FR2898418A1 - Element optique microstructure et son procdede de fabrication generant une forme immaterielle tridimensionnelle ne reposant sur aucun support - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un élément générant par effet optique une forme 'immatérielle' 2 détachée de tout support. Le procédé se caractérise par un doublet 1 de lentilles de Fresnel microstructurées 1a et 1b pouvant être intégré dans un luminaire ou un dispositif pour présenter des objets.

Description

Elément optique microstructuré et son procédé de fabrication générant une

forme immatérielle tridimensionnelle ne reposant sur aucun support

La présente invention concerne un dispositif optique générant une forme tridimensionnelle détachée de tout support ; ladite forme pouvant être une sphère, une ellipsoïde, un cylindre, un cône, un cube, une pyramide etc. Ledit élément s'applique à la projection de sources lumineuses orthoscopiques ne reposant sur aucun support matériel et visibles en lumière naturelle sans port d'accessoire. Selon l'invention, les informations sont projetées à l'intérieure de la forme immatérielle générée. L'invention s'applique au luminaire, à la to présentation d'informations électroluminescentes, à la présentation d'objets et la présentation d'informations vidéo. L'invention concerne particulièrement la projection de sources lumineuses pour donner nettement l'impression aux observateurs que lesdites sources produites sont détachées de toutes sources matérielles environnantes et "flottent" par conséquent dans l'espace à l'intérieure d'une forme induite `immatérielle'. 15 La présente invention consiste en un élément optique formé par deux plaques microstructurées à échelons concentriques formant des microprismes réfractifs.

Depuis quelques années on constate la multiplication d'écrans de projection à l'occasion de 20 manifestations culturelles ou artistiques ou encore pour les salons commerciaux. Les moyens employés sont globalement toujours les mêmes ; ils concernent l'utilisation de vidéo projecteurs ou l'utilisation d'écrans plats arrangés sous forme mural. Les images sont donc plates ce qui réduit sensiblement l'impact visuel. Il existe par ailleurs depuis plusieurs années des solutions pour produire des images réelles détachées des sources matérielles 25 environnantes ; cependant il existe des difficultés techniques concernant l'exploitation de tels procédés pour la production de telles images à partir d'écran de plusieurs mètres carrés de surface et avec des "bons" angles de vision. On rencontre des brevets utilisant des réseaux lenticulaires pour produire des images en trois dimensions. Mais l'utilisation de ces réseaux réclame des écrans d'une résolution élevée si l'on veut accroître le nombre de 30 points de vue, de plus l'angle de vision est souvent relativement limité ce qui peut constituer une gêne pour les observateurs. De façon générale, la production d'images ne reposant sur aucun support matériel est possible en utilisant une lentille optique ou une parabole combinée avec un renvoi semi réfléchissant. Le principe est décrit la première fois dans un brevet allemand datant de 1962. Mais bien que le procédé soit relativement 35 ancien, ses applications commerciales restent encore pratiquement inexistantes en raison des problèmes mentionnés ci-dessus. La quasi-totalité des documents techniques traitant des images en relief ou détachées de leur support originel s'applique à la vidéo et rarement à la présentation d'objet ; le domaine du luminaire n'est pratiquement pas abordé.

L'objet de l'invention consiste à proposer un dispositif optique adapté pour la production de sources lumineuses ne reposant sur aucun support matériel qui permet de supprimer partiellement ou en totalité les inconvénients mentionnés ci-dessus. Une source lumineuse "immatérielle" résulte de l'intersection des faisceaux lumineux issus d'un écran de projection basé sur un principe optique de réfraction. Ceux-ci correspondent à des sources induites de lumière qui ne reposent sur aucun support physique matériel. Nous entendrons par "distance de projection" la distance qui sépare un tel pixel donné avec l'écran.

Plus précisément un premier objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif optique qui produit un réalisme de détachement des points lumineux immatériels par 15 rapport à leur source originelle ;

Un second objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif pour délivrer un ensemble de points lumineux qui ne reposent sur aucun support ;

20 Un troisième objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif qui génère par effet optique une ellipsoïde immatérielle détachée de tout support ;

Un quatrième objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif pour une application à la présentation d'objet sous forme immatérielle au sein de ladite ellipsoïde ; 25 Un cinquième objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif pour une application au luminaire ;

Un sixième objet de la présente invention consiste à proposer un élément optique générant 30 une double ellipsoïde immatérielle détachée de tout support ;

Un septième objet de la présente invention consiste à proposer un procédé optique qui génère une ellipsoïde immatérielle détachée de tout support selon un angle de vision accru ; 35 Un huitième objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif qui se présente sous la forme d'un module indépendant, plusieurs modules pouvant être assemblés sous forme d'un "mur d'image" de dimension souhaitée ; Un neuvième objet de la présente invention consiste en ce que l'ellipsoïde générée est une sphère ;

Un dixième objet de la présente invention consiste en ce que l'ellipsoïde générée est un cylindre ; mais pourra aussi se présenter sous la forme d'un cône ; Un onzième objet de la présente invention consiste en ce que l'ellipsoïde induite est de type quelconque : soient par exemple, un cube, une pyramide ; la forme étant engendrée par la déformation anisotrope du plan de l'optique ;

15 L'invention se base sur deux principes optiques : le principe de l'angle limite de réfraction induit par un prisme en fonction de l'angle d'observation et le principe de la production de source réelles immatérielles par croisement des faisceaux réfractés.

La création d'une forme `immatérielle'(sphère, cylindre, cône...) repose sur les deux 20 principes simultanément tandis que le processus de projection des objets à l'intérieure de ladite forme repose essentiellement sur le second principe.

L'élément optique selon l'invention comprend deux lentilles de Fresnel microstructurées accolées ou quasi accolées, faîtes dans un matériau de facteur de transmission de la lumière 25 élevé comportant chacune des microprismes répartis en spires concentriques ; les zones microstructurées se font face à l'intérieur du sandwich constitué par les deux plaques de fine épaisseur. La loi de variation de l'angle des prismes en fonction de leur distance au centre des cercles permet de générer l'effet d'une forme `immatérielle' détachée dans l'espace et ne reposant 30 sur aucun support.

Selon une variante de l'invention, on accole deux éléments optiques selon l'invention pour générer une double forme `immatérielle' (sphère, cylindre, cône...) détachée de tout support et imbriquées l'une dans l'autre. 35 A titre d'exemple, on fera la présentation d'informations (objets, vidéo) à l'intérieure d'une sphère mais elle pourra se faire à l'intérieure d'une autre forme.

Selon le même concept, le dispositif peut s'intégrer à titre d'exemples non limitatifs au 5 sein des systèmes spécialement conçus suivants : Bloc présentoir d'objet - Luminaire Horloge - Afficheurs : téléphones portables, montres, tableaux de bord, pèse-personne, 10 articles électroménager . En intégrant à titre d'exemples non limitatifs les éléments suivants : - Filtres de couleur - Sources de lumière (diodes, néons fluo,...) - Afficheurs (électroluminescent, plasma, LCD, OLED... ) 15 - Miroirs sans tain Eléments fluides - Variateur de lumière, variateur de couleur

La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description des modes d'exécution 20 ci-après, et avec le support des figures:

La figure 1 représente une vue de face de l'invention ; La figure 2 représente une vue de côté de l'invention ; La figure 3 représente une vue de côté de l'invention ; 25 La figure 4 représente en vue de côté le principe de l'invention ; Les figures 5 et 6 illustre l'invention et son principe de fonctionnement La figure 7 représentent l'invention et son principe de fonctionnement selon une autre variante ; La figure 8 représente une variante de l'invention ; 30 Les figures 9, 10, 11 et 12 représentent en vue de côté un mode d'exécution de l'invention. Les figures 13,14 et 15 illustrent le principe de la réfraction limite. La figure 16 illustre la cas général d'une forme quelconque.

Selon le principe de l'invention, le procédé se caractérise par un doublet 1 de lentilles de 35 Fresnel microstructurées la et lb qui génèrent par réfraction optique l'image tridimensionnelle d'une forme `immatérielle' 2 (sphère, ellipsoïde, cône ou cylindre...) reposant sur aucun support. Ladite forme 2 pourra être détachée 6 (d) du doublet 1 et sera visible par un observateur 7 regardant en direction du doublet 1. L'invention est caractérisée en ce que les plaques la et lb sont des lentilles de Fresnel qui sont par définition constituées de micro prismes 8 organisés en spires 3 (Fig.l) (vue de dessus) 3a et 3b (Fig.2)(vue en coupe) et réparties en cercles concentriques de centre 5a et 5b respectivement. Un des objet de l'invention consiste à proposer un mode spécifique de variation des pentes A(x) et B(x) des microprismes 8 par rapport à leur distance `x' au centre 5a et 5b pour générer forme `immatérielle' 2 détachée de tout support. l'invention se caractérise en ce que le doublet 1 des lentilles la et lb génère des zones qui sont optiquement translucides ou opaques selon l'angle d'observation ; la répartition desdites zones s'opèrent (pour le cas illustré d'un sphère) selon le principe présenté sur les figures 4,5 et 6 : Pour un observateur 7, la zone opaque (d'aspect blanchâtre si le matériau qui constitue le doublet est incolore) constituent le pourtour de la sphère 2' ; l'ellipsoïde est quant à elle translucide ; ainsi ; des observateurs 1 la,b,c,d,e (Fig. 4) qui regardent une zone quasi ponctuelle 14 de la surface du doublet 1 (côté lentille la) voient ladite zone selon un aspect qui dépend de leur direction d'observation : Selon le dessin, les observateurs 1 la et l le voient une zone 14 opaque (blanchâtre) ; l'observateur 1 le voit une zone 14 translucide ; les observateurs 1 lb et 1 ld voient une zone 14 à la frontière entre l'état translucide et l'état opaque. La modulation de l'état d'opacité en fonction de la direction d'observation s'obtient en exploitant le phénomène optique de l'angle limite de réfraction (fig. 13, 14 et 15) La transition d'un état translucide vers un état opaque intervient lorsque l'observateur 7 regarde selon une direction telle que le passage des rayon lumineux à travers les prismes n'est plus possible. Toutes directions d'observation pointant vers la zone 14 et faisant partie d'une zone hachurée (Fig.4,5,6 et 7) correspond à une vision sous la forme opaque de la zone 14. Inversement, toutes directions d'observation pointant vers la zone 14 et ne faisant pas partie d'une zone hachurée (Fig.4,5,6 et 7) correspond à une vision sous la forme translucide de la zone 14. Ici ( fig. 4,5 et 6), le procédé induit la production d'une sphère `immatérielle' 2' détachée de son support originel. Sur la figure 3 est illustré en coupe une portion du doublet en son centre. Le pas `p' (10) est la largeur d'une spire et 1/p représente le nombre de spire par millimètre. Chaque spire se caractérise par un angle A(x) pour la lentille la, et B(x) pour la lentille lb, fonction de la distance `x' ; ou `x' est la distance du microprisme 8 au centre 5a et 5b des lentilles la et lb respectivement. En se référant aux figures 5 et 6, on calcul les angles (3 et 4) en fonction de la distance `x' au centre. On a illustré le cas particulier de la sphère. On a `d' (le détachement 6) et `r' (le rayon de la sphère) comme paramètres 5 (D=2r). On calcul 13 et d) par utilisation des lois de la trigonométrie. 13 et 1) sont des fonctions de `x' uniquement car la sphère présente une symétrie de révolution par rapport à l'axe optique 4 du doublet 1. Dans le cas général d'une forme 2 quelconque, 13 et 4) se calculent par l'intersection de la tangente à la tranche T(x,O) de la forme 2 avec la normale N(x,0) au plan de l'optique 1 (Fig.16). 0 est la Io coordonnée polaire de la tranche T(x,0) d'axe 4. En posant n=indice de réfraction des lentilles la et lb (indice de l'air=l approximativement) ; pour une sphère : Dans la zone Zl (Fig.5) (ou x est compris entre 0 et r), l'angle A(x) de la lentille la obéit à l'équation : 15 (1) A(x) =aresin(1/n) ù aresin(sin13/n) ; L'angle B(x) de la lentille lb obéit à l'équation : (2) B(x) =arcos(nsinr) ù A(x) avec r=aresin(sin4)/n) A(x).

Ces équations satisfont les contraintes illustrées sur les schémas des figures 13 et 14 : 20 Sur la figure 13, l'angle A(x) est tel que tout observateur 7 qui regarde le prisme selon un angle d'observation supérieure à l'angle de sortie 13(x) du faisceau limite ne voit aucun faisceau réfracté par le prisme 8 de la lentille la. Selon la figure 14 ; l'angle B(x) est tel que tout observateur 7 qui regarde selon un angle supérieure à l'angle de sortie 4)(x) ne verra aucun faisceau réfracté par le prisme 8 de la lentille la. 25 Dans la zone Z2 (Fig.6) (ou x est compris entre r et R), l'angle A(x) obéit à l'équation : (3) A(x) =arcsin(l/n) + aresin(sin(3/n) ; L'angle B(x) obéit à l'équation : (4) B(x) = arcos(nsinr) ù A(x) avec r=aresin(sin4)/n) ù A(x). 30 R est le rayon des lentilles la et lb et n l'indice de réfraction des lentilles la et lb.

Ces équations satisfont les contraintes illustrées sur les schémas des figures 14 et 15 : Sur la figure 15, l'angle A(x) est tel que tout observateur 7 qui regarde le prisme selon un angle d'observation inférieure à l'angle de sortie 13(x) du faisceau limite ne voit aucun faisceau réfracté par le prisme 8 de la lentille la. Selon la figure 14 ; l'angle B(x) est tel que tout observateur qui regarde selon un angle supérieure à l'angle de sortie ii:,(x) ne verra aucun faisceau réfracté par le prisme 8 de la lentille la. On cite à titre d'exemple les lentilles de Fresnel ayant les caractéristiques suivantes : Matériau ; Acryglas PMMA Indice de réfraction : 1.3 On donne une formule approchée permettant de déterminer A(x) et B(x) en fonction de x : Distance 6 de détachement de la sphère : 15 cm Rayon de la sphère : 10 cm Pour 0<x<10 cm approximation au moindres carrés à l'ordre 3 : B(x)=0.004x3-0.0017xù1.6463x+76.566; A(x) = -0.0023x3 +0.0322 x2 + 1.694 x + 32.3469, A l'ordre 1 : A(x) = 1.80 x + 32.27 15 B(x) = -1.28x + 75.72 Pour 10cm <x< 30 cm approximation au moindres carrés à l'ordre 3 : A(x) = -0.0236 x2 +2.272 x + 29.8831 B(x) = -0.0006 x3 + 0.05 x2- 1.82 x + 76.82 A l'ordre 1 : 20 A(x) = 1.42x+36.88 B(x) = -0.37x + 66.45 (x est en cm, A(x) et B(x) en degrés)

Pour connaître A(n) et B(n) ; ou n=numéro de la spire, on pose x=n*p+u -p/2 ; ou est 25 le rayon de la micro hémisphère centrale des lentilles la et lb ; `p' le pas. On déduit A(n) et B(n) ou n est le numéro de la spire en partant du centre avec `n' initial = 1. Nombre de spires par mm :1/0.508 D'une façon générale, l'invention se caractérise par un doublet de lentille de Fresnel la et lb de fabrication spéciale telle que les équations de variation des pentes A(x) et B(x) des 30 prismes de chaque lentille la et lb peuvent s'exprimer par approximation des moindres carrés par 4 polynômes du troisième degrés ou A(x) et B(x) satisfont pour le cas particulier d'une sphère les équations (1), (2), (3) et (4) précédentes.

13(x,8) et (1)(x,O) peuvent s'écrire sous une forme plus générale dans le cas d'une forme 35 `immatérielle' 2 quelconque (comme cela est illustré sur la figure 16) : 1) On détermine f3 et d qui se calculent par l'intersection de la tangente à la tranche T(x,O) de la forme 2 avec la normale N(x,O) au plan de l'optique 1 (Fig.16). 0 est la coordonnée polaire de la tranche T(x,O) d'axe 4. 2) 0(x,8) et 4)(x,0) représentent une fonction de répartition du cône de vision ô avec x et 0 comme paramètres. 3) En fonction du type de forme `immatérielle' 2 générée, on en déduit un découpage des zones de type Z1 et Z2 ; une zone de type Z1 inclue les contraintes illustrées sur les figures 13 et 14, soient les équations (1) et (2) ; une zone de type Z2 inclue les contraintes illustrées sur les figures 14 et 15, soient les équations (3) et (4) ; 4) On injecte les valeurs des fonctions (3(x,0) et 4)(x,8) dans les équations (1), (2), (3) et (4) pour en déduire A(x,O) et B(x,0).

L'invention permet de produire une ellipsoïde `immatérielle' ne reposant sur aucun support ; ladite ellipsoïde sera dans un cas particulier une sphère comme illustrée précédemment, ou plus généralement et comme son nom l'indique une ellipsoïde (cf. Fig. 7) le principe permettant de générer une ellipsoïde `immatérielle' quelconque est le même qu'illustré précédemment pour une sphère ; ou plus généralement selon les étapes 1 à 4 ; la zone 14 (Fig.7) du doublet 1 apparaît translucide ou opaque selon la direction d'observation : les observateurs 13a et 13c voient une zone 14 opaque et l'observateur 13b une zone 14 translucide. Le principe de l'invention permet de générer à titre d'exemples non limitatifs des formes divers : sphères, cylindres, galettes et également par déformation (voir ci-après) des éléments qui ne sont pas automatiquement des objets possédant une symétrie de révolution : cube, pyramide.

Dans le cas particulier où l'ellipsoïde est un cylindre dont l'axe de révolution est confondu avec l'axe optique du doublet 1 on a : Pour 0<x<c/2 4)(x)=arctan{(x+c/2)/d} et 0(x)=arctan{(c/2-x)/d} ; A(x)= arcsin(l/n) aresin{ sin(3(x)/n} ; B(x) = arcos(nsinr) ù A(x) avec r=aresin{sin (4)(x)/n)} ù A(x)

Pour c/2<x<X 4)(x)=arctan { (x+c/2)/d } et (3(x)=arctan { (x-c/2)/(d+h) } A(x) = aresin(l/n) + aresin{sinf3(x)/n} ; 20 B(x) = arcos(nsinr) ù A(x) avec r=aresin{sin (4(x)/n)} ù A(x) ;

Où d=distance entre la base du cylindre et le support générateur ; h= hauteur du cylindre ; c/2=rayon du cylindre ; n=indice de réfraction des éléments optiques qui constituent le doublet 1 ; A(x) et B(x) les angles des microprismes 8 des lentilles la et lb respectivement ; x la distance d'un microprime par rapport au centre de l'optique ; X le rayon des optiques la et lb .

Dans le cas particulier où l'ellipsoïde est un cône dont l'axe de révolution est confondu 10 avec l'axe optique du doublet 1 on a : Pour 0<x<c/2 4(x)=arctan{(x+c/2)/d} et (3(x)=arctan{(c/2-x)/d} ; A(x)= arcsin(l/n) ù aresin{sin(3(x)/n} ; B(x) = arcos(nsinr) ù A(x) avec r=aresin{sin ( x)/n)} ù A(x) 15 Pour c/2<x<P 4(x)=arctan{(x+c/2)/d} et 0(x)=arctan{(x-c/2)/(d)} ; A(x) = aresin(1/n) + aresin{ sin(3(x)/n} ; B(x) = arcos(nsinr) ù A(x) avec r=aresin{sin (4(x)/n)} ù A(x) ; Pour P<x<X 4(x)=arctan{(x+c/2)/d} et 13(x)=arctan{x/(d+h)} ; A(x) = arcsin(l/n) + aresin{sin(3(x)/n} ; B(x) = arcos(nsinr) ù A(x) avec r=aresin { sin (4(x)/n) } ù A(x) ; 25 Où P= (d+h)*k/(2h), d=distance entre la base du cône et le support générateur ; h= hauteur du cône ; c/2=rayon de la base circulaire de cône ; n=indice de réfraction des éléments optiques qui constituent le doublet 1 ; A(x) et B(x) les angles des microprismes 8 des lentilles la et lb respectivement ; x la distance d'un microprime par rapport au centre de 30 l'optique ; X le rayon des optiques la et lb.

Selon un mode particulier d'exécution, l'association de deux doublets 1 permet de générer deux formes `immatérielles' 2 ; imbriquées l'une dans l'autre ne reposant sur aucun support.

Selon une autre variante, (cf Fig.8) on associe le doublet 1 avec l'une des lentilles 1 a ou lb (partie striée tournée côté doublet) pour générer l'effet d'une quasi double forme `immatérielle' 2. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le doublet 1 pourra subir une déformation ; par exemple un étirement selon une direction du plan des lentilles la et lb afin d'engendrer une forme 2 asymétrique telle qu'une ovoïde, voir des formes anguleuses tels des cubes ou des pyramides (spires concentriques 3 organisées en carrés ou triangles concentriques)

lo Selon un mode particulier d'exécution illustré sur la figure 10, on associe plusieurs doublets 1 (ici 3) pour générer dans l'espace une sphère immatérielle 2 : chaque doublet 1, 1' et 1" génère une sphère telles que celles-ci se superposent pour former une sphère unique 2 `immatérielle'. Selon la figure 9, l'invention permet de projeter l'image 16 d'un objet réel 15 au sein de la 15 sphère 2. Le doublet 1 réfracte les faisceaux 17 émis par la source 15 en faisceaux 18 pour former une image 16 réelle, ne reposant sur aucun support et visible par un observateur 7. Le procédé peut-être appliqué dans le cadre de ce qui a été exposé figure 10 : les sources 15a, 15b et 15c représentent plusieurs sources dont les images respectives formées par les doublets 1, 1' et 1" se superposent en une image unique et cohérente 16. 20 L'invention s'applique à titre d'exemples non limitatifs à la présentation d'objet (cf. Fig. 11) et aux luminaires (cf. Fig.12) :

En se référant à la figure 11, on réalise un dispositif pour présenter des objets sous forme 25 `immatérielle' à l'intérieure d'une sphère 2 `immatérielle'. Le dispositif consiste en un boîtier monolithique 19 caractérisé en ce qu'il comprend deux zones : une zone éclairage arrière et une zone objet . Les zones sont séparées par une plaque 21 semi translucide sablée et ou diffusante (antireflet) et courbe. L'objet est disposé dans le creux de la plaque 21 et éventuellement sur un support lié à un moteur situé dans la zone éclairage . Des 30 sources de lumière diffuse 22b et 22c éclairent l'objet 15 et sont masquées par le dessus par des caches 22d recourbées qui font office éventuellement de réflecteurs de lumière. Une source 22a est optionnellement installée à l'arrière de la plaque 21 dans la zone éclairage pour illuminer l'arrière de l'objet 15 ; ce qui permet d'accentuer l'effet de `flottement' de l'objet `immatériel' 16. Le doublet 1 est placé à une distance correcte de 35 l'objet 15 pour former une image de ce dernier à l'intérieur de la sphère 2. Le présent dispositif s'applique plus particulièrement à la présentation d'objets et pourra être intégré dans un totem ou dispositif de présentation quelconque destiné à la publicité ou la vente : présentoir, borne, caisson encastrable dans le sol...D'une façon générale, l'invention pourra être intégrée à titre d'exemple non limitatifs dans des éléments pour la présentation des objets, des vidéos au sein de présentoirs, bornes, murs, faux plafonds et totems.

En se référant à la figure 12, on réalise un luminaire caractérisé en ce que le doublet de lentille 1 selon l'invention est associé à un filtre diffusant 24 et une source de lumière 22. Ledit filtre pourra être coloré ou incolore. La source de lumière sera caractérisé par un seul ou plusieurs éléments tels des diodes, des néons ou tout autres dispositifs permettant de produire de la lumière. La source de lumière pourra être couplée à un système de modulation de la couleur. Pour accentuer le détachement de la forme `immatérielle' 2, on intègre un filtre 24 de géométrie étudiée permettant de laisser passer de la lumière issue de la source 12 directement à travers le doublet 1 (faisceaux 18) ; une forme adéquate du filtre permet d'obtenir une transition de luminosité uniforme entre la périphérie de l'optique 1 et le bord de la forme `immatérielle' 2. Cette géométrie est reliée à la distance qui sépare le filtre 24, la source 22 et le doublet 1. dans le cas où l'on souhaite obtenir une forme `immatérielle' 2 parfaitement homogene, on choisira un filtre telle que l'image de celui-ci donnée par le doublet 1 recouvre la quasi intégralité de la surface de la forme `immatérielle' 2 pour tous les angles d'observation. Selon différents modes de réalisation, et à titre d'exemples non limitatifs, on pourra associer des éléments fluides entre la source 22 et le filtre 24 et ou entre le filtre 24 et le doublet 1. ledit fluide pourra être mis en mouvement, être illuminé par des sources de lumière secondaires, être mélangé avec des substances diffusantes et ou particulaires.

L'association de tels éléments pourra générer une altération de la sphère en fonction des ondulations du fluide. Pour atténuer le phénomène de focalisation des faisceaux émis par le soleil et qui se concentre au foyer à l'intérieure du luminaire ; on place un filtre diffusant entre le doublet 1 et le filtre de couleur. Le filtre diffusant ou dispersif se caractérise par une microstructure dense (échelle des défauts compris entre 0.1 mm et 0.5mm) dont le rôle est d'étaler le faisceau incident ; exemple non limitatif: une plaque comprenant un réseau de microbilles ou micro hémisphères pourra être employée. Le dispositif optique 1 pourra être intégré à titre non limitatif au sein de différents système : montres, écran de téléphone mobile, tours de PC, tableaux de bord, pèse personne, visionneuses, élément pour le mobilier (tables basses, tables de pub, bars), présentoirs, vêtements, jouets etc.

Claims (10)

Revendications

1. Dispositif optique 1 caractérisé en ce qu'il comprend deux lentilles de Fresnel la et lb plates, accolées ou quasi accolées, dans un matériau de facteur de transmission de la lumière élevé, comprenant des stries concentriques formant des prismes 8, une première lentille la ayant ses stries orientées vers la seconde lb, les deux lentilles ayant des propriétés optiques telles qu'elles génèrent une forme immatérielle 2 translucide détachée 6 de tout support et visible à l'oeil nu 7.

2. Dispositif optique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les lentilles la et lb produisent en exploitant le principe de l'angle limite de réfraction par un prisme, et par croisement des faisceaux réfractés une variation de l'état d'opacité d'une zone 14 en fonction de la direction d'observation pour engendrer le contour d'une forme immatérielle 2 détachée de tout support.

3. Dispositif optique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lentilles la et lb présentent une surface pour laquelle les équations de variation des pentes A(x,0) et B(x,O) se calculent à l'aide des équations (1), (2) (3) et (4) fonction des angles (3(x,0) et 4(x,0) où ces derniers sont établis sur la base du découpage donné de zone de type Z1 et Z2, `x' étant la distance à l'axe de la spire et 0 l'angle polaire.

4. Dispositif selon l'une des revendications qui précèdent caractérisé en ce que les lentilles la et lb ont les caractéristiques suivantes : type particulier d'ellipsoïde formé : sphère ; rayon de la sphère : 10 cm ; détachement 6 de la sphère par rapport au support : 15 cm ; pas entre les stries : 0.508 mm (plage comprise entre 0.125mm et 0.708mm) ; indice de réfraction : 1.3 ; épaisseur : 3 mm +1- l mm ; matériau : PMMA ; paramètres de structure : Pour 0<x<10cm les angles des prismes 8 des lentilles la et lb sont calculés respectivement à partir des fonctions polynomiales : A(x) = -0.0023x3 +0.0322 x2 + 1.694 x + 32.3469 ; B(x) = 0.004 x3 -0.0017 x2û 1.6463 x + 76.566 ; à l'ordre 1 A(x)=1.80x+32.27 et B(x) = -1.28x + 75.72 et pour 10cm <x< 30 cm les angles des prismes 8 des lentilles la et lb sont respectivement : A(x) = -0.0236 x2 +2.272 x + 29.8831 et B(x) = -0.0006 x3 + 0.0577 x2û 1.82 x + 76.82 à l'ordre 1 : A(x) = 1.42x+36.88 et B(x)=-0.37x+66.45, (x est en cm, A(x) et B(x) en degrés)

5. Dispositif optique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que selon une première variante il comprend trois lentilles de type la, lb combinées selon le doublet l et l'une des lentilles la ou lb, toutes les trois accolées ou quasiment accolées, une première lentille formant un premier ensemble optique ayant ses stries orientées vers les deux autres lentilles qui forment un second ensemble optique, ces deux lentilles ayant des propriétés optiques telles qu'elles génèrent des formes immatérielles translucides et visibles à l'oeil nu imbriquées l'une dans l'autre.

6. Dispositif optique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que forme 2 produite est un cylindre dont l'axe de symétrie est confondu avec l'axe optique du doublet l des lentilles la et lb ; et dont les équations des pentes A(x) et B(x) vérifient les équations suivantes : Pour 0<x<c/2 : 4(x)=arctan{(x+c/2)/d} et (3(x)=arctan{(c/2-x)/d} ; A(x)= aresin(1/n) û aresin{sin(3(x)/n} ; B(x) = arcos(nsinr) û A(x) avec r=aresin{sin ( x)/n)} û A(x) ; Pour c/2<x< X : (1)(x)=arctan{(x+c/2)/d} et (3(x)=arctan{(x-c/2)/(d+h)} ; A(x) = aresin(l/n) + aresin{sint3(x)/n} ; B(x) = arcos(nsinr) û A(x) avec r=aresin{sin Wx)/n)} û A(x) ; où d=distance entre la base du cylindre et le support générateur ; h= hauteur du cylindre ; c/2=rayon du cylindre ; n=indice de réfraction des éléments optiques qui constituent le doublet 1.

7. Dispositif optique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le doublet 1 subit une déformation ; par exemple un étirement selon une direction du plan des lentilles la et lb afin d'engendrer une ellipsoïde telle par exemple une ovoïde, un cube ou une pyramide ; spires concentriques ovales, carrées ou triangulaires respectivement.

8. Dispositif pour la présentation d'objet réel caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif optique 1 selon l'une des revendications précédentes combiné avec un compartiment pour placé l'objet, des moyens d'éclairage arrière 22a et avant 22b et 22c, un élément courbe 21 diffusant laissant passer partiellement la lumière émise par la source 22a et des caches 22d faisant office de réflecteur de lumière vers l'objet réel 15.

9. Dispositif d'éclairage caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif optique 1 selon l'une des revendications précédentes combiné avec des sources de lumière 22, un filtre diffusant 24 de géométrie étudiée ; de sorte qu'optionnellement, une partie de la lumière émise par les source 22 transite directement vers le doublet 1 afin de mettre en relief la forme immatérielle 2 ; le luminaire comprendra un filtre dispersifmicrostructuré caractérisé à titre d'exemple non limitatif par un réseau de microbilles pour atténuer le phénomène de focalisation des faisceaux.

10. Dispositif selon la revendication qui précède caractérisé en ce que l'on insère un élément translucide renfermant un fluide et ou un élément visqueux éventuellement 5 mis en mouvement entre la source 22 et le filtre 24 et ou le filtre 24 et le doublet 1. fo 15 20 25 30 35