Brevet FR2143138A1 — publié le 19730202

Les images qui subissent un brusque changement lorsqu'on modifie l'angle d'observation et qui produisent ainsi l'impression, par exemple, qu'un objet, un animal ou une personne représenté effectue un mouvement, sont notamment appelées "images à vue changeante". Ces images comprennent une couche optique qui, dans un type d'image changeante connu, se compose de lentilles cylindriques disposées parallèlement et couvrant toute l'étendue de l'image, d'un bord à l'autre. Sous la couche de lentilles se trouve une surface support d'image qui porte au moins deux images décomposées en bandes; les bandes de chaque image se suivent à intervalles réguliers et chaque intervalle reçoit une bande de la ou des autres images.Toutes les bandes d'image s'étendent parallèlement aux lentilles cylindriques et elles sont disposées à une telle distance des lentilles que la surface support d'image se trouve à peu près dans le plan focal des lentilles. Pour obtenir la distance appropriée, une couche d'espacement peut autre prévue entre la couche de lentilles et la surface support d'image. Suivant l'angle sous lequel on observe le dispositif ou support d'image, on voit les bandes qui se complètent de l'une des images, mais on ne voit pas les bandes de l'autre image. Les dispositifs à image changeante connus de ce type ont l'inconvénient qu'ils peuvent seulement représenter un faible nombre d'images, étant donné que l'on peut seulement obtenir un changement d'image par la rotation du dispositif autour d'un axe parallèle aux lentilles cylindriques, ou par une modification correspondante de l'angle de visée. I1 ne se produit pas de changement d'image lorsqu'on fait tourner le dispositif autour d'un axe contenu dans l'image et perpendiculaire aux lentilles cylindriques. En quelque sorte, le changement d'image dans les dispositifs connus est "monoaxial". L'invention a pour but, non seulement de supprimer cet inconvénient, mais de réaliser en outre un dispositif à image changeante dont le domaine d'application est beaucoup plus vaste que celui des images changeantes connues. L'objet de l'invention est donc un dispositif représentant une image qui change suivant l'angle d'observation et comprenant une couche composée de lentilles et une surface support d'image présentant des zones de luminosité et/ou de couleur différentes, ce dispositif étant caractérisé en ce que la couche de lentilles est composée de lentilles sphériques ou non sphériques mais à symétrie de révolution, par exemple de lentilles ellipsoidales, planeeconvexes, biconvexes ou concaves-convexes, et en ce que cette couche est mobile par rapport à la surface support d'image; de préférence parallèlement à cette surface. Grace à une telle réalsation, on peut également obtenir un changement d'image par une rotation autour d'un second axe qui est perpendiculaire au premier axe (changement "biaxial"). L'image changeante se compose, à la façon d'une mosaïque, de petits éléments de surface. Ces éléments de surface correspondent aux surfaces d'entrée de la lumière des lentilles convergentes, qui peuvent etre disposées régulièrement mais également de façon désordonnée. I1 est préférable d'utiliser une disposition régulière, appelée "disposition à la façon d'une grille" dans ce qui suit. Suivant un terme analogue, les éléments de surface seront appelés dans ce qui suit "éléments de grille". Pour obtenir une aussi grande luminosité d'image que possible, les lentilles sont disposées de manière qu'il n'y ait pas d'interstices entre elles. Lorsque de la lumière parallèle venant d'une direction quelconque tombe sur la couche de lentilles - pouvant être recouverte par un cache ou un négatif par exemple - chaque partie de la lumière tombant sur un élément de grille est focalisée ou concentrée dans une "zone focale" sur la surface support d'image par la lentille convergente formant la surface d'entrée de la lumière. Lorsque la surface support d'image est formée, par exemple, par une couche photosensible, l'image correspondant au cache ou au négatif est "enregistrée de façon condensée" sur elle. La grandeur de la "zone focale" ainsi obtenue dépend de la distance qui sépare la surface support d'image du plan focal proprement dit; cette distance est nulle si la surface support d'image coïncide avec le plan focal. La luminosité et la couleur dépendent en outre des caractéristiques de l'élément de surface correspondant.A chaque élément de grille correspond donc une zone focale dont l'aire de surface sur le plan d'image est plus petite que l'élément de grille correspondant de la couche de lentilles. Lorsque la lumière parallèle incidente vient d'une autre direction, chaque élément de grille correspond à une nouvelle zone focale. Les directions de la lumière incidente sont avantageusement choisies de manière que les zones focales correspondantes ne chevauchent pas. Suivant les propriétés optiques des lentilles convergentes, il est donc possible d'associer plusieurs zones focales non chevauchantes à chaque élément de grille. Le terme "lumière parallèle" ne doit pas être compris dans le sens strictement mathématique; il suffit que la distance entre la source de lumière ponctuelle et l'image changeante soit grande par-rapport au diamètre de l'élément de grille, par exemple, qu'elle soit supérieure à 100 r, c 'est-à-dire à cent fois le rayon de courbure de la lentille convergente. La distance effectivement choisie entre la source de lumière ponctuelle et l'image changeante dépendra toujours de l'application du dispositif. Lorsqu'une telle image changeante est observée d'une direction déterminée, l'observateur voit les zones focales correspondant à cette direction, et il les voit agrandies à tel point que chaque zone focale remplit complètement l'élément de grille correspondant, si bien que l'observateur voit une image qui recouvre toute l'étendue des éléments de grille. Pour une autre direction d'observation, on obtient, de façon analogue, une autre image. La surface support d'image peut comprendre une partie non recouverte par des éléments de grille, c'est-à-dire par des lentilles convergentes; peu importe la direction d'observation, une telle partie de la surface support d'image se présente toujours de la même façon à l'oeil de l'observa- teur et elle n'est pas considérée comme une partie de l'image changeante dans ce qui va suivre. Lorsque la surface support d'image est plane, elle peut être réalisée par un processus d'impression. L'un des avantages d'une disposition régulière des éléments de grille de plusieurs dispositifs à image changeante est que les différentes zones focales présentent également une disposition régulière entre elles sur la surface support d'image, ce qui permet donc d'interchanger des surfaces support d'image préfabriquées contenant des images différentes. Grace à la disposition régulière des lentilles convergentes, notamment sous forme d'une grille, il est possible de réaliser des lentilles congruentes faisant corps les unes avec les autres, par exemple par un processus de coulée ou de moulage par injection, si bien que le prix de fabrication unitaire des dispositifs à image changeante suivant l'invention peut être maintenu relativement bas par une fabrication en série. D'autres avantages sont réalisables lorsque la surface support d'image peut être déplacée ou tournée par rapport à la couche de lentilles et parallèlement à celle-ci. En effet, un faible déplacement ou une faible rotation permet alors de produire un changement du contenu de l'image, la direction d'observation restant la même, puisqu'un tel mouvement amène une autre partie de la surface support d'image dans les différentes zones focales. Si le déplacement ou la rotation de la surface support d'image par rapport à la couche de lentilles est plus faible que le diamètre moyen des zones focales, on obtient un effet semblable à celui d'un kaléidoscope. Puisque de très faibles mouvements suffisent déjà pour obtenir un changement, un tel dispositif suivant l'invention permet de produire de très nombreuses images. Un effet analogue se produit lorsque l'image changeante est observée suivant une direction intermédiaire des directions d'observation prédéterminées, dans chacune desquelles est transmise une informstion désirée. Pendant le mouvement entre deux directions d'observation prédéterminées, l'observateur voit également des images semblables à celles d'un kaléidoscope. Cet effet peut notamment etre exploité pour la réalisation d'objets décoratifs, de bijoux fantaisie, et ainsi de suite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexé-s sur lesquels - les figures 1 à 3 sont des vues en perspective de plusieurs sortes de lentilles convergentes pour la formation de la couche de lentilles; - les figures 4 à 6 montrent schématiquement la trajectoire des rayons dans les lentilles représentées sur les figures 1 à 3; - les figures 7 à 10 sont des vues en plan de parties de différentes couches de lentilles; - les figures 11 à 14 sont des vues en coupe de parties de plusieurs dispositifs à image changeante; - la figure 15 est une coupe axiale d'un exemple de réalisation d'un dispositif suivant l'invention; - la figure 16 est une vue en plan du dispositif de la figure 15;; - la figure 17 est une vue en perspective d'un second exemple de réalisation; et - la figure 18 montre le dispositif de la figure 17 également en perspective, mais après l'enlèvement de la couche de lentilles. La couche de lentilles est composée d'éléments dont la surface frontale forme la surface d'entrée de la lumière; cette surface frontale est sphérique et a la forme dJune partie dé la surface d'une bille, ou non sphérique mais à symétrie de révolution, auquel cas elle peut se présenter sous forme d'une ellipsoïde par exemple. La face postérieure de ces éléments peut être plane, comme sur la figure 3, mais également convexe, comme sur la figure 2, ou concave, comme sur la figure 1. L'élément ou lentille peut avoir une section transversale triangulaire, quadrangulaire,hexagonale ou autre, notamment comme décrit ci-après. La section de l'élément de la figure 1 est carrée, celle de l'élément de la figure 2 est rectangulaire et celle de l'élément de la figure 3 est hexagonale. La section transversale des éléments doit étre choisie de manière que les éléments puissent autre assemblés les uns aux autres sans formation d'interstices, comme représenté sur les figures 7 à 10. Sur la figure 7, dès éléments ayant une section transversale triangulaire sont assemblés en un groupe d'éléments; un grand nombre de tels groupes sont réunis, sans interstices, pour former la couche de lentilles. La figure 8 montre des éléments ayant une section quadrangulaire qui s'emboîtent les uns flan les autres à la façon d'une mosatque. Les surfaces latérales des éléments peuvent être colories ou réfléchissantes. I1 n'est pas indispensable que les surfaces latérales des éléments soient planes. La figure 9 est la vue en plan d'un élément qui peut être assemblé avec des éléments complémentaires à la façon d'un parquet pour former une couche de lentilles ne présentant pas d'interstices. La figure 10 représente une partie d'un tel "parquet" composée d'éléments complémentaires pouvant être embottés les uns dans les autres. Il n'est pas indispensable que les éléments de la couche de lentilles soient des corps séparés. Il est parfaitement bien possible de réaliser une couche de lentilles formée par une seule pièce, dans laquelle les différents éléments sont seulement matérialisés par des surfaces frontales et des surfaces arrière. De telles couches de lentilles peuvent être réalisées d'une manière simple sur les machines automatiques de moulage par injection. La hauteur des éléments, c'est-à-dire l'épaisseur de la couche de lentilles est avantageusement telle que le foyer de rayons entrant parallèlement à l'axe de l'élément soit situé dans la surface arrière de l'élément, c1est-à-dire de la couche de lentilles, comme représenté sur la figure 4. I1 est cependant également possible, en fonction de lippli- cation du dispositif, de choisir une hauteur des éléments ou une épaisseur de la couche de lentilles qui est telle que la surface support d'image ne se trouve pas dans le plan focal, comme représenté sur la figure 5. Dans ce cas, on n obtient pas une représentation ponctuelle, mais une représentation dont l'aire de surface est plus ou moins grande suivant la section de l'été ment de grille et la distance qui sépare la surface support d'image du plan focal. Toutefois, plus la zone focale est grande, plus faible sera le nombre des zones focales pouvant être "logées" les unes à cte des autres sur la surface de support image. La figure 6 représente un élément de grille 1 suivant l'invention, qui a une section transversale carrée et auquel correspondent plusieurs zones focales 2 sur la surface support d'image 3. Suivant l'application du dispositif, la distance qui sépare la surface support d'image 3 du foyer 4 des rayons r parallèles à l'axe peut varier entre zéro et 1/3 de la distance entre le foyer 4 et ie sommet 6 de la surface d'entrée de la lumière 7. Pour certaines applications, il est souhaitable que l'image changeante soit seulement visible d'une seule direction déterminée. Ce résultat peut être obtenu par la disposition d'un masque entre la couche de lentilles et la surface support d'image, comme représenté- sur la figure 11. Dans cet exemple, un masque 12 est appliqué contre la face postérieure de la couche de lentilles 11, et la surface support d'image 13 avec les zones focales 14 se trouve derrière le masque. La surface support d'image 13 n'est visible que lorsque l'image est observée dans l'axe optique 15 des éléments de grille 16. Par le déplacement de la surface support d'image 13 dans le sens de la flèche 17, on peut amener successivement les points d'images 14 sous l'ouverture dans le masque 12, où ils agissent comme zones focales et produisent une image qui se modifie au fur et à mesure du déplacement de la surface support d'image 13, ce qui donne l'impression d'une image mouvante. I1 est également possible de prévoir une couche de lentilles 11 et une surface support d'image 13 qui sont fixes l'une par rapport à l'autre, et qui coopèrent avec un masque 12 qui est mobile. Lors du déplacement de ce dernier, différentes informations sont émises consécutivement en différentes directions. Lorsque le masque est immobilisé, on obtient à nouveau l'effet décrit en premier. Bien entendu, il est également possible de-déplacer la couche de lentilles ll à la place du masque 12 ou de-la surface support d'image 13. Un tel dispositif, produisant des informations changeantes aans une direction donnée, peut autre appliqué de façon avantageuse, par exemple à des panneaux de signalisation routière pour la transmission d'informations changeant périodiquement aux conducteurs des véhicules. Lorsque la surface des lentilles tournée vers l'observateur est dépolie, le contenu de l'image ne dépend plus de la direction d'observation puisque les rayons émis sont diffusés. Dans ce cas, le contenu de l'image dépend seulement des zones focales non obturées. Un tel effet est avantageux lorsque le contenu de l'image doit etre variable dans le temps mais ne doit pas dépendre de l'angle de visée (par exemple pour l'indication numérique de l'heure dans les gares et les stades). La surface support d'image 13 peut également être transparente et etre éclairée par derrière, de sorte que le dispositif suivant l'invention peut également être utilisé dans l'obscurité et sans source de lumière pour son éclairage par le devant. La figure 12 montre un mode de réalisation d'une couche de lentilles qui permet l'omission du masque 12 grace à la réalisation, sur la face arrière de la couche de lentille 11, de surfaces concaves 18 qui délimitent des surfaces planes 19 dont les dimensions correspondent à peu près à celles des zones focales 14. La figure 13 montre un dispositif suivant l'invention qui comprend une surface support d'image plane 13 qui est disposée sur un support 20. La figure 14 montre un dispositif dont la surface support d'image est formée par des parties de surfaces sphériques 21 qui constituent les surfaces focales des différentes lentilles convergentes 16. Bien entendu, la surface support d'image d'une telle réalisation peut se trouver également à une faible distance de la surface focale. La surface support d'image peut être réalisée, par exemple, par voie photographique, par la disposition d'un film positif à couleurs non exposé sous la couche de lentilles1 à la place de la surface support d'image ultérieure, et par l'exposition de ce film selon un procédé connu. Après chaque prise, la couche de lentilles est alors avancée d'une distance déterminée. Lorsque tous les motifs sont photographiés, le film exposé est enlevé, développé et fixé. Après son séchage, il peut servir de surface support d'image. I1 est cependant également possible de l'utiliser comme original pour des reproductions photographiques. I1 peut également servir d'original pour un processus de tirage par impression. Si la grille a une forme spéciale, par exemple une forme convenant à des images changeantes rotatives, on peut également envisager la réalisation de la surface support d'image au moyen d'ordinateurs. L'inventinn peut etre mise en oeuvre pour la représentation d'images ayant un bon pouvoir séparateur ponctuel, pour la représentation de lettres et de chiffres dans des tableaux ou des tables, par exemple des tables de multiplication, mais également à des fins décoratives, par exemple pour la fabrication de carrelages,d'éléments d'éclairage, et ainsi de suite. Pour la reproduction d'images d'une grande netteté, la grille doit être aussi fine que possible, c'est-àodire avoir une définition d'environ 1 mm par exemple. Lorsque les zones focales ont, dans ce cas, un diamètre d'environ 033mm, il est possible d'enregistrer neuf images différentes. Si les zones focales sont légèrement plus petites, il est meme possible de porter le nombre des images à 16. De telles images changeantes conviennent excellemment à l'illustration de contes pour enfantE à la réalisation de livres illustrés, à la fabrication d'insignes, et ainsi de suite. Les figures 15 et 16 représentent, en coupe et en plan, l'un des modes de réalisation possibles pour un insigne. Cet insigne comprend une couche de lentilles 11 et un disque 23 - présentant un renfoncement central 22 - qui sont maintenus ensemble par un anneau 24 ayant une section transversale en U. Dans le renfoncement 22 est disposée la surface support d'image 13. Les images perçues à travers la couche de lentilles changent lorsqu'on fait tourner l'insigne. La grille peut être relativement grossière s'il s'agit de la représentation de lettres et/ou de chiffres. Pour une telle application, il est important de pouvoir enregistrer autant d'informations que possible. Avec une grille d'une définition de 5 mm par exemple, il est facile d'enregistrer 100 informations I1 est donc possible d'enregistrer toute la table de multiplication dans un dispositif suivant l'invention. Si l'invention est appliquée à des fins décoratives, la grille peut être fine ou grossière. I1 est notamment possible de réaliser ainsi un revêtement mural dont la couleur change suivant l'angle sous lequel on le regarde. Il est également possible de réaliser ainsi des dessus de table à effets spéciaux, des fenêtres colorées et ainsi de suite. L'éclairage par derrière de dispositifs décoratifs à image changeante suivant l'invention permet d'obtenir des effets très spéciaux dans des pièces sombres. Un autre domaine d'application particulier de l'objet de l'invention - dont les exemples ci-dessus montrent clairement que les possibilités d'application sont bien plus vastes que celles des images changeantes connues - provient de la possibilité de produire un changement d'image par la rotation du dispositif autour d'un axe qui est perpendiculaire au dispositif. A l'inverse,une telle image changeante suivant l'invention permet de réaliser également une information fixe sur des objets tournants. Les figures 17 et 18 montrent un exemple d'un dispositif à image changeante dont la surface support d'image est mobile. Dans un bottier 31 est disposée une plaque sur laquelle est collée, ou fixée d'une autre manière, la surface support d-'image 32. Un arbre 33 est disposé rotatif entre des rervures 35 sur l'un des cotés longitudinaux du bottier, et un arbre 34 est disposé rotatif entre des nervures 36 sur l'un des côtés transversaux du bottier. Chaque arbre fait saillie du bottier et porte à l'extérieur de celui-ci un bouton 37 ou 38.L'arbre 33 porte deux cylindres~ex.entrés 39 qui sont appliqués contre un bord longitudinal 41 de la plaque portant la surface-support d'image 32, et l'arbre 34 porte deux cylindres excentrés 40 qui sont appliqués contre un bord transversal 42 de cette plaque. Celle-ci est maintenue à distance du bottier 31 par deux lames de ressort 43 qui son fixées sur le bottier, à l'opposé des arbres 33, 34. Le couvercle 44 du bottier forme un encadrement pour une couche de lentilles 45 qui est fixe. La grille de cette couche de lentilles est réalisée comme un quadrillage. Après la mise en place du couvercle sur le bottier, la surface support d'image 32 se trouve à une distance déterminée de la couche de lentilles 45. La rotation du bouton 35 provoque le déplacement transversal de la surface -support d'image 32, et la rotation du bouton 38 provoque le déplacement de cette surface-dans le sens de la longueur. Lorsque la définition de la grille correspond à t, l'excentricité des cylindres 39, 40 sur les arbres 33, 34 doit etre d'au moins t/2. L'invention peut également être mise en oeuvre pour la réalisation d'images stéréoscopiques. L'image changeante est dans ce cas réalisée de manière que, pour une distance déterminée de l'observateur, par exemple une distance de 30 cm, l'oeil gauche voit certaines informations et l'oeil droit voit d'autres informations, les informations étant par exemple les deux images prises par un appareil de prise de vue stéréoscopique. Bien entendu, plusieurs images stéréoscopiques peuvent être enregistrées de cette manière dans un dispositif suivant l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour produire des images changeantes, comprenant une couche de lentilles et une surface support d'image présentant des zones de luminosité et/ou de couleur différentes, caractérisé en ce que la couche de lentilles est composée de lentilles sphériques ou non sphériques mais à symétrie de révolution, par exemple de lentilles ellipsordales, planesconvexes, biconvexes ou concaves-convexes, et en ce que cette couche est mobile par rapport à la surface support d'image, de préférence parallèlement à cette surface. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de lentilles est formée d'une seule pièce. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un masque disposé entre la couche de lentilles et la surface support d'image, ce masque découvrant chaque fois une zone focale sous plusieurs lentilles, sous un grand nombre de lentilles ou sous toutes les lentilles. 4 - Dispositif seon la revendication 3, caractérisé en ce que le masque peut être déplacé ou tourné par rapport à la surface support d'image et par rapport à la couche de lentilles. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que plusieurs lentilles, un grand nombre ou toutes les lentilles présentent à leur face arrière des parties de surface qui correspondent à peu près à la zone focale des lentilles, et en ce que la partie restante de la face arrière de ces lentilles est rendue optiquement inactive. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face des lentilles qui est tournée vers l'observateur est dépolie ou rendue diffuse d'une autre manière. 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface support d'image est transparente. 8 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface support d'image est composée de parties de surfaces sphériques qui correspondent tout au moins à peu près aux surfaces focales des différentes lentilles. 9 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il peut être réalisé notamment comme un carreau de revêtement mural, un élément d'éclairage ou un insigne. 10 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il représente au moins une image stéréoscopique. Il - Procédé pour la production d'une surface support d'image destinée à un dispositif selon l'une quelconque des revendicationsl à 10, caractérisé par la disposition d'une pellicule photosensible, par exemple d'un film positif d couleurs, non exposée derrière la couche de lentilles, à la place de la surface support d'image ultérieure, par l'exposition de cette pellicule, le déplacement ou la rotation de la couche de lentilles sur une distance prédéterminée, suivi par une nouvelle exposition de la pellicule, ce processus étant répété plusieurs fois pour réaliser un certain nombre de prises, par l'enlèvement de la pellicule exposée, sont développement, son fixage et son séchage. 12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend la photographie d'un objet, et en ce que la couche de lentilles est tournée sur environ 3600 par rapport à la pellicule photo sensible entre la première et la dernière exposition. 13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu'il comprend la reproduction par un procédé dtim- pression de la surface support d'image réalisée par voie photographique. 14 - Procédé pour la production d'une surface support d'image destinée à un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par l'utilisation d'ordinateurs pour la réalisation d'une surface support d'image destinée à des images changeantes qui tournent.