<Desc/Clms Page number 1>
Dispositif optique à écrans lenticulaires et procédé pour sa production au. nom de : PID CORPORATION résidant aux Etats-Unis.
Il est signalé, à toutes fins utiles, que l'invention a fait l'objet d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amé- rique le 14 mai 1962, No. 202.930, d'une demande de brevet en Grande-Bretagne déposé;, le 13 mai 1963, No.18917,/63 et.d'une * La présente invention se rapporte à des dis- positifs optiques comportant des écrans lenticulaires, qui sont généralement connus dans la technique sous le nom de "dispositifs parallactiques iconoscopiques", et à un procédé pour leur production.
Pour bien comprendre les divers aspects de la présente invention, il est utile de saisir initialement les principes qui sont à la base de la construction et de l'utilisation des dispositifs parallactiques.
Les dispositifs parallactiques iconoscopiques sont des dispositifs optiques qui produisent une illusion de relief ou d'images changeantes. Dans un dispositif en relief, l'observateur voit une image qui semble être en trois dimensions et ce, que le dispositif parallactique soit légèrement déplacé ou non.
Par contre, un dispositif à images changeantes est, lors de son utilisation normale, déplacé par rapport aux yeux de l'observateur. Par suite de ce mouvement, l'observateur a l'illusion qu'une partie, au moins, de l'image change de position. C'est ainsi, par exemple, que l'observateur peut avoir l'impression que l'image bouge, demande de brevet en République Fédérale allemande déposée le 14 mai 1963 sous me No. R 35.189 VIb/75d
<Desc/Clms Page number 2>
par exemple, qu'un homme déplace, son bras d'une position où sa main est dans la poche à une position où la main est au-dessus de la tête.
Il convient de préciser que le terme "iconos- copique" ne se rapporte pas nécessairement à une image, mais qu'il entend désigner n'importe quelle sorte de repré- sentation, que celle-ci ait la forme d'un texte, d'une vé- ritable création artistique ou d'une autre vue quelconque, la présente invention ayant trait à des dispositifs paral- lactiques iconoscopiques pouvant aussi bien montrer une image en relief qu'une image changeante, ou des variantes de ces dernières.
Les dispositifs parallactiques iconoscopiques comprennent une couche d'image "lignée" (ou formée de li- gnes) au-dessus de laquelle est disposé un écran ligné.
Cette couche d'image lignée comprend un certain nombre de panneaux, ayant tous sensiblement la même largeur. Dans un dispositif parallactique iconoscopique créant l'illusion optique ou la perception sensorielle d'une image changean- te, les panneaux voisins de la couche d'image contiennent souvent une partie d'une image prise du même point de vue, mais à des instants différents. C'est ainsi, que si l'on désire produire un dispositif donnant l'illusion d'un homme levant la main, les panneaux voisins de la couche d'image comprennent essentiellement des parties de deux images qui différent par la position de la main, vue du même point de vue, c'est-à-dire deux images prises à des instants diffé- rents.
Les panneaux voisins pourraient être constitués par des parties d'image séparées, adaptées à être regardées successivement, mais la disposition fondamentale est essen- tiellement la même.
Par contre, lorsqu'un dispositif parallactique iconoscopique est adapté à créer un effet de relief, les panneaux voisins de la couche d'image portent des parties de la même image, mais des points espacés d'un panneau quelconque suivant un axe parallèle donné, parallèle à la largeur des panneaux, représentent un point de l'objet re- - présenté qui est considéré d'un point de vue relatif ou sous un angle différent.
<Desc/Clms Page number 3>
Quoique les principes qtiques sur lesquels sont fondés les dispositifs adaptés à créer des illusions de relief ou d'images mouvantes soient connus depuis longtemps, et malgré qu'il existe à l'heure actuelle sur le marché un besoin constant pour des dispositifs attirant l'oeil, il subsiste dans l'industrie le besoin d'un dis- positif parallactique pratique pouvant être fabriqué à / peu de frais par des techniques de production de masse.
Diverses suggestions ont été faites auparavant pour résoudre ce problème, C'est ainsi,par exemple, qu'il a été envisagé qu'une feuille de matière plastique raide relativement épaisse pouvait être amollie et formée en un écran lenticulaire venant se placer au-dessus d'une couche de base. Il a également été envisagé de liquéfier une ma- tire plastique au moyen d'un solvant et de l'appliquer ensuite sur une couche de @@e, le solvant étant évaporé après formation d'un écran lenticulaire dans la matière plastique. Il a encore été suggéré d'utiliser des pellicu- les plastiques qui pourraient être fixées à une bande sous jacente portant des images, par la chaleur et la pression ou par un solvant.
Enfin, il a été suggéré d'utiliser des émulsions photosensibles qui pourraient être appliquées à l'arrière d'un écran lenticulaire, avant d'être exposées et développées.
L'utilisation des solvants a eu pour résultat de maculer l'image, de sorte que son apparence était gra- vement affectée. L'utilisation de minces feuilles avait pour conséquence, par suite de leur minceur et/ou de leur élasticité, de conduire à des produits non uniformes, alors que l'uniformité est une condition essentielle imposée par des exigences optiques précises. D'autre part, le recours à des feuilles épaisses avait non seulement pour résultat d'augmenter le prix, mais également de limiter sévèrement les utilisations auxquelles le produit pouvait Être adapté.
Quant à l'utilisation d'émulsions photosensibles, le temps exigé pour le traitement de chaque dispositif était exces- sif et, en outre, à cause des traitements chimiques, la matière des écrans lenticulaires était apparemment limitée au verre.
<Desc/Clms Page number 4>
Les propositions antérieures étaient orientées vers des modifications de la forme du produit et vers des variations des techniques par lesquelles le produit était réalisé, aucune attention n'étant accordée aux caractéris- tiques physiques elles-mêmes* Malgré les nombreuses propo- sitions antérieures qui ont été faites, il n'existe, sur le marché, qu'un seul type de dispositif parallactique.
Plus précisément,.le seul dispositif commercial existant comprend un écran lenticulaire relativement épais et prati- quement rigide qui est fixé à une couche d'image sous-ja- cente par un adhésif. Pour réaliser le dispositif, l'écran et la couche d'image sont initialement formés séparément, puis un revêtement adnésif est appliqué entre ceux-ci, après quoi, avant que l'adhésif ne soit sec, un ouvrier ajuste manuellement la couche d'image par rapport t l'é- cran pour obtenir un alignement correct. Cette procédure a limité l'utilité du produit, qui était relativement coûteux, et, en outre, la netteté de l'image était médio- cre.
Du point de vue pratique, il est clair que plus l'é- cran lenticulaire est épais, meilleure est l'illusion de relief qui peut être créée, mais avec des matières plasti- ques à bon marché, les propriétés de transparence et de diffusion posent des problèmes* En même temps, du point de vue économique, ainsi que de celui de l'utilité et de l'uni- versalité du produit, il est clair que plus l'écran lenti- . culaire est minc-e,mieux cela vaut, mais que, plus l'écran est mince, plus critiques sont sa résistance à l'abrasion et son élascicité. En outre, on conçoit qu'il est préféra- ble de pouvoir utiliser les matières existantes ou des ma- tières qui ne sont que légèrement modifiées pour produire un dispositif parallactique commercial.
Or, non seulement ces propriétés ou caractéris- tiques physiques quelque peu incompatibles posent des pro- blêmes aux techniciens, mais, en outre, on doit affronter le problème de la réalisation d'écrans lenticulaires uni- formes car ceux-ci doivent assumer la fonction d'un élément optique, à quoi s'ajoute le problème de pouvoir manipuler la matière de façon qu'une image puisse être correctement unie à celle-ci à une échelle de production industrielle.
<Desc/Clms Page number 5>
La présente invention apporte, pour la premiè- re fois, une solution pratique à ce problême en s'écartant des suggestions de la technique antérieure. La demanderesse a découvert qu'en adoptant une combinaison particulière de caractéristiques physiques dans un dispositif de type par- ticulier, on pouvait résoudre tous les problèmes antérieurs.
Plus précisément, la demanderesse a essentiellement décou- vert qu'en adoptant un compromis entre un groupe sélection- né de caractéristiques physiques dans un dispositif de ty- pe particulier, des résultats satisfaisants pouvaient être obtenus à une échelle industrielle.
Quoique l'ordre de présentation de ce groupe sélectionné de particularités découvertes par la demande- resse n'ait qu'une importance secondaire, il est utile de considérer ces particularités plus en détail. En ce qui a trait au produit lui-même, la demanderesse s'est détour- née des domaines et des techniques hautement développées pour lier des bandes ensemble avec un adhésif ou un sol- vant en vue d'unir des couches préformées et analogues et a découvert que des matières thermoplastiques devaient être utilisées, En outre, la demanderesse a découvert que le fait, soit de coucher et de former la matière thermoplasti- que directement au-dessus d'une couche sous-jacente portant l'image, soit d'imprimer l'image directement au dos d'un écran ainsi formé, constituait une approche pratique du point de vue industriel,
ce qui revient à dire que le dis- positif de l'invention possède un écran lenticulaire ther- moplastique et que l'image est directement au contact de la face arrière de celui-ci.
Ensuite, tout en reconnaissant les avantages des écrans relativement épais pour obtenir une meilleure illusion de relief, mais en tenant compte du problème de l'obtention d'une transmission lumineuse convenable et de la diffusion de la lumière par des écrans épais faits de ma- tire existante et en tenant également compte de la dépense qui s'y rattache, la demanderesse a adopté un compromis d'épaisseur se situant entre des limites particulières et a situé la diffusion et la transmission de la lumière en- tre des limites particulières, de manière à obtenir un
<Desc/Clms Page number 6>
produit possédant des propriétés convenables du point de vue pratique et économique pour créer une illusion, tout en maintenant une netteté satisfaisante.
Toutefois, le simple fait d'adopter un compro- mis concernant le type général de la matière utilisée, de l'épaisseur de celle-ci et de ses propriétés de diffusion et de transparence, ne suffit pas pour rendre le produit industriellement valable. Au contraire, tout en restant dans les limites prescrites par ces facteurs, la demanderes- se a trouvé qu'on devait adopter un compromis entre l'élas- ticité et la flexibilité, afin que le produit ait la sta- bilité voulue et qu'il soit adapté, par exemple, à suppor- ter les pressions de manipulation et/ou les pressions exer- cées par un cliché ou autre.
Ensuite, en relation directe avec ces facteurs, la demanderesse a adopté un compromis entre la résistance à l'abrasion de l'écran lenticulaire et la largeur des lentilles, afin de réaliser des combi- naisons générales mutuellement dépendantes.
En conséquence, l'invention réside dans la
4rie interdépendante de relations entre l'unité structu- rale particulière et la combinaison particulière de carac- téristiques physiques qui, ensemble, conduisent à un pro- duit industriel satisfaisant lequel a longtemps manqué à l'industrie, malgré la multitude des propositions antérieu- res.
Selon l'invention, un dispositif parallactique iconoscopique comprend une couche d'image lignée et un écran lenticulaire ayant une face de base et une face antérieure lenticulée* La couche d'image est fixée directement au contact (sans interposition d'adhésif ou autre) de la face de base de l'écran et est alignée pour créer l'illusion d'optique avec les lentilles définies par la face antérieu- re de celui-ci.
L'écran est formé d'une résine synthétique thermoplastique dont l'épaisseur est comprise entre 0,125 et 0. 625 mm, mesurés entre la face de base et le sommet des lentilles de la face antérieure lenticulée de l'écran, à une flexibilité comprise entre 70 et 1400 kg/cm2, une résis-- tance à l'abrasion comprise entre 5 et 50 mg, un module d'élasticité compris entre 700 et 4200 kg/cm2 à 22 C, une
<Desc/Clms Page number 7>
transparence comprise entre 40 et 100%, et une diffusion comprise entre 0 et 15%. Les petites lentilles de l'écran ont une largeur comprise entre 0,125 mm et 0,375 mm.
D9autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, dans lequel la fig. 1 est une perspective partielle agran- die d'un dispositif parallactique iconoscopique conforme au mode de réalisation préféré de l'invention, la fig. 2 est une vue partielle en bout du dispositif de la fig. 1, la fige 3 est une coupe schématique agrandie d'un dispositif, tel que celui de la fig. 1, mais qui est adapté à créer l'illusion d'une image changeante à deux positions, la fig. 4 est @@e coupe schématique agrandie, analogue à la fig.
3, mais qui présente un dispositif mo- difié adapté à créer l'illusion d'une image changeante à plusieurs positions, la fige 5 est une vue de coupe en bout schéma* tique agrandie d'un dispositif adapté à créer l'illusion d'une image changeante et montre la disposition de ce dis- positif par rapport aux yeux d'un observateur, la fig, 6 est une vue en bout partielle sché- matique agrandie d'un dispositif, tel que celui de la fige 1, mais qui est adapté à créer une illusion de relief, et montre la disposition de ce dispositif par rapport aux yeux de l'observateur, la fig. 7 est une vue schématique partielle agrandie d'un dispositif, tel que celui de la fig. 6, la fig. 8 est une vue schématique partielle agrandie d'un dispositif, tel que celui de la fig.
1, et montre les caractéristiques dimensionnelles qui jouent un rôle important dans l'invention, la fig. 9 est une vue partielle schématique agrandie d'une couche d'image adaptée à être incorporée dans un dispositif tel que celui de la fige 1 et montre - les "panneaux" constituant cette couche,
<Desc/Clms Page number 8>
la fig. 10 est une vue latérale schématique d'un dispositif adapté à unir les couches de base portant l'image à une matière plastique, la fig. 11 est une élévation partielle d'une variante de réalisation de l'invention, la fige 12 est une vue en coupe partielle agrandie du dispositif de la fig. 11, la couche d'image étant exagérée pour plus de clarté, la fig.
13a est une vue latérale schématique partielle agrandie de la partie antérieure d'une forme modifiée de lentille pouvant être formée sur un écran len- ticulaire, la fig, 13b est une vue latérale schématique, partielle agrandie de la partte arrière de la lentille mo- difiée de la fig. 13a, la fige 14 est un plan partiel agrandi d'un écran lenticulaire conforme aux fige 13a et 13b, la fige 15 est une coupe partielle agrandie d'un dispositif conforme à l'invention, comportant les len- tilles modifiées des fige 13a et 13b, la fig. 16 est une vue latérale schématique agrandie d'une autre variante de forme d'une lentille pou- vant être incorporée à un dispositif conforme à l'Inven- tion, la fig.
17 est un plan partiel agrandi d'un écran lenticulaire conforme à la variante de la fig. 16, la fig. 18 est une coupe partielle agrandie d'un dispositif conforme à l'invention, comportant un écran tel que celui représenté sur la fig. 17, et la fige 19 illustre un dispositif et un procédé pour réaliser le dispositif de la fig. 11.
En se référant au dessin, on voit un disposi- tif parallactique iconoscopique 2 qui comprend une couche d'image lignée ou rayée 4 au-dessus de laquelle est fixé directement un écran lenticulaire 6. L'écran 6 comporte une face inférieure ou de base 8 et une face supérieure ou an- térieure lenticulée 10. La couche d'images 4 est directement appliquée contre la face inférieure 8 de l'écran 6, sans aucune interposition d'un adhésif ou d'une matière analogue.
<Desc/Clms Page number 9>
L'écran 6 ou, plus précisément, sa face lenticulée 10, comprend une série de courbures semi-cylindriques formant la face intérieure des éléments de lentille allongés 12.
Comme représenté, chaque élément de lentille constitue, de préférence, une lentille simple ayant une face antérieure à courbure circulaire et une face arrière plane. LE foyer des lentilles 12 de l'écran est situé au moins sensible- ment, dans le plan de la base de celui-ci ou dans le plan de l'image porté par la couche 4.
Selon l'invention, l'écran 6 lui-môme a une épaisseur comprise entre 0,125 mm et 0,625 mm. Cette épais- seur sera mieux comprise en se référant à la fig. 2. Sur cette figure, la lettre t désigne l'épaisseur maximale de l'écran, c'est-à-dire la distance entre le sommet d'une lentille 12 et la face arrière 8 de celle-ci.
L'expression "couche d'image lignée" est utili- sée ci-comtre dans un sens très général, pour désigner n'im- porte quel type de couche portant un certain nombre de pan- neaux ayant sensiblement la même largeur et produisant une ou plusieurs images lenticulées, La couche de base portant les images peut être constituée d'une partie d'une feuille de papier, de carton à surface glacée, etc.
Toutefois, il est clair que dans certains cas, il pourrait être avantageux d'imprimer la couche de base directement sur la face arrière de l'écran lenticulaire, comme il est décrit plus en détail ci-après à propos d'un autre mose de réalisation de l'invention.
Ayant ainsi esquissé les caractéristiques gêné- ! rales de la couche de base incorporée dans le mode de réa- lisation préféré de l'invention, on peut maintenant considé- rer l'image lignée qu'elle porte. A cet effet, il convient de se référer à la fig. 9, où l'on voit la couche de base comme étant constituée par un certain nombre de panneaux 5, 5a, 5b, 5c, ayant sensiblement la même largeur et qui sont séparés par un certain nombre de panneaux identiques 7, 7a, 7b et 7c. Dans le cas où l'on cherche à produire l'illusion d'une image changeante, les panneaux 5-5c seraient diffé- rents (dans le temps) des panneaux 7-7c.
Autrement, dans le
<Desc/Clms Page number 10>
cas où l'on cherche à produire une image en relief, cha- cun des panneaux 5-5c et 7-7c différeraient en ce qui con- cerne le "point de vue". En se référant à la fig, 3, qui présente une vue en coupe fortement agrandie du dispositif de la fig. 1, ou du moins, d'une partie de celui-ci, on no- te que chaque lentille 12 possède une face antérieure incur- vée 16 et une face arrière plane 18, formant ainsi un simple élément de lentille convergent plan-convexe. A l'arrière de l'élément de lentille 12 est fixée une partie de la couche de base 4.
Sur la fig. 3, chaque panneau porté par la cou- che de base 4 est présenté comme étant disposé au-dessus de celle-ci car ces panneaux sont imprimés de la même ma- nière qu'une impression est appliquée à la surface d'un morceau de papier,
Il va de soi que le terme "impression" est uti- lisé ci-contre pour désigner un procédé d'impression clas- sique du type à lettres en relief, ainsi que les procédés lithographiques, de gravue, de sérigraphie et/ou les tech- niques d'impression en couleurs, l'impression normale à "'entre ou d'autres moyens appropriés pour appliquer une image.
En se reportant à nouveau à la fige 3, on note que les panneaux représentés sur celle-ci sont hachurés par des croix et par des lignes parallèles exactement comme sur la fige 9. Sous chaque lentille 12, se trouve un panneau x et un panneau y et on suppose que le dispositif de la fige 3 est un dispositif à image changeante. Le panneau x peut, par exemple, être l'un des panneaux 5 à 5c, le panneau y pouvant ainsi être l'un des panneaux 7 à 7c de la fige 9.
Le point essentiel à comprendre, en l'occurrence, est que sous chaque lentille, sont disposés, au moins deux pan- neaux. Ces panneaux pourraient, le cas échéant, être rela- tivement plus étroits que représentés ou pourraient être communs à deux lentilles 12 voisines.
On suppose, en se référant à nouveau à l'exem- ple de la fig. 3, que les panneaux x et ± diffèrent en ce qui concerne le temps ou l'instant, et que tous les pan- neaux x forment une image composite d'un homme, dont la
<Desc/Clms Page number 11>
main est baissée, tandis que tous les panneaux y consti- tuent une image composite d'un homme dont la main est le- vée. En d'autres termes, on suppose que la couche d'image se compose de deux images séparées et que ces deux images ont été divisées en un certain nombre de rubans très é- troits. On suppose encore que les rubans constituant l'une des images sont intercalés successivement entre ceux de l'autre.
Dans ces conditions, si l'on regarde en même temps tous les panneaux x, on voit l'une des images, tan- dis qu'en examinant simultanément tous les panneaux y, on voit l'autre image. Il a été supposé ici, que des deux images représentent l'une un homme dont la main est baissée et l'autre un homme dont la main est levée. On supposera, encore, que le dispositif parallactique est disposé par rapport aux yeux de l'utilisateur, comme le montre la fig.
5, c'est-à-dire que l'axe 1 @gitudinal des petites lentil- les s'étend horizontalement ou parallèlement à une droite horizontale passant entre les yeux de l'utilisateur. Dans cette hypothèse, on supposera aussi que les yeux de l'uti- lisateur voient le dispositif parallactique de manière que les rayons réfléchis par ce dispositif et qui passent par les yeux de l'utilisateur, coupsent les petites lentilles 12 suivant un certain angle.
On supposera encore que le dispositif parallac- tique iconographique 2 adapté à présenter une image chan- geante est orienté de manière que les rayons C1 et C2 (fig. 3) représentent des rayons parallèles allant vers les yeux de l'utilisateur. Cette hypothèse de rayons parallèles se justifie par le fait que les lentilles sont très petites et qu'elles ont une très courte focale, de sorte que la distance de l'image est extrêmement petite comparativement à la distance de l'objet ou à la distance des yeux de l'utilisateur.
Quand la ligne de vision est dirigée suivant les lignes Cl et C2 de la fig. 3, il en résulte, par suite de la position du dispositif parallactique et de l'indice de réfraction commun des éléments de lentille 12, que l'ob-# servateur ne voit que les panneaux y. Les rayons sont ia- fléchis dans les lentilles, comme l'indique la fig. 3. Ain-
<Desc/Clms Page number 12>
si, l'observateur ne perçoit que l'image représentant l'homme dont la main est levée, dans le présent exemple.
A supposer maintenant que le dispositif paral- lactique est tourné autour d'un axe horizontal de manière que les rayons lumineux réfléchis de l'image et allant vers les yeux de l'utilisateur sont les rayons parallèles C'l et C'2 de la fige 3. Par suite de l'indice de réfraction des petites lentilles et de la position relative du dispositif et des yeux de l'utilisateur, ces rayons ne proviennent que des panneaux x qui, en accord avec le présent exemple, reproduisent l'image d'un homme dont la main est baissée.
En d'autres termes, quand on regarde un dispositif de ce genre, sous un certain angle, on voit tous les panneaux re- présentant une même image, e' quand on la regarde sous un autre angle, on aperçoit tous les panneaux représentant une autre image.
Bien qu'il n'ait été question que de deux posi- tions différentes d'un homme lors de la description de la fige 3, on pourrait incorporer autant de positions diffé- rentes qu'on le désire. La seule limitation réside dans le fait que plus le nombre des panneaux incorporés augmente, plus la définition des détails diminue et, ainsi, du point de vue de la netteté des détails, le nombre des panneaux doit être limité. Toutefois, sur la lige 4, on voit quatre images différentes disposées derrière chaque petite len- tille. Plus précisément, on voit que des panneaux P1, P2, P3 sont disposés successivement derrière chaque lentille voisine, et qu'il en est de même pour les panneaux Ql, Q2, Q3, SI, S2, S3 et Tl, T2, T3.
On supposera que les panneaux P1, P2 et P3 ou comme ils seront qualifiés ci-après :les panneaux "P" constituent respectivement les sections liné- aires de l'image d'un garçon ayant la main dans la poche, que les panneaux Ql, Q2 et Q3, qualifiés ci-après de "pan- neaux Q" proviennent d'une image montrant le même garçon dans la même pétition, mais ayant sorti sa main de la po- che et l'ayant amenée près de la poitrine, que les panneaux SI, S2 et S3, qualifiés ci-après de "panneaux S" présentent la même image du même garçon, mais qui a levé sa main près de sa tête, que les panneaux Tl, T2 et T3 qualifiés ci-
<Desc/Clms Page number 13>
après de "panneaux T", représentent la Même image du même garçon, mais ayant levé la main au-dessus de la tête,
que le dispositif parallactique iconoscopique est initialement disposé de manière que les rayons cheminent, entre les yeux de l'utilisateur et le dispositif, le long des tra- jectoires indiquées par les flèches en pointillés. Dans ces conditions, par suite de l'indice de réfraction des petites lentilles et de l'orientation du dispositif, l'utilisateur ne verra que les panneaux P, On supposera alors que le dispositif a été tourné de manière que les rayons entre les yeux de l'utilisateur et celui-ci soient parallèles aux flèches en tirets, Dans ces conditions, l'utilisateur ne voit que les panneaux Q. On supposera en- core que le dispositif est ensuite tourné de manière que les rayons entre les veux de l'utilisateur et celui-ci sont parallèles aux flèches à hampe continue. Dans ce cas, seuls les panneaux S sont visibles.
Maintenant, en allant encore plus en avant, un supposera que le disposi- tif est tourné à la position où les flèches ondulées sont parallèles aux rayons passant entre les yeux de l'utilisa- teur et le dispositif. Dans ce cas, seuls les panneaux T seraient visibles. Ainsi, en tournant le dispositif paral- lactique par rapport aux yeux de l'utilisateur, l'image qu'il porte, qui est supposée ici, être celle d'un garçon, présente des caractéristiques changeantes, c'est-à-dire, que l'illusion est créée que le garçon retire sa main de la poche et l'amène au-dessus de la tête.
Dans les paragraphes qui précèdent a été dé- crit un dispositif à image changeante. La construction d'un dispositif donnant l'illusion d'une image en relief correspond à celle du dispositif ci-dessus. Toutefois, dans le dispositif en relief, un panneau individuel de la couche d'image est.placé sous chaque petite lentille de l'écran faisant partie du dispositif et tous les panneaux présentent la même image. C'est ainsi, que, comme le montre la fig. 7, sous chaque petite lentielle 12a, 12b et 12c ;:est placé un panneau complet individuel X. X' et X". Sur chacun des panneaux X, le point de vue varie le long de sa longueur
<Desc/Clms Page number 14>
suivant un axe donné s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal de la lentille.
En principe, chacun des pan- neaux X comprend une série continue d'images linéaires ou allongées indivisibles changeantes qui se fondent l'une dans l'autre et qui commencent par exemple, au bord droit du panneau; Cette série d'images linéaires se déplace con- tinuellement à travers la largeur du panneau X et ne s'ar- rête qu'en arrivant au bord de gauche de celui-ci. L'image linéaire du panneau X' commence à proximité immédiate de la fin de l'image linéaire du panneau X, En conséquence, il y a une image complète qui est continue dans un certain sens, mais dont le point de vue varie le long d'un axe transversal donné de chacun des panneaux constituant l'image.
En plus des différences de points de vue sur chaque axe transversal d'un panneau, il y a également une différence de points de vue entre les parties longitudinalement espa- cées des panneaux, de sorte qu'une image complète est for- mée par la série de panneaux.
Pour utiliser le dispositif en relief décrit ci-dessus, on dispose les axes longitudinaux des petites lentilles perpendiculairement à une droite s'étendant en- tre les yeux de l'utilisateur. Ainsi, comme le montre la fig. 7, l'oeil gauche de l'Utilisateur reçoit des rayons réfléchis le long des lignes L1 et L2, par exemple, tandis que son oeil droit voit les rayons réfléchis le long des lignes R1 et R2. Les rayons L1 et L2 émanent d'un point, d'un panneau donné, qui est espacé latéralement du point de ce même panneau dont émanent les rayons R. et R2. L'ef- fet et le même que si l'observateur regardait une diaposi- tive stéréoscopique placée dans un stéréoscope.
Des vues séparées de la même image provenant de points de vue dif- férents sont reçues simultanément par les deux yeux de l'observateur et le cerveau de celui-ci synthétise ces ima- ges et crée par perception sensorielle l'illusion d'une image tridimensionnelle, ou en relief.
Le fonctionnement du dispositif de la fige 7 vient d'être décrit en considérant une petite lentille 18 de celui-ci, mais il est bien évident que l'observateur reçoit les rayons émanant de toutes les petites lentilles et qu'il perçoit ainsi une image générale ou en relief. Le
<Desc/Clms Page number 15>
fonctionnement, en ce qui a trait à chaque petite lentille du dispositif, étant le même que celui décrit ci-dessus, l'illusion créée par chacune d'elles n'a, par conséquent, pas besoin d'être discutée en détail.
L'alignement entre les petites lentilles de l'écran et les panneaux sur la couche de base ou d'image dans les dispositifs parallactiques finaux repose pratique- ment sur les mêmes considérations, qu'il s'agisse d'images en relief ou d'images changeantes et, dans les deux cas, les techniques d'impression existantes peuvent être utili- sées. La différence réside dans la position exacte des pan- neaux par rapport aux lentilles surjacentes, comme il a été expliqué ci-dessus. De même, la forme de l'écran lenticu- laire est pratiquement la même, indépendamment du type d'illusion à créer.
En conséquence, les principes de l'in- vention s'appliquent également aux deux types d'images pa- rallactiques et, ayant ainsi décrit les principes fondamen- taux de fonctionnement de ces dispositifs, on va décrire maintenant - d'une manière générale - l'application de l'invention à chacun de ces deux types de dispositifs, étant bien entendu que les différences résident dans la forme particulière de la couche d'image et dans l'orienta- tion de l'écran lenticulaire et de la couche d'image.
On se souvient qu'il a été expliqué dans le préambule du présent mémoire que les caractéristiques physiques interdépendantes du produit de l'invention sont importantes, car elles rendent ce produit à la fois commer- cialisable et adapté à être produit en grande série à peu de frais. L'épaisseur de l'écran, désigné par la lettre t sur la fig. 2 se situe entre 0,125 et 0,625 mm. Quoique cet- te épaisseur définisse les limites maximales et minimales d'un écran réalisé conformément à l'invention, le mode de réalisation préféré de celle-ci envisage de former l'écran avec une épaisseur comprise entre 0,225 et 0,50 mm.
De plus l'écran terminé, dans sa forme définitive, a une résistance à l'abrasion comprise entre 5 et 50 mg, déterminée par la méthode d'essai normalisée ASTM D-1,044-56, en utilisant des roues "calibrage No Cs-17" pendant 1000 cycles. De plus,
<Desc/Clms Page number 16>
l'écran a une transparence comprise entre 40 et 100% dé- terminée par la méthode d'essai normalisée ASTM D-1746- 69T, et un coefficient de diffusion compris entre 0 et 15% déterminé par la méthode d'essai normalisée ASTm D-1003- 59T.
L'écran a une flexibilité comprise entre 70 et 1400 kg/cm2 mais, de préférence, entre 70 et 700 kg/cm2, déter- minée par la méthode d'essai normalisée AST? D-747-58T et a un module d'élasticité compris entre 70 et 420 kg/cm2 à 25 C, déterminé par la méthode d'essai normalisée ASTM 790-58T. Il est à noter, d'autre part, que l'écran compor- te des éléments lenticulaires ayant une largeur W, comme représenté sur la fig. 8, comprise entre 0,40 mm et 0,125 mm, mais, de préférence, entre 0.175 mm et 0.30 mm. Se- lon l'invention, ces lentilles ont un rayon r comme indi- qué sur la fig. 8, compris entre 0,0625 mm et 0,280 mm , mais dans le mode de réalisation préféré, on envisage des lentilles ayant un rayon compris entre 0,075 mm et 0,225 mm.
L'invention envisage d'utiliser des matières purement thermoplastiques poar la réalisation des disposi- tifs parallactiques iconoscopiques qui en font l'objet.
La désignation générale des matières propres à être utili- sées pour former une couche de base dans un tel dispositif est, généralement, celle de :hydrocarbure éthylénique non saturé. Les matières spécifiques entrant dans ce groupe et qui donnent les meilleurs résultats, et qu'on envisage de retenir pour former l'écran par des techniques de couchage sont le polyéthylène, le polypropylène, le polyéthylène téràthylate, le vinyl toluène, le chlorure de polyvinyle non plastifié et le chlorure de vinylidène. Quoique ces matières possdent toutes les caractéristiques désirables, on a trouvé que les meilleurs résultats sont obtenus avec les polyoléfines et, par conséquent, la formation d'un é- cran à partir d'une polyoléfine est un mode de construction préféré d'un dispositif conforme à l'invention.
L@s dispositifs conformes à l'invention peuvent- être produits par exemple, par un procédé tel que celui qu'illustre la fig. 10. Sur cette figure, une feuille de
<Desc/Clms Page number 17>
papier 254 est entraînée en continu dans le pincement situé entre un cylindre de couchage 229 et un cylindre de trans- fert 232. Le papier reçoit un revêtement 236 qui est fourni par une source d'alimentation 230 sous le contr8le d'une lame de raclage 231. Le papier ainsi couché passe ensuite dans le pincement 272 situé entre le cylindre de transfert 232 et un cylindre d'impression 233 dont la surface périphé- rique est formée de manière à emprindre les petites lentil- les dans le revêtement 236.
Le cylindre d'impression 233 est, de préférence, refroidi et le revêtement 236 ainsi formé en un écran lenticulaire solidifié, de sorte que la structure lamée 237 quitte le cylindre d'impression 233 pour se rendre à un dispositif de réception 238.
Quelle que soit la matière du groupe mentionné ci-dessus qui est utilisée, et qui convient pour produire des dispositifs couchés, celle-ci doit également posséder certaines propriétés physiques et, notamment, avoir un point de fusion compris entre 105 C et 260 C, mais, de préféren- ce, entre 135 et 175 C, une viscosité de revêtement à ces températures comprise entre 10 et 200 poises, une tempéra- ture de solidification supérieure à -17,8 C, mais, de pré- férence, qui n'est pas supérieure à la température ambiante normale ou environ 22 C et, en outre, elle doit pouvoir être étalée à sa température de fusion et à sa viscosité de revêtement en une couche 236 ayant une épaisseur com- prise entre 0,01 mm et 0,6 mm.
Les propriétés physiques précédentes de la ma- tiére plastique sont importantes, car le procédé décrit en regard de la fige 10 est, de préférence, exécuté de manière que la matière plastique ait une température comprise entre 105 et 260 C avec une viscosité entre 10 et 200 poises, quand elle est appliquée sur le papier. De plus, comme il a été indiqué, celle-ci est formée et solidifiée après le couchage, la solidification ayant lieu pendant que la ma- tiére plastique est au contact du cylindre d'impression 233, de sorte que les petites lentilles sont formées au act de ce qui constitue leur matrice de formage et, ensuite, gardent leur forme.
<Desc/Clms Page number 18>
Les petites lentilles ont été décrites ci- dessus comme étant circulaires, mais il ressort des para- graphes qui vont suivre, que ces lentilles pourraient éga- lement être asphériques, c'est-à-dire pas exactement sphé- riques, et avoir, au lieu de cela, une forme légèrement pa- rabolique afin de corriger l'aberration sphérique.
Si l'on considère le procédé de couchage ci- dessus ou même la technique d'impression décrite ci-après dans le contexte du l'invention, il devient évident que les divers facteurs physiques sont interdépendants. Plus pré- cisément, l'épaisseur doit être en rapport avec la transpa- rence et avec la diffusion pour que les propriétés optiques de l'écran soient satisfaites et, ensuite, l'élasticité doit être en rapport avec la flexibilité dans les limites opti- ques d'autres facteurs, afin que la matière maintienne sa forme optique tout en étant suffisamment flexible pour être largement utilisée et pour s'adapter à la technique de production en grande série représentée sur la fige 10.
En outre, ces facteurs doivent être liés à une largeur correc- te des lentilles par rapport à l'épaisseur de l'écran et, également, par rapport à la résistance de l'abrasion, en vue de la durabilité et des possibilités de manipulation du dispositif. Comme il a été mentionné ci-dessus, ces di- vers facteurs sont quelque peu incompatibles et, pour cet- te raison, la combinaison totale est importante.
Comme le montre la fig. 8, le plan focal de la petite lentille se situe le long de la ligne fp où la longueur focale est égale à F et où le foyer est désigné par f. On remarque sur cette figure que le plan focal défi- nit un arc. Pour obtenir un maximum de netteté, la couche d'image ou l'image portée par Celle-ci devrait être située le long de cet arc. Toutefois, lors de la formation d'un dispositif parallactique iconoscopique, la réalisation d'une surface arrière incurvée soulève certains problèmes, et, par conséquent, du point de vue pratique, il est pré- férable que la surface arrière de l'écran lenticulaire soit plane.
<Desc/Clms Page number 19>
Compte tenu de ces problèmes de fabrication, et du fait de la préférence donnée à un mode de construc- tion comportant une face arrière plane, il est clair que l'image ne peut pas être située exactement dans le plan focal. D'autre part, si l'image était disposée à l'une ou l'autre extrémité du plan focal, il en résulterait néces- sairement qu'une partie de l'image .serait particulièrement nette et que l'autre serait particulièrement floue. En conséquence, l'invention envisage de situer le plan focal des éléments lenticulaires à une position intermédiaire en- tre les limites supérieure et inférieure du plan d'image ou du plan focal fp.
Dans l'exposé qui précède, on s'est plus parti- culièrement attaché au mode de réalisation préféré de l'invention dans lequel un dispositif parallactique iconos- copique et formé de deux meneaux séparés de matière, no- tamment d'un écran lenticulaire en matière plastique et d'une couche de base directement fixée sur celui-ci sous la forme d'un morceau de papier, par exemple. Sur la face su- périeure, dans le dispositif final, une image était impri- mée sur la couche de base et pendant le traitement dont résultait la formation du dispositif final, cette image était alignée en guidant la feuille 254 vers le cylindre d'impression 233, comme l'exigeait le type particulier de dispositif à réaliser, les petites lentilles étant formées dans l'écran de ce dispositif.
A la différence du dispositif feuilleté ou à couches superposées décrit en détail ci-dessus, la variante de réalisation préférée du dispositif de l'invention envi- sage d'éliminer une couche de base séparée et d'imprimer une image directement sur un écran lenticulaire en matière plastique préalablement formé.
En accord avec cette variante préférée, que représente la fig. 11, le dispositif final comprend un écran lenticulaire flexible en matière plastique 600 sur la face de base duquel est imprimée directement une couche d'image 602. L'écran 600 présente un certain nombre de pe- - tites lentilles 604 qui sont formées dans celui-ci.
<Desc/Clms Page number 20>
Cet écran correspond, d'une manière générale, à l'écran lenticulaire décrit à propos du dispositif de la fig. 1, Les dimensions physiques de cet écran et des éléments lenticulaires formés dans celui-ci devraient être les mêmes que dans un écran, tel que celui utilisé dans le mode de réalisation de la fig. l, et dont les limites ont été spécifiées ci-dessus. Plus précisément, la largeur des pe- tites lentilles, l'épaisseur de l'écran, la flexibilité, la transparence et la diffusion se situent dans les limites indiquées à propos de l'écran de la fig, 1, et n'ont pas besoin d'être répétées ici.
Toutefois, en ce qui a trait au dispositif de la fige 11, il est certains autres facteurs qui doivent être pris en considération, Plus précisément, dans un dispositif fabriqué en accord avec la modification préférée de l'inven- tion, les problèmes d'incompatibilité et analogues n'ont pas une grande importance du fait de l'absence d'une couche de base absorbante susceptible d'aspirer le solvant ou le plastifiant de l'écran, lequel pourrait détruire l'image imprimée et la couche de base portant celle-ci. Quand l'i- mage est imprimée directement sur l'écran, tous ces pro- blêmes sont éliminés.
La matière plastique qui peut être choisie pour former l'écran du mode de réalisation de la fige 1, est à nouveau une matière thermoplastique dont le type peut va- rier sensiblement. C9est ainsi, par exemple, que l'on peut adopter du polyéthylène térathylate, du chlorure de poly- vinyle plastifié ou non, du polypropylène, du prolystyrêne orienté, des résines opoxydes de forme appropriée, des rési- nes polycarbonatées et des acétates plastifiées et/ou des butyrates, parmi beaucoup d'autres.
La matière plastique doit également avoir une résist ance à l'abrasion se situant entre 1 et 50 mg, de pré- férence entre 5 et 25 mg, déterminée selon la méthode d'essai normalisée ASTM D-1044-56 en utilisant des roues cali- brage No Cs-1% pendant 1000 cycles. La flexibilité de l'écran doit se situer entre 70 et 1400 kg/cm2, mais dans le mode de réalisation de la fig. 11, il est préférable qu'elle soit comprise entre 350 et 1050 kg/cm2, déterminée selon la méthode d'essai normalisée ASTM-D-747-58T.
<Desc/Clms Page number 21>
La stabilité dimensionnelle de l'écran du mode de réalisation de la fig. 11 a également de l'importance.
L'écran du .mode de réalisation de la fige 11 doit avoir une dureté Rockvell comprise entre M20 et M125, déterminée selon la méthode d'essai normalisée ASTM D 785-51. La ré- sistance de déchirement de la variante préférée doit être au minimum de 200 g, déterminée selon la méthode d'essai normalisée ASTM D 689-44.
Pour maintenir l'alignement prédéterminé voulu entre l'écran et l'image aussi bien dans le mode de réali- sation couché que dans celui où l'image est imprimée direc- tement sur l'écran, les coefficients de dilatation doivent, de préférence, rester dans des limites prescrites. D'une caractéristique particulièrement importante de toutes les matières plastiques utilisées pour fabriquer les disposi- tifs conformes à l'intention, est le coefficient de dila- tation thermique linéaire de celle-ci, lequel, en lîoccu- rence, doit se situer entre 7,5.10-4 et 7,5.10-3 mm/ c, déterminé selon la méthode d'essai normalisée ASTM D 696-44.
Avec certaines matières plastiques, le coefficient de dila- tation à l'humidité a également de l'importance et quoi- qu'il soit difficile de prescrire des limites à cet égard, d'après des essais définis, il est clair que ce coefficient de dilatation à l'humidité doit être tel que la dilata- tion ne dépasse pas 0,1% dans n'importe quelle direction en fonction des variations hygrométriques de l'atmosphère dans un écran donné en train d'être manipulé ou traité.
Cette grandeur peut, évidemment, varier légèrement, l'es- sentiel étant que le coefficient de dilatation à l'humidité n'ait pas pour conséquence de désaligner l'écran pendant le traitement dans la variante de réalisation préférée.
L'impression directe sur la face arrière de l'écran 600 de la fig. il d'une image a été décrite dans ses grandes lignes ci-dessus, mais en fait, il est préféra- ble que cette impression soit exécutée en accord avec une technique préférée qui est précisée ci-après. De plus, à la différence de la simple impression d'une couche unique d'entre, par exemple, registrée de façon à créer une illu- sion avec l'écran lenticulaire, et sur la face arrière de
<Desc/Clms Page number 22>
celui-ci, il est préférable, dans certains cas, lorsqu'on désire obtenir un dispositif opaque d'appliquer une couche d'impression supplémentaire.
A cet égard, il convient de se référer plus particulièrement à la fig. 12, où l'on voit que l'écran 600 porte, sur sa face arrière, une première couche d'impression désignée par la référence 606 et une seconde couche d'impression disposée sous la face arrière de la première* Cette seconde couche est désignée par la référence 608 et est généralement constituée par une cou- che d'entre blanche ou d'encre ayant une couleur pastel convenable.
Il a été suggéré que la couche 600 soit une seu- le couche et lorsqu'il s'agit d'un dispositif en noir et blanc, elle est, en fait, constituée par une seule impres- sion. Toutefois, la couche 606 peut également comporter une couche d'image en couleur, auquel cas, cette couche pourrait être formée par dés opérations d'impression suc- cessives déposant des encres de diverses couleurs à des emplacements sélectionnés de façon à produire la représen- t *ion finale voulue, c'est-à-dire que la couche peut être produite selon des techniques classiques de sélection de couleurs.
On se rappelle, évidemment, que la couche 606, quelle que soit la manière dont elle est déposée ou appli- quée, constitue une image lenticulée incluant des panneaux disposés sous les éléments de lentille respectifs 604 et, en alignement correct avec ceux-ci, compte tenu du type particulier de dispositif parallactique à produire.
Sur la fig. 12, la couche 606 est formée pour produire une image en relief ou à trois dimensions et com- prend des panneaux x et x' dont chacun est sous-jacent à un élément de lentille 604 et couvre l'aire comprise entre les bords longitudinaux de celle-ci. Les considérations énoncées en ce-qui concerne le repérage des panneaux de la couche d'image évoquées ci-dessus à propos du mode de réa- lisation de la fig. 1, s'appliquent également à cette va- riante préférée et, par conséquent, la manière dont un dis- positif à image changeante doit être produit et dont la con- cordance entre les panneaux de la couche d'image de celle- ci doit être réalisée, qui ont été discutées ci-dessus, s'ap pliquent également à ce mode de réalisation.
<Desc/Clms Page number 23>
La fige 19 montre un appareil adapté à former des écrans lenticulaires pourle dispositif de la fig. 11.
Cet appareil comprend un dispositif d'extrusion de forme classique comportant une tête d'extrusion 610 présentant une ouverture d'extrusion 612 de forme générale rectangu- laire. A la sortie de cette ouverture, on obtient, confor- mément aux techniques de traitement classiques des matières plastiques, un ruban mobile et fluide 614. Ce ruban, pen- dant qu'il est encore plastique, est introduit entre deux cylindres coopérants 616 et 618. Le profil du cylindre 616 cprrespond sensiblement à celui du cylindre d'impression 233 décrit en regard de la fige 10. Il présente une série de rainures parallèles 72, s'étendant autour de sa périphérie et ses rainures servent à profiler la face supérieure du ruban 614 pour y former des petites lentilles parallèles ou des éléments de lentille 604.
Le ruban 614 es légèrement comprimé pendant son passage entre les cylindres 616 et 618, afin de polir la face inférieure de la structure et former les petites lentilles dans la face supérieure de celle-ci. Les limites en ce qui concerne l'épaisseur de la feuille extrudée et formée correspondent à celles spécifiées ci-dessus pour le revêtement du mode de réalisation de la fig. 1.
Pour produire un bord de guidage sur la feuil- le formée, on procède, en même temps, que celle-ci est for- mée, à une opération de coupe. Comme le montre la fig. 19, deux arbres coopérants 620 et 622 sont supportés parallèle- ment de part et d'autre du ruban 614 directement à la droite des cylindres coopérants 616 et 618. L'arbre 622 porte un couteau circulaire 624 et dans l'arbre 620 est formée une gorge 626. La gorge 626 est alignée avec le couteau 624 et reçoit une partie de tranchant de celui-ci.
Le couteau 624 t la gorge 626 sont disposés intérieurement à l'un des bords notamment, du bord antérieur selon la fige 19 de la feuille 614' et en ligne avec une jonction entre deux petites lentilles 604. Ainsi, le couteau cir- culaire 624 coupe la feuille formée 614' parallèlement à l'axe longitudinal des petites lentilles qui y ont été for- mées.
<Desc/Clms Page number 24>
Il est à noter que la matière plastique utili- sée pour former la feuille 614' doit avoir une température de solidification comprise entre-17,8 et 22 C, de façon qu'elle soit dimensionnellement stable à sa sortie du cy- lindre de profilage 616. Le cas échéant, un dispositif de refroidissement classique, incluent des canaux de refroi- dissement ménagés dans le cylindre 616, et des moyens pour faire circuler un fluide de refroidissement à travers ceux-ci pourraient être utilisés pour solidifier la matière plastique à son passage à travers le cylindre 616.
La feuille profilée 614' qui quitte le mécanis- me de la fig. 19 pourrait être enroulée de façon classique sur un noyau approprie et pourrait être conservée pour être utilisée ultérieurement. Quand on le désire, en vue de réaliser le produit final, on fait passer le rouleau dans un dispositif de coupe et le bord sectionné 628 résul- tant de l'opération de coupe décrite ci-dessus, est utili- sé comme guide. La feuille continue est sectionnée en segments appropriés en la t anchant perpendiculairement à l'axe longitudinal des petites lentilles, en utilisant le bord 628 pour maintenir le couteau perpendiculaire. Des dispositifs de coupe classiques peuvent être utilisés à cette fin, ainsi que les moyens d'alignement classiques dont ils sont pourvus.
Quand les segments ont été coupés dans une feuille, telle que celle désignée par 614 ci-dessus, l'éta- pe suivante consiste à imprimer la couche d'image directe- ment sur la face arrière plane de celle-ci. Il convient de remarquer, à ce propos, que plusieurs sections d'image pourraient être imprimées en même temps sur un segment don- né de la feuille, ce segment étant ensuite subdivisé en dispositifs parallactiques individuels.
Dans la description détaillés qui précède, les dispositifs ont été considérés comme comportant des lentil- les ou des éléments de lentille ayant une surface antérieu- re arquée, constituée par un arc de cercle. De plus, chaque élément de lentille a été représenté et décrit, comme com- portant une face arrière plane. Ces particularités facili- tent la fabrication avec un équipement relativement peu
<Desc/Clms Page number 25>
coûteux, mais certains avantages peuvent être obtenus en modifiant la forme des éléments de lentille, Plus préci- sément, en accord avec une telle variante, une correction est apportée pour l'aberration sphérique, ainsi que pour les variations du plan focal.
En continuant à se référer au dessin, on voit sur les fig. 13-15, un écran lenticulaire construit en ac- cord avec cette modification. Pour la commodité de la re- présentation, les fige 13a et 13b ont été dessinées à une échelle d'environ 1000/1. L'écran lenticulaire 110 (fig.
15) est formé d'une matière plastique appropriée, comme spécifié, et ayant des propriétés ou caractéristiques né- cessaires pour le type particulier de dispositif à produire.
L'écran 110 comprend une série de petites lentilles 112, mais pour la commodité de la représentation, les fige 13a, et 13b ne montrent qu' ne seule lentille 112 et une partie d'une lentille voisine désignée par 112'. Il est bien évi- dent que duns la variante de réalisation considérée, tout comme dans l'écran fondamental, toutes les lentilles ont des propriétés optiques identiques et sont analogues à celle représentée sur la fig. 15, les lentilles modifiées étant allongées et disposées parallèlement entre elles.
La partie frontale 113 de la lentille 112 est convexe mais, conformément à ce mode de réalisation modifié elle présente la forme d'une courbe asphérique obtenue avec les formules ci-dessous. Etant donné que chaque lentille de l'écran de cette variante de réalisation constitue une lentille simple unitaire ayant une longueur focale relati- vement courte, et étant donné que, dans ce type de lentil- le, il n'est pas possible de corriger que l'aberration sphérique, le résultat est que tous les rayons lumineux émanant de la lentille, dans les limites de l'angle de vi- sion, lequel est fixé ici à 30 de part et d'autre de l'axe optique, sont collimatés ou parallèles à l'axe optique de la lentille.
Tous les rayons lumineux qui entrent dans la face de la courbe asphérique suivant un angle de 0 , sont focalisés à un foyer situé en fB-F2 Ceci peut être con- firme en suivant les rayons (internes) émanant de F1 qui,
<Desc/Clms Page number 26>
comme on le voit, cheminent et sont- réfractés par les points Bl, Cl, Dl' E1, F1, G1 puis se coupent tous en F2.
La fig. 13b montre que la face arrière 14 de la lentille 112 présente une surface concave 115 et que la courbure de cette surface est déterminée graphiquement de manière que tous les rayons parallèles entrant ou sortant de la lentille 112, entre les limites de 30 de chaque c8té de l'axe optique, viennent se focaliser ou émanent de points coïncidant avec la surface arrière 115. Ainsi, avec un angle de vision de 0 , l'ouverture maximale utilisable de la lentille est égale à sa largeur et tous les rayons luminaux viennent se rencontrer au point F2, comme le mon- tre la fig. 13a. Quand l'angle de vision est situé d'un côté ou de l'autre de l'axe optique, les rayons sont égale- ment focalisés à un point, coincidant avec la surface 115, mais qui est situé d'un côté du point F2.
L'ouverture maximale de la lentille 112 à 15 et à 30 de l'axe optique est indiquée sur la fig. 13 par des lignes portant les in- dications correspondantes, l'ouverture maximale utilisable à 15 étant indiquée par la ligne LL1 et l'ouverture maxi- male utilisable à 30 étant indiquée par la ligne MM1.
Comme il a été mentionné ci-dessus, l'ouverture utilisable maximale à l'axe optique est égale à la largeur totale de la lentille.
Il est bien évident que l'écran modifié qui est décrit dans cette partie du présent mémoire peut être formé comme un revêtement sur la couche d'image de base en accord avec la mode de réalisation préférée de l'invention, ou bien peut être formé comme un écian indépendant adapté à recevoir directement une image imprimée en accord avec la modification préférée de celle-ci. La fig. 15 montre, à une échelle fortement agrandie, une coupe d'un dispositif parallactique iconoscopique comportant un écran 110 présen- tant un certain nombre de petites lentilles 112., dont cha- cune possède une surface frontale convexe 117 ayant la forme d'une courbe asphérique et une surface arrière concave 119 formée comme il est décrit ci-dessus.
La base de la couche d'image de la feuille de papier 20 est directement appli- - quée et liée à la surface arrière de l'écran 110 et forme avec celui-ci une structure composite.
<Desc/Clms Page number 27>
En se référant plus particulièrement aux fig.
16,17 et 18, on voit une forme légèrement modifiée d'un ; écran lenticulaire construit conformément à la variante de réalisation de l'invention considérée ici et en se réfé- rant plus particulièrement à la fig. 16, on voit un écran lenticulaire 121 qui peut être formé comme il a été expli- qué ci-dessus. Sur cette figure, on voit une lentille com- plète 122 et une partie des lentilles voisines 123 et 124.
Dans la variante de réalisation de la fige 16, la surface frontale 125 de chaque lentille a la forme d'une courbe asphérique analogue à celle décrite ci-dessus, mais alors que la courbe ci-dessus était pourvue d'une surface arrière incurvée, la surface arrière 126 de la lentille re- présentée sur la fig, 16 est plane.
En conséquence, la sur- face arrière 126 a été placée à une distance moyenne entre le point focal le plus à l'extérieur et le point focal le plus à l'extérieur et, malgré le compromis que représente cette position, on obtient des résultats parfaitement sa- tisfaisants du point de vue pratique, de sorte que cette forme de réalisation particulière de l'écran lenticulaire convient parfaitement pour des réalisations industrielles et, de toute évidence, est plus économique que l'écran de la variante de réalisation décrite immédiatement au-dessus et comportant des surfaces arrières incurvées.
Dans cette forme de l'invention, l'écran lenti- culaire 121 est extrêmement mince et a une épaisseur située dans les limites spécifiées ci-dessus. En accord avec cette modification, un dispositif parallactique iconoscopique fi- nal est obtenu en fixant l'écran lenticulaire 121, le long de sa surface arrière 126, à une feuille de papier 127 ou en imprimant une image directement sur celui-ci.
A la lumière de l'exposé détaillé qui précède, on conviendra que l'invention atteint effectivement les buts qu'elles s'est proposée.
<Desc / Clms Page number 1>
Optical device with lenticular screens and method for its production in. name of: PID CORPORATION residing in the United States.
It is pointed out, for all practical purposes, that the invention was the subject of a patent application filed in the United States of America on May 14, 1962, No. 202,930, of a patent application in Great Britain Filed May 13, 1963, No. 18917, / 63 and. * The present invention relates to optical devices incorporating lenticular screens, which are generally known in the art as "iconoscopic parallactic devices", and a process for their production.
In order to fully understand the various aspects of the present invention, it is helpful to initially grasp the principles which underlie the construction and use of parallactic devices.
Iconoscopic parallactic devices are optical devices that produce an illusion of relief or changing images. In a relief device, the observer sees an image which appears to be three-dimensional, whether the parallactic device is slightly moved or not.
On the other hand, a device with changing images is, during its normal use, displaced with respect to the eyes of the observer. As a result of this movement, the observer has the illusion that at least part of the image changes position. Thus, for example, the observer may have the impression that the image is moving, patent application in the Federal Republic of Germany filed on May 14, 1963 under No. R 35.189 VIb / 75d
<Desc / Clms Page number 2>
for example, that a man moves his arm from a position where his hand is in the pocket to a position where the hand is above the head.
It should be clarified that the term "iconoscopic" does not necessarily refer to an image, but that it intends to designate any kind of representation, whether it takes the form of a text, d A true artistic creation or some other view, the present invention relates to iconoscopic paralactic devices capable of showing both a raised image and a changing image, or variations thereof.
Iconoscopic parallactic devices comprise a "line" (or formed of lines) image layer above which is arranged a lined screen.
This ruled image layer comprises a number of panels, all having substantially the same width. In an iconoscopic parallactic device creating the optical illusion or sensory perception of a changing image, neighboring panels of the image layer often contain part of an image taken from the same point of view, but at different times. different. Thus, if one wishes to produce a device giving the illusion of a man raising his hand, the neighboring panels of the image layer essentially comprise parts of two images which differ in the position of the hand. , seen from the same point of view, that is to say two images taken at different times.
Neighboring panels could be made up of separate image parts, adapted to be viewed in succession, but the basic arrangement is essentially the same.
On the other hand, when an iconoscopic parallactic device is adapted to create a relief effect, the neighboring panels of the image layer bear parts of the same image, but points spaced from any panel along a given parallel axis, parallel to the width of the panels, represent a point of the represented object which is considered from a relative point of view or from a different angle.
<Desc / Clms Page number 3>
Although the qtic principles on which the devices adapted to create illusions of relief or moving images are based have been known for a long time, and although there is at present on the market a constant need for devices attracting the In the industry, there remains a need for a practical parallactic device which can be inexpensively manufactured by mass production techniques.
Various suggestions have been made previously to solve this problem. Thus, for example, it has been envisaged that a relatively thick stiff plastic sheet could be softened and formed into a lenticular screen placed on top of it. of a base coat. It has also been contemplated to liquefy a plastic material by means of a solvent and then apply it to a layer of e, the solvent being evaporated after forming a lenticular screen in the plastic material. It has also been suggested to use plastic films which could be attached to an underlying imaged tape, by heat and pressure or by a solvent.
Finally, it was suggested to use photosensitive emulsions which could be applied to the back of a lenticular screen, before being exposed and developed.
The use of solvents resulted in smearing the image, so its appearance was severely affected. The use of thin sheets had the consequence, due to their thinness and / or their elasticity, to lead to non-uniform products, whereas uniformity is an essential condition imposed by precise optical requirements. On the other hand, the use of thick sheets not only resulted in increasing the price, but also severely limiting the uses to which the product could be adapted.
As to the use of photosensitive emulsions, the time required for processing each device was excessive and, furthermore, because of the chemical treatments, the material of the lenticular screens was apparently limited to glass.
<Desc / Clms Page number 4>
Earlier proposals were oriented towards modifications of the shape of the product and towards variations in the techniques by which the product was produced, with no attention being paid to the physical characteristics themselves * Despite the many previous proposals which have been made, there is only one type of parallactic device on the market.
Specifically, the only commercial device in existence comprises a relatively thick and substantially rigid lenticular screen which is secured to an underlying image layer by adhesive. To make the device, the screen and the image layer are initially formed separately, then an adhesive coating is applied between them, after which, before the adhesive is dry, a worker manually adjusts the layer of adhesive. image in relation to the screen to obtain a correct alignment. This procedure limited the usefulness of the product, which was relatively expensive, and furthermore the sharpness of the image was poor.
From a practical point of view, it is clear that the thicker the lenticular screen, the better the illusion of relief that can be created, but with inexpensive plastics, the properties of transparency and diffusion. pose problems * At the same time, from an economic point of view, as well as that of the utility and universality of the product, it is clear that the more the screen lenti-. The thinner the better, but the thinner the screen, the more critical are its abrasion resistance and elasticity. Further, it will be appreciated that it is preferable to be able to use existing materials or materials which are only slightly modified to produce a commercial parallactic device.
However, not only do these somewhat incompatible physical properties or characteristics pose problems for technicians, but, in addition, the problem of producing uniform lenticular screens must be tackled because they must assume the function. of an optical element, to which is added the problem of being able to manipulate the material so that an image can be correctly united to it on an industrial scale of production.
<Desc / Clms Page number 5>
The present invention provides, for the first time, a practical solution to this problem by departing from the suggestions of the prior art. The Applicant has discovered that by adopting a particular combination of physical characteristics in a device of a particular type, all the previous problems can be solved.
More precisely, the Applicant has essentially discovered that by adopting a compromise between a selected group of physical characteristics in a device of a particular type, satisfactory results could be obtained on an industrial scale.
Although the order of presentation of this selected group of features discovered by the applicant is of secondary importance, it is useful to consider these features in more detail. With respect to the product itself, applicants have turned away from the highly developed fields and techniques for bonding tapes together with an adhesive or solvent to join preformed layers and the like and has discovered that thermoplastics are to be used. In addition, Applicants have found that either laying and forming the thermoplastic material directly on top of an underlying layer bearing the image, or '' printing the image directly on the back of a screen thus formed was a practical approach from an industrial point of view,
This amounts to saying that the device of the invention has a thermoplastic lenticular screen and that the image is directly in contact with the rear face thereof.
Second, while recognizing the advantages of relatively thick screens in obtaining a better illusion of relief, but taking into account the problem of obtaining suitable light transmission and light scattering by thick screens made of ma- existing tire and also taking into account the expense associated with it, the applicant has adopted a thickness compromise lying between particular limits and has located the diffusion and transmission of light between particular limits, way to get a
<Desc / Clms Page number 6>
a product having properties suitable from the practical and economical point of view to create an illusion, while maintaining a satisfactory sharpness.
However, simply adopting a compromise regarding the general type of material used, its thickness and its diffusion and transparency properties, is not sufficient to make the product industrially valid. On the contrary, while remaining within the limits prescribed by these factors, the applicant has found that a compromise must be adopted between elasticity and flexibility, in order that the product has the desired stability and that the product has the desired stability. it is suitable, for example, to withstand the handling pressures and / or the pressures exerted by a cliché or the like.
Next, in direct relation to these factors, the Applicant has adopted a compromise between the abrasion resistance of the lenticular screen and the width of the lenses, in order to achieve mutually dependent general combinations.
Accordingly, the invention lies in the
The interdependent sequence of relations between the particular structural unit and the particular combination of physical charac- teristics which together lead to a satisfactory industrial product which has long been lacking in industry, despite the multitude of previous proposals. .
According to the invention, an iconoscopic parallactic device comprises a lined image layer and a lenticular screen having a base face and a lenticular front face * The image layer is fixed directly in contact (without the interposition of adhesive or the like) of the base face of the screen and is aligned to create the optical illusion with the lenses defined by the front face of the screen.
The screen is formed of a thermoplastic synthetic resin whose thickness is between 0.125 and 0.625 mm, measured between the base face and the top of the lenses of the lenticulated front face of the screen, at a flexibility of between 70 and 1400 kg / cm2, an abrasion resistance between 5 and 50 mg, a modulus of elasticity between 700 and 4200 kg / cm2 at 22 C, a
<Desc / Clms Page number 7>
transparency between 40 and 100%, and diffusion between 0 and 15%. The small lenses of the screen are between 0.125mm and 0.375mm wide.
D9autres characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, with reference to the accompanying drawing, in which FIG. 1 is an enlarged partial perspective of an iconoscopic parallactic device according to the preferred embodiment of the invention, FIG. 2 is a partial end view of the device of FIG. 1, the figure 3 is an enlarged schematic section of a device, such as that of FIG. 1, but which is adapted to create the illusion of a changing two-position image, FIG. 4 is an enlarged schematic section, similar to FIG.
3, but which shows a modified device adapted to create the illusion of a changing image at several positions, Fig. 5 is an enlarged schematic end section view of a device adapted to create the illusion of multiple positions. 'a changing image and shows the arrangement of this device with respect to the eyes of an observer, Fig. 6 is an enlarged, schematic partial end view of a device, such as that of Fig 1, but which is adapted to create an illusion of relief, and shows the arrangement of this device with respect to the eyes of the observer, FIG. 7 is an enlarged partial schematic view of a device, such as that of FIG. 6, fig. 8 is an enlarged partial schematic view of a device, such as that of FIG.
1, and shows the dimensional characteristics which play an important role in the invention, FIG. 9 is an enlarged schematic partial view of an image layer adapted to be incorporated into a device such as that of fig 1 and shows - the "panels" constituting this layer,
<Desc / Clms Page number 8>
fig. 10 is a schematic side view of a device adapted to join the base layers bearing the image to a plastic material, FIG. 11 is a partial elevation of an alternative embodiment of the invention, the pin 12 is an enlarged partial sectional view of the device of FIG. 11, with the image layer being exaggerated for clarity, FIG.
13a is an enlarged partial schematic side view of the anterior part of a modified form of lens capable of being formed on a lens screen, Fig. 13b is an enlarged, partial schematic side view of the rear part of the mo- dified in fig. 13a, fig 14 is an enlarged partial plane of a lenticular screen conforming to figs 13a and 13b, fig 15 is an enlarged partial section of a device according to the invention, comprising the modified lenses of figs 13a and 13b, fig. 16 is an enlarged schematic side view of a further alternative form of a lens suitable for incorporation into a device according to the invention, FIG.
17 is an enlarged partial plan of a lenticular screen according to the variant of FIG. 16, fig. 18 is an enlarged partial section of a device according to the invention, comprising a screen such as that shown in FIG. 17, and figure 19 illustrates a device and a method for making the device of FIG. 11.
Referring to the drawing, we see an iconoscopic parallactic device 2 which comprises a lined or striped image layer 4 above which is directly attached a lenticular screen 6. The screen 6 has a lower or base face. 8 and a lenticulated upper or anterior face 10. The image layer 4 is directly applied against the underside 8 of the screen 6, without any interposition of an adhesive or the like.
<Desc / Clms Page number 9>
The screen 6 or, more precisely, its lenticular face 10, comprises a series of semi-cylindrical curvatures forming the inner face of the elongated lens elements 12.
As shown, each lens element preferably constitutes a single lens having a circularly curved front face and a planar back face. THE focal point of the lenses 12 of the screen is located at least substantially, in the plane of the base of the latter or in the plane of the image carried by the layer 4.
According to the invention, the screen 6 itself has a thickness of between 0.125 mm and 0.625 mm. This thickness will be better understood by referring to FIG. 2. In this figure, the letter t denotes the maximum thickness of the screen, that is to say the distance between the top of a lens 12 and the rear face 8 of the latter.
The term "line image layer" is used herein in a very general sense, to denote any type of layer carrying a number of panels having substantially the same width and producing a or more lenticulated images. The base layer carrying the images may be part of a sheet of paper, glossy surface board, etc.
However, it is clear that in some cases it might be advantageous to print the basecoat directly onto the rear face of the lenticular screen, as described in more detail below in connection with another example of the lens. realization of the invention.
Having thus sketched out the embarrassed- features! As with the base layer incorporated in the preferred embodiment of the invention, one can now consider the line image which it carries. For this purpose, reference should be made to fig. 9, where the base layer is seen as being constituted by a number of panels 5, 5a, 5b, 5c, having substantially the same width and which are separated by a number of identical panels 7, 7a, 7b and 7c. In the case where one seeks to produce the illusion of a changing image, the panels 5-5c would be different (in time) from the panels 7-7c.
Otherwise, in the
<Desc / Clms Page number 10>
In the event that one seeks to produce a raised image, each of panels 5-5c and 7-7c would differ in "point of view". Referring to fig, 3, which shows a greatly enlarged sectional view of the device of fig. 1, or at least a portion thereof, it is noted that each lens 12 has a curved front face 16 and a planar back face 18, thus forming a single plano-convex converging lens element. To the rear of the lens element 12 is attached a part of the base layer 4.
In fig. 3, each panel carried by the base layer 4 is shown as being disposed above it because these panels are printed in the same way that a print is applied to the surface of a piece of paper,
It goes without saying that the term "printing" is used opposite to denote a conventional printing process of the type with raised letters, as well as lithographic, engraving, screen printing and / or techniques. - color printing nics, normal to in between printing or other suitable means of applying an image.
Referring again to fig 3, we note that the panels shown there are hatched by crosses and by parallel lines exactly as on fig 9. Under each lens 12, there is a panel x and a panel y and it is assumed that the device of fig 3 is an image changing device. The panel x can, for example, be one of the panels 5 to 5c, the panel y thus being able to be one of the panels 7 to 7c of the fig 9.
The essential point to understand, in this case, is that under each lens, at least two panels are arranged. These panels could, where appropriate, be relatively narrower than shown or could be common to two neighboring lenses 12.
Suppose, referring again to the example of FIG. 3, that the panels x and ± differ with respect to time or instant, and that all the panels x form a composite image of a man, whose
<Desc / Clms Page number 11>
hand is lowered, while all the panels constitute a composite image of a man with his hand raised. In other words, it is assumed that the image layer consists of two separate images and that these two images have been divided into a number of very narrow ribbons. It is further assumed that the ribbons constituting one of the images are successively interposed between those of the other.
Under these conditions, if we look at all the panels x at the same time, we see one of the images, whereas by examining all the panels y simultaneously, we see the other image. It has been assumed here that of the two images one represents a man with his hand down and the other a man with his hand up. It will be assumed, again, that the parallactic device is disposed relative to the eyes of the user, as shown in FIG.
5, that is to say that the axis 1 @gitudinal of the small lenses extends horizontally or parallel to a horizontal line passing between the eyes of the user. In this hypothesis, it will also be assumed that the eyes of the user see the parallactic device so that the rays reflected by this device and which pass through the eyes of the user cut the small lenses 12 at a certain angle.
It will also be assumed that the parallel iconographic device 2 adapted to present a changing image is oriented so that the rays C1 and C2 (FIG. 3) represent parallel rays going towards the eyes of the user. This parallel ray hypothesis is justified by the fact that the lenses are very small and they have a very short focal length, so the image distance is extremely small compared to the object distance or distance from the user's eyes.
When the line of sight is directed along the lines C1 and C2 of FIG. 3, as a result of the position of the parallactic device and the common refractive index of the lens elements 12, the observer only sees the panels y. The rays are ia- flexed in the lenses, as shown in fig. 3. So-
<Desc / Clms Page number 12>
if, the observer only perceives the image representing the man whose hand is raised, in the present example.
Suppose now that the paralactic device is rotated about a horizontal axis so that the light rays reflected from the image and going towards the eyes of the user are the parallel rays C'1 and C'2 of the image. freezes 3. Due to the refractive index of the small lenses and the relative position of the device and the user's eyes, these rays only come from the x-panels which, according to the present example, reproduce the image. of a man whose hand is lowered.
In other words, when we look at a device of this kind, from a certain angle, we see all the panels representing the same image, and when we look at it from another angle, we see all the panels representing a single image. other image.
Although only two different positions of a man have been discussed in the description of Fig. 3, as many different positions could be incorporated as desired. The only limitation is that the more the number of the built-in panels increases, the more the definition of the details decreases and, thus, from the point of view of the sharpness of the details, the number of the panels must be limited. However, on line 4, we see four different images arranged behind each small lens. More precisely, it can be seen that panels P1, P2, P3 are arranged successively behind each neighboring lens, and that the same is true for panels Q1, Q2, Q3, SI, S2, S3 and T1, T2, T3.
It will be assumed that the panels P1, P2 and P3 or as they will be qualified hereinafter: the panels "P" respectively constitute the linear sections of the image of a boy with his hand in his pocket, that the panels Ql , Q2 and Q3, hereinafter referred to as "Q panels" come from a picture showing the same boy in the same petition, but having taken his hand out of the pocket and brought it close to the chest, that the SI, S2 and S3 panels, hereinafter referred to as "S panels" present the same image of the same boy, but who has raised his hand near his head, that the Tl, T2 and T3 panels qualified here-
<Desc / Clms Page number 13>
after "T panels", represent the Same image of the same boy, but having raised his hand above his head,
that the iconoscopic parallactic device is initially arranged so that the rays travel, between the eyes of the user and the device, along the paths indicated by the dotted arrows. Under these conditions, due to the refractive index of the small lenses and the orientation of the device, the user will only see the P panels. It will then be assumed that the device has been rotated so that the rays between the eyes of the user and the latter are parallel to the dashed arrows. Under these conditions, the user only sees the Q panels. It will be assumed again that the device is then rotated so that the rays between them The user and the user are parallel to the continuous shaft arrows. In this case, only the S panels are visible.
Now, going even further forward, one will assume that the device is rotated to the position where the wavy arrows are parallel to the rays passing between the user's eyes and the device. In this case, only the T panels would be visible. Thus, by turning the paralactic device with respect to the eyes of the user, the image which it carries, which is here assumed to be that of a boy, exhibits changing characteristics, i.e. , that the illusion is created that the boy withdraws his hand from the pocket and brings it above the head.
In the preceding paragraphs, an image changing device has been described. The construction of a device giving the illusion of a raised image corresponds to that of the above device. However, in the raised device, an individual panel of the image layer is placed under each small screen lens that is part of the device and all panels present the same image. Thus, as shown in fig. 7, under each small strip 12a, 12b and 12c;: is placed an individual complete panel X. X 'and X ". On each of the panels X, the point of view varies along its length
<Desc / Clms Page number 14>
along a given axis extending perpendicularly to the longitudinal axis of the lens.
In principle, each of the panels X comprises a continuous series of changing indivisible linear or elongated images which merge into each other and which begin, for example, at the right edge of the panel; This series of linear images continuously moves across the width of the X panel and only stops when it arrives at the left edge of the panel. The linear image of panel X 'begins in the immediate vicinity of the end of the linear image of panel X, As a result, there is a complete image which is continuous in a certain direction, but whose point of view varies along of a given transverse axis of each of the panels constituting the image.
In addition to the differences in viewpoints on each transverse axis of a panel, there is also a difference in viewpoints between the longitudinally spaced parts of the panels, so that a complete picture is formed by the series of panels.
To use the device in relief described above, the longitudinal axes of the small lenses are placed perpendicular to a straight line extending between the eyes of the user. Thus, as shown in fig. 7, the User's left eye receives rays reflected along lines L1 and L2, for example, while his right eye sees rays reflected along lines R1 and R2. The rays L1 and L2 emanate from a point, from a given panel, which is laterally spaced from the point of this same panel from which the rays R. and R2 emanate. The effect is the same as if the observer were looking at a stereoscopic slide placed in a stereoscope.
Separate views of the same image from different points of view are received simultaneously by both eyes of the observer and the observer's brain synthesizes these images and creates by sensory perception the illusion of an image. three-dimensional, or in relief.
The operation of the device of the freeze 7 has just been described by considering a small lens 18 thereof, but it is obvious that the observer receives the rays emanating from all the small lenses and that he thus perceives an image general or in relief. The
<Desc / Clms Page number 15>
Operation, with respect to each small lens of the device, being the same as that described above, the illusion created by each of them therefore need not be discussed in detail.
Alignment between the small lenses of the screen and the panels on the base or image layer in the final parallactic devices is based on much of the same considerations whether they are raised images or d The changing images and, in both cases, existing printing techniques can be used. The difference lies in the exact position of the panels relative to the overlying lenses, as explained above. Likewise, the shape of the lenticular screen is practically the same, regardless of the type of illusion to be created.
Consequently, the principles of the invention apply equally to the two types of parallelactic images and, having thus described the basic principles of operation of these devices, it will now be described - in a general manner the application of the invention to each of these two types of devices, it being understood that the differences reside in the particular shape of the image layer and in the orientation of the lenticular screen and of the layer. image.
It will be remembered that it has been explained in the preamble of the present specification that the interdependent physical characteristics of the product of the invention are important, because they make this product both marketable and suitable for mass production at low cost. of charges. The thickness of the screen, designated by the letter t in fig. 2 is between 0.125 and 0.625 mm. Although this thickness defines the maximum and minimum limits of a screen made in accordance with the invention, the preferred embodiment thereof contemplates forming the screen with a thickness between 0.225 and 0.50 mm.
In addition, the finished screen, in its final form, has an abrasion resistance of between 5 and 50 mg, determined by the standard test method ASTM D-1,044-56, using wheels "calibration No Cs-. 17 "for 1000 cycles. Furthermore,
<Desc / Clms Page number 16>
the screen has a transparency between 40 and 100% as determined by the standard test method ASTM D-1746- 69T, and a diffusion coefficient between 0 and 15% determined by the standard test method ASTm D -1003- 59T.
The screen has a flexibility of between 70 and 1400 kg / cm2 but preferably between 70 and 700 kg / cm2 as determined by the standard test method AST? D-747-58T and has a modulus of elasticity between 70 and 420 kg / cm2 at 25 C, determined by the standard test method ASTM 790-58T. It should be noted, on the other hand, that the screen comprises lenticular elements having a width W, as shown in FIG. 8, between 0.40 mm and 0.125 mm, but preferably between 0.175 mm and 0.30 mm. According to the invention, these lenses have a radius r as indicated in FIG. 8, between 0.0625mm and 0.280mm, but in the preferred embodiment, lenses having a radius of between 0.075mm and 0.225mm are contemplated.
The invention contemplates using purely thermoplastic materials for the production of the iconoscopic parallactic devices which are the subject thereof.
The general designation of the materials suitable for use in forming a basecoat in such a device is, generally, that of unsaturated ethylenic hydrocarbon. The specific materials falling into this group and which give the best results, and which are considered to be used to form the screen by coating techniques are polyethylene, polypropylene, polyethylene térathylate, vinyl toluene, polyvinyl chloride. unplasticized and vinylidene chloride. Although these materials possess all of the desirable characteristics, it has been found that the best results are obtained with polyolefins and, therefore, screen formation from a polyolefin is a preferred method of constructing a device. according to the invention.
L @ s devices according to the invention can be produced, for example, by a process such as that illustrated in FIG. 10. In this figure, a sheet of
<Desc / Clms Page number 17>
paper 254 is continuously drawn into the nip between a coating cylinder 229 and a transfer cylinder 232. The paper receives a coating 236 which is supplied by a power source 230 under the control of a doctor blade. 231. The paper thus coated then passes through the nip 272 located between the transfer cylinder 232 and a printing cylinder 233, the peripheral surface of which is formed so as to imprint the small lenses in the coating 236.
The impression cylinder 233 is preferably cooled and the coating 236 thus formed into a solidified lenticular screen, so that the laminated structure 237 leaves the impression cylinder 233 to a receiving device 238.
Whatever material from the above-mentioned group is used, and which is suitable for producing coated devices, it must also possess certain physical properties and, in particular, have a melting point between 105 C and 260 C, but, preferably, between 135 and 175 C, a coating viscosity at these temperatures between 10 and 200 poises, a solidification temperature greater than -17.8 C, but preferably which is not 'is not higher than normal room temperature or about 22 ° C and, in addition, it should be spreadable at its melting temperature and coating viscosity into a layer 236 having a thickness of between 0.01 mm and 0.6 mm.
The foregoing physical properties of the plastic are important, since the process described in connection with Fig. 10 is preferably carried out such that the plastic has a temperature between 105 and 260 ° C with a viscosity between 10 and 200 poises, when applied to the paper. In addition, as indicated, this is formed and solidified after coating, the solidification taking place while the plastic is in contact with the impression cylinder 233, so that the small lenses are formed at the same time. act of what constitutes their forming die and, then, keep their shape.
<Desc / Clms Page number 18>
The small lenses have been described above as being circular, but it appears from the following paragraphs that these lenses could also be aspherical, i.e. not exactly spherical, and have, instead, a slightly parabolic shape to correct for spherical aberration.
If one considers the above coating method or even the printing technique described hereinafter in the context of the invention, it becomes evident that the various physical factors are interdependent. More precisely, the thickness must be related to the transparency and to the diffusion in order for the optical properties of the screen to be satisfied, and then the elasticity must be related to the flexibility within the optimum limits. - Ques other factors, so that the material maintains its optical shape while being flexible enough to be widely used and to adapt to the technique of mass production shown in Fig. 10.
In addition, these factors must be related to a correct lens width in relation to the thickness of the screen and also in relation to abrasion resistance, in view of durability and handling possibilities. of the device. As mentioned above, these various factors are somewhat incompatible, and for this reason the total combination is important.
As shown in fig. 8, the focal plane of the small lens lies along the line fp where the focal length is equal to F and where the focal point is denoted by f. We notice in this figure that the focal plane defines an arc. To obtain maximum sharpness, the image layer or the image carried by It should be located along this arc. However, in forming an iconoscopic parallactic device, providing a curved rear surface raises certain problems, and therefore, from a practical point of view, it is preferable that the rear surface of the lenticular screen is flat.
<Desc / Clms Page number 19>
In view of these manufacturing problems, and due to the preference given to a method of construction comprising a flat rear face, it is clear that the image cannot be located exactly in the focal plane. On the other hand, if the image were disposed at either end of the focal plane, it would necessarily result that one part of the image would be particularly sharp and the other would be particularly blurred. . Accordingly, the invention contemplates locating the focal plane of the lenticular elements at an intermediate position between the upper and lower limits of the image plane or focal plane fp.
In the foregoing account, we have focused more particularly on the preferred embodiment of the invention in which an iconic parallactic device formed from two mullions separated from material, in particular a lenticular screen. made of plastic and a base layer directly attached to it in the form of a piece of paper, for example. On the upper side, in the final device, an image was printed on the base layer and during the processing which resulted in the formation of the final device, this image was aligned by guiding the sheet 254 towards the impression cylinder. 233, as required by the particular type of device to be produced, the small lenses being formed in the screen of this device.
Unlike the laminated or superimposed layer device described in detail above, the preferred embodiment of the device of the invention contemplates removing a separate base layer and printing an image directly on a lenticular screen. in plastic material previously formed.
In accordance with this preferred variant, shown in FIG. 11, the final device comprises a flexible plastic lenticular screen 600 on the base side of which is directly printed an image layer 602. The screen 600 has a number of small lenses 604 which are formed therein. -this.
<Desc / Clms Page number 20>
This screen corresponds, in general, to the lenticular screen described with regard to the device of FIG. 1, The physical dimensions of this screen and the lenticular elements formed therein should be the same as in a screen, such as that used in the embodiment of FIG. l, and whose limits have been specified above. More precisely, the width of the small lenses, the thickness of the screen, the flexibility, the transparency and the diffusion are within the limits indicated in connection with the screen of fig, 1, and do not have need to be repeated here.
However, with respect to the device of pin 11, there are certain other factors which must be taken into consideration. Specifically, in a device manufactured in accordance with the preferred modification of the invention, the problems of. incompatibility and the like are not of great importance due to the lack of an absorbent base layer capable of sucking solvent or plasticizer from the screen which could destroy the printed image and the base layer bearing this one. When the image is printed directly on the screen, all these problems are eliminated.
The plastic material which can be chosen to form the screen of the embodiment of fig 1 is again a thermoplastic material, the type of which can vary substantially. Thus, for example, one can adopt polyethylene terathylate, plasticized or unplasticized polyvinyl chloride, polypropylene, oriented prolystyrene, opoxy resins of suitable shape, polycarbonate resins and plasticized acetates and / or butyrates, among many others.
The plastic should also have an abrasion resistance of between 1 and 50 mg, preferably between 5 and 25 mg, determined according to the standard test method ASTM D-1044-56 using caliber wheels. - brage No Cs-1% for 1000 cycles. The flexibility of the screen should be between 70 and 1400 kg / cm2, but in the embodiment of fig. 11, it is preferable that it is between 350 and 1050 kg / cm2, determined according to the standard test method ASTM-D-747-58T.
<Desc / Clms Page number 21>
The dimensional stability of the screen of the embodiment of FIG. It is also important.
The screen of the embodiment of the pin 11 must have a Rockvell hardness between M20 and M125, determined according to the standard test method ASTM D 785-51. The tear strength of the preferred variant should be a minimum of 200 g, determined according to the standard test method ASTM D 689-44.
To maintain the desired predetermined alignment between screen and image both in the coated embodiment and in that where the image is printed directly on the screen, the coefficients of expansion should preferably , stay within prescribed limits. Of a particularly important characteristic of all the plastics used to manufacture the devices conforming to the intention, is the coefficient of linear thermal expansion thereof, which, in this case, must be between 7 , 5.10-4 and 7.5.10-3 mm / c, determined according to the standard test method ASTM D 696-44.
With some plastics the coefficient of moisture expansion is also important and although it is difficult to prescribe limits in this regard, from defined tests it is clear that this coefficient The expansion to humidity should be such that the expansion does not exceed 0.1% in any direction depending on the humidity variations of the atmosphere in a given screen being handled or processed.
This magnitude can, of course, vary slightly, the main thing being that the coefficient of moisture expansion does not result in misalignment of the screen during processing in the preferred embodiment.
The direct print on the rear face of the screen 600 of FIG. 11 of an image has been broadly described above, but in fact it is preferable that such printing be performed in accordance with a preferred technique which is specified hereinafter. In addition, unlike the simple printing of a single input layer, for example, registered so as to create an illusion with the lenticular screen, and on the back side of the lens.
<Desc / Clms Page number 22>
In this case, it is preferable in some cases when it is desired to obtain an opaque device to apply an additional printing layer.
In this regard, reference should be made more particularly to FIG. 12, where it can be seen that the screen 600 bears, on its rear face, a first printing layer designated by the reference 606 and a second printing layer arranged under the rear face of the first * This second layer is designated by the numeral 608 and generally consists of a white or ink input layer having a suitable pastel color.
It has been suggested that layer 600 is a single layer and when it is a black and white device, it is, in fact, a single print. However, layer 606 may also include a color image layer, in which case this layer could be formed by successive printing operations depositing inks of various colors at locations selected so as to produce the image. t * desired final ion, i.e. the layer can be produced using conventional color selection techniques.
It will be remembered, of course, that layer 606, regardless of how it is deposited or applied, constitutes a lenticular image including panels disposed below respective lens elements 604 and, in correct alignment therewith, taking into account the particular type of parallactic device to be produced.
In fig. 12, layer 606 is formed to produce a relief or three-dimensional image and includes x and x 'panels each underlying a lens element 604 and covering the area between the longitudinal edges of the lens. this one. The considerations set forth with regard to the identification of the panels of the image layer discussed above in connection with the embodiment of FIG. 1, also apply to this preferred variant and, therefore, the way in which an image changing device is to be produced and the match between the panels of the image layer thereof must be made. to be carried out, which were discussed above, also apply to this embodiment.
<Desc / Clms Page number 23>
Fig. 19 shows an apparatus suitable for forming lenticular screens for the device of fig. 11.
This apparatus comprises an extrusion device of conventional shape comprising an extrusion head 610 having an extrusion opening 612 of generally rectangular shape. On leaving this opening, in accordance with conventional plastics processing techniques, a mobile and fluid ribbon 614 is obtained. This ribbon, while it is still plastic, is introduced between two cooperating cylinders 616 and 618. The profile of the cylinder 616 corresponds substantially to that of the printing cylinder 233 described opposite the pin 10. It has a series of parallel grooves 72, extending around its periphery and its grooves are used to profile the upper face. tape 614 to form small parallel lenses or lens elements 604 therein.
The tape 614 is slightly compressed during its passage between the cylinders 616 and 618, in order to polish the lower face of the structure and to form the small lenses in the upper face of the latter. The limits on the thickness of the extruded and formed sheet correspond to those specified above for the coating of the embodiment of FIG. 1.
In order to produce a guiding edge on the formed sheet, a cutting operation is carried out at the same time as the latter is formed. As shown in fig. 19, two cooperating shafts 620 and 622 are supported parallel on either side of the ribbon 614 directly to the right of the cooperating rollers 616 and 618. The shaft 622 carries a circular knife 624 and in the shaft 620 is formed a groove 626. The groove 626 is aligned with the knife 624 and receives a cutting portion thereof.
The knife 624 and the groove 626 are arranged internally at one of the edges in particular, from the front edge along the pin 19 of the sheet 614 'and in line with a junction between two small lenses 604. Thus, the circular knife 624 cuts the formed sheet 614 'parallel to the longitudinal axis of the small lenses formed therein.
<Desc / Clms Page number 24>
It should be noted that the plastic material used to form the sheet 614 'must have a solidification temperature between -17.8 and 22 ° C, so that it is dimensionally stable when it leaves the roll forming cylinder. 616. Where appropriate, a conventional cooling device, include cooling channels formed in the cylinder 616, and means for circulating a cooling fluid therethrough could be used to solidify the plastic material at its. passage through cylinder 616.
The profiled sheet 614 'which leaves the mechanism of FIG. 19 could be wrapped conventionally on a suitable core and could be kept for later use. When desired, in order to achieve the final product, the roll is passed through a cutter and the severed edge 628 resulting from the cutting operation described above is used as a guide. The continuous sheet is cut into suitable segments by tying it perpendicular to the longitudinal axis of the small lenses, using edge 628 to keep the knife perpendicular. Conventional cutters can be used for this purpose, as well as the conventional alignment means with which they are provided.
When the segments have been cut from a sheet, such as that designated 614 above, the next step is to print the image layer directly on the planar back side thereof. It should be noted in this connection that several image sections could be printed at the same time on a given segment of the sheet, this segment then being subdivided into individual parallactic devices.
In the foregoing detailed description, the devices have been considered as comprising lenses or lens elements having an arcuate front surface formed by an arc of a circle. In addition, each lens element has been shown and described as having a planar rear face. These peculiarities facilitate manufacture with relatively little equipment.
<Desc / Clms Page number 25>
expensive, but certain advantages can be obtained by changing the shape of the lens elements. More precisely, in accordance with such an alternative, a correction is made for the spherical aberration, as well as for the variations of the focal plane.
Continuing to refer to the drawing, it can be seen in FIGS. 13-15, a lenticular screen constructed in accordance with this modification. For convenience of illustration, figures 13a and 13b have been drawn to a scale of approximately 1000/1. The lenticular screen 110 (fig.
15) is formed from a suitable plastics material, as specified, and having properties or characteristics necessary for the particular type of device to be produced.
Screen 110 includes a series of small lenses 112, but for convenience of illustration, freezes 13a, and 13b show only a single lens 112 and part of a neighboring lens designated 112 '. It is obvious that in the variant embodiment considered, just as in the basic screen, all the lenses have identical optical properties and are similar to that shown in FIG. 15, the modified lenses being elongated and arranged parallel to each other.
The front part 113 of the lens 112 is convex but, in accordance with this modified embodiment, it has the shape of an aspherical curve obtained with the formulas below. Since each lens of the screen of this alternative embodiment constitutes a single unitary lens having a relatively short focal length, and since in this type of lens it is not possible to correct that spherical aberration, the result is that all the light rays emanating from the lens, within the limits of the viewing angle, which is fixed here at 30 on either side of the optical axis, are collimated or parallel to the optical axis of the lens.
All the light rays which enter the face of the aspherical curve at an angle of 0 are focused at a focal point located at fB-F2 This can be confirmed by following the (internal) rays emanating from F1 which,
<Desc / Clms Page number 26>
as we can see, they travel and are refracted by points B1, Cl, Dl 'E1, F1, G1 then all intersect at F2.
Fig. 13b shows that the rear face 14 of lens 112 has a concave surface 115 and that the curvature of this surface is determined graphically so that all parallel rays entering or exiting lens 112, between the limits of 30 on each side of the lens. the optical axis, come to focus or emanate from points coinciding with the rear surface 115. Thus, with a viewing angle of 0, the maximum usable opening of the lens is equal to its width and all the light rays come together at point F2, as shown in fig. 13a. When the viewing angle is located on one side or the other of the optical axis, the rays are also focused at a point, coinciding with the surface 115, but which is located on one side of the point F2.
The maximum aperture of the lens 112 to 15 and 30 of the optical axis is shown in fig. 13 by lines bearing the corresponding indications, the maximum usable opening at 15 being indicated by the line LL1 and the maximum usable opening at 30 being indicated by the line MM1.
As mentioned above, the maximum usable aperture at the optical axis is equal to the total width of the lens.
It is obvious that the modified screen which is described in this part of the present specification can be formed as a coating on the base image layer according to the preferred embodiment of the invention, or it can be formed. as an independent monitor adapted to directly receive a printed image in accordance with the preferred modification thereof. Fig. 15 shows, on a greatly enlarged scale, a section through an iconoscopic parallactic device comprising a screen 110 showing a number of small lenses 112., each of which has a convex front surface 117 having the shape of a curve. aspherical and a concave rear surface 119 formed as described above.
The base of the image layer of the paper sheet 20 is directly applied and bonded to the rear surface of the screen 110 and forms therewith a composite structure.
<Desc / Clms Page number 27>
Referring more particularly to FIGS.
16,17 and 18, we see a slightly modified form of a; lenticular screen constructed in accordance with the variant embodiment of the invention considered here and with particular reference to FIG. 16, a lenticular screen 121 is seen which may be formed as explained above. In this figure, we see a complete lens 122 and a part of the neighboring lenses 123 and 124.
In the variant embodiment of the pin 16, the front surface 125 of each lens has the shape of an aspherical curve similar to that described above, but while the above curve was provided with a curved rear surface, the rear surface 126 of the lens shown in FIG. 16 is planar.
As a result, the rear surface 126 has been placed at an average distance between the outermost focal point and the outermost focal point and, despite the trade-off of this position, results are obtained. perfectly satisfactory from the practical point of view, so that this particular embodiment of the lenticular screen is perfectly suitable for industrial constructions and, obviously, is more economical than the screen of the variant embodiment described immediately in. above and having curved back surfaces.
In this form of the invention, the lens screen 121 is extremely thin and has a thickness within the limits specified above. In accordance with this modification, a final iconoscopic parallactic device is achieved by attaching the lenticular screen 121, along its rear surface 126, to a sheet of paper 127 or printing an image directly thereon.
In the light of the detailed description which precedes, it will be agreed that the invention effectively achieves the aims which it has proposed.