WO1992016868A1 - Des panneaux polarisants chevauchants capables de generer des motifs clairs et fonces et des motifs couleur - Google Patents

Des panneaux polarisants chevauchants capables de generer des motifs clairs et fonces et des motifs couleur Download PDF

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WO1992016868A1
WO1992016868A1 PCT/FR1991/000128 FR9100128W WO9216868A1 WO 1992016868 A1 WO1992016868 A1 WO 1992016868A1 FR 9100128 W FR9100128 W FR 9100128W WO 9216868 A1 WO9216868 A1 WO 9216868A1
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light
sanchromatic
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Dara Faroughy
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Dara Faroughy
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F11/00—Indicating arrangements for variable information in which the complete information is permanently attached to a movable support which brings it to the display position

Definitions

  • This invention relates to multi-patterned optical screens which screen light for windows, blinds, technical glass and other utility items which employ colorless and transparent polarizers and plastic layers to screen light and produce colors.
  • the light intensity at the output of two overlapping polarizers can be varied uniformly by simply rotating them.
  • the light transmission reaches its maximum when the relative angle between the axes of polarization of the two polarizers has a value of zero. Likewise, minimum transmission occurs when the relative angle is 90o.
  • the light screening articles of this invention use methods which are suitable for high speed manufacturing.
  • One of the particular advantages of this invention over the prior art is the use of sheets whole uncut polarizers for producing intensity patterns. The cuts necessary to create the patterns with contrasting intensity are rather made on thin colorless plastics which are much thicker and less expensive. These plastic cutouts are then attached to the polarizers electrostatically. The thinnest filter obtained has a thickness of 10 Mil (that is to say greater by a factor of 30 than the thickness of a polarizing film).
  • the laws of physics underlying this invention are quite complex, because optical panels are not only polarizers but also include plastic parts which cause the direction of polarization of the incident light to rotate.
  • Figure 1 is an exploded plan of the simplest essential components of this invention.
  • the structure includes 2 flat polarizing sheets (10a and 10b) superimposed with crossed polarization.
  • a series of colorless, transparent parallel plastic filters of equal size is attached to the surface of each polarizing sheet.
  • the filters 11a and 11b (12a and 12b) are fixed on the polarizing sheets 10a and 10b respectively.
  • the arrangement of the filters on the polarizer 10a (10b) is 11a, 12a, 11a, 12a (11b, 12b, 11b, 12b) and so on.
  • Figure 2 shows the same arrangement as Figure 1, the polarizer 10b being slid down a distance equal to half the width of a filter.
  • the hatched rectangular areas (13) are the minimum transmission areas (i.e. dark). These areas are produced by the overlap of one of the filters 11b (12b) on one of the filters 12a (11a).
  • the overlapping panels appear as a series of alternating light and dark stripes, similar to common blinds.
  • Figure 3 is a diagram representing an application of this invention which can produce the patterns of Fig.1 in color. This diagram shows only one of the filters that can produce colors (filter 14). Starting from the top, the color stripes are alternately yellow (Y) and blue (B).
  • variable polarization giving variable transmission panels
  • the elementary zones of variable polarization must be made from polarizing materials and the polarizing panels must be able to slide one on the other in order to create light and dark patterns.
  • color patterns are desired, for example for windows of the prior art which dim light, the use of polarizers alone is not sufficient.
  • the only colors produced by the articles of the prior art are the fixed colors of the polarizing elements.
  • the objective of this invention is to introduce windows, blinds and other utility optical articles which are manufactured according to a general method which differs from the methods of the prior art to produce not only various patterns of light and dark intensity but also multicolored patterns.
  • This method is particularly useful for making new types of windows, blinds, shutters, screens, skylights, and other patterned utility items that have round or non-round geometry.
  • a major difference compared to the methods of the prior art is the use, for the optical panels of this invention, of whole sheets of polarizers which are not made up of elementary polarizing zones having variable polarization directions. In principle, it is also possible with this method to generate patterns without translational movement direct (sliding) from one polarizing panel to another.
  • the transmission of light through the whole system and the predominant colors produced (if any) depend on the relative orientations of the polarizers, their thickness, their composition and the orientation of the transparent plastic layers.
  • the laws of physics concerned and the explanation of dependence phenomena, although complex, are part of classical optics and have no immediate interest in this invention.
  • This invention makes use of established optical effects, which may be little used, for the manufacture of light - dimming articles and other utility articles which have an attractive optical effect.
  • the materials used for the filters that produce the visual patterns and colors are too numerous to describe in detail here. Although the use of a given filter rather than a other may modify the color effects produced, the general methodology is independent of the specific characteristics of the possible filtering materials.
  • Observations (1) to (5) where the instrument is the human eye are only approximate observations without rigor. But, for the purposes of this invention, they are sufficient. There are also other phenomena which are a function of the specific nature of plastics and other factors which are not studied here.
  • the plastics which provoke observation (1) are for the most part optically neutral and could be used as substrates (instead of glass or plexiglass) to which the polarizers and the plastic cutouts are attached.
  • the types of plastic responsible for observations (1) to (5) are classified as filters from type ci) to type (5). Although most of the articles forming part of this invention use filters of type (2) and (3), the use of other filters is also part of this invention. Observations (1) to (5) were made using a single layer of thin plastic material.
  • the articles of this invention require two or more overlapping filters.
  • the next step is to make observations from at least two filters interposed between the test polarizers. As the number of filters increases, the observations become more complex; the observations studied here will therefore be limited to filters of type (2) and, more briefly, of type (3).
  • filters of type (2) and (3) will be called sanchromatic filters (from the French word "sans") and optochromatic filters respectively.
  • optochromatic applies to colorless plastics which have the ability to produce bright colors when rotated between two test polarizers.
  • two overlapping cross-polarized test polarizers are chosen. The intensity of the light transmitted in this case is minimal.
  • Two sanchromatic filters are placed, by intersecting them, between the test polarizers at arbitrary orientations. An independent rotation movement is then given to them. It is observed that at certain orientations of these filters, the intersection zone appears clear and that at other specific orientations the intersection zone appears opaque. This intersection zone is the zone which is of importance for this invention.
  • the first observations show differences in angle of almost 45o between the filter positions whose intersection zone causes maximum transmission and the filter positions whose intersection zone causes minimum transmission through the second polarizer.
  • Two overlapping polarizing sheets of cross polarization are chosen, the direction of the z coordinate being the direction of polarization of the first polarizing sheet.
  • a single layer of non-absorbent sanchromatic filter is then interposed between the polarizers at an orientation angle of ⁇ relative to the z axis.
  • two thin sanchromatic filters are inserted between these polarizers at angles of ⁇ 1 and ⁇ 2 respectively with respect to the z coordinate.
  • Various rotational movements of the plane of polarization from a position Fixed observation causes this area to appear in various colors of the spectrum, such as blue, green, orange and yellow.
  • the filters in Figure 1 are made from colorless and transparent plastics (cut into rectangular strips for simplicity). They are attached to the surfaces of two cross polarized polarizing sheets. Almost all the details of this invention remain unchanged if the method used for the two superimposed clary sheets is the maximum transmission. Although the latter case is not discussed here, it is also part of this invention
  • a good sanchromatic filter has the capacity to modify the intensity of the emerging light significantly when it is rotated between two polarizing films. You can choose from a very wide range of filters. However, suitable filters cannot be made from all transparent or diffuse transparent plastic sheets. Some of these plastics do not have the capacity to cause transmission changes between the maximum and the minimum after rotation between two polarizing test sheets. Other plastics are capable of causing only a partial change in the intensity of light when subjected to a rotational movement. Nevertheless, there are a sufficient number of plastic materials on the market to choose several good sanchromatic filters.
  • the plastic mat for this invention also includes reinforced plastics, compound plastics, transparent resins and any other plastic which may be developed in the future.
  • This invention uses almost transparent, non-absorbent thin plastic sheets. Many of these plastics are used for packaging food and non-food items. A good example of ordinary sanchromatic plastics with the right thickness is found among the plastic sheets normally used for packaging cigarette packs. Given the large number of plastics available which have various polymeric structures, it is neither practical nor necessary to provide a complete list of all possible sanchromatic filters. In general, it seems that the best thin sanchromatic plastics are those that have a high resistance to stretching, like paper. When a sanchr ⁇ matic filter is interposed between two cross-polarized polarizers, for example, the light intensity that emerges can be varied (by turning the filter) between a maximum (light) and a minimum (dark) continuously.
  • Rotation does not cause color. But, as we have described previously, two or more of these filters, when placed between polarizers, can generate various colors under the effect of rotation.
  • the best candidate for a sanchromatic filter that I have found is transparent cellophane with a thickness of 10 Mil. It is the latter which will be used as the standard material for the sanchromatic filters of this invention.
  • the color spectrum generated by filters normally depends on the relative orientations of the filters with respect to the polarizing axis and the viewing angle.
  • the variations in color angle can be attributed to the wavelengths on which the dispersion qualities of these filters depend at various angles, and to the light path through the filters at different angles of incidence.
  • these filters provide the optical means of this invention for converting light and dark patterns into color patterns.
  • optical axes of all the filters designated 12a (12b) in Figure 1 have a rotation angle of 45 * relative to those designated
  • the translational movements of the optical components which are required for the articles of this invention can be effected equivalently by at least two methods.
  • One method is to fix all the filters directly on the surface of the polarizers and then move the polarizing sheets.
  • the other method is to fix all the filters on overlapping transparent panels which are optically neutral and then to move these panels between fixed polarizers. Depending on the article, one method may be better than the other.
  • Such a structure can filter light with and without a pattern.
  • the neutral sheets came out of the space between the polarizers; when the sanchromatic sheet is then entirely lowered by mechanical means, the panels appear generally transparent, and when the filter is only partially in space the panels appear partially dark and partially clear. When the filter is completely reassembled, the panels appear dark. In the case where only one of the neutral sheets is lowered by mechanical means, the panels, as a whole, look like parallel strips of life size, alternating dark and light. Finally, when the second neutral sheet has returned to space by mechanical means, and a translational movement has been given to it, the same light effects are obtained as those illustrated in FIG. 1 (i.e. say dark plain, plain light, and patterns with light and dark intensity).
  • a bearing system constitutes the essential means for the translational movement.
  • the structures which have just been studied are the basic structures for manufacturing optical windows and similar articles which produce dark and light patterns. These items have the ability to produce light and dark patterns in a variety of shapes and sizes. Although these items are, by themselves, complete items in terms of their performance and the purpose of their creation, they lack the ability to produce colors. The ability to produce colors is, in many case, an option that enhances the value of devices that produce light and dark patterns.
  • Figure 3 shows the color conversion of Figure 1 following the insertion of a single optochromatic filter between its panels. From a right angle to the panels, the predominant colors that we observe in most cases depending on the thickness of the filter are yellow, blue, copper red and green. If a second sanchromatic or optochromatic filter is inserted appropriately between the polarizers, then the colors produced previously are modified to give a new range of colors.
  • the colors can be graduated to reinforced according to the degree of rotation of the set of filters (2)
  • a third polarizing sheet or more is added to the structure of option 1 above with one or more other filter sheets.
  • the overlap of the polarization and filter sheets which are added to the panels of this first option will give the whole an appearance of technical glass or stained glass with multiple and multicolored patterns.
  • This spectacle of colors and shapes also presents a novelty that technical glasses or stained glass do not have: all the colors that are produced can vary depending on the viewing angle. Stained glass that is produced optically has different colors to different observers looking at the panels from different places. In this sense, the colors produced have a kinematic character compared to the fixed colors of ordinary glasses and similar articles. Another advantage is the low cost to manufacture these optical devices when compared to the cost of traditional virtual machines.
  • optical structures have the capacity to attach by static electricity to all types of glass and to any smooth plastic surface and, in the same way, they can be easily removed from these surfaces and stored when not no longer needs.
  • plastic stained glass includes: an entire sheet of thin optochromatic plastic having a polarizing sheet fixed on one of its surfaces and on the other surface of the pre-designed optochromatic filters superimposed on different orientations. Finally, on the filter assembly, a second polarizing sheet is placed (for example with cross-polarization with respect to the first polarizer).
  • This structure causes many attractive colors and fixed shapes. As previously described, all polarizing sheets and all filter elements attach electrostatically to the sheet main optochromatic, so that no bonding operation is necessary. For added protection, this structure can be sandwiched between two ultra-thin sheets of optically neutral Type 1 plastic. The latter are fixed electrostatically, or otherwise, to window glass and other panel surfaces.
  • Another method of provoking colors is to add to each panel a series of filters composed of one or more elements which is added to the already existing series of sanchromatic filters producing light and dark patterns.
  • the orientation angle of 135 "for the second filter corresponds to an operation which consists in taking the first filter at 45 ° and giving it a rotation angle of 180 °.
  • the optical window that we have just described is the simplest and perhaps the easiest among all the windows that produce light and dark patterns and in color.
  • transparent filters we have used transparent filters here, the methods which are described also apply to sanchromatic and optochromatic filters which are not transparent. If desired, all items can be made using only diffusion filters or at least one of these filters. The latter allow light to pass through and produce the same patterns and colors as the transparent filters, with the difference that the objects behind these filters appear diffuse and cannot be easily identified at distant distances. These filters are the ideal choice in cases where you want to let in light but keep privacy.
  • This type of skylight can produce light and dark patterns and color patterns.
  • a solar glass of which one of the round polarizing panels can move over the other, can be manufactured by miniaturizing precisely the structure of one of the optical windows described in this text (for example the preferred application) .
  • sunglasses could be made from conventional rotary round polarizers by inserting a rotary round sanchromatic filter and / ⁇ u a rotary rotary optochromatic filter therein.
  • One of the advantages of this type of solar glass is its ability to screen sunlight in color and colorless modes depending on the rotation of the polarizers and filters either alone or together.
  • This invention is based almost entirely on the sliding movement given to the optical elements to produce various patterns with mostly non-round panels.
  • Angles of Small scale rotation can also be applied to sliding panels.
  • Small-scale angles of rotation of 5 to 15o have the quality of degrading or uniformly improving the quality and colors of the patterns produced.
  • These small rotations of one or both of the optical panels could easily be incorporated into the design of the frames that support the sliding panels.
  • the rectangular frames of the optical windows described in this text could be designed so as to tolerate angles of rotation on a small scale of the order of 5 to 15 degrees.

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Abstract

Certains plastiques incolores transparents, lorsqu'ils sont intercalés entre des polariseurs (10a, 10b) à certaines orientations, provoquent une modification importante de la transmission de lumière à travers les polariseurs sans produire des couleurs (des filtres sanchromatiques doubles). De la même façon, certains autres plastiques incolores (11, 12) ou une association de deux ou plusieurs filtres sanchromatiques (11, 12) produisent des couleurs à certaines orientations entre les polariseurs. Ces observations sont utilisées pour réaliser des panneaux optiques pour des articles destinés à tamiser la lumière, comme des fenêtres ou des stores. Des fenêtres optiques et des stores fournissent simultanément diverses options de tamisage de lumière, telles que foncé uni, clair uni, motifs clairs et foncés et motifs couleur. Une fenêtre optique typique comporte: deux feuilles polarisantes chevauchantes à polarisation croisée qui peuvent être glissées, une série de filtres sanchromatiques adjacents ou en alternance (11, 12) fixée sur les polariseurs de façon adéquate, et une ou plusieurs feuilles plastiques incolores pouvant produire la couleur qui peuvent être intercalées entre les polariseurs.

Description

DES PANNEAUX POLARISANTS CHEVAUCHANTS CAPABLES DE
GENERER DES MOTIFS CLAIRS ET FONCES ET DES
MOTIFS COULEUR
Cette invention se rapporte à des panneaux optiques à multiples motifs qui tamisent la lumière destinés à des fenêtres, stores, verres techniques et autres articles utilitaires qui emploient des polariseurs et des couches de plastique incolores et transparentes pour tamiser la lumière et produire des couleurs.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
On peut varier de manière uniforme l'intensité de lumière à la sortie de deux polariseurs qui se chevauchent par la simple rotation de ces derniers. La transmission de lumière atteint son maximum lorsque l'angle relatif entre les axes de polarisation des deux polariseurs a une valuer de zéro. De la même façon, la transmission minimum se produit lorsque l'angle relatif est 90º.
La simple rotation des polariseurs n'est pas commode, cependant, pour les articles destinés à tamiser la lumière qui n'ont pas des géométries rondes ou presque rondes (comme la plupart des fenêtres et stores). Il existe dans la litérature des méthodes pour fabriquer des articles de protection contre la lumière à partir de polariseurs qui ne sont pas de géométrie ronde. Pour être bref.certaines références décrivent comment des motifs géométriques claires et foncés présélectionnés (par exemple des rayures foncées et claires en alternance ou des motifs de damiers) peuvent être reproduits par des articles comportant deux au plusieurs panneaux polarisants superposés. Une des caractéristiques majeures des articles faisant partie de la technique antérieure est le fait que chaque panneau comporte des zones élémentaires polarisants, chaque zone ayant une forme et une direction de polarisation pré-sélectionnées différentes de celles des zones avoisinantes. Les articles faisant partie de la technique antérieure qui utilisent des polariseurs, produisent des motifs attrayants d'intensité claire et foncée et peuvent, en outre, paraître simplement clairs ou simplement foncés par mouvement de translation (glissement)d'un ou des deux panneaux qui se chevauchent. De façon générale, les motifs résultent du chevauchement d' éléments polarisants qui ont des directions de polarisation différente. Les panneaux des polariseurs comportent normalement de nombreuses zones élémentaires dont la capacité de transmission est variable. La taille et la forme des motifs produits se modifient en fonction du degré du mouvement de "translation d'un des panneaux ou des deux panneaux dans une ou plusieurs directions. Par exemple, si on choisit des rayures horizontales pour les zones élémentaires d'un polariseur, le mouvement d'un des panneaux ou des deux est effectué dans le sens vertical vers le haut et le bas. En bref, les méthodes de la technique antérieure pour tamiser la lumière sont idéales pour des articles de polarisation de forme non-ronde car le tamisage de la lumière et les motifs d'intensité contrastante peuvent être obtenus sans panneaux ou polariseurs rotatifs.
Au niveau de la fabrication, cependant, il n'est pas commode de couper des filmes polarisants, qui coûtent chers, pour les appliquer à des susbstrats. Sans son support plastique, un filme polarisant adhère facilement aux plastiques brillants et aux surfaces de verre par électricité statique. Mais l'épaisseur des filmes n'est que de quelques microns et ils sont donc facilement déformés ou déchirés lors de la coupe. L'utilisation de moyens mécaniques (rasoirs par exemple) pour couper des polariseurs minces ne donne pas, en général, des résultats très précis. Pour la plupart des articles de la technique antérieure, les coupes de polariseur ayant des polarités différentes doivent être fixées les unes à côté des autres de façon très précise. Ce procédé est faisable pour les prototypes, mais il demande trop de temps pour la fabrication en série et il n'est donc pas conseillé.
Les articles destinés à tamiser la lumière de cette invention, par contre, utilisent des méthodes qui conviennent à la fabrication à grande vitesse. L'un des avantages particuliers de cette invention par rapport à la technique antérieure, est l'utilisation de feuilles entières de polariseurs non coupés pour la production de motifs d' intensité. Les coupes nécessaires pour créer les motifs à intensité contrastante sont effectuées plutôt sur des plastiques minces incolores qui sont beaucoup plus épais et moins chers. Ces découpes plastiques sont ensuite fixées aux polariseurs de façon électrostatique. Le filtre le plus mince obtenu a une épaisseur de 10 Mil (c'est-à-dire plus élevé par un facteur de 30 que l'épaisseur d'un filme polariseur). Les lois de la physique à la base de cette invention sont assez complexes, car les panneaux optiques sont non seulement des polariseurs mais comportent aussi des pièces plastiques qui provoquent la rotation de la direction de polarisation de la lumière incidente.
BREVE DESCRIPTION DES PLANS
Figure 1 est un plan éclaté des composants essentiels les plus simples de cette invention. La structure comprend 2 feuilles (10a et 10b) polarisantes plates superposées à polarisation croisée. Sur la surface de chaque feuille polarisante est fixée une série de filtres plastiques incolores, transparents parallèles et de taille égale. Les filtres 11a et 11b (12a et 12b) sont fixés sur les feuilles polarisantes 10a et 10b respectivement. La disposition des filtres sur le polariseur 10a (10b) est 11a, 12a, 11a, 12a (11b, 12b, 11b, 12b) et ainsi de suite.
Figure 2 montre la même disposition que Figure 1, le polariseur 10b étant glissé vers le bas d'une distance égale à la moitié de la largeur d'un filtre. Les zones rectangulaires hachurées (13) sont les zones de transmission minimum (c'est-à-dire foncées). Ces zones sont produites par le chevauchement de l'un des filtres 11b (12b) sur l'un des filtres 12a (11a). Les panneaux qui se chevauchent apparaissent comme une série de rayures claires et foncées en alternance, semblables à des stores courants. Figure 3 est un diagramme représentant une application de cette invention qui peut produire les motifs de la Fig.1 en couleur. Ce diagramme ne montre qu'un des filtres pouvant produire des couleurs (filtre 14). En partant du haut, les rayures couleurs sont jaunes (Y) et bleues (B) en alternance.
LE BUT pour les panneaux utilisant la technique antérieure, les zones élémentaires de polarisation variable (donnant des panneaux de transmission variable) doivent être fabriqués à partir de matériaux polarisants et les panneaux polarisants doivent pouvoir se glisser l'un sur l'autre afin de créer des motifs clairs et foncés. Naturellement, si en souhaite des motifs en couleur, par exemple pour les fenêtres de la technique antérieure qui tamisent la lumière , l'utilisation de polariseurs seuls ne suffit pas. Les seuls couleurs produites par les articles de la technique antérieure sont les couleurs fixes des éléments polarisants. Bien que nous utilisons des polariseurs couleur fumée. les méthodes décrites ci-dessous s'appliquent à tous les polariseurs couleur.
L'objectif de cette invention est d'introduire des fenêtres, stores et autres articles optiques utilitaires qui sont fabriqués selon une méthode générale qui diffère des méthodes de la technique antérieure pour produire non seulement des motifs divers d' intensité claire et foncée mais également des motifs multicolores. Cette méthode est particulièrement utile pour la fabrication de types nouveaux de fenêtres, stores, volets, écrans, lucarnes et autres articles utilitaires à motifs qui ont une géométrie ronde ou non-ronde. Une différence majeure par rapport aux méthodes de la technique antérieure est l'utilisation, pour les panneaux optiques de cette invention, de feuilles entières de polariseurs qui ne sont pas constituées de zones élémentaires polarisantes ayant des directions de polarisation variables. En principe, il est églament possible avec cette méthode de générer des motifs sans mouvement de translation direct (glissement) d'un panneau polarisant sur un autre. Mais, il s'avère que le mouvement de translation direct des panneaux polarisants est également l'option la plus simple pour cette invention. Enfin, les moyens de coloration optique de cette invention qui produisent des motifs multicolores peuvent également s'appliquer à tous les articles de la technique antérieure qui tamisent la lumière qui n'utilisent que des polariseurs pour produire des motifs clairs et foncés.
PRINCIPE FONDAMENTAL
Une (ou plusieurs) couches de certains plastiques transparents lorsqu'elles sont placées entre deux feuilles polarisantes d'essai et exposées à une lumière incidente neutre, ont la capacité de modifier l'intensité et la polarisation ( et quelques fois la couleur) de la lumière transmise. La transmission de lumière à travers l'ensemble du système et les couleurs prédominantes produites ( le cas échéant) sont fonction des orientations relatives des polariseurs, de leur épaisser, leur composition et de l'orientation des couches plastiques transparentes. Les lois de la physique concernées et l'explication de des phénomènes de dépendance , bien que complexes, font partie de l'optique classique et n'ont pas un intérêt immédiat pour cette invention. iL suffit de souligner que tous les phénomènes optiques qui touchent au domaine visible peuvent, en principe, s'expliquer en prenant la moyenne globale de la façon dont un grand nombre de particules et de molécules (ou chaînes polymères propres aux polarisants et aux filtres plastiques) se joignent et se dispersent dans l'espace visuel d'un champ électro-magnétique.
Cette invention fait usage d'effets optiques établis, qui sont peutêtre peu utilisés, pour la fabrication d' articles qui tamisentla lumière et autres articles utilitaires qui ont un effet optique attrayant. Les matériaux utilisés pour les filtres qui produisent les motifs visuels et les couleurs sont trop nombreux pour les décrire en détail ici . Bien que l'utilisation d'un filtre donné plutôt qu ' un autre peut modifier les effets couleur produits, la méthodologie générale est indépendante des caractéristiques spécifiques des matériaux de filtrage possibles.
LES OBSERVATIONS A LA BASE DE CETTE INVENTION
(1) Observations qualitatives Le montage expérimental pour produire des motifs et des couleurs est le suivant : deux feuilles polarisantes d'essai sont chevauchées à un angle arbitraire d'orientation et exposées à une source arbitraire de lumière neutre. La valeur de l'intensité de la lumière transmise se situe entre les valeurs de transmission maximum et minimum . Ensuite, on intercale une couche générique de plastique mince incolore et transparent d' épaisseur arbitraire entre les polariseurs qui se chevauchent et on y donne un mouvement de rotation. Les premières constations observées sont les suivantes : (1) La rotation de la couche plastique provoque sait aucune modification soit une légère modification de la densité et des fréquences de la lumière transmise.
(2) La rotation de la couche plastique provoque de grandes modifications dans l'intensité globale de la lumière transmise sans modifier de façon importante les fréquences de la lumière incidente.
(3) La rotation de la couche plastique, bien qu'elle provoque des changements importants dans la densité de la lumière transmise à un angle de rotation donné, produit l'effet plus perceptible d'une ou plusieurs couleurs vives.
(4) L'orientation de la couche plastique ne provoque pas des modifications globales importantes dans la densité de la lumière transmise, mais elle produit certaines couleurs sous certaines rotations.
(5) La rotation de la couche plastique provoque des modifications importantes dans la transmission de la lumière et produit également des couleurs, mais les couleurs produites sont de mauvaise qualité et peu attrayantes (ce phénomène peut être provoqué par des feuilles maylar par exemple).
Les observations (1) à (5) où l'instrument est l'oeil humain ne sont que des observations approximatives sans rigueur. Mais, aux fins de cette invention, elles sont suffisantes. Il existe également d'autres phénomènes qui sont fonction de la nature spécifique des plastiques et d'autres facteur qui ne sont pas étudiés ici. Les matériaux plastiques qui provoquent observation (1) sont pour la plupart optiquement neutres et pourraient être utilisés en tant que substrats (au lieu de verre ou de plexiglas) auxquels les polariseurs et les découpes en plastique sont fixés. Les types de plastique responsables des observations (1) à (5) sont classés comme filtres de type ci) à type (5). Bien que la plupart des articles faisant partie de cette invention utilisent des filtres de type (2) et (3), l'utilisation d'autres filtres fait également partie de cette invention. Les observations (1) à (5) étaient effectuées en utilisant une seule couche de matériau plastique mince. Les articles de cette invention, cependant, exigent deux ou plusieurs filtres qui se chevauchent. L'étape suivante, donc, consiste à faire des observations à partir de deux filtres au moins intercalés entre les polariseurs d'essai. Au fur et à mesure qu'on augmente le nombre de filtres, les observations deviennent plus complexes ; les observations étudiées ici seront donc limitées aux filtres de type (2) et , plus brièvement, de type (3).
Ci-après, les filtres de type (2) et (3) seront dénommés des filtres sanchromatiques ( du mot français "sans") et optochromatiques respectivement. Dans le contexte de la présente, le mot optochromatique s'applique à des plastiques incolores qui ont la capacité de produire des couleurs vives lors de leur rotation entre deux polariseurs d'essai. Ces deux appellations de filtres sont utilisés, également, au paragraphe des revendications à la fin de ce texte. Pour les observations suivantes, on choisit deux polariseurs d'essai chevauchants à polarisation croisée. L'intensité de la lumière transmise dans ce cas est minime. Deux filtres sanchromatiques sont placés, en les entrecroisant, entre les polariseurs d'essai à des orientations arbitraires. Un mouvement de rotation indépendente leur est ensuite donné . On observe qu'à certaines orientations de ces filtres, la zone d'intersection paraît claire et qu'à d'autres orientations spécifiques la zone d'intersection paraît opaque. Cette zone d* intersection est la zone qui revêt une importance pour cette invention. Les premières constatations montrent des différences d'angle de près de 45º entre les positions de filtre dont la zone d'intersection provoque la transmission maximum et les positions de filtre dont la zone d'intersection provoque la transmission minimum à travers le deuxième polariseur.
(II) Observations quantitatives
On choisit deux feuilles polarisantes chevauchantes de polarisation croisée, la direction de la coordonnée z étant la direction de polarisation de la première feuille polarisante. Une couche simple de filtre sanchromatique non absorbant est ensuite intercalée entre les polariseurs à un angle d'orientation de θ par rapport à l'axe z. La transmission de la lumière à travers le deuxième polariseur est approximativement Tl=T0Cos(2θ)+T90Sin (28), TO étant la transmission minimum possible et T90 la transmission maximum possible à travers ces polariseurs dans l'absence d'un filtre. Ensuite, deux filtres sanchromatiques minces sont intercalés entre ces polariseurs à des angles de θ1 et θ2 respectivement par rapport à la coordonnée z. La transmission de la lumière à travers le deuxième polariseur cette fαis-ci est : T2=T0+(T1-T0)Sin2(θ1-θ2), approximativement. Pour simplifier, le premier filtre est orienté à un angle de θ=45º où la transmission de la lumière à travers le deuxième polariseur , après son passage à travers le filtre, est maximale. Le deuxième filtre est alors positionné à θ=135º. On observe que la zone d'intersection entre les deux filtres paraît mauve lorsqu'elle est visionnée à un angle droit par rapport aux plans de polarisation. La couleur de la zone d'intersection change au fur et à mesure que l'angle de vision se rapproche de 45" par rapport à l'axe normal du plan de polarisation. Divers mouvements de rotation du plan de polarisation par rapport à une position fixe d' observation font que cette zone apparaît à diverses couleurs du spectre, comme le bleu, le vert, l'orange et le jaune .
Si un troisième filtre sanchromatique est ajouté aux deux filtres précédents, la zone d'intersection entre les trois filtres paraît verte (à un angle droit du point de vision) pour 83=135º, le même que pour Θ2. La zone d'intersection paraît ; mauve pour 83=180º, transparente pour 83=225º, mauve pour 83=270º, verte pour 83=315' et, enfin, mauve à nouveau pour 83=360º. Les changements de couleurs maxima se produisent à pratiquement chaque intervalle de 45º. Cette expérience montre l'action exercée par la rotation et par l'épaisseur des filtres pour produire des couleurs.
Un seul filtre optochromatique intercalé entre des polariseurs à polarisation croisée peut égalemnt produire une couleur (par exemple le vert) à 81=45º. (A l'inverse des filtres sancaromatiques qui paraissent transparents à cet angle). L'addition d'un deuxième filtre optochromatique déplacera la distribution des couleurs et ainsi de suite lorsque d'autres filtres sont ajoutés augmentant l'épaisseur totale des filtres.
Dans le cas de deux filtres sanchromatiques, si 81=82 est choisi, la zone d'intersection paraîtra opaque. Cette zone paraît opaque également lorsque 81-82=180º. De la même façon, cette zone paraît toujours transparente lorsque 81=82=45º ( par exemple, 81=45º, 82=0"). Si l'on utilise, donc, deux filtres sanchromatiques chevauchants d'orientation appropriée, il est possible de générer dans la zone d'intersection trois modes distincts de transmission de la lumière, à savoir : (1) une zone foncée unie, (2) une zone claire unie et (3) une zone colorée. Pour les motifs foncés et clairs, on peut utiliser deux filtres sanchromatiques qui s'entrecroisent à une orientation appropriée. Pour les motifs en couleur, on peut également utiliser deux ou trois filtres sanchromatiques chevauchants ou deux filtres sanchromatiques et un filtre optochromatique. Ces observations sont les observations de base qui sont nécessaires à la fabrication des articles de cette invention.
Les filtres de la Figure 1 sont faits à partir de plastiques incolores et transparents (coupés en bandes rectangulaires pour simplifier). lis sont fixés aux surfaces de deux feuilles polarisantes à polarisation croisée. Presque tous les détails de cette invention demeurent inchangés si la méthode utilisée pour les deux feuilles pclarisantes superposées est la transmis.sion maximale. Bien que ce dernier cas n'est pas discuté ici, il fait également partie de cette invention
Un bon filtre sanchromatique a la capacité de modifier l'intensité de la lumière émergente de façon importante lorsqu'on le fait tourner entre deux filmes polarisants. On peut choisir parmi une très large gamme de filtres. Cependant, des filtres appropriés ne peuvent pas être faits à partir de toutes les feuilles plastiques transparentes ou de transparence diffuse. Quelques uns de ces plastiques n'ont pas la capacité de provoquer des modifications de transmission entre le maximum et le minimum après rotation entre deux feuilles polarisantes d'essai. D'autres plastiques sont capables de provoquer seulement une modification partielle de l'intensité de la lumière lorsqu'ils sont soumis à un mouvement de rotation. Néanmoins, il existe un nombre suffisant de matériaux plastiques dans le commerce pour choisir plusieurs bons filtres sanchromatiques. Le mat plastique pour cette invention, comprend également les plastiques renforcés, les plastiques composés, les résines transparentes et tout autre plastique qui pourra être mis au point dans l'avenir.
Cette invention utilise des feuilles plastiques minces transparentes presque non-absorbantes. Beaucoup de ces plastiques sont utilisés pour l'emballage d'articles alimentaires et nαn-alimentaires. Un bon exemple de plastiques sanchromatiques ordinaires qui ont la bonne épaisseur se trouve parmi les feuilles plastiques normalement utilisées pour l'emballage des paquets de cigarettes. Etant donné le grand nombre de plastiques disponibles qui ont des structures pαiymériques variées, il n'est ni pratique ni nécessaire de fournir une liste complète de tous les filtres sanchromatiques possibles. En général, il semble que les meilleurs plastiques sanchromatiques minces sont ceux qui ont une résistance élevée à l'étirement, comme le papier. Lorsqu'un filtre sanchrαmatique est intercalé entre deux polariseurs à polarisation croisée, par exemple, l'intensité de lumière qui émerge peut être variée (en tournant le filtre) entre un maximum (clair) et un minimum (foncé) de façon continue. La rotation ne provoque pas de couleur. Mais, comme nous l'avons décrit précédemment, deux ou plusieurs de ces filtres, lorsqu'ils sont placés entre des polariseurs, peuvent générer diverses couleurs sous l'effet de la rotation. Le meilleur candidat pour un filtre εanchromatique que j'ai trouvé est la cellophane transparente d'une épaisseur de 10 Mil. C'est cette dernière qui sera utilisée comme le matériau standard pour les filtres sanchromatiques de cette invention .
On a également recherché des feuille minces de plastiques optochromatiques transparentes. Cette recherche demeure, cependant, incomplète devant la variété des types de plastiques. Aucune liste ne pourra être fournie, donc, mais il suffit de souligner que quelques uns des meilleurs filtres optochromatiques ont été trouvés parmi certains albums photos que l'on trouve dans le commerce qui utilisent des feuilles plastiques transparentes pour protéger les photographies. Ces plastiques transparents ne déforment pas les détails de la photographie et, en outre, ils peuvent être facilement fixés ou enlevés de l'adhésif qui maintient les photographies dans l'album.
Le spectre de couleurs généré par des filtres dépend normalement des orientations relatives des filtres par rapport à l'axe polarisant et à l'angle de vision. Les variations d'angle des couleurs peuvent être attribuées aux longueurs d'onde dont dépendent les qualités de dispersion de ces filtres à divers angles, et au trajet lumineux à travers les filtres à des angles d'incidence différents. Comme nous le verrons ci-dessous, ces filtres fournissent le moyen optique de cette invention pour convertir des motifs clairs et foncés en motifs couleur.
Pour fabriquer les filtres sanchromatiques rectangulaires de la Figure 1 qui donnent des motifs a intensité claire et foncée, nous procédons comme suit : un filtre sanchrDmatique possible est placé entre deux polariseurs de forme rectangulaire et à polarisation croisée, la coordonnée z étant prise le long de l'axe optique du premier polariseur. La couche de filtre sanchromatique est ensuite tournée jusqu'à ce qu'on trouve la position où la transmission de lumière par le deuxième polariseur à travers le filtre devient minimale. Cette position du filtre peut être utilisée comme position de répère pour la fabrication d'autres filtres. Par exemple, des bandes de forme rectangulaire peuvent être découpées à partir d'une feuille transparente de cellophane à un angle de 45º par rapport à la position de répère. Lorsque cette bande est placée entre les polariseurs à 90" par rapport à la coordonnée z, la lumière transmise par le deuxième polariseur , en raison du filtre, est minime. De la même façon, des bandes rectangulaires qui donnent une transmission minimum, lorsqu'elles sont placées à nouveau à 90º par rapport à la coordonnée z, ont des axes optiques à 45º par rapport aux axes optiques des filtres qui donnent une transmission maximale.
Les axes optiques de tous les filtres désignés 12a (12b) par la Figure 1 ont une angle de rotation de 45* par rapport à ceux désignés
11a (11b). Lorsque les filtres d'un même angle de rotation (ceux qui ont le même numéro) se chevauchent, les zones d'intersection paraissent claires. Le chevauchement de tous les filtres d'un même numéro donne des panneaux optiques d'apparence claire. Le déplacement vers le bas ou vers le haut d'une feuille ou d'un panneau polarisant, sur une distance égale à la moitié de la largeur d'une bande, provoque le chevauchement de filtres qui ont un angle de différence de 45' entre la direction de leurs axes optiques. Dans ce cas, les zones d'intersection entre ces filtres , zones dont la largeur est égale à la moitié d'une bande, paraissent foncées. Il est évident qu'à la suite d'un déplacement supplémentaire vers le haut ou vers le bas sur une distance égale à la moitié d'une bande, le panneau paraîtra entièrement foncé. Cette disposition des filtres est essentielle pour la fabrication de fenêtres, stores , écrans et autres dispositifs tamisant la lumière qui produisent des motifs d" intensité claire et foncée .
Dans la pratique, il existe une méthode plus économique pour la fabrication de ces dispositifs. La meilleure méthode nécessite moitié moins de filtres que l'application de la Figure 1. Pour cette application, qui est également la plus simple, les filtres rectangulaires sont fixés en alternance aux feuilles polarisantes à polarisation cr-isee. Pour être plus précis, un filtre sanchromatique en forme de bande dont l'axe optique est à 45' par rapport a la coordonnée z, est placé sur la surface de la première feuille polarisante à un angle droit par rapport à la coordonnée z. Comme nous l'avons mentionné précédemment, ce filtre provoque une transmission maximale. Il est désigné par WI. En-dessous de ce filtre une zone d'une superficie égale à celle d'une bande entière est laissée vide. Immédiatement en-dessous de cette bande vide, on fixe un autre filtre a bande W1 et ainsi de suite utilisant le même type de filtre W1. Pour la deuxième feuille, ce procédé est répété avec des filtres (désignés W2) qui donnent une transmission minimum lorsqu'ils chevauchent un des filtres de le première feuille. Comme c'est le cas pour l'application de la Figure 1, le déplacement d'un des panneaux ou des deux l'un sur l'autre donne des motifs clairs et foncés ainsi que les deux modes extrêmes de transmission ( c'est-àdire uni clair et uni foncé). Le dispositif tamisant la lumière représenté par la Figure 1 et l'application décrite ci-dessus qui donne des motifs à rayures, peuvent être facilement étendus à tout autre motif géométrique d'intensité claire et foncée. Par exmple, une autre application de cette invention pourrait remplacer les filtres à bande 10a et 10b de la Figure 1 par une alternance de carrés bipolaires ajacentε vides et solides. Chaque carré qui donne une transmission maximale est fixé sur la feuille polarisante à côté d'un carré qui donne une transmission minimale. Le chevauchement de ces panneaux gèrent des motifs supplémentaires qui ne ne sont pas possibles avec les filtres à bande. Parmi ces motifs les plus importants sont :
(1) Des bandes horizontales foncées et claires de taille égale (comme dans la Figure 2) provoquées par le glissemenm de 10b à partir de sa position neutre (mode transparent) dans le sens vertical sur une distance égale à la moitié de la largeur d'un carré. (2) Des bandes verticales foncées et claires de taille égale provoquées par le glissement de 10b sur une distance égale à la moitié de la largeur d'un carré dans le sens horizontal à partir de la position neutre. (3) Motifs de damiers résultant du glissement de 10b sur une distance égale à la moitié de la largeur d'un carré dans le sens vertical suivi du même mouvment dans le sens horizontal. (4) Des motifs foncés et clairs variés résultant de mouvement arbitraire des panneaux dans les sens vertical et horizontal.
En général, des motifs abstraits sont également possibles. Dans ces cas, les filtres n'ont pas besoin d'une forme géométrique régulière comme les bandes. La structure demeure inchangée, à savoir le mouvement des panneaux chevauchants pour produire des motifs abstraits foncés et clairs et les deux cas extrêmes de transmission de lumière (c'est-à-dire clair uni et foncé uni). Les motifs transmis par lumière qui sont produits par l'association de polariseurs et de filtres dépendent , en général, de la forme des filtres, de leur orientation vis-à-vis des feuilles polarisantes, de l'orientation des polariseurs et, enfin, du nombre de mouvements de translation donnés aux filtres et aux deux polariseurs.
Il n'est pas nécessaire d'utiliser des moyens spéciaux pour fixer les filtres aux polariseurs ou à d'autres surfaces transparentes qui sont optiquement neutres. La plupart des filtres en cellophane ou autres matériaux plastiques ont une attraction électrostatique aux surfaces de verre ou de plastiques brillants. Mais, pour obtenir une durée de vie plus élevée, des adhésifs optiques transparents de qualité supérieure pourraient être utilisés pour une fixation renforcée de ces filtres .
Les mouvements de translation des composants optiques dont on a besoin pour les articles de cette invention, peuvent être effectués de façon équivalente par au moins deux méthodes . Une méthode consiste à fixer tous les filtres directement sur la surface des polariseurs et a faire déplacer les feuilles polarisantes par la suite. L'autre méthode consiste à fixer tous les filtres sur des panneaux transparents chevauchants qui sont optiquement neutres et ensuite à déplacer ces panneaux entre des polariseurs fixes. En fonction de l'article, une méthode peut convenir mieux que l'autre.
Les méthodes de cette invention qui font usage de polariseurs et de filtres sanchro-satiques pour protéger contre la lumière, pourraient être employées pour faire des motifs optiques claires et foncées pour des panneaux optiques destinés aux fenêtres et autres dispositifs. Il suffit, pour compléter ces articles, de fournir les supports mécaniques et le moyen de déplacer ces panneaux. Par exemple, des fenêtres optiques (et des stores devant des fenêtre existantes) exigent des bâtis appropriés et des supports pour la fixation et le déplacement des panneaux les uns sur les autres. Tous les bâtis et les moyens nécessaires sont, cependant, de conception classique et aucune nouvelle technique n'est exigée pour mettre au pαint ces articles.
A titre d'exemple, une application de cette invention comprend les éléments suivants : (1) Deux feuilles polarisantes fixes à polarisation croisée qui sont superposées en laissant un espace entre elles. (2) Une feuille entière de filtre sanchromatique qui donne une transmission maximale lorsqu'elle est intercalée entre les polariseurs. (3) Un moyen mécanique, par exemple un système de roulement à la partie supérieure des panneaux, pour faire entrer et sortir le filtre sanchromatique des polariseurs sur la distanc Me voulue (pour faire écran total ou partiel à la lumière). (4) Deux feuilles entières de plastique mince de Type 1 et optiquement neutres, que l'on pourra faire entrer et sortir de l'espace entre les polariseurs de façon indépendante. (5) Une de ces feuilles optiquement neutres est munie d'une série de filtres sanchromatiques en bandes horizontales de type VI, l'autre est munie de filtres de type V2. Une telle stucture peut filtrer la lumière avec et sans motif. Pour le mode sans motifs, les feuilles neutres sont sorties de l'espace entre les polariseurs ; lorsque la feuille sanchromatique est ensuite entièrement descendue par le moyen mécanique, les panneaux paraissent globalement transparents, et lorsque le filtre n'est que partiellement dans l'espace les panneaux paraissent partiellement sombres et partiellement clairs. Lorsque le filtre est remonté entièrement les panneaux paraissent sombres. Dans le cas où seulement l'une des feuilles neutres est descendue par le moyen mécanique, les panneaux , dans leur ensemble, ressemblent à des bandes parallèles de grandeur nature, foncées et claires en alternance. Enfin, lorsque la deuxième feuille neutre est rentrée dans l'espace par le moyen mécanique, et qu'on y donne un mouvement de translation, les mêmes effets de lumière sont obtenus que ceux illustrés par la Figure 1 (c'est-à-dire foncé uni, clair uni, et motifs à intensité claire et foncée). Pour cet exemple d'application un système de roulements constitue le moyen essentiel pour le mouvement de translation.
L'UTILISAITON DE FILTRES PLASTIQUES POUR PRODUIRE DES COULEURS
Les structures de qui viennent d'être étudiées sont les structures de base pour fabriquer des fenêtres optiques et des articles similaires qui produisent des motifs foncés et clairs. Ces articles ont la capacité de produire des motifs clairs et foncés ayant une variété de formes et de tailles. Bien que ces articles sont, à eux seuls, des articles complets en ce qui concerne leur performance et l'objet de leur création, ils manquent la capacité de produire des couleurs. La capacité de produire des couleurs est, dans beaucoup de cas, une option qui rehausse la valeur des dispositifs qui produisent des motifs clairs et foncés.
Il existe plusieurs façons de provoquer des couleurs à partir de dispositifs qui produisent des motifs clairs et foncés. La technique générale est l'utilisation de plastiques minces appropriés incolores et transparents entre les polariseurs. Ici, nous discuterons de quatre méthodes pour la production optique de couleurs, mais celles non décrites font également partie de la même méthodologie générale. Les quatre possibilités sont : (1) l'intercalation d'une ou plusieurs feuilles de filtres optochromatiques ou sanchromatiques pouvant produire la couleur entre au moins deux panneaux optiques (comme les deux panneaux de la Figure 1) où chaque panneau comporte une feuille polarisante entière à laquelle sont fixés des filtres sanchromatiques.
Si l'on insère une seule feuille pouvant produire la couleur entre les panneaux polarisants à une orientation appropriée, on ne pourra déceler aucune déformation et aucun changement dans la forme ou la taille des motifs clairs et foncés initiaux qui existaient avant l'insertion de ce filtre. Le seul véritable changement sera le fait que le filtre inséré fera en sorte que les motifs clairs et foncés soient colorés. La Figure 3 montre la conversion en couleur de la Figure 1 suite à l'insertion d'un seul filtre optochromatique entre ses panneaux. A partir d' un angle droit par rapport aux panneaux, les couleurs prédominantes que l'on observe dans la plupart des cas en fonction de l'épaisseur du filtre sont le jaune, le bleu le rouge cuivré et le vert. Si l'on insère un deuxième filtre sanchromatique ou optochrαmtique de façon appropriée entre les polariseurs, alors les couleurs produites précédemment sont modifiées pour donner une nouvelle gamme de couleurs. En fonction de l'orientation du deuxième filtre, les couleurs peuvent être graduées au renforcées selon le degré de rotation de l'ensemble des filtres (2) Un cas intéressant se présente lorsqu'une troisième feuille polarisante (ou plusieurs) est ajouté à la structure de l'option 1 ci-dessus avec une autre ou plusieurs autres feuilles de filtres . Le chevauchement des feuilles de polarisation et de filtrage qui sont ajoutées aux panneaux de cette première option donnera à l'ensemble une apparence de verre technique ou de vitrail à motifs multiples et multicolores. Ce spectacle de couleurs et de formes présente, en outre, une nouveauté que n'ont pas les verres techniques ou les vitraux: toutes les couleurs qui sont produites peuvent varier en fonction de l'angle de vision. Les vitraux dont la couleur est produite de façon optique présentent des couleurs différentes à des observateurs différents qui regardent les panneaux à partir d' endroits différents. Dans ce sens, les couleurs produites ont un caractère cinématique par rapport aux couleurs fixes de verres ordinaires et articles semblables. Un autre avantage est le coût peu élevé pour fabriquer ces dispositifs optiques lorsqu'on le compare au coût des virtraux traditionnels.
Une des conséquences importantes est la possibilité de fabriquer en série de grandes quantités de vitraux optiques à toutes sorte de fins décoratives par la simple utilisation de plastiques minces. Les acheteurs de ces produits pourront se les procurer à bon marché dans beaucoup de grands magasins. Ces ouvrages d'art optiques ont la capacité de s'attacher par électricité statique à tous types de verre et à toute surface plastique lisse et, de la même façon, ils pourront être facilement enlevés de ces surfaces et stockés lorsqu'on n'en a plus besoin.
La forme la plus simple de vitrail plastique comprend : une feuille entière de plastique mince optochromatique comportant une feuille polarisante fixée sur l'une de ses surfaces et sur l'autre surface des filtres optochromatiques pré-conçus superposés à des orientations différentes . Sur l'ensemble de filtres, enfin, est posé une deuxième feuille polarisante (par exemple à polarisation croisée par rapport au premier polariseur). Cette structure provoque de nombreuses couleurs attrayantes et des formes fixes. Comme il a été décrit précédemment, toutes les feuilles polarisantes et tous les éléments de filtres s'attachent de manière électrostatique à la feuille optochromatique principale , de sort qu ' aucune opération de collage ne soit nécessaire. Pour plus de protection cette structure peut être intercalée entre deux feuilles ultra-minces de plastique optiquement neutre de Type 1. Ces derniers se fixent de façon électrostatique, ou autre, aux verres de fenêtre et autres surfaces des panneaux.
(3) Une autre méthode pour provoquer des couleurs est d'ajouter à chaque panneau une série de filtres composés d'un ou plusieurs éléments qui vient s'ajouter à la série déjà exisante de filtres sanchromatiques produisant des motifs clairs et foncés.
(4) Il n'existe pas de restrictions à l'association entre eux de tous les éléments structurels des trois options décrites ci-dessus en utilisant deux ou trois feuilles polarisantes.
Il existe un moyen simple pour provoquer la couleur dans des fenêtres optiques qui produisent des motifs clairs et foncés, une méthode qui ne nécessite ni l'insertion de feuilles de filtre sanchromatique ni l'insertion de feuilles de filtre optochromatique mais seulement une certaine disposition entre les filtres existants. A partir du mode transparent, une telle fenêtre peut provoquer des motifs clairs et foncés et, suite à un mouvement supplémentaire d'un des panneaux dans une direction elle devient une fenêtre foncée unie. Cette même fenêtre, en partant du mode transparent, peut provoquer un motif clair et foncé en alternance lorsque le même panneau est déplacé dans la direction opposée. Cette fenêtre est réalisée en utilisant deux feuilles polarisantes à polarisation croisée et en fixant à leurs surface une série de filtres de la manière suivante : un filtre à bande de type W1 est fixé à l'extrémité supérieure des feuilles polarisantes. Immédiatement endessous de ce filtre une zone d'une superficie égale à la taille de la bande est laissée vide. A la suite de cette bande vide on fixe un filtre de type W3 en-dessous duquel on laisse une autre bande vide. Cette sèqueπe est répétée jusqu'à ce que toute la surface soit recouverte. Pour la deuxième feuille polarisante, le même procédé est utilisé mais en utilisant des filtres sanchromatiques de type W2 et W3 ( les filtres de type V3 sont tout simplement des filtres W2 avec un angle de rotation de 180'). Avec les filtres sanchromatiques en cellophane d'une épaisseur de 10 Mil, les bandes colorées qui apparaissent à côté des rayures foncées sont mauves. J'ai donné plus de détails a cet égard dans la section traitant des observations où il a été dit que la zone chevauchante entre deux filtres sanchromatiques, l'un à un angle de 8=45° et l'autre à θ=135", est mauve. L'angle d'orientation de 135" pour le deuxième filtre correspond à une opération qui consiste à prendre le premier filtre à 45° et à lui donner un angle de rotation de 180°. La fenêtre optique que nous venons de décrire est la plus simple et peut-être celle qui est la plus facile à réaliser parmi toutes les fenêtres qui produisent des motifs clairs et foncés et en couleur. Bien que nous avons fait usage ici de filtres transparents, les méthodes qui sont décrites s'appliquent également à des filtres sanchromatiques et optochromatiques qui ne sont pas transparents. Si on le souhaite, tous les articles peuvent être fabriqués en utilisant seulement des filtres à diffusion ou au moins un de ces filtres. Ces derniers laissent la lumière passer et produisent les mêmes motifs et couleurs que les filtres transparents à la différence que les objets derrière ces filtres paraissent diffus et ne peuvent pas être facilement identifiés à des distances éloignées. Ces filtres sont le choix idéal dans les cas où on souhaite laisser passer la lumière mais garder l'intimité.
Les filtres sanchromatiques minces sont également utiles pour tout dispositif tamisant la lumière qui utilise un grand angle de rotation pour deux ou plusieurs polariseurs qui se chevauchent pour obtenir des changements dans la transmission de la lumière qui vont du maximum au minimum. Ces articles nécessitent normalement un angle de rotation de 90º pour varier la transmission de la lumière entre les valeurs maximum et minimum. Si on utilise un seul filtre sanchromatique entre les polariseurs , on peut obtenir le même changement d'intensité avec un angle de rotation de seulement 45º. Les méthodes optiques de cette invention ne sont pas limitées aux panneaux plats chevauchants ni aux articles non-ronds. Cette invention peut être étendue à certains articles de protection solaire qui ont des panneaux courbes, comme les lucarnes, et des panneaux ronds comme les verres solaires. Des lucarnes optiques peuvent être fabriquées en fixant des polariseurs et des filtres sur deux panneaux chevauchants courbes qui peuvent être déplacés. Ce type de lucarne peut produire des motifs clairs et foncés et des motifs couleur. Un verre solaire, dont l''n des panneaux polarisants ronds peut se déplacer sur l'autre, peut être fabriqué en miniaturisant de façon précise la structure de l'une des fenêtres optiques décrites dans ce texte (par exemple l'application préférée). De la même façon, on pourrait fabriquer des lunettes de soleil à partir de polariseurs ronds classiques rotatifs en y intercalant un filtre sanchromatique rond rotatif et/αu un filtre optochromatique rond rotatif. Un des avantages de ce type de verre solaire est sa capacité de faire écran à la lumière solaire dans les modes couleur et incolore en fonction de la rotation des polariseurs et des filtres soit seuls soit ensemble.
Les articles de la technique antérieure qui produisent des motifs clairs et foncés - qui utilisent tous types de coupes bipolaires ou multipolaires de polariseurs pour provoquer des motifs et tamiser la lumière - peuvent également bénéficier des techniques de cette invention pour produire la couleur. Par exemple, en intercalant un ou plusieurs filtres sanchromatiques ou optochromatiques entre les panneaux polarisants de ces articles, ceux-ci peuvent convertir ( en partie ou entièrement) tous les motifs de ces articles en motifs colorés. Les articles de la technique antérieure pourraient également être transformés en articles imitant les vitraux en insérant tout simplement une ou plusieurs feuilles polarisantes et des filtres entre leurs panneaux polarisants d'origine.
Cette invention se base presqu' entièrement sur le mouvement de glissement donné aux éléments optiques pour produire des motifs variés avec des panneaux pour la plupart non-ronds. Des angles de rotation à petite échelle peuvent également être appliqués aux panneaux glissants. Des angles de rotation à petite échelle de 5 à 15º ont la qualité de dégrader ou améliorer de façon uniforme la qualité et les couleurs des motifs produits. Ces petites rotations d'un des panneaux optiques, ou des deux, pourraient être facilement incorporées dans la conception des bâtis qui supportent les panneaux glissants. Par exemple, les bâtis rectangulaires des fenêtres optiques décrits dan ce texte pourraient être conçus de façon à tolérer des angles de rotation à petite échelle de l'ordre de 5 à 15 degrés.

Claims

REVENDICATIONS (1) Une fenêtre tamisant la lumière munie d'un bâti maintenant en place au moins deux panneaux superposés, une feuille entière de filme polarisant étant fixée à chaque panneau, un des panneaux polarisants étant à polarisation croisée par rapport à l'autre, chaque panneau polarisant comportant sur toute sa surface de nombreux filtres sanchromatiques adjacents, au chaque panneau polarisant se trouvant en face, de façon substantielle, d'un panneau optiquement neutre dont toute la surface comporte de nombreux filtres sanchromatiques adjacents, les filtres sur chacun de ces panneaux ayant des axes optiques en alternance, l'axe optique de chaque filtre ayant un angle de rotation de 45º par rapport aux filtres adjacents, un moyen pour glisser un polariseur ou un panneau neutre sur un panneau semblable pour provoquer le chevauchement de filtres ayant les mêmes axes optiques ou le chevauchement de filtres dont les axes optiques ont une différence de 45º.
(2) Une fenêtre tamisant la lumière selon la revendication 1 comportant zαitié moins de filtres sanchromatiques, chaque polariseur ou chaque panneau optiquement neutre comportant une série de filtres sanchromatiques en alternance de formes géométriques et des espaces vides de la même forme géométrique, l'axe optique des filtres sur un des panneaux ayant un angle de rotation de 45º par rapport aux filtres du même type de panneau.
(3) Une fenêtre tamisant la lumière selon la revendication 2 ou les axes optiques des filtres alternés diffèrent par 135º, le glissement d'un panneau sur l'autre dans une direction provoquant des motifs à intensité claire et foncée ,et le glissement dans la direction opposée provoquant des motifs alternés foncés et colorés
(4) Une fenêtre tamisant la lumière selon les revendications 1 ou 2, ayant un moyen pour faire entrer et sortir des panneaux un ou plusieurs filtres de type sanchromatique ou optochromatique.
(5) Une fenêtre tamisant la lumière selon les revendications 1 ou 2 ayant un moyen de faire rentrer ou sortir des panneaux une ou plusieurs feuilles polarisantes avec un ou plusieurs filtres sanchromatiques ou optochromatiques.
(6) un article décoratif mince ressemblant à un vitrail destiné à être fixé à des surfaces transparentes, comportant une feuille optochromatique à laquelle est fixée sur une de ses surfaces une première feuille polarisante ayant une direction de polarisation donnée et sur l'autre surface de nombreuses coupes de filtres optochromatiques orientées de façon appropriée, et par-dessus une deuxième feuille polarisante à polarisation croisée par rapport à la dite première feuille polarisante.
PCT/FR1991/000128 1990-02-15 1991-03-20 Des panneaux polarisants chevauchants capables de generer des motifs clairs et fonces et des motifs couleur WO1992016868A1 (fr)

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PCT/FR1991/000128 WO1992016868A1 (fr) 1990-02-15 1991-03-20 Des panneaux polarisants chevauchants capables de generer des motifs clairs et fonces et des motifs couleur

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