitant ainsi une déviation de l'axe optique de la lentille.
La portion ondulée 23 prévue au niveau du corps 16 peut jouer également le rôle de moyen élastique mais dans une moindre mesure par rapport à la portion élastique 36 étant donné que le corps 16 a une épaisseur supérieure à l'épaisseur du couvercle 30. Toutefois, la portion ondulée 23 peut se déformer dans le cas, par exemple, de fortes dilatations des liquides contenus dans la monture 10.
Selon une variante de la présente invention, le moyen élastique est constitué d'une cavité remplie d'air formée, par exemple, au niveau de la pièce intermédiaire 42 et séparée du volume interne 15 de la monture 10 contenant les liquides isolant et conducteur par une membrane imperméable et élastique.
Une variation de la pression dans le volume interne 15 se traduit alors par une déformation de la membrane.
Selon une autre variante de la présente invention, la couche d'étanchéité prévue entre la plaque de verre 24 et la pièce intermédiaire 42 et la couche privilégiant le mouillage du liquide isolant par rapport au liquide conducteur, prévue sur la plaque de verre 24 du côté du volume interne 15, correspondent à une seule et même couche.
Selon une autre variante de la présente invention, on prévoit de protéger le matériau de fixation des plaques de verre sur le couvercle 30 et respectivement le corps 16 par l'intermédiaire d'une couche de protection pour éviter la détérioration du moyen de fixation en présence des liquides contenus dans le volume interne 15 de la monture 10. Il s'agit, par exemple, d'une couche de protection à base de matériaux organiques.
Selon une autre variante de la présente invention, une fois la pièce intermédiaire 42 mise en place au niveau du corps 16 en contact avec la plaque transparente 24, l'ensemble est recouvert d'une couche isolante du côté prévu vis-à-vis du volume interne 15 de la monture 10.
Selon une autre variante de la présente invention, la pièce intermédiaire 42 et le corps 16 forment une pièce unique sur laquelle est serti le couvercle 30. Cette pièce unique peut comprendre un épaulement pour recevoir la plaque transparente 24.
Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les étapes du procédé précédemment décrites peuvent être modifiées. A titre d'exemple, la mise en place de la goutte du liquide isolant au niveau de la partie inférieure 14 de la monture 10 peut être réalisée avant l'immersion de cette dernière dans le liquide conducteur.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Monture de lentille (10) à focale variable comprenant deux plaques transparentes (24, 38) au moins en partie en vis-à-vis et parallèles l'une à l'autre et délimitant, au moins en partie, un volume interne (15) contenant deux liquides non miscibles, d'indices optiques différents, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen élastique (36) adapté à se déformer lors d'un changement de pression des liquides tout en maintenant le parallélisme entre les deux plaques transparentes.
2. Monture de lentille selon la revendication 1, comprenant une paroi (30) entourant l'une des plaques transparentes (38) et délimitant en partie le volume interne (15), ladite paroi comprenant des portions pliées (36) à symétrie de révolution autour de l'axe optique (A) de la lentille.
3. Monture de lentille selon la revendication 2, dans laquelle les portions pliées (36) comprennent au moins un pli circulaire centré sur l'axe optique (A) de la lentille.
4. Monture de lentille selon la revendication 1, comprenant: - un couvercle (30) lié à l'une des plaques transparentes (38) ; - un corps (16) lié à l'autre des plaques transpa- rentes (24) ; et - une pièce intermédiaire (42), liée au corps ou formant avec le corps une pièce unique, et comprenant une ouverture conique ou cylindrique (48) au niveau de laquelle est susceptible de se déplacer l'interface entre les deux liquides.
5. Monture de lentille selon la revendication 4, dans laquelle le couvercle (30) comporte une première paroi latérale cylindrique (34), le corps (16) comportant une seconde paroi latérale cylindrique (20) de diamètre inférieur au diamètre de la première paroi cylindrique, la lentille comprenant un joint (50) comportant une portion torique (52) comprimée entre le couvercle et la pièce intermédiaire et une portion de jupe (54) comprimée entre les première et seconde parois latérales cylindriques.
6. Monture de lentille selon la revendication 5, dans laquelle la première paroi latérale (34) comprend un rebord serti (56) sur le corps (16).
7. Monture de lentille comprenant une couche d'étanchéité (42) et la plaque transparente (24) associée et/ou entre le corps (16) et la plaque transparente.
8. Monture de lentille selon la revendication 4, dans laquelle le corps (16) et/ou le couvercle (30) est lié à la plaque transparente (24, 38) associée par un verre de soudage (22, 40) recouvert d'une couche de protection à base de composés organiques.
9. Procédé de fabrication d'une monture de lentille (10) à focale variable comprenam deux plaques transparentes (24, 38), comportant les étapes suivantes: - disposer les plaques transparentes de façon qu'elles délimitent au moins en partie un volume interne (15) contenant deux liquides non miscibles, d'indices optiques différents, les deux plaques transparentes étant au moins en partie en vis-à-vis et parallèles l'une à l'autre; et - prévoir un moyen élastique (36) adapté à se déformer lors d'un changement de pression des liquides pour maintenir le parallélisme entre les deux plaques transparentes.
10. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre les étapes suivantes: - prévoir un couvercle (30) lié à l'une des plaques transparentes (38) et comportant une première paroi latérale 30 cylindrique (34) ; - prévoir un corps (16) lié à l'autre des plaques transparentes (24) et comportant une seconde paroi latérale cylindrique (20) de diamètre inférieur au diamètre de la première paroi cylindrique; 10 15 selon la revendication 4, entre la pièce intermédiaire - disposer, au niveau du corps, une pièce intermédiaire (42) comprenant une ouverture conique (48) au niveau de laquelle est susceptible de se déplacer l'interface entre les deux liquides; et - sertir le couvercle sur le corps avec interposition d'un joint (50) comportant une portion torique (52) comprimée entre le couvercle et la pièce intermédiaire et une portion de jupe (54) comprimée entre les première et seconde parois latérales cylindriques.
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