Brevet FR2428264A1 — publié le 19800104

L'invention concerne un matériau de protection contre la lumière dans lequel on utilise un gradient particulier de la densité lumineuse pour contrôler la transmission des rayons lumineux dans le spectre visible. Ce matériau de protection contre la lumière donne d'excellents résultats quand on l'utilise dans la réalisation des verres de lunettes anti-éblouissement pour conducteurs d'automobiles et autres. On connaît déjà différents verres de lunettes anti-éblouissement pour la conduite des automobiles ou autres applications. On connaît par exemple les verres jaunes et les verres dopés au néodyme pour la conduite de nuit, ainsi que les verres colorés disponibles dans le commerce sous le nom de lunettes de soleil ou de lunettes de mode, les verres semi-réfléchissants et les verres polarisant, pour la conduite de jour. On a pu remarquer dans l'art antérieur, que les verres jaunes et les verres au néodyme ne donnent pas un effet anti—éblouissement satisfaisant pour la conduite de nuit. Dans le cas des verres colorés de lunettes de soleil utilisés pour la conduite de nuit il est très difficile de conserver à la fois un effet anti-éblouissement suffisant et une protection satisfaisante contre la baisse de visibilité. I1 est bien connu en effet que les verres donnant un effet anti-éblouissement satisfaisant ne conviennent pas pour la conduite de nuit, car la baisse draconienne de visibilité qu'ils provoquent présente inévitablement des risques importants la nuit. Dans l'état actuel de la technique un certain nombre de recherches ont été faites dans le but d'obtenir un matériau de protection contre la lumière donnant un excellent effet anti-éblouissement non seulement de nuit mais également de jour, sans réduire la visibilité de façon trop importante en pratique. Les résultats de ces recherches ont montré qu'en utilisant une structure particulière présentant un gradient de densité lumineuse dans le sens vertical, il était possible d'obtenir simultanément la solution des deux problèmes contradictoires consistant en une augmentation de l'effet anti-éblouissement et une bonne protection contre la baisse de visibilité. Ces résultats ont conduit à la présente invention. L'invention a donc pour principal but de créer un matériau de protection contre la lumière présentant les caractéristiques ci-dessus. A cet effet, l'invention concerne un matériau de protection contre la lumière présentant un gradient de transmission lumineuse (T) dans le sens vertical. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, on utilise un matériau de protection contre la lumière comprenant la région I ci-dessus comme région centrale, la région XX ci-dessus comme région supérieure, et une région III située juste au-dessous de la région centrale I, la transmission lumineuse (T) de cette région III étant de préférence comprise entre 30 et 100 o. Le terme de "transmission lumineuse (T) dans les conditions de vision photopique" utilisé dans la description et les revendications ci-après, désigne une valeur mesurée basée sur la courbe de luminosité obtenue pour un observateur standard dans les conditions de vision photopique, les définitions et les procédés de mesure étant décrits en détail dans JIS K-6718 et autres. En principe, la transmission lumineuse (T) se calcule par la formule suivante : dans laquelle P(λ) représente la distribution spectrale de l'illumination standard C de la CIE (commision Internationale de l'Eclairage), V(} ) représente l'efficacité lumineuse relative (en vision photopique) de la CIE, et K est un coefficient représenté par la formule suivante : La valeur de la transmission lumineuse (T) peut se lire directement sur un photomètre de type à intégration sphérique. On notera en passant que la "densité lumineuse" s'exprime par le logarithme décimal de l'inverse de la transmission lumineuse (T). Les rayons visibles émis par les corps lumineux sont des ondes électromagnétiques dont la longueur d'onde peut être détectée par l'oeil humain qui les reconnaît comme une lumière dont la couleur dépend de la longueur d'onde. La plage de longueurs d'ondes des rayons visibles varie selon les individus, mais généralement la limite supérieure se situe entre 7 * 600 et 8.000 A et la limite inférieure entre 3 * 800 et 4.000 Å. Comme cela sera décrit plus en détail dans ce qui suit, l'invention permet d'obtenir un matériau de protection contre la lumière répondant simultanément aux deux impératifs contradictoires que sont 1 ' augmentation de l'effet anti ébouissement et la lutte contre la réduction de visibilité, ces résultats étant obtenus de façon satisfaisante non seulement de nuit mais également de jour. Par suite l'invention marque une étape importante dans l'évolution de la technique actuelle. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et qui se réfère aux dessins ci—joints dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme illustrant la relation entre la distance mesurée dans le sens vertical et la transmission lumineuse (T) d'un matériau de protection contre la lumière, les lignes en traits pleins illustrant cette relation pour les exemples 1 et 2, du matériau selon l'invention et les lignes en pointillés illustrant cette relation pour les exemples 3 et 4 correspondant à un matériau classique ; - les figures 2A et 2B sont des vues de face d'exemples typiques de matériaux de protection selon l'invention représentant la forme du gradient de densité lumineuse du matériau de protection contre la lumière ; et - la figure 3 est un diagramme en coordonnées de chromaticité, représentant la zone de chromaticité préférée de la couleur de transmission du matériau de protection lumineuse selon l'invention. Le matériau de protection contre la lumière selon l'invention comprend au moins deux ré gions de transmissions lumineuses différentes, dans le sens vertical, et peut comporter si on le désire une troisième région disposée de façon que les régions supérieure et inférieure viennent juste au-dessus et au-dessous de la région centrale dans le sens vertical. La région centrale est une région traversée par l'axe de vision lorsqu'on regarde à grande distance et lorsque le matériau de protection lumineuse est utilisé devant les yeux pour constituer des verres de lunettes anti-éblouissement. Selon l'invention, il est préférable que la région I ci-dessus constitue la région centrale. Dans la région I, la transmission lumineuse (T) est comprise entre 30 et 75 %, et de préférence entre 40 et 70 %· Si la transmission lumineuse (T) de cette région est inférieure à 30 % la visibilité est trop réduite pour la conduite de nuit des automobiles ou autres. Si la transmission lumineuse de la région I dépasse 75 % l'effet anti-éblouissement obtenu n'est pas suffisant. Il est préférable que dans une certaine partie de la région I il n'y ait pas de gradient important de la densité lumineuse dans le sens vertical, et il est indispensable que la région I présente dans son ensemble une largeur d'au moins 5 mm dans le sens vertical. Comme on pourra le voir dans la description qui suit la fréquence d'utilisation de la région centrale du matériau de protection lumineuse est très grande, et cette région centrale est caractérisée en ce qu'elle donne un effet anti-ébouissement suffisant dans les conditions d'utilisation normales aussi bien de jour que de nuit, et en ce que la réduction de visibilité pour la conduite de nuit des automobiles ou autres, se limite à un niveau ne présentant pas de gênes ou d'inconvénients importants. Dans la partie supérieure du matériau de protection lumineuse, se trouve une région (région XI) dans laquelle la transmission se trouve réduite par suite du gradient relativement plat de la densité lumineuse. Il est important que la région II comprenne une partie dont la transmission lumineuse (T) atteigne 25 %. Pour obtenir un effet anti-éblouissement suffisant et conserver une certaine visibilité, il est préférable d’introduire dans cette région une partie dont la transmission (T) soit comprise entre 5 et 25 %· Cette région produit un effet d'écran atténuant les rayons directs du soleil pour la conduite de jour des automobiles ou autres. Cette région est également caractérisée en ce que, pour la conduite de nuit d'une automobile, ou lorsqu'un effet anti-éblouissement particulièrement important est nécessaire, le conducteur peut jeter un coup d'oeil vers le haut à travers cette région en abaissant la tête. Pour ce type d'utilisation, il est préférable que la taille de cette région II dans le sens vertical soit d'au moins 5 mm. Le gradient relativement rapide de la densité lumineuse dans cette région, qui suit le gradient de densité lumineuse relativement plat de la région centrale, est important pour obtenir de façon satisfaisante l'effet anti-éblouissement produit lorsque le conducteur abaisse la tête comme indiqué ci-dessus. Plus précisément il est important que la région II comporte une partie dont le gradient de densité lumineuse soit d'au moins 0,35 pour 100 mm de distance verticale. On connaît déjà, et l'on trouve couramment dans le commerce, des limettes de soleil ou des limettes de mcde dont les verres présentent un certain gradient de densité lumineuse. Dans ces verres, cependant, le gradient de densité lumineuse est déterminé essentiellement en fonction de l'effet esthétique ou décoratif recherché, et généralement ce gradient de densité lumineuse est de l'ordre de 0,1 à 0,25 pour 10 mm de distance verticale. Dans le cas des verres colorés présentant un tel gradient de densité, il est impossible d'obtenir simultanément un bon effet anti-éblouissement et une bonne protection contre la baisse de visibilité. Pour mettre en évidence les différences de caractéristiques entre les formes de gradients de densité du matériau selon l'invention et des matériaux classiques, la figure 1 représente les gradients de transmission lumineuse des deux types de matériaux. Sur la figure 1 l’abscisse représente la positior verticale de la lentille (en matériau de protection lumineuse) dont le centre est repéré par la ligne en traits points. Plus précisément le point central est appelé point zéro et la distanci comptée vers le haut est portée du côté droit, la distance coraptt vers le bas étant portée du côté gauche. L'ordonnée représente la transmission lumineuse (T) dans les conditions de vision photopique. Les courbes 1 et 2 sont des exemples de formes de gradients de densité ds matériaux de protection lumineuse selon l'invention. Dans chaque cas la région II comprend une partie à gradient relativement rapide de la densité lumineuse (la variation de densité lum neuse est d'au moins 0,35 pour 10 mm de distance dans le sens vertical), et une partie présentant une transmission lumineuse (T) aiteignai 25 % suit la région de grande transmission I. Au contraire,dans les formes de gradients de densité des courbes 3 et 4 de la figure 1, correspondant à des matériaux de protection classiques (pour lunettes de soleil), la région correspondant à la région II ci-dessus est complètement absente (la variation de densité lumineuse est au minimum de l'ordre de 0,25 pour 10 mm de distance verticale). Comme indiqué ci-dessusla dimension de la région I dans le sens vertical doit être d'au moins 5 mm, et généralement la dimension de la région II est choisie à une valeur de 5 mm au moins dans le sens vertical. Il est préférable que la dimension verticale de chacune des régions I et II soit d'au moins 10 mm. La limite supérieure de cette dimension verticale de chacune des régions I et II varie suivant le type de matériau de protection lumineuse utilisé, suivant le type d'utilisation recherché et suivant le domaine d'application. Par suite, il est très difficile de préciser une limite supérieure dans la présente invention. On peut cependant indiquer comme limite supérieure standard habituelle une valeur d'environ 40 mm pour la région I et 25 mm pour la région II (y compris la région III quand celle-ci existe) lorsqu'on utilise le matériau selon l'invention pour réaliser des verres de lunettes anti-éblouissement. Dans le matériau de protection contre la lumière selon l'invention, une troisième région peut être disposée juste au-dessous et à la suite de la partie centrale du matériau. Dans cette troisième région la transmission lujnineuse (T) peut être réglée entre 30 et 100 %, Un certain nombre d'avantages pratiques peuvent être obtenus en formant cette région claire dans la partie inférieure du matériau de protection contre la lumière. Les figures 2A et 2B représentent des exemple# de disposition des différentes régions dans le sens latéral du, matériau de protec tion contre la lumière selon l'invention, ainsi que des exemples de formes de gradients de densité lumineu- se. Sur ces figures 2A et 2B les références 5, 6 et 7 représentent respectivement les régions I, II et III. En ce qui concerne la forme du gradient de densité dans le sens latéral, la limite entre la région I (5) et la réj ï ion II (6), et la limite entre la région I (5) et la région III (7) peuvent être deux lignes droites comme indiqué sur la figure 2-A, ou deux lignes courbes à concavité tournée vers le bas comme indiqué sur la figure 2-B. Selon le but qu'on cherche à obtenir il est évident que l'invention permet d'utiliser toutes les dispositions possibles de lignes droites et courbes pour les limites entre régions I, II et III ‘ . On peut par exemple utiliser une limite à ligne droite et l'autre à ligne courbe, ou des limites à concavités tournées vers le haut, ou des mélanges de segments rectilignes et de segments courbes, tout en restant dans le domaine de l'invention. Si la région n'est pas uniforme dans le sens latéral comme décrit ci-dessus, la largeur de la région en question dans le sens vertical s'exprime en principe par la valeur de la position centrale en fonction de la direction latérale -du matériau de protection contre la lumière. Il va sans dire que l'invention permet également de prévoir un certain gradient de densité lumineuse dans le sens latéral, dans la mesure où cela ne gêne pas les effets ci-dessus qu'on cherche à obtenir. Dans le matériau de protection lumineuse selon l'invention, on peut encore augmenter l'effet anti-éblouissement en choisissant convenablement les nuances des couleurs 4 e transmission. Plus précisément la région jugée la meilleure est celle comprise dans une zone obtenue en reliant dans l'ordre les quatre points A, B,.C et D choisis dans le système colorimétrique, standard X Y Z défini par la CIE (Commission Internationale de l'Eclairage;. Point A : 0,310 ; y = 0,260 Point B : x = 0,400 ; y = 0,260 Point C : x = 0,400 ; y s O,400 Point D : x = 0,310 ; y = 0,320 Cette zone est illustrée sur la figure 3 * Selon l'invention, il est préférable que le matériau de protection lumineuse soit conçu de façon qu'au moins la chrowaticité de la couleur de transmission de la région I soit comprise dans cette zone. Bien entendu, la chromaticité de la couleur de transmission des régions II et/ou III peut également être comprise, selon l'invention, dans la zone ci—dessus. On.remarquera ici que les teintes des verres jaunes et des verres au néodyme que l'on considérait comme donnant un excellent effet anti-éblouissement : ne sont pas comprises dans cette zone préférée des coordonnées de chromaticité. le de l'Eclairage;. Point A : 0,310 Point B : x = 0,400 Point C : x = 0,400 Point D : x = 0,310 Les termes du système colorimétrique X Y Z et les procédés de mesure sont décrits en détail dans JIS Z = 8722 etc ... et sont résumés ci-dessous· Les valeurs de tristimulus (X, Y et Z) d'une substance transparente sont déterminées, selon le système colorimétrique standard de la CIE 1931, par les formules suivantes : dans lesquelles P( ) est la distribution spectrale de l'illui^ination standard C de la CIE, x y et % sont les coefficients de distribution de la CIE,¾^ (¾.) est la transmission spectrale de l'échantillon, et K est un coefficient déterminé par la formule suivante : Les coordonnées de chromaticité sont déterminées par les formules suivantes : Les valeurs de tristimulus peuvent se lire directement sur un calorimètre photoélectrique. Le matériau de protection lumineux selon l'invention peut être en matière plastique ou en verre. Le procédé le plus simple de fabrication du matériau de protection lumineuse selon l'invention consiste à colorer une feuille de matière plastique ou un produit moulé en forme de lentille. Pour empêcher la formation de raynures lorsqu'on o utilise une feuille de matière plastique ou autre-il est recom mandé en pratique d'effectuer un traitement de surface convenable au moment de la fabrication..Pour la fabrication du matériau de protection lumineuse selon l'invention, la surface c matériau de départ n'a pas besoin d'être définie dans des limites très étroites, et les moyens de réalisation du gradient de transmission lumineuse ne sont pas particulièrement critiquei On peut par exemple préparer facilement le matériau de protectic en soumettant un verre coloré à un traitement d'argenture par dépôt sous vide ou autre. De plus, les moyens de fabrication d'un gradien' de densité lumineuse conforme à l'invention peuvent très bien se combiner à des moyens classiques tels qu'un traitement photo· chromique, un traitement polarisant, un traitement d'injection d'ions de néodyme, un traitement d'absorption des ultraviolets, un traitement d'absorption des infrarouges, un traitement antiréflexion ou un traitement réfléchissant. Quand le matériau de protection lumineuse selon l'invention est utilisé pour la fabrication de verres antiéblouissement (pour lentilles convexes ou pour lames à faces parallèles), ou pour la fabrication de filtres ou viseurs antiéblouissement de type encliquetables, les résultats pratiques obtenus sont excellents. En ce qui concerne le mode de fixation des verres de matériau de protection selon l'invention, ces verres peuvent être fixés dans une monture munie d'un mécanisme permettant de déplacer les verres par rapport aux yeux dans le sens vertical. Cela permet alors de régler convenablement la position de la densité lumineuse qu'on cherche à obtenir. On décrira maintenant en détail les caractérii tiques essentielles du matériau de protection lumineuse selon l'invention, en se référant aux exemples ci-après qui ne doiver cependant pas être considérés comme limitatifs de l'invention· Exemple 1 : Une lame à faces parallèles de polyméthyl mêthacrj late préalablement soumise à un traitement durcissant utilisant un revêtement de surface à base de silicium composé essentielli ment d'un mélange de méthyltriméthoxysilane hydrolysé et de -méthacryloxypropyltriméthoxysilane hydrolysé, est colorée p ; un chélate colorant ("Aizen Polyplon colour" fabriqué par Hodogaya Kagaku Kogyo) pour former des matériaux de protection lumineuse présentant les formes de gradients de transmission lumineuse 1, 3 et 4 de la figure 1, et dont les coordonnées de chromaticité des couleurs de transmission des parties centrales sont également indiquées dans le tableau 1. Le chélate colorant utilisé est un mélange de colorants dispersifs de type diazo utilisant des liaisons (-0- ; -N- ; et -S-), c'est-à-dire 1 'Ecarlate RLH, le Bleu Noir BLH, le violet RL, le Vert F3BL et le bleu FBRL de la série de couleurs Aizen Polyphon fabriquées par Hodogaya Kagaku Kogyo* Les deuxx matériaux de protection lumineuse de la courbe 1 de la figure 1 sont des exemples typiques de matériaux de protection selon l'invention ne différant que par la chromaticité. Les matériaux de protection lumineuse des courbes 3 et 4 sont des exemples typiques de verres à gradient de coloration classiques présentant un gradient de densité lumineuse connu. Dans ces exemples de verres classiques, le gradient de densité lumineuse est d'environ 0,25 au maximum pour 10 mm de distance verticale. L'utilisation de ces verres colorés a permis de fabriquer des lunettes destinées à la conduite des automobiles aussi bien de jour que de nuit. Les tests de conduite effectqés ont permis d'évaluer l'effet anti-éblouissement et le degré de réduction de visibilité. Pour effectuer la comparaison, les mêmes tests ont été réalisés de la même façon sur des verres jaunes et des verres au néodyme classiques. Les résultats obtenus sont portés dans le tableau 1 ci-joint en annexe. Note : 1) transmission lumineuse = 87 % 2) transmission lumineuse = 81 % 3) © (A) : niveau très satisfaisant O (B) : effet considérable Δ (0) : effet observable mais non satisfaisant X (D) : pas d'effet anti-éblouissement pratique 4) (g)(a) > La chromaticité a été déterminée par un mesureur de différence de couleur (Modèle AUD—SCH-3 fabriqué par Sfuga Shikenki) modifié de manière à pouvoir mesurer un échantillon de 10 cm de diamètre. Exemple 2 : Une lame à faces parallèles CR-39 (de 75 mm de diamètre) disponible dans le commerce est colorée par un colorant dispersif disponible dans le commerce, de manière à former deux matériaux de protection lumineuse présentant la courbe 2 de gradient de transmission lumineuse de la figure 1, ces deux matériaux différant par la chromaticité. Le colorant dispersif utilisé est un mélange de Jaune Dianix 5RE, de jaune Diacelliton Fast GL, de Rouge Dianix AC-E et de Bleu Dianix BG-FS, chacun de ces colorants étant fabriqué par Mitsubishi Kasei· De la même manière que dans l'Exemple 1, ces verres ont permis de fabriquer des lunettes dont les propriétés pratiques ont été testées pour la conduite des automobiles. Les résultats ainsi obtenus sont portés dans le Tableau 2 ci-joint en annexe. > CB F B? to R E V E N D I C A T I O N S 1°) Matériau de protection contre la lumière présentant un gradient de transmission lumineuse (T) dans le sens vertical, matériau caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux régions I et II de transmissions lumineuses (T) différentes, la région I ayant une largeur d'au moins 5 mm dans le sens vertical et une transmission lumineuse (T) de 30 et 75 % dans les conditions de vision photopique, la région II étant placée directement au-dessus de la région I et comportant une partie dans laquelle la différence de densité lumineuse, exprimée par le logarithme décimal de l'inverse de la transmission lumineuse (T) est d'au moins 0,35 pour ÎO mm de distance verticale, et une partie dans laquelle la transmission lumineuse (T) atteint 25 %. 2°) Matériau de protection contre la lumière, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission (T) de la région I est comprise entre 40 et 70 %. 3°) Matériau de protection contre la lumière selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la limite inférieure de la transmission lumineuse (T) dans la région II est de 5 %. 4°) Matériau de protection contre la lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur de la région II dans le sens vertical est d'au moins 5 mm. 5°) Matériau de protection contre la lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la région I présente une chromaticité de couleur de transmission comprise dans une zone de coordonnées de chromaticité obtenue en reliant dans l’ordre les 4 points suivants du système XYZ colorimètrique standard : Point A : x = 0 / 310 ; y = 0,260 Point B : x = 0,400 ; y = 0,260 Point C : x = 0,400 ; y = 0,400 Point D : x = 0,310 ? y = 0,320 6°) Matériau de protection contre la lumière selon 1 1 une q uelconque des revendications 1 à 5, présentant un gradient de transmission lumineuse (T) dans le sens vertical, matériau caractérisé en ce qu'il comprend,trois régions I, II et III de transmissions lumineuses différentes, la région I étant la région centrale et présentant une largeur d’au moins 5 mm dans le sens vertical et une transmission lumineuse (T) de 30 à 75 % dans les conditions de vision photopique, la région II étant la région supérieure placée immédiatement au-dessus de la région I et présentant une largeur d'au moins 5 mm dans le sens vertical et une transmission lumineuse (T) de 5 à 25 %, cette région II comprenant une partie dans laquelle la différence de densité lumineuse, exprimée par le logarithme décimal de l'inverse de la transmission lumineuse (T), est d'au moins 0,35 pour 10 de distance verticale, et la région III étant la région inférieure placée immêditament au-dessous de la région I et présentant une transmission lumineuse (T) de 30 à ÎOO %. 7°) Matériau de protection contre la lumière selon la revendication 6, caractérisé en ce que la transmission lumineuse de la région I est de 40 à 70 8°) Matériau de protection contre la lumière selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce :que la région I présente une chromaticité de couleur de transmission comprise dans une zone de coordonnées de chromaticité obtenue en reliant dans l'ordre les 4 points suivants du système XYZ colorimétrique standard : Point A : x = 0,310 ; y = 0,260 Point B : x = 0,400 ? y = 0,260 Point C : X = 0,400 ? y = 0,400 Point D :.x = 0,310 ; y = 0,320.