FR2948203A3 - Dispositif de modification d'un faisceau lumineux - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de modification d'un faisceau lumineux qui peut être mis en oeuvre dans un sens comme un projecteur et dans l'autre sens comme un capteur de lumière. Dans les deux cas, le dispositif peut être plat. Dans le mode capteur, la lumière du soleil est décomposée en faisceaux élémentaires concentrés par des lentilles convergentes vers des miroirs les renvoyant dans un guide de lumière 9. Le dispositif n'a pas besoin d'être aligné perpendiculairement aux rayons du soleil et laisse passer la lumière ambiante. Dans le mode projecteur, les rayons lumineux sont émis dans un guide de lumière 9 d'où ils sont déviés par une série de miroirs plans vers un ensemble 1000 de lentilles convergentes qui les concentrent pour former un faisceau unique et homogène.

Description

Dispositif de modification d'un faisceau lumineux La présente invention concerne un dispositif de modification d'un faisceau lumineux fonctionnant dans deux modes différents selon l'objectif poursuivi.

Dans un premier mode, c'est une paroi lumineuse comme un projecteur directionnel de faible encombrement et de rendement lumineux élevé. On entend ci-avant et ci-après par rendement lumineux le rapport entre la luminosité du faisceau optique sortant du dispositif, et celle du faisceau y pénétrant, et par luminosité d'un faisceau optique le produit de la luminance, de l'élément de surface émetteur et de l'élément d'angle solide d'émission. Dans un second mode, c'est un dispositif qui concentre les rayons provenant d'une source lumineuse puissante comme par exemple le soleil, tout en laissant passer les rayons lumineux moins puissants provenant de l'environnement. Dans certaines versions, ce capteur peut être plat et n'a pas besoin d'être aligné perpendiculairement aux rayons du soleil. Dans une version perfectionnée, il s'adapte automatiquement à la position du soleil tout en restant dans sa position d'origine, au fil de la journée et des saisons. Enfin, dans les deux modes, il est compatible avec toutes les utilisations des réseaux lenticulaires : affichage d'images en trois dimensions, et d'images qui sont différentes selon la position du spectateur. Le mode paroi lumineuse L'objectif poursuivi est de réduire l'élément d'angle solide d'émission tout en augmentant le moins possible la surface de sortie des rayons du projecteur pour réaliser des projecteurs directionnels à haut rendement lumineux, de forme libre, par exemple plats. La méthode retenue consiste à décomposer le faisceau d'origine en une pluralité de faisceaux plus petits dits faisceaux élémentaires, dont l'angle d'émission est identique à celui du faisceau d'origine, mais dont l'élément de surface émetteur est plus petit, - et à faire converger ensuite par des méthodes connues ces faisceaux 35 élémentaires pour modifier leur angle solide d'émission. La méthode utilisée pour décomposer le faisceau d'origine consiste à envoyer le faisceau dans un guide de lumière comportant une pluralité de dispositifs optiques élémentaires dits déviateurs, chacun déviant la lumière dans une direction choisie par l'homme de l'art. 40 Le premier à avoir décrit cette méthode est peut-être ZINBERG IVAN H dans son brevet US2480178 (A) du 30 aout 1949. Ce principe a été repris pour réaliser des projecteurs pour des automobiles ou des avions, des dispositifs de rétro-éclairage d'écrans de télévision ou d'ordinateurs, et des luminaires de toutes sortes : (WO9318939 (Al) de WU WEI-YU [US] / HUGHES AIRCRAFT CO [US] 45 (1993-09-30) ; GB2274158 (A) de KOPPOLU PRASAD M et al. / FORD MOTOR CO (1994-07-13) ; FR2768218 (Al) de L HERMINE ALBAN / VALEO VISION [FR] (1999-03-12) ; FR2799263 (AI) de JOUSSET NICOLAS; NOUET REGIS / VALEO VISION [FR] (2001-04-06). L'homme de l'art sait aussi utiliser une pluralité de sources lumineuses 50 combinée avec un réseau lenticulaire pour obtenir des faisceaux lumineux directionnels. C'est une invention ancienne décrite par FR2471012 (Al) JEAN-CLAUDE DEUTSCH / COMMISSARIAT ENERGIE ATOMIQUE [FR] (1981-06-12) voir notamment la figure 4 de ce document. Cette invention a été reprise sous d'autres formes par 55 EP0372525 (A2) de PARK FRENCH PHYSCIST; WILBER CLARENCE STEWART / GEN ELECTRIC [US] (1990-06-13) ; JP2000284268 (A) de TAKAHASHI SUSUMU TOPPAN PRINTING CO LTD / 2000-10-13 ; JP2001305315 (A) de YAMAGUCHI AKIRA I FUJI PHOTO FILM CO LTD (2001-10-31) ; EP1566685 (A2) de YEE YOUNG-JOO [KR] et al. / LG ELECTRONICS INC [KR]; LG MICRON LTD [KR] {2005-08-24) ; W02006080530 (Al) de KURODA KENJIRO [JP] et al. / TOPPAN PRINTING CO LTD [JP] et al. (2006-08-03) ; W02009004696 (Al) de LUIS MURILLO [JP] et al. / TOPPAN PRINTING CO LTD [JP] et al. (2009-01-08). Tous ces dispositifs fonctionnent en ce sens qu'ils permettent de créer des dispositifs d'éclairage mais, soit ils ont besoin d'une multiplicité de sources lumineuses, soit ils utilisent une plaque à trous pour faire sortir de la lumière d'un guide de lumière et ont un faible rendement. L'invention consistant à combiner les deux inventions - la décomposition de faisceau par division d'un guide de lumière (Ivan Zinberg en 1949) d'une part, et la concentration d'une pluralité de sources lumineuses par un réseau lenticulaire (Jean-Claude Deutsch en 1981) d'autre part - est elle-même ancienne, puisque dès 1983, PIERRE CIBIE (CIBIE PROJECTEURS [FR]) a proposé dans son brevet FR2514105 {1983-04-08) un projecteur pour véhicule automobile comprenant une source lumineuse réelle et des moyens pour concentrer le rayonnement de cette source sur l'extrémité d'un conduit de lumière muni d'une pluralité de facettes réfléchissantes constituant autant de sources lumineuses virtuelles et coopérant avec une pluralité d'éléments dioptriques homologues pour constituer un ensemble de faisceaux lumineux élémentaires venant se fondre en un faisceau unique. L'explication n'est pas plus complète et l'inventeur ne définit pas la nature de la coopération entre les sources lumineuses virtuelles et les éléments dioptriques homologues. Son invention a été reprise par EP0814300 (A1) de DAIKU YASUHIRO [IT] CASIO COMPUTER CO LTD (1997-12-29), par DE2736486 (Al) de YEVICK GEORGE J PROF / IZON CORP (1978-02-16) (voir figure 4) et par EP0584545 (Ai) de MASUELLI STEFANIA [IT] et al. / CARELLO SPA [IT] (1994-03-02), mais aucun de ces dispositifs ne fonctionne correctement parce que le faisceau renvoyé par un miroir ou autre type de déviateur n'est pas dirigé exclusivement vers la lentille associée à ce miroir. Ceci a pour conséquence que la lumière renvoyée par un déviateur traverse aussi une autre lentille qui n'est pas conçue pour recevoir de tels rayons. En effet, permettre la coopération entre une source lumineuse virtuelle et un élément dioptrique ne suffit pas, parce qu'il faut aussi que les caractéristiques du faisceau lumineux d'origine, celles des miroirs et celles des éléments dioptriques soient telles qu'une source lumineuse virtuelle ne puisse pas coopérer avec un autre élément dioptrique. C'est une caractéristique à laquelle aucun des inventeurs précités n'a pensé, et on verra plus loin que c'est aussi un problème difficile à résoudre. La présente invention consiste à disposer déviateurs et condenseurs de telle sorte que le faisceau lumineux reçu par un déviateur 113 soit dévié principalement vers le condenseur 115 auquel il est associé, et que le faisceau lumineux parvenant à un condenseur 115 provienne principalement du ou des déviateurs qui lui sont associés. Depuis 1983, date de FR2514105 (1983-04-08), aucun dispositif satisfaisant n'a été proposé permettant cela, malgré l'attente considérable du marché, laquelle est prouvée par le nombre des demandes de brevets ayant cet objectif, et par l'importance économique considérable des déposants.

Cette attente considérable s'explique par l'existence de deux marchés en croissance rapide 1. celui de tous les appareils comportant un écran à cristaux liquide comme ordinateurs, appareils photo, téléphones, etc., car l'écran doit être rétro-éclairé avec un dispositif plat ayant un rendement lumineux le plus élevé possible (en n'émettant de la lumière qu'en direction des yeux de l'utilisateur, on augmente l'autonomie des batteries tout en permettant un plus grand confort de lecture en plein jour), 2. et celui de l'éclairage maîtrisé, c'est-à-dire des luminaires permettant de diriger avec précision la lumière pour obtenir à chaque emplacement (vitrine, surface de travail, zone circulation, etc.) la luminosité nécessaire à sa fonction.

Les dispositifs proposés offrent l'avantage supplémentaire de pouvoir être très fins et de formes aussi bien simples que très complexes puisque le conducteur de lumière 9 peut avoir une forme presque libre, et que dispositif tout entier peut être réalisé en matériau souple et déformable par l'utilisateur. Le mode capteur L'objectif poursuivi est de réaliser des capteurs solaires quasi-invisibles très bon marché, dont le rendement élevé ne dépend pratiquement pas de la position du soleil et de celle du capteur lui-même, afin de permettre la généralisation de la captation de l'énergie solaire sans pour autant dégrader l'environnement visuel. La méthode retenue consiste à décomposer le faisceau lumineux reçu en une multiplicité de faisceaux élémentaires convergents, que des déviateurs comme par exemple des miroirs rassemblent ensuite à l'intérieur d'un guide de lumière pour constituer un faisceau dont l'élément de surface émetteur est très sensiblement plus petit que celui du faisceau lumineux reçu. Ce faisceau est désordonné, mais il peut être converti en énergie par un dispositif connu de faibles dimensions à la sortie du guide de lumière, ou collecté à cet endroit par une fibre optique pour être utilisé plus loin.

Figures L'invention sera bien comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 39 qui, à l'exception de la figure 2, représentent toutes des dispositifs ou détails de dispositifs selon l'invention. La figure 1 montre une paroi lumineuse comportant trois dispositifs optiques élémentaires II, 12 et 13 juxtaposés, dans un premier mode de mise en œuvre de l'invention. Un faisceau d'angle solide d pénètre dans le dispositif par l'entrée/sortie 2 qui est ladite petite face du dispositif et son angle solide se transforme en angle solide 0 en franchissant ladite face 2 qui est plane. Ce faisceau est dévié par les trois déviateurs 113, 123 et 133 qui sont des miroirs plans, et ainsi divisé en trois faisceaux d'angle solide P. Comme l'angle 0 est inférieur à l'angle o (visible sur la figure 1) pris dans le même plan entre les deux droites opposées tangentes respectivement aux côtés opposés de la surface utile dudit déviateur 123 et aux côtés opposés correspondants de la pupille du condenseur 125, l'intégralité de chacun de ces trois faisceaux est soumise à la condensation d'une lentille cylindrique (respectivement 115, 125 et 135) pour acquérir un nouvel angle y qui est très faible.

La figure 2 montre un dispositif qui ressemble à une paroi lumineuse selon l'invention, mais qui n'en est pas une parce que les premiers modificateurs rencontrés sont les déviateurs 113, 123 et 193 qui sont des surfaces dépolies, et que les rayons en sortent dans toutes les directions, et non pas exclusivement vers les condenseurs associés.

La figure 3 montre une façon d'associer en série deux dispositifs selon l'invention pour constituer un panneau de rétro-éclairage d'écran plat. La paroi 1X comprend un guide de lumière 9X muni de miroirs 113X, 123X et 133X déviant la lumière vers des ensembles de miroirs de sections elliptiques 115X, 125X et 135X, lesquelles réfléchissent à leur tour les rayons lumineux vers la zone d'entrée de lumière 2Y de la paroi optique 1Y. Chaque miroir 113X est situé au foyer de l'ellipse génératrice de l'ensemble de miroirs elliptiques I15X associé. L'homme de l'art sait calculer un tel ensemble de miroirs pour que tous les rayons réfléchis soient sensiblement horizontaux lors de leur entrée dans la zone 2Y.

Un dispositif unitaire 11Y de la paroi lY comprend deux ensembles de lentilles élémentaires sphériques verticales accolées 115aY et 115bY, coopérant avec un miroir vertical I13Y situé à l'intérieur du guide de lumière 9Y.

Les figures 4 et 5 montrent des variantes de parois lumineuses selon l'invention, dont les condenseurs 114, 124 et suivants sont convergents dans une direction, mais sont convergents ou divergents selon le cas dans une autre direction.

La figure 6 montre un luminaire cylindrique selon l'invention. La figure 7 montre une variante particulièrement adaptée aux phares des véhicules. La figure 8 montre une autre variante, avec une forme plus complexe. La figure 9 montre un luminaire selon l'invention en forme de disque mince.

La figure 10 montre une variante de dispositif optique élémentaire à lentilles sphériques à pupilles hexagonales. La figure il montre la face avant d'une paroi lumineuse constituée de tels dispositifs optiques élémentaires. Les éléments 5 et 6 symbolisent respectivement une série de sources lumineuses et une série de réflecteurs paraboliques qui y sont associés, de façon à émettre des flux de lumière sensiblement horizontaux. La figure 12 montre une paroi lumineuse similaire à celle de la figure 11, munie de deux guides de lumière 9a et 9b comportant respectivement les ensembles de déviateurs 113a et 113b émettant de la lumière à travers le même ensemble 1000 de condenseurs 115, dans deux directions différentes. Les éléments 5 et 6 ont la même signification que pour la figure précédente. La figure 13 montre un dispositif optique élémentaire comportant une lame à faces parallèles 9 qui joue le rôle de guide de lumière, un déviateur 13 qui est composé de deux miroirs plans réfléchissant les rayons lumineux horizontaux vers le condenseur 115, lequel est une lentille sphérique convergente séparée de la lame à faces parallèles par un espace vide 10. La figure 14 montre une coupe du dispositif optique élémentaire de la figure 16, permettant de voir les deux miroirs plans 113a et 113b composant le déviateur 113, deux rayons parvenant au déviateur 113 et les rayons délimitant le faisceau dévié par ledit déviateur 113. La figure 15 est une vue en perspective de trois quart arrière d'une paroi composée de dispositifs optiques élémentaires identiques à ceux de la figure 13, permettant de voir les déviateurs 113, 123 et suivants et les lentilles convergentes 115, 125 situées respectivement en vis-à-vis. La ligne en pointillés montre le trajet le trajet d'un rayon lumineux se reflétant sur les parois de la lame à faces parallèles 9, et intercepté au retour par un miroir d'un déviateur 113 pour être réfléchi vers une lentille 115. Les faces avant et arrière de la lame à faces parallèles 9 sont transparentes et la réflexion du rayon lumineux est totale parce que l'incidence de ce dernier est forte, tandis que la face située à gauche sur la figure 18 est un miroir 7. La figure 16 est une vue en perspective de la face avant d'une paroi similaire à celle de la figure 15, mais avec une disposition différente des dispositifs optiques élémentaires, afin que tous les rayons traversant horizontalement la lame à faces parallèles 9 rencontrent au moins un déviateur 113. La figure 17 est une vue en perspective de l'arrière d'une paroi similaire à celle de la figure 16, mais le dispositif est ici souple et peut être déformé par l'utilisateur.

La figure 18 est une vue en perspective de deux dispositifs selon l'invention, qui sont identiques et comportent chacune deux ensembles 1000 et 1001 de condenseurs. Chacun de ces deux ensembles peut être mobile par rapport à l'ensemble des déviateurs. La figure 19 est une vue en perspective d'une lampe selon l'invention.

La figure 20 est une vue en perspective qui illustre le principe de fonctionnement de la lampe représentée à la figure 22, avec des lentilles cylindriques.

La figure 21 est une vue en perspective d'une paroi simplifiée, réduite à une tige de section ovale, cette section étant représentée à la figure 22. La figure 23 montre un dispositif de rétro-éclairage plan réalisé par juxtaposition de dispositifs similaires à celui de la figure 21.

La figure 24 est une vue en perspective d'un élément unitaire d'une paroi constituée de l'assemblage de tels éléments unitaires, laquelle est représentée à la figure 25. La figure 26 est une vue en perspective de deux sections d'une paroi selon l'invention, et d'une portion de guide de lumière 9 relié à deux dispositifs 10 unitaires 11 et 12. La figure 27 est une vue en perspective d'une paroi selon l'invention, dont les condenseurs sont des miroirs concaves paraboliques. Un déviateur 113 est situé au foyer de la parabole générant le condenseur 115 associé. La figure 28 est une vue en coupe d'un dispositif élémentaire d'un capteur 15 solaire selon l'invention. Les rayons lumineux issus du soleil sont condensés par le condenseur 115 sur un miroir sphérique concave 113 situé dans un guide de lumière 9, lequel les renvoie sous forme d'un faisceau dont l'axe est parallèle à l'axe optique dudit guide de lumière 9. La ligne en pointillés représente la distance À fixe entre le centre du miroir sphérique 113 et le 20 centre optique de la lentille 115 qui lui est associée. La figure 29 est une vue en coupe de trois dispositifs élémentaires équivalents, mais dont le miroir 113 est convexe. Chacun est représenté avec une position différente de l'ensemble formé par le guide de lumière 9 et des déviateurs, qui correspond à une position différente du soleil au cours de la 25 journée. La ligne en pointillés apparaissant sur le dispositif le plus à gauche représente la distance A fixe entre le centre du miroir sphérique 113 et le centre optique de la lentille 115 qui lui est associée. La figure 30 est une vue en perspective du dispositif élémentaire représenté à la figure 29, dont le condenseur est décalé latéralement par rapport au 30 plan médian dudit guide de lumière 9. La figure 31 est une vue en perspective d'un capteur solaire selon l'invention. Les tiges 2001, 2002 et suivantes maintiennent constante la distance 2\. entre le centre du miroir sphérique 113 et le centre optique de la lentille 115 qui lui est associée. 35 La figure 32 est une vue en perspective du mécanisme assurant l'adaptation automatique en fonction de la position du soleil de la position du guide de lumière 9 solidaire des déviateurs 113, 123 et suivants, par rapport à l'ensemble 1000 des condenseurs. Chacun des quatre sous-ensembles de ce mécanisme est constitué d'une lentille 3000a solidaire de l'ensemble 1000 des 40 condenseurs, d'un capteur de chaleur 3000b, d'un fil 3000c qui s'allonge à la chaleur reçue par ledit capteur de chaleur 3000b, et d'un ressort 3000d. La lumière du soleil se concentre en un point de l'ensemble solidaire des déviateurs 113, 123 et suivants. Si ce point est un capteur de chaleur 3000b le fil 3000c associé à ce capteur de chaleur s'allonge et l'ensemble des 45 déviateurs 113, 123 et suivants se déplace jusqu'à ce que le capteur ne reçoive plus l'image du soleil et refroidisse. La figure 33 est une vue en perspective d'un dispositif à profilé lumineux évidé, en matériau réfléchissant, dont le condenseur 115 est un miroir concave elliptique. Tous les rayons lumineux allant de gauche à droite dans 50 le guide de lumière 9 sont réfléchis par l'un des déviateurs 113a, 123a et suivants, et tous ceux allant dans l'autre sens à l'intérieur du guide de lumière 9 sont réfléchis par l'un des déviateurs 113b, 123b et suivants. Ces miroirs sont situés à l'intérieur du guide de lumière 9, et placés à l'un des foyers de l'ellipse. Ils réfléchissent la lumière parcourant le conducteur 55 optique vers l'autre foyer de l'ellipse, qui est la zone 116 de sortie de lumière du dispositif. Une feuille transparente 3000 est maintenue en position par les rebords 2001 et 2002 du dispositif, et reçoit ainsi un faisceau de lumière étroit dans sa tranche. La figure 34 est une vue en perspective d'un dispositif similaire à celui de 60 la figure 33, mais qui est plein au lieu d'être creux. Il est réalisé en matériau transparent et sa face arrière elliptique 115 est métallisée pour être réfléchissante. Tous les rayons lumineux sortent par la face 116. La figure 35 est une vue en perspective d'un dispositif à profilé lumineux transparent dont la face arrière 115 est parabolique et réfléchissante. Les rayons émis sortent par la face avant sous forme d'un faisceau large dont les rayons sont presque parallèles. La figure 36 est une vue en perspective d'un ensemble de dispositifs similaires à celui illustré à la figure 35, qui sont accolés. Ce dispositif est un écran lumineux.

La figure 37 est une vue en perspective d'une variante du dispositif de la figure 36. La face arrière 115 est parabolique et réfléchissante. Les rayons émis sortent par la face avant sous forme d'un faisceau large dont les rayons sont presque parallèles entre eux. La figure 38 est une vue en coupe d'un dispositif comportant un condenseur 115 qui coupe la quasi-totalité des rayons issus du déviateur 113 avec une direction formant avec la paroi opposée dudit guide de lumière un angle inférieur ou égal à l'angle dit ô qui est l'incidence minimale pour laquelle un rayon est réfléchi totalement par ladite face du guide de lumière qui est parallèle à son axe optique. L'inclinaison des droites AC et BD correspond à cette incidence minimale 5. La figure 39 est une vue en coupe d'un dispositif similaire à celui de la figure 38, comportant en supplément un ensemble de dispositifs d'homogénéisation du flux lumineux 117 et 127. Le problème posé Pour ce qui concerne les parois lumineuses et en particulier les projecteurs à faible angle solide d'émission, la présente invention est un perfectionnement de celle de Pierre Cibié citée plus haut, consistant à envoyer un faisceau lumineux dans un guide de lumière comportant une pluralité de dispositifs optiques élémentaires dits déviateurs, chacun déviant la lumière dans une direction choisie par l'homme de l'art, et à utiliser une pluralité d'éléments dioptriques homologues pour constituer un ensemble de faisceaux lumineux élémentaires venant se fondre en un faisceau unique. Elle satisfait un objectif supplémentaire qui est de réduire le produit de l'élément d'angle solide y d'émission du dispositif par son élément de surface d'émission (produit aussi appelé étendue géométrique de faisceau ), et définit une géométrie particulière du dispositif, selon laquelle un condenseur 115 n'émet de la lumière qu'en provenance d'un seul déviateur, le faisceau émis par le déviateur considéré ayant lui-même des caractéristiques telles que le condenseur n'émet des rayons lumineux que dans la ou les directions souhaitées, et que la plus grande partie de sa surface est utile. Il ne suffit pas en effet de prévoir des sources lumineuses virtuelles (les déviateurs) et de les faire coopérer avec des condenseurs homologues pour obtenir ce résultat. Il faut aussi empêcher des rayons lumineux parasites de parvenir au condenseur, et cela sans perdre d'énergie lumineuse en utilisant des masques et sans générer de nouvelles sources lumineuses virtuelles avec des miroirs ou autres prismes. De préférence il faut aussi limiter au minimum l'élément de surface émetteur du dispositif, c'est-à-dire ne pas perdre inutilement de la place. La figure 2 illustre le meilleur de l'art antérieur : les déviateurs 113, 123 et suivants sont des dépolis qui émettent de la lumière dans toutes les directions. Le faisceau d'angle solide 13 émis par un déviateur 113 est reçu non seulement par le condenseur 115 auquel il est associé, mais aussi par son voisin 125. La présence de miroirs 1131 et 1132 renvoie effectivement une partie de la lumière déviée vers le condenseur 115, mais sous la forme de faisceaux lumineux provenant se sources virtuelles (non représentées) qui ne sont pas placées correctement pour émettre le faisceau de faible angle solide y qui est recherché.

En fait, la difficulté est beaucoup plus grande qu'il n'y parait parce que l'angle solide du faisceau renvoyé par un déviateur situé au foyer d'une lentille élémentaire d'un réseau lenticulaire est trop grand pour être coupé entièrement par la lentille élémentaire considérée. Les figures des brevets précités montrent toutes des réseaux lenticulaires dont les lentilles élémentaires sont des dioptres simples situés sur la face d'un bloc transparent opposée au guide de lumière, alors qu'aucune des descriptions correspondantes ne précise que l'angle solide du faisceau émis dans le guide optique est très faible. Sauf à utiliser des matériaux d'indice de réfraction très élevé, qui sont très chers, la déviation maximale d'un rayon pouvant être obtenue par un tel dioptre est de l'ordre de 45°. La distance entre le foyer du dioptre sphérique ou cylindrique et son sommet est au moins égale à deux fois son rayon, ce qui veut dire qu'il est matériellement impossible que ces lentilles élémentaires coupent un faisceau d'angle solide supérieur à 60°. Or, il n'est pas possible, en l'état actuel de la technique, de réaliser des déviateurs renvoyant un angle aussi faible, parce que de tels miroirs comportent naturellement des jonctions avec les parois du guide optique qui sont courbes ou irrégulières. Pour cette simple raison, les solutions proposées sont irréalisables techniquement par l'homme de l'art, et parce que personne n'a proposé de géométrie compatible avec une mise en oeuvre satisfaisante du principe. La présente invention permet de résoudre le problème posé. Pour ce qui concerne les dispositifs fonctionnant en sens inverse, les capteurs solaires par exemple, la première difficulté est de concentrer les rayons du soleil par un condenseur exclusivement sur le déviateur associé, et ensuite de conduire le faisceau dévié vers une des parois du dispositif (ou mieux, vers un seul point) d'où on peut faire partir une fibre optique ou utiliser directement le rayonnement pour le convertir en énergie. 1. Le dispositif proposé C'est un dispositif de modification d'un faisceau lumineux d'angle solide a - comprenant deux faces dites entrée/sortie , dites respectivement petite face et grande face , - constitué d'au moins deux dispositifs élémentaires juxtaposés comprenant chacun : - une portion d'un guide de lumière 9 commun à plusieurs dispositifs élémentaires, ledit guide de lumière 9 réfléchissant totalement les rayons lumineux arrivant avec une incidence égale ou supérieure à à sur ses faces parallèles à son axe optique ; - et deux dispositifs optiques dits modificateurs dont l'un, dit déviateur 113 a la propriété de dévier un faisceau lumineux, et l'autre, dit condenseur 115 est un dispositif optique convergent l'ensemble 1000 des dispositifs optiques dits condenseurs 115, 125 et suivants constituant ladite grande face du dispositif ; une extrémité 2 dudit guide de lumière 9 constituant ladite petite face du 45 dispositif ; le faisceau d'angle solide a pénétrant dans le dispositif par l'une quelconque de ses entrées/sorties et ayant un angle solide 0 à la sortie du premier modificateur rencontré, caractérisé par le fait que second modificateur rencontré par le faisceau 50 d'angle solide 0 émis par le premier modificateur est dimensionné et positionné de telle sorte qu'il intercepte l'essentiel (au moins 80% de la luminosité) dudit faisceau d'angle solide 0, étant précisé que l'on considère ci-avant comme inclus dans un déviateur 113 toute surface assurant la liaison entre ledit guide de lumière 9 et ledit 55 déviateur 113, et que ledit faisceau d'angle solide 0 comprend donc les rayons déviés par lesdites surfacea sssurant ladite liaison. Le guide de lumière 9 peut être un tube réfléchissant muni de trous et de miroirs, mais il est plus avantageux d'utiliser un guide plein en matériau transparent. Le condenseur 115 dont la face externe n'est pas confondue avec une face du guide de lumière 9 est avantageusement séparé dudit guide de lumière par un volume 10 dit volume séparateur constitué d'un matériau dont l'indice est inférieur à celui dudit guide de lumière 9, par exemple de l'air. L'épaisseur maximale dudit volume séparateur 10 - sur le trajet des rayons lumineux allant dudit déviateur 113 audit condenseur 115, est avantageusement inférieure à la moitié de la distance entre ledit déviateur 113 et ledit condenseur 115.

Lorsque c'est possible, la paroi externe dudit guide de lumière 9 qui est opposée au déviateur 113a est avantageusement un dioptre cylindrique ou sphérique convergent, le centre de la sphère ou l'axe du cylindre, selon le cas, coïncidant sensiblement avec le centre dudit déviateur 113a afin d'augmenter l'angle solide du faisceau entre ledit guide de lumière et ledit ensemble 1000 des condenseurs. Ledit déviateur 113 doit être centré à proximité immédiate du plan focal dudit condenseur 115 si l'on souhaite obtenir en sortie d'un dispositif élémentaire 11 un faisceau d'angle solide très faible. Le déviateur 113 peut être un prisme mais plus avantageusement un miroir, plan, convexe ou concave, paraboloïde ou ellipsoïde selon les applications. Un prisme a en effet pour inconvénient d'ajouter à la déviation l'augmentation d'angle du faisceau résultant du passage d'un milieu à un autre de plus faible indice de réfraction. Le déviateur 113 est avantageusement situé à l'intérieur dudit guide de 25 lumière 9. Il peut être situé sur sa face arrière ou sur sa face avant. Selon les applications, le condenseur 115 peut être : - une lentille convergente (ex. figures 1, 13 et 28), - une lentille de convergente de Fresnel, - un miroir concave, particulièrement avantageux lorsque l'angle du faisceau 30 reçu est très grand (ex. figure 27), - un miroir concave de Fresnel, - un miroir concave elliptique linéaire ou de révolution - le déviateur étant situé à l'un des foyers de l'ellipse - un miroir concave parabolique linéaire ou de révolution (ex. figure 27) - 35 le déviateur étant situé au foyer de la parabole, - ou encore toute combinaison de deux des éléments de la présente liste. Il est avantageux que le condenseur ait la plus petite pupille possible, c'est-à-dire qu'il soit réduit en surface à sa seule partie utile. Comme on l'a vu plus haut, cela limite le choix des condenseurs possibles, en fonction 40 de la qualité du déviateur utilisé et de l'angle solide du faisceau transporté par le guide optique. L'ensemble de la surface utile des condenseurs 115, 125 et suivants occupe avantageusement au moins 80% de ladite grande face. Le rapport de surface entre condenseurs et déviateurs doit être le plus grand 45 possible pour minimiser l'angle solide a du faisceau émis par le condenseur dans le mode paroi lumineuse. Cet objectif est satisfait au mieux en utilisant un ou plusieurs réseaux lenticulaires à lentilles sphériques juxtaposées en nids d'abeilles. La projection d'un déviateur 113 sur le plan facial est avantageusement 50 inférieure au quart de la projection d'un condenseur 115 sur ladite grande face. 2. Le mode paroi lumineuse Dans ce mode, le dispositif comprend une source lumineuse 5 émettant un faisceau d'angle solide a ; - ladite petite face est la zone d'entrée du faisceau d'angle solide a et ladite grande face est la zone de sortie de la lumière du dispositif ; - ledit déviateur 113 reçoit une partie dudit faisceau aussi bien directement que par réflexion totale sur une ou plusieurs faces latérales dudit guide de lumière 9, et le réémet sous forme d'un faisceau d'angle solide 0 ; - et ledit condenseur 115, associé à au moins un déviateur 113, modifie à nouveau ledit faisceau lumineux divergent d'angle solide 5 provenant du déviateur considéré pour lui conférer un angle solide d'émission y.

Pour obtenir les meilleures performances, il faut que ledit angle solide 0 soit inférieur à l'angle pris dans le même plan entre les deux droites opposées tangentes respectivement aux côtés opposés de la surface utile dudit déviateur 113 et aux côtés opposés correspondants de la pupille du condenseur 115.

Ledit angle solide du faisceau à l'intérieur du guide de lumière 9 est avantageusement inférieur à n (PI) diminué de deux fois ledit angle 5 pour que le faisceau soit guidé efficacement par le guide de lumière 9. Pour la même raison, il est souhaitable que ledit faisceau soit émis sensiblement dans l'axe optique (longitudinal) dudit guide de lumière.

Le déviateur 113 est avantageusement un miroir plan afin de ne pas augmenter l'angle solide du faisceau dévié, mais dans la pratique, on sait qu'il est composé d'un miroir plan augmenté des surfaces de liaisons entre ce miroir plan et les parois latérales du guide optique. Le centre du déviateur 113 est avantageusement situé à l'extrémité amont du trajet optique le plus court passant par le centre optique du condenseur, dont la direction de sortie du condenseur est celle déterminée par l'homme de l'art comme étant l'axe d'émission du faisceau optique produit par le condenseur 115 considéré. Le plan du miroir 113 est avantageusement perpendiculaire à la bissectrice 30 des deux droites suivantes : - l'extrémité aval du trajet optique le plus court de la source lumineuse réelle ou virtuelle au centre du déviateur 113, l'extrémité amont du trajet optique le plus court du centre du déviateur 113 au centre optique du condenseur 115 qui lui est associé ; 35 La surface minimale du condenseur Pour être tout à fait certain de récupérer avec le condenseur 115 l'essentiel des rayons déviés par le déviateur 113, il faut que tous les rayons qui arrivent sur la paroi latérale du guide de lumière avec une incidence inférieure à celle permettant une réflexion totale parviennent ensuite au 40 condenseur 115. En d'autres termes, un condenseur 115 doit couper la quasi-totalité des rayons issus du déviateur 113 avec une direction formant avec la paroi opposée dudit guide de lumière un angle inférieur ou égal à l'angle dit b qui est l'incidence minimale pour laquelle un rayon est réfléchi totalement par 45 ladite face du guide de lumière qui est parallèle à son axe optique. Cette règle est illustrée par la figure 38. Le déviateur 113 est ici constitué d'une surface réfléchissante irrégulière qui va de A à B. Les rayons issus du déviateur 113 peuvent donc partir dans toutes les directions. De deux choses l'une, ou bien leur incidence vis-à-vis de la face inférieure 50 du guide optique 9 est inférieure à 5 et ils rencontrent obligatoirement le condenseur 115 après être sortis du guide optique 9, ou bien elle est supérieure à 5 et ils peuvent alors parvenir sur la face inférieure du guide optique 9 en dehors de la zone CD, mais ils sont dans ce cas réfléchis totalement. 55 En appliquant cette règle, le dispositif fonctionne quelles que soient les caractéristiques du déviateur. Il peut s'agir de toute surface réfléchissante non strictement parallèle à l'axe optique dudit guide de lumière 9.

Pour obtenir des dispositifs miniaturisés selon l'invention, et sauf à utiliser des matériaux à très haut indice de réfraction, peu courants, cette règle ne peut généralement pas être appliquée avec un condenseur qui est un dioptre convergent simple. On peut par exemple utiliser deux dioptres superposés comme représenté aux figures 3, 18, 38 et 39, ou utiliser des déviateurs à très faible déviation. On peut aussi utiliser des miroirs comme illustré aux figures 35 à 37. On peut réaliser des dispositifs de rétro-éclairage d'images avec des dispositifs dont les condenseurs sont des lentilles cylindriques ou des miroirs paraboliques. Dans ce cas, il est avantageux que l'axe de symétrie longitudinal des cylindres soit horizontal, pour que la lumière soit plus dispersée en largeur qu'en hauteur, car les spectateurs sont le plus souvent dispersés horizontalement que verticalement. Le dispositif représenté à la figure 26 convient à cet égard pour rétro-éclairer un écran de télévision familial. L'homme de l'art peut déterminer la géométrie d'un condenseur en fonction des objectifs assignés au dispositif. Ledit condenseur 115 peut par exemple dévier tous les rayons provenant d'un déviateur 113 sensiblement dans la même direction. Il peut aussi dévier tous les rayons provenant dudit déviateur 113 dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan principal de ladite paroi. Il peut en particulier faire converger tous les rayons lumineux vers un point s à une distance quelconque de la paroi en choisissant les caractéristiques appropriées des condenseurs et les emplacements des déviateurs. L'invention permet dans ce cas de créer des armes, surtout dans le cas où la lumière utilisée est en large partie située dans l'infra-rouge. Le dispositif selon l'invention fonctionne en effet pour tout type de rayonnement. Un dispositif selon l'invention comprend avantageusement un dispositif de modulation et/ou de filtrage de la lumière comme une image électronique ou imprimée. Ce dispositif peut par exemple être disposé du côté des condenseurs 115, 125 et suivants. 3. Le mode capteur Dans ce mode, illustré en particulier par les figures 28 à 32, - ladite grande face est la zone d'entrée du faisceau d'angle solide a et ladite petite face est la zone de sortie de la lumière du dispositif ; - ledit condenseur 115, modifie le faisceau lumineux d'angle solide a pour lui conférer un angle solide 13, et le concentrer sur le déviateur 113 ; - et ledit déviateur 113 reçoit l'essentiel du faisceau d'angle solide [3, et le renvoie sous forme d'un faisceau d'angle solide y dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal dudit guide de lumière 9. Pour que le dispositif fonctionne correctement, il faut que ledit angle solide y soit inférieur à n (PI) diminué de deux fois ledit angle ô. L'angle solide P, est avantageusement supérieur à l'angle a. 4. La diffusion d'animations 3D La partie de la face arrière de la paroi qui ne comprend pas de déviateurs 113, 123 et suivants peut comporter une image codée coopérant avec l'ensemble 1000 des condenseurs 115, 125 et suivants. Le dispositif bénéficie alors de toutes les applications des réseaux lenticulaires, comme la diffusion d'animations en 3D. L'homme de l'art sait 50 calculer des images codées coopérant avec des réseaux lenticulaires. 5. L'orientation du dispositif L'ensemble 1000 des condenseurs 115, 125 et suivants est avantageusement mobile par rapport à l'ensemble des déviateurs 113, 123 et suivants. Dans le mode paroi lumineuse, illustré par la figure 18, une rotation autour 55 du centre optique du déviateur permet d'orienter le faisceau produit par le projecteur.

Toujours dans ce mode, une variation de distance entre condenseurs et déviateurs permet de modifier l'angle solide y du faisceau produit par le dispositif. Une telle modification permet de concentrer plus ou moins le faisceau émis par le dispositif. En couplant le moyen de modification de cette distance avec le réglage de focale de l'objectif d'un appareil photo, cela permet d'adapter l'éclairage du sujet à la focale choisie par l'opérateur (version non représentée). Dans le mode capteur, comme illustré par les figures 28 à 32, une rotation autour du centre optique du condenseur permet d'adapter le projecteur à la position de la source lumineuse, par exemple le soleil, sans avoir à déplacer le dispositif. Dans les deux cas, cela permet de modifier à la demande l'apparence du dispositif, lorsqu'il est associé avec une image codée. Le moyen préféré pour déplacer l'ensemble 1000 des condenseurs 115, 125 et suivants par rapport à l'ensemble des déviateurs 113, 123 et suivants utilise l'effet piézoélectrique inverse. Le lien entre ces deux ensembles peut par exemple consister en plusieurs éléments de liaison en céramiques synthétiques, comme des titano-zirconates de plomb. On peut aussi utiliser deux moteurs linéaires pour faire varier sur commande l'un des deux ensembles. 6. Les capteurs orientables Pour que les rayons renvoyés par un déviateur soient orientés dans la direction souhaitée à l'intérieur du guide de lumière 9, la solution préférée consiste à ce que le déviateur 113 soit un miroir sensiblement sphérique. La distance entre le centre dudit miroir sphérique 113 et le centre optique du condenseur 115 est avantageusement sensiblement constante pour que le faisceau dévié conserve son orientation dans l'axe du guide de lumière 9 quelle que soit la position du soleil dès lors que le dispositif a pris la configuration souhaitée. Ceci est illustré en particulier par les figures 29 et 30. 7. L'orientation automatique Le dispositif peut être muni d'un moyen connu de repérer l'orientation d'un rayonnement parvenant au dispositif, et d'un moyen mécanique 3000 de déplacer l'ensemble 1000 des condenseurs 115, 125 et suivants par rapport à l'ensemble des déviateurs 113, 123 et suivants. Dans le mode paroi lumineuse, cela permet de modifier à distance la direction du flux lumineux, en déplaçant une source de rayonnement ou en allumant une source de rayonnement située à un emplacement déterminée. Ledit moyen connu de repérer l'orientation d'un rayon lumineux peut être sensible à la longueur d'onde ou à d'autres caractéristiques du rayon lumineux utilisé comme commande, pour pouvoir être utilisé même en plein jour. Il peut en particulier s'agir de rayonnement non visible. Dans le mode capteur, cela permet de prendre en compte la variation de la position du soleil au cours de la journée et des saisons.

Dans les deux cas, c'est le moyen de modifier l'apparence du dispositif lorsqu'il est associé à une image codée, et cela permet en particulier de synchroniser plusieurs dispositifs à réseaux lenticulaires après leur installation, tout simplement en émettant un rayonnement d'un point unique défini comme un emplacement optimal du spectateur. 8. L'orientation automatique selon la température Le changement de position de l'ensemble 1000 des condenseurs 115, 125 et suivants par rapport à l'ensemble des déviateurs 113, 123 et suivants est avantageusement commandé par la variation dimensionnelle en fonction de la température d'au moins deux éléments 3000c et 3001c de liaison entre d'une part ledit ensemble 1000 des condenseurs 115, 125 et suivants et d'autre part l'ensemble des déviateurs 113, 123 et suivants C'est particulièrement intéressant dans le mode capteur, parce que la lumière du soleil produit de la chaleur. On peut ainsi réaliser des capteurs solaires qui s'adaptent sans aucune électronique à la position du soleil. Un tel dispositif est représenté à la figure 32. 9. La transparence La partie de la face de la paroi comprenant les déviateurs 113, 123 et suivants peut laisse passer la lumière entre les déviateurs. Dans le mode paroi lumineuse, cela permet par exemple de réaliser des projecteurs de grande surface qui peuvent être utilisés la nuit en l'absence de lumière naturelle, alors que la lumière du jour peut passer à travers le dispositif pendant la journée. Dans le mode capteur, cela permet de laisser voir ce qui est placé immédiatement derrière le capteur, et donc de placer des capteurs solaires sur des surfaces en n'en modifiant pratiquement pas l'apparence. 10. L'émission de lumière complémentaire La partie de la face de la paroi comprenant les déviateurs 113, 123 et suivants peut aussi émettre de la lumière. Dans le mode paroi lumineuse, cela permet d'ajouter une autre source de lumière, par exemple naturelle, à celle provenant de la source lumineuse propre au dispositif. Dans le mode capteur, cela permet de modifier les caractéristiques de couleur et de luminosité apparente d'un dispositif. Une façon simple d'émettre de la lumière est de disposer un miroir 8 derrière le guide de lumière, comme représenté aux figures 11 et 12. Ce miroir peut être dans un plan parallèle à ladite grande face, ou incliné pour recevoir la• lumière latéralement au dispositif. 11. L'association de plusieurs déviateurs à un seul condenseur Un dispositif peut comprendre plusieurs déviateurs associés au même condenseur.

Un dispositif élémentaire peut comporter plusieurs déviateurs 113 et 113A associés au même condenseur 115, qui peuvent être associés au même guide de lumière 9 ou à des guides de lumière différents, 9 et 9A. C'est surtout avantageux dans le mode paroi lumineuse. La paroi peut aussi comprendre plusieurs ensembles de déviateurs associés au même ensemble de condenseurs. Ces ensembles de déviateurs peuvent être alimentés par une source lumineuse unique, à travers le même guide de lumière 9, ou alimentés par des sources lumineuses distinctes. Ces sources de lumière peuvent être allumées et éteintes séquentiellement pour produire des effets d'animation, ou émettre des images différentes dans différentes directions. La figure 12 montre la face arrière d'une paroi constituée de dispositifs optiques élémentaires, munie d'une série 5 de sources lumineuses et d'un réflecteur parabolique 6 envoyant la lumière dans la paroi latérale dudit guide de lumière 9. Ce dispositif est muni de deux ensembles de déviateurs 113a et 113b émettant de la lumière à travers le même ensemble 1000 de condenseurs 115, dans deux directions différentes. Les déviateurs sont avantageusement situés à l'avant de la lame à faces parallèles arrière 9b, et à l'arrière de la lame à faces parallèles avant 9a, pour se situer dans le plan de focalisation des condenseurs 115, 125 et suivants.

La paroi peut émettre de la lumière simultanément dans plusieurs directions différentes prédéfinies avec des déviateurs différents. L'homme de l'art qui sait gérer les images codées pour réseaux lenticulaires peut obtenir tous les effets des réseaux lenticulaires (3D, animation, etc.) en disposant lesdits déviateurs comme les pixels d'une image codée. Pour obtenir des images en 3D, il suffit de disposer des filtres colorés devant les déviateurs considérés. Il est particulièrement avantageux dans cet objectif d'utiliser des condensateurs qui sont des lentilles sphériques et de reprendre la disposition de pixels proposée par le brevet de Franck Guigan et al. publié sous le N0WO9820392. La paroi peut aussi comprendre trois sources lumineuses de couleurs différentes et trois ensembles de déviateurs associés au même ensemble 1000 de condenseurs, par exemple pour constituer un émetteur d'images électroniques en couleurs. Un pixel peut être constitué sur ce dépoli par la projection d'une couleur par le déviateur situé en vis-à-vis, celle d'une seconde couleur par le déviateur de la ligne supérieure et celle d'une troisième couleur par le déviateur de la ligne inférieure. Dans la disposition de la figure 5, les rayons lumineux provenant d'un déviateur 113 divergent vers le bas et vers le haut, ce qui peut permettre par exemple de spécialiser les lignes de dispositifs optiques élémentaires par couleur élémentaire. Une ligne peut émettre du rouge, la suivante du vert, la troisième du bleu, et ainsi de suite. Les trois couleurs sont ensuite mélangées sur une surface de projection non représentée, qui peut par exemple être un dépoli. La synthèse additive se fait ainsi sur le dépoli pour créer des pixels de toutes les couleurs possibles. Avec la même méthode de construction de pixels par la projection de lumière émanant de déviateurs voisins, une paroi selon l'invention peut aussi comprendre six sources lumineuses de couleurs différentes R1, R2, V1, V2, Bi et B2, et six ensembles de déviateurs associés au même ensemble 1000 de condenseurs, par exemple pour éclairer alternativement deux images différentes avec deux synthèses additives RI VI B1 d'une part, et R2 V2 et B2 d'autre part, chacune des deux synthèses étant bloquée par un filtre d'une paire de lunettes pour que les deux yeux du spectateur voient des images différentes (application à la 3D). 12. Les parois lumineuses à double sens Dans de nombreux cas comme celui de la figure 1, la totalité des rayons lumineux reçus par la zone 2 d'entrée de la lumière est déviée par l'ensemble des déviateurs 113. C'est dans de nombreux cas un avantage, mais un dispositif selon l'invention peut comporter un miroir 7 situé du côté du guide de lumière 9 qui est opposé à ladite petite face. Un second miroir 7a peut être situé du côté opposé à celui du miroir 7, afin que les deux miroirs 7 et 7a se renvoient mutuellement les rayons lumineux qui traversent ledit guide de lumière. Dans ce cas, il est avantageux qu'il existe des déviateurs opposés 113a et 113b juxtaposés et associés au même condenseur 115. De tels dispositifs sont illustrés par les figures 3, 10 à 25 et 27.

La zone 2 d'entrée de la lumière dans la paroi peut être située en dehors dudit miroir 7a comme illustré par les figures 19 et 20. 13. l'assemblage en série avec un dispositif similaire qui peut âtre simplifié Il est particulièrement intéressant d'associer en série un dispositif selon l'invention avec un autre dispositif LA de modification d'un faisceau lumineux d'angle solide a' comprenant deux faces dites entrée/sortie A , dites respectivement petite face A et grande face A , constitué de dispositifs élémentaires juxtaposés comprenant chacun : une portion d'un guide de lumière 9A commun à plusieurs dispositifs élémentaires, ledit guide de lumière 9A comprenant des parois réfléchissant totalement les rayons lumineux arrivant avec une incidence égale ou supérieure à 5' sur les faces parallèles à son axe longitudinal; et deux dispositifs optiques dénommés modificateurs A dont l'un, dit déviateur 113A, a la propriété de dévier un faisceau lumineux, et l'autre, dit condenseur I15A, est un dispositif optique convergent ; l'ensemble des dispositifs optiques dits condenseurs 115A, 125A et suivants constituant ladite grande face A du dispositif 1A, et une extrémité 2A dudit guide de lumière 9A constituant ladite petite face A du dispositif lA ; Dans le mode paroi lumineuse, le cas le plus favorable est celui où un déviateur ne reçoit de la lumière que d'une seule source de lumière réelle ou virtuelle, cette dernière étant sensiblement ponctuelle, qu'elle soit située à faible distance ou à l'infini. Il est avantageux que l'angle du faisceau lumineux reçu par un déviateur soit le plus faible possible, parce que cet angle est l'une des composantes de l'angle 5 du faisceau renvoyé par le déviateur. A cet égard, on préfère ne pas utiliser de tubes lumineux comme des néons, qui - même lorsqu'ils sont complétés d'un réflecteur parabolique, émettent de la lumière avec un angle solide faible dans la direction perpendiculaire à leur axe, mais avec un angle solide très grand dans l'autre direction. Il est au contraire recommandé d'utiliser des sources lumineuses ponctuelles les plus directionnelles possibles. On peut munir ces sources lumineuses d'un réflecteur parabolique 6, mais la meilleure solution consiste à associer deux parois lumineuses iX et 1Y selon l'invention en série, la paroi iX recevant la lumière d'une source lumineuse, et la retransmettant à la paroi 1Y sous forme de faisceaux lumineux de faible angle solide. Une telle organisation est illustrée par la figure 3. Il n'est pas nécessaire que les deux parois 1X et 1Y soient réalisées selon la présente invention. L'une d'entre elles peut ne pas en respecter toutes les caractéristiques.

La solution préférée est celle dans laquelle la paroi amont émet des rayons lumineux pratiquement parallèles entre eux. Dans ce cas, on obtient des faisceaux optiques élémentaires d'angle solide très faible en sortie du dispositif aval 1Y même dans le cas où ce dernier comporte des condensateurs qui sont des lentilles cylindriques. Les déviateurs sont alors des miroirs allongés parallèlement à l'axe longitudinal des condensateurs. Un perfectionnement consiste à ce que ces miroirs soient interrompus périodiquement pour diminuer la luminosité de émise par certains condensateurs. C'est un moyen utile pour réguler la luminosité d'une paroi lumineuse selon l'invention (non représenté) tout au long de sa surface.

Dans le mode capteur, cela permet de collecter dans une fibre optique les rayons lumineux parvenus à ladite petite paroi du dispositif. Une association en série permet aussi de capter la lumière avec un dispositif et de la diffuser avec le suivant, les deux dispositifs étant reliés par leurs petites faces 2X et 2Y.

On peut par exemple utiliser le cadre d'un tableau pour capter la lumière et renvoyer la lumière captée pour rétro-éclairer l'image du tableau. Dans un mode de mise en œuvre particulièrement intéressant, les condenseurs 115A et suivants du dispositif lA d'une part, et les condenseurs 1158 et suivants du dispositif 1B d'autre part condensent la lumière dans des directions perpendiculaires entre elles. Le premier des dispositifs selon l'invention associés en série condense par exemple la lumière pour que les faisceaux émis par lui soient condensés vers un plan vertical, tandis que le second des dispositifs condense la lumière pour que les faisceaux émis (qui sont déjà condensés vers un plan vertical) soient condensés vers un plan horizontal. Ainsi, le faisceau émis par l'ensemble est condensé dans les deux directions. 14. La section transversale constante Une version particulière de la présente invention est un guide de lumière 9 ayant une forme allongée dont la section transversale comporte une courbure 55 qui constitue le dioptre des condenseurs 115, 125 et suivants. La caractéristique de ces dispositifs est que la paroi externe du condenseur 115 est sensiblement confondue avec l'une desdites faces latérales dudit guide de lumière 9.

Dans le mode paroi lumineuse, cela permet de réaliser des fibres de toutes dimensions qui transportent la lumière et émettent des faisceaux lumineux là où c'est souhaité. Ces faisceaux peuvent être de différents types selon la section dudit guide et la nature des dioptres considérés, qui peuvent être réfléchissants ou transparents. Ledit condenseur peut être un dioptre sensiblement cylindrique, un miroir concave, un miroir concave de Fresnel, ou un système optique convergent quelconque à la condition que ledit déviateur soit situé au foyer du système optique considéré.

La section dudit guide optique 9 peut être est une portion de parabole, ledit déviateur 113 étant situé à proximité immédiate du foyer de ladite parabole. En disposant un déviateur 113 à proximité immédiate de l'un ou du foyer d'un condenseur 115, ce dernier concentre les rayons provenant du déviateurs considéré, soit sous forme d'un faisceau sensiblement parallèle lorsque le condenseur est un miroir parabolique, soit sous forme d'un faisceau parallèle ou convergent lorsque le condenseur est un dioptre cylindrique. La section dudit miroir 115 peut être une portion d'ellipse, ledit déviateur 113 étant situé à proximité immédiate de l'un des foyers de l'ellipse considérée.

L'une des applications de ces dispositifs à section transversale constante est de faire pénétrer de la lumière dans des volumes transparents fins, qui servent eux-mêmes de guides de lumière. Le dispositif à profilé lumineux 1 comporte alors un second guide de lumière et émet un flux lumineux dans ce second guide de lumière qui peut avoir toutes les formes possibles dont en particulier celle d'un panneau plan servant pour le rétro-éclairage. Dans le mode capteur, cela permet de réaliser des capteurs bon marché faciles à stocker. Le guide de lumière 9 peut être une tige rigide ou souple. Il peut comprendre des éléments unitaires juxtaposés reliés par des rotules.

La figure 21 est une vue en perspective d'une paroi lumineuse simplifiée, très bon marché, réduite à une tige de section ovale dont une partie de la paroi constitue une lentille cylindrique 115, et dont la face opposée à ce condenseur comporte un déviateur 113 situé sensiblement dans le plan de focalisation de ladite lentille cylindrique 115. Une section de cette tige est représentée par la figure 22. Cette tige peut être rigide ou souple. Elle peut comporter des raidisseurs (non représentés) pour ne pouvoir être enroulée que dans un même plan. Une paroi selon l'invention peut aussi être constituée par la juxtaposition de telles tiges, comme cela est représenté à la figure 25. 15. Les produits L'invention peut être un produit (écran, capteur solaire, ordinateur, élément de construction, automobile, etc.) muni d'un dispositif selon l'invention. 16. Autres versions ou perfectionnements possibles a. Dispositifs fonctionnant simultanément dans les deux modes Ladite petite face 2 du dispositif peut comporter simultanément un moyen connu de capter l'énergie lumineuse collectée par l'ensemble des condenseurs 115, 125 et suivants à la sortie de la lumière du dispositif, et au moins une source de lumière émise dans ledit guide de lumière 9. b. Dispositifs transparents On peut souhaiter que le dispositif soit transparent, au moins pour un observateur situé dans un domaine géographique donné. Un dispositif selon l'invention peut comporter un volume complétant le guide de lumière 9 pour que l'ensemble des deux volumes constitue un volume transparent d'épaisseur sensiblement constante, et un deuxième ensemble de condenseurs I000A dont un condenseur 115A a un point focal commun avec un condenseur 115 du premier ensemble 1000 de condenseurs. c. Condenseurs comprenant plusieurs lentilles Un condenseur 115 peut être constitué d'une lentille convergente 115a et d'une lentille convergente ou divergente 115b, dont les centres optiques sont sensiblement alignés avec le centre du déviateur 113a avec lequel il coopère.

Cela permet par exemple à l'homme de l'art d'adapter le dispositif à une longueur focale donnée. Dans le mode paroi lumineuse, dont des exemples sont donnés par les figures 3 et 18, cela permet de réduire l'angle solide ou l'élément de surface du faisceau parvenant au condenseur 113. L'utilisation de deux lentilles convergentes permet aussi d'augmenter l'angle (p pris dans le même plan entre les deux droites opposées tangentes respectivement aux côtés opposés de la surface utile dudit déviateur 113 et aux côtés opposés correspondants de la pupille du condenseur 115, ce qui est un facteur important pour qu'un déviateur n'émette pas de rayons lumineux vers d'autres condenseurs que celui auquel il est associé. Dans le mode capteur, cela permet de réduire l'angle solide ou l'élément de surface du faisceau parvenant au déviateur 113. Dans les deux modes, un condenseur constitué de deux lentilles convergentes 115a et 115b, dont les centres optiques sont sensiblement alignés avec le centre du déviateur 113a avec lequel il coopère est sensiblement moins encombrant qu'un condenseur n'utilisant qu'une seule lentille. d. Condenseurs remarquables Les figures 4 et 5 montrent des variantes de parois lumineuses selon l'invention, dont les condenseurs 115, 125 et suivants ne sont convergents que dans une direction, mais sont convergents ou divergents selon le cas dans une autre direction. Dans la disposition de la figure 7, chaque condenseur fait converger les rayons lumineux provenant du déviateur associé sur un segment ou sur un point, ce qui est avantageux par exemple lorsque l'on associe à la paroi un ensemble de filtres, lesquels peuvent alors être de petite taille. Dans cette version particulière les lentilles convergentes peuvent être à courte focale, Dans ce cas, la lumière reçue de ladite zone 2 d'entrée de la lumière et réfléchie par un déviateur 113 est concentrée sur un point dit F et diverge à nouveau en s'éloignant de la paroi. On peut concentrer sur l'ensemble de ces points F1 F2, F3 et suivants les éléments constituant une image qui est rétro-éclairée par la paroi. Ainsi, le reste de la face avant de la paroi reste libre et permet en particulier de laisser entrer la lumière ambiante dans la paroi par sa face avant. e. Utilisation de matériaux à faible indice de réfraction On a représenté un vide séparant le conducteur de lumière 9 et l'ensemble 1000 des lentilles 115, 125 et suivantes, mais il peut aussi s'agir d'une couche d'un matériau à plus faible indice de réfraction que celui constituant la lame à face parallèles 9. f. Impression de lentilles Un mode de réalisation particulièrement intéressant consiste à déposer successivement sur la face avant de ladite lame à face parallèles 9 une couche d'un matériau transparent à faible indice de réfraction, et ensuite à imprimer des lentilles convergentes sur cette couche de matériau à faible indice de réfraction. g. Luminaires remarquables La figure 6 montre un luminaire selon l'invention. Il comporte une source lumineuse 5 dirigée vers le haut par un réflecteur parabolique 6. La lumière est ensuite répartie par les déviateurs et émise horizontalement dans toutes les directions. Un tel luminaire peut être posé sur une table et l'éclairer sans aveugler les personnes dont les yeux sont situés au dessus du luminaire. Il peut aussi constituer une applique n'envoyant la lumière que dans un plan vertical proche du mur à laquelle elle est fixée.

La figure 9 montre un luminaire plan selon l'invention. Il comporte une source lumineuse 5 dirigée horizontalement par deux miroirs 6a et 6b. La lumière est ensuite répartie par les déviateurs et déviée par les dioptres 115, 125 et suivants pour sortir verticalement du luminaire. Un tel luminaire peut être posé sur une table et illuminer le plafond sans aveugler les personnes dont les yeux sont situés au dessus du luminaire. Inversé et fixé en hauteur, il peut éclairer une table ou une pièce sans aveugler les personnes qui ne sont pas placées directement dans son champ. La figure 9, comme d'autres, est simplifiée et montre le cas de miroirs ne comportant pas de liaison courbe ou irrégulière avec les éléments les raccordant l'un à l'autre. Dans la pratique, comme on l'a dit plus haut, il faut généralement espacer d'avantage les déviateurs et doubler le réseau lenticulaire. Ces deux luminaires fonctionnent aussi en sens inverse comme des capteurs de lumière particuliers.

L'angle solide d'émission d'une paroi lumineuse selon l'invention est d'autant plus faible que le déviateur est petit en proportion de la surface du condenseur associé. Comme la méthode proposée permet de définir avec précision l'orientation de chaque faisceau émis par un dispositif élémentaire comprenant un déviateur et un condenseur, on peut déterminer un point cible sur lequel convergent tous les rayons lumineux émis par tous les dispositifs élémentaires. Cela permet de provoquer sur la cible une élévation très forte de la lumière et/ou de la température, pour créer des transmetteurs optiques à longue distance et/ou des armes. Une variante non représentée du luminaire plan de la figure 9 est 25 particulièrement adapté à cette fonction et peut être de forme convexe. Il peut aussi se replier comme un parapluie. Pour d'autres applications, il peut en revanche être très utile d'orienter les rayons lumineux issus de la paroi dans d'autres directions. C'est le cas des exemples des figures 7 et 8.

30 La figure 7 montre une variante particulièrement adaptée aux phares des véhicules. Les rayons lumineux sont émis horizontalement mais la paroi elle-même est très inclinée pour s'adapter à la forme de la carrosserie du véhicule à cet endroit. L'homme de l'art sait concevoir et disposer les lentilles convergentes 115, 35 125 et suivantes pour les faire converger ou diverger comme il le souhaite en fonction des besoins. Une paroi selon l'invention peut être plate ou courbe. La courbure peut être très complexe, à la fois dans le sens de propagation des rayons lumineux, ou dans le sens perpendiculaire à cette direction.

40 Les faces dudit guide de lumière 9 selon l'invention ne sont pas obligatoirement des formes planes ou développables. La figure 8 montre une variante de la paroi de la figure 10, avec une forme plus complexe. Elle montre une des très nombreuses méthodes que l'homme de l'art peut mettre en œuvre pour adapter la paroi à la forme d'une 45 carrosserie. Dans toutes les configurations proposées, le condenseur peut bénéficier de la technologie de Fresnel et être composé de surfaces juxtaposées longitudinalement, qu'il s'agisse de surfaces transparentes ou réfléchissantes.

50 Pour uniformiser la luminosité de dispositif, L'homme de l'art peut diminuer la surface de certains déviateurs, comme par exemple ceux situés près de l'extrémité comportant la source lumineuse du dispositif. Il est possible d'ajouter des sources lumineuses en différents points du profilé lumineux, par exemple tangentiellement sous forme d'un faisceau 55 concentré. Le meilleur emplacement pour une telle insertion est situé derrière un déviateur 113 (version non représentée). Il n'est pas nécessaire de placer des déviateurs tout au long du guide de lumière 9. On peut au contraire n'en placer que par endroits, par exemple pour créer des guirlandes lumineuses ou pour n'éclairer que certains emplacements sélectionnés. Le dispositif selon l'invention peut être mis en oeuvre de multiples façons non représentées. Le guide de lumière 9 peut être souple ou rigide, droit ou 5 courbe. Il peut être enroulé sur lui-même ou contourner un objet à éclairer. Il est particulièrement avantageux d'ajouter en aval du condenseur 115 un dispositif dit homogénéisateur 117 répartissant la lumière de façon homogène sur toute la surface du dispositif, comme celui représenté à la figure 39. Les rayons sortant du centre du condenseur 115, plus lumineux que ceux 10 sortant de sa périphérie, sont déviés vers la périphérie par ledit dispositif homogénéisateur. L'homme de l'art sait calculer la forme optimale de cet homogénéisateur pour dévier les rayons issus d'un condenseur vers sa périphérie dans modifier sensiblement leur direction finale. h. Perfectionnements des fibres optiques 15 Tous les perfectionnements des fibres optiques peuvent évidemment être mis en oeuvre pour améliorer les qualités du guide de lumière 9 sans sortir du cadre de la présente invention. Eléments optiques complémentaires Pour concevoir un très grand nombre de types différents d'appareils optiques, 20 il est possible d'adjoindre tous types d'éléments optiques complémentaires entre la paroi et le spectateur, tels que par exemple : - dispositifs de modulation et/ou de filtrage de la lumière (écrans à cristaux liquides, filtres, matrices de filtres colorés, images imprimées translucides qui peuvent être codées pour coopérer avec un réseau 25 lenticulaire), - lentilles sphériques ou cylindriques, lentilles de Fresnel, par exemple pour élargir dans une direction donnée le domaine éclairé par la paroi, - déviateurs prismatiques, réseaux lenticulaires secondaires pour créer des animations 3D, etc..

30 Des filtres ou autres éléments optiques peuvent aussi être associés à une zone d'entrée de la lumière 112, et/ou à un déviateur 113, et/ou à un condenseur 115. Les applications Les principales applications de la présente invention sont : 35 - pour le mode paroi lumineuse : - les dispositifs de rétro-éclairage pour écrans électroniques (téléviseurs, ordinateurs, appareils photo, consoles de jeux, téléphones, tableaux de bord, etc.) ou pour images imprimées (cadres photo, panneaux publicitaires, enseignes, etc.), 40 - les dispositifs de vision en 3D fixe ou animée, et en particulier la décoration des façades des immeubles, répartis en plusieurs panneaux lenticulaires qui sont synchronisés après la pose (cf. paragraphe 7) - les luminaires pour les habitations, les bureaux, les machines, l'automobile, les lampes de poche, les guirlandes lumineuses et toutes 45 sortes de gadgets, - les projecteurs de touts types (dont les phares des automobiles, des bateaux et des aéronefs), - l'éclairage urbain, la signalisation urbaine et routière, - les dispositifs de chauffage par rayonnement, 50 - les transmetteurs optiques, - les armes, - les jouets et les gadgets ; pour le mode capteur : les capteurs solaires produisant de l'électricité et/ou de la chaleur, les récepteurs optiques, les capteurs de lumière permettant de transférer par une fibre optique de la lumière naturelle à l'intérieur d'espaces mal éclairés (caves, bureaux situés au coeur des grands bâtiments ou dans des étages peu élevés par exemple), les éléments de construction dont en particulier les allèges et autres parements de façades (simulant en 3D des briques, de la pierre, etc.), les éléments de toiture transparents (ou simulant en 3D des tuiles, des ardoises, etc.), les revêtements muraux ou de sol (terrasses, parkings, jardins, margelles de piscines, etc.), - les serres, - les dispositifs d'alimentation d'équipements électroniques transportables, les couvertures de piscines, les éléments de carrosserie et en particulier ceux des véhicules, - les jouets et les gadgets.

Claims (10)

1. Revendications1. Dispositif de modification d'un faisceau lumineux d'angle solide a comprenant deux faces dites entrée/sortie , dites respectivement 5 petite face et grande face , constitué d'au moins deux dispositifs élémentaires juxtaposés comprenant chacun : une portion d'un guide de lumière 9 commun à plusieurs dispositifs élémentaires, ledit guide de lumière 9 réfléchissant totalement les rayons lumineux arrivant avec une incidence égale ou supérieure à 5 sur des faces parallèles à son axe optique ; et deux dispositifs optiques dits modificateurs dont l'un, dit déviateur 113 a la propriété de dévier un faisceau lumineux, et l'autre, dit condenseur 115 est un dispositif optique convergent ; l'ensemble 1000 des dispositifs optiques dits condenseurs 115 et 125 constituant ladite grande face du dispositif ; une extrémité 2 dudit guide de lumière 9 constituant ladite petite face du dispositif ; 20 le faisceau d'angle solide a pénétrant dans le dispositif par l'une quelconque desdites entrées/sorties ayant un angle solide 5 à la sortie du premier modificateur rencontré, caractérisé par le fait que second modificateur rencontré par le faisceau d'angle solide 5 émis par le premier modificateur est 25 dimensionné et positionné de telle sorte qu'il intercepte l'essentiel (au moins 80% de la luminosité) dudit faisceau d'angle solide f3, étant précisé que l'on considère ci-avant comme inclus dans un déviateur 113 toute surface assurant la liaison entre ledit guide de lumière 9 et ledit déviateur 113, et que ledit faisceau d'angle solide 30 5 comprend donc les rayons déviés par lesdites surfacea sssurant ladite liaison.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant une source lumineuse 5 émettant un faisceau d'angle solide a ; - ladite petite face est la zone d'entrée du faisceau d'angle solide a et ladite grande face est la zone de sortie de la lumière du dispositif ; - ledit déviateur 113 reçoit une partie dudit faisceau aussi bien directement que par réflexion totale sur une ou plusieurs faces latérales dudit guide de lumière 9, et le réémet sous forme d'un faisceau d'angle solide 5 ; et ledit condenseur 115, associé à au moins un déviateur 113, modifie à nouveau ledit faisceau lumineux divergent d'angle solide 5 provenant du déviateur considéré pour lui conférer un angle solide d'émission y ; 45 caractérisé par le fait que ledit angle solide 5 est inférieur à l'angle cp pris dans le même plan entre les deux droites opposées tangentes respectivement aux côtés opposés de la surface utile dudit déviateur 113 et aux côtés opposés correspondants de la pupille du condenseur 115. 50
3. 3. Dispositif à profilé lumineux selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le condenseur 115 coupe la quasi-totalité des rayons issus du déviateur 113 avec une direction formant avec la paroi latérale dudit guide de lumière un angle inférieur ou égal à l'angle dit qui est l'incidence minimale pour laquelle un rayon est réfléchi totalement 55 par ladite face latérale du guide de lumière. 10 15 35 40
4. 4. Dispositif 1 selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est associé en série avec un autre dispositif LA de modification d'un faisceau lumineux d'angle solide a' comprenant deux faces dites entrée/sortie A , dites respectivement petite face A et grande face A , constitué de dispositifs élémentaires juxtaposés comprenant chacun - une portion d'un guide de lumière 9A commun à plusieurs dispositifs élémentaires, ledit guide de lumière 9A comprenant des parois réfléchissant totalement les rayons lumineux arrivant avec une incidence égale ou supérieure à 5' sur les faces parallèles à son axe longitudinal; - et deux dispositifs optiques dénommés modificateurs A dont l'un, dit déviateur ll3A, a la propriété de dévier un faisceau lumineux, et l'autre, dit condenseur I15A, est un dispositif optique convergent ; l'ensemble des dispositifs optiques dits condenseurs 115A, 125A et suivants constituant ladite grande face A du dispositif LA, et une extrémité 2A dudit guide de lumière 9A constituant ladite petite face A du dispositif LA.
5. 5. Dispositif 1 selon la revendication 4 caractérisé par le fait que les condenseurs 115A et suivants du dispositif LA d'une part, et les condenseurs 115B et suivants du dispositif 1B d'autre part condensent la lumière dans des directions perpendiculaires entre elles.
6. 6. Dispositif 1 selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la paroi externe du condenseur 115 est sensiblement confondue avec l'une desdites faces latérales dudit guide de lumière 9.
7. 7. Dispositif à profilé lumineux selon la revendication 1 caractérisée par le fait que ledit condenseur 115 est un dioptre convergent et que ledit déviateur est situé au foyer de ce système optique.
8. 8. Dispositif à profilé lumineux selon la revendication 1 caractérisée par le fait que ledit condenseur 115 est un miroir parabolique, et que ledit déviateur est situé à proximité immédiate du foyer de ladite parabole.
9. 9. Dispositif à profilé lumineux selon la revendication 1 caractérisée par le fait que ledit condenseur 115 est un miroir dont la section est une portion d'ellipse et que ledit déviateur 113 est situé à proximité immédiate de l'un des foyers de l'ellipse considérée.
10. 10. Dispositif à profilé lumineux selon la revendication 2 caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif dit homogénéisateur constitué d'une feuille transparente non plane disposée le long de l'ensemble des condenseurs 115, 125 et suivants, du côté opposé à celui des déviateurs 113, 123 et suivants, la forme dudit homogénéisateur déviant les rayons issus d'un condenseur vers sa périphérie dans modifier sensiblement leur direction finale.