Brevet FR2584203A1 — publié le 19870102

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA COMPOSITION D'IMAGES LUMINEUSES COLOREES-A COLORATIONS VARIABLES. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la composition d'images lumineuses colorées utilisant les propriétés des lames biréfringentes en lumière polarisée. Elle a plus particulièrement pour objet un procédé pour la réalisation, sur un support transparent disposé entre un polariseur et un analyseur, d'images en couleur dont la coloration peut être modifiée individuellement et distinctement en agissant sur l'orientation du polariseur et/ou de l'analyseur. Ce procédé et le dispositif servant à sa mise en oeuvre constituent donc un outil dans le domaine de la création artistique et dans la recherche de nouveaux effets esthétiques. Grâce aux variations chromatiques commandées de chacun des motifs lumineux, ils permettent en outre d'assurer une animation de l'image sans avoir à agir mécaniquement sur le support. D'une manière générale, on sait que lorsqu'une lame biréfringente mince reçoit un faisceau de lumière monochromatique, elle transmet sans altération deux vibrations privilégiées avec deux indices de réfraction respectifs et elle établit, entre ces deux vibrations, une différence de marche ainsi qu'une différence de phase, de sorte qu'il se produit un phénomène d'interférences. On obtient donc un faisceau lumineux dans lequel les différentes radiations sont inégalement affaiblies. Ainsi, si l'on dispose une lame biréfringente entre un polariseur et un analyseur et que l'on éclaire en lumière blanche, les deux vibrations engendrées par la lame biréfringente deviennent cohérentes et, du fait du phénomène d'interférence, le faisceau lumineux observé à la sortie de l'analyseur pourra présenter une coloration qui résultera de la somme des couleurs spectrales transmises. Ce phénomène est plus particulièrement connu sous le nom de polarisation chromatique. En faisant ensuite tourner le polariseur ou l'analyseur, il sera possible de passer d'une première teinte I1 de coloration très vive, à une deuxième teinte I2, également très vive (teinte complémentaire) après une transition où la coloration est plus ou moins lavée de blanc. Contrairement aux colorations produites par des interférences en lumière blanche, celles obtenues par une lame biréfringente peuvent être isolées, chaque coloration pouvant être déterminée par l'épaisseur de la lame et modifiée grâce à la rotation du polariseur ou de l'analyseur. I1 convient de noter à ce sujet que jusqu'ici, les propriétés des lames biréfringentes et, d'une façon plus générale, de la polarisation chromatique, n'ont été utilisées que dans le cadre d'applications scientifiques, notamment pour la détermination des épaisseurs des lames cristallines par l'échelle des teintes (bilame de Bravais). Une autre application est celle du microscope polarisant. Par contre, l'exploitation de ces phénomènes n'a pas jusqu'ici débouché sur des applications dites "grand public" et/ou dans le domaine de la création artistique, en raison notamment du coût et de la difficulté d'utilisation des lames cristallines habituellement utilisées à des fins scientifiques. Une autre raison est due à l'absence d'une méthodologie permettant à un créateur d'élaborer une oeuvre autrement qu'en juxtaposant au hasard des colorations comme un kaléidoscope. En outre, la création, par ce procédé, d'une image animée grâce à des variations de couleurs, n'a jamais été envisagée. L'invention a donc plus particulièrement pour but de surmonter ces problèmes et de proposer un nouveau mode de représentation en couleur, pouvant conduire à l'obtention d'images animées, qui soit peu couteaux, facilement mis en oeuvre et qui soit très riche en effets esthétiques. A cet effet, l'invention propose un procédé pour la composition d'images lumineuses colorées à colorations variables, selon lequel les motifs lumineux constituant l'image sont engendrés par des éléments obtenus par découpe d'une lame en matière biréfringente et fixés sur un support en matière transparente, l'ensemble constitué par ledit support et lesdits éléments étant disposé entre un analyseur et un polariseur éclairé en lumière naturelle ou par une source lumineuse. Selon ce procédé, l'effet chromatique recherché est obtenu par la détermination de l'épaisseur de chacun des éléments en fonction de la coloration souhaitée, pour une orientation déterminée du polariseur et de l'analyseur par rapport à un axe de référence et de l'orientation de ses axes ordinaires et extraordinaires par rapport audit axe de référence.Les variations de couleur de chacun des éléments peuvent alors être obtenues par une variation de l'orientation du polariseur et/ou de l'analyseur. Avantageusement, la détermination de l'épaisseur de chacun des éléments et de son orientation en fonction de la couleur et des effets chromatiques recherchés est effectuée à l'aide d'une palette de couleurs indiquant, pour chacune des couleurs, et pour différentes orientations du polariseur et de l'analyseur, la valeur de l'épaisseur ainsi que l'orientation des éléments aptes à produire cette couleur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la fixation des éléments sur le support s'effectue par collage. La lame en matière biréfringente peut alors avantageusement consister en une bande souple éventuellement adhésive, en une matière telle que, par exemple, de la cellophane à molécules orientées, de préférence, dans le sens de la longueur de ladite bande. Le support peut lVi-même consister en une feuille en matière transparente et peut servir de polariseur. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit, ce dispositif comprenant un polariseur, un analyseur, un support transparent apte à être disposé entre le polariseur et l'analyseur, au moins une lame en matière biréfringente pouvant être décou- pée et superposée pour former des éléments d'un motif et des moyens de fixation desdits éléments sur ledit support. Ce dispositif peut en outre comprendre une source de lumière blanche ainsi que des moyens aptes à modifier l'orientation du polariseur et/ou de l'analyseur. Ce dispositif peut se présenter sous la forme d'un appareil monté en usine ou sous la forme d'un assortiment (kit) que l'opérateur utilise à sa convenance. L'invention concerne également un dispositif constitué par le support en matière transparente sur lequel est fixée une mosaïque d'éléments en matière biréfringente dont les épaisseurs et les orientations sont déterminées en vue d'obtenir une composition en couleur avec des effets d'animation éventuels. Des exemples d'exécution de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est le schéma d'un montage optique permet tant d'illustrer le principe du phénomène de polarisa tion chromatique utilisé dans le procédé et le dispo sitif selon l'invention ; La figure 2 montre un exemple d'exécution d'un motif simplifié sur une plaque transparente ; La figure 3 est un schéma théorique d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; Les figures 4 et 5 montrent deux sous-ensembles d'une palette de couleurs présentée sous forme de matrices, dans chacune desquelles chaque couleur est repérée par ses paramètres, en particulier l'épaisseur e, de l'élément, son orientation, et l'orientation du pola riseur et/ou de l'analyseur ; ; La figure 6 est le dessin d'un motif dans lequel on a indiqué, pour chacun des éléments qui le compose, son épaisseur et son orientation ; Les figures 7 et 8 représentent le motif de la figure 6 avec l'indication des colorations obtenues sur chacun des éléments dans le cas où le polariseur est parallèle à l'analyseur et forme un angle nul avec l'axe de référence pour la figure 7, et un angle de 30 en ce qui concerne la figure 8 Le montage représenté sur la figure 1 fait intervenir, placés perpendiculairement à l'axe optique X'X d'une source lumineuse (non représentée), un polariseur P2, une lame biréfringente L et un analyseur P1. L'analyseur P1 et le polariseur P2 sont de même nature et consistent en des divi seurs d'onde qui ne transmettent des vibrations lumineuses que dans une seule direction dl, d2.De tels diviseurs d'onde sont bien connus et ne seront donc pas décrits plus en détail. La lame biréfringente L peut, quant à elle, consister en un élément des motifs représentés sur les figures 2, 3 et 6. Dans ce montage, à l'intérieur de la lame biréfringente L, le rayonnement de lumière polarisée émis par le polariseur P1 se trouve dédoublé en un rayon ordinaire Io et en un rayon extraordinaire 1e L'analyseur P1 ne laissera ensuite passer que les composantes de ces deux rayons parallèles à une même direction. A la sortie de l'analyseur P1 on observera, selon l'orienta- tion de celui-ci, soit une lumière blanche intense formée par la superposition de toutes les couleurs spectrales, soit une coloration engendrée par la superposition d'une partie seulement des couleurs spectrales, soit du blanc d'ordre supérieur dans le cas où toutes les colorations spectrales se trouvent atténuées. Dans le cas où l'orientation de l'analyseur P1 conduit à une coloration pure C1, la rotation de cet analyseur produira tout d'abord une atténuation de cette coloration qui va pâlir jusqu'à disparaître dans la lumière blanche qui la noit. Ensuite, apparaît une coloration complémentaire C2 qui devient de plus en plus vive jusqu'à atteindre sa pureté maximum (inversion chromatique). Comne précédemment mentionné, l'Anvention exploite ce phénomène pour réaliser des images lumineuses dont on peut faire varier les colorations, par exemple pour créer une animation. Cette image peut être composée, comme représenté sur la figure 2, par fixation d'éléments 1 à 5 en matière biréfrin gente sur une feuille en matière transparente 6. Dans cet exemple, le motif, à savoir le mot "MI" est obtenu au moyen de bandes souples adhésives par exemple en cellophane à molécules orientées. Ces bandes adhésives peuvent avantageusement provenir d'un rouleau se présentant sous la forme d'un rouleau de ruban adhésif classique. Sur cette figure, pour illustrer la simplicité de la réalisation, on a représenté l'élément 4 constituant une branche du M au cours de son application sur le support. En outre, l'élément utilisé pour réaliser la lettre I consiste en la superposition de deux bandes adhésives 7, 7' dont l'une, la bande supérieure 7', a été représentée en cours d'application.Cette superposition permet d'augmenter l'épaisseur de l'élément et, en conséquence, d'obtenir une coloration différente de celle de la lettre M. De même, pour obtenir une autre coloration, il aurait été possible de superposer un nombre de bandes supérieur à deux. I1 est clair que ce principe de superposition facilite considérablement la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et le rend utilisable à tous sans avoir à se procurer un échantillonnage important de lames de différentes épaisseurs et sans avoir à utiliser un outillage particulier. Dans l'exemple de la figure 2, l'orientation moléculaire des bandes utilisées pour réaliser le motif a été volontairement maintenue parallèle à une direction de référence D, ceci pour obtenir une homogénéité de la coloration de chacun des motifs. La plaque 6, munie de ses éléments de motifs 1 à 5, peut être utilisre dans un montage optique tel que, par exemple, celui de l'appareil représenté sur la figure 3. Dans cet appareil, le polariseur P2 et l'analyseur P1 sont disposés, à l'intérieur d'un boîtier 8, dans l'axe d'une source lumineuse 9. Entre le polariseur P2 et l'analyseur P1 est prévu un système de glissières 10, 11, dans lequel peut être engagée la plaque transparente 6, ou toute autre plaque munie de ses éléments. Dans cet exemple, l'analyseur P1 est monté rotatif et peut être entraîné en rotation au moyen d'un moteur 12. Bien entendu, dans le cas où la plaque transparente 6 est réalisée en matière polarisante, le polariseur P2 peut être supprimé. Lors de la composition du motif, le choix de l'épaisseur de chacun des éléments du motif et de son orientation sur le support, par exemple la plaque transparente 6, peut être effectué grâce à la palette de couleurs illustrée sur les figures 4 et 5. Cette palette comprend une multiplicité de matrices correspondant chacune à une orientation déterminée O de l'élément sur son support. Chacune des lignes de cette matrice correspond à une épaisseur de l'élément qui, dans ce cas, est indiquée en nombre d'épaisseur e de ruban transparent utilisé, tandis que chacune des colonnes correspond à une orientation déterminée de l'analyseur. La codification chromatique utilisée dans chacune des cases de la matrice est alors la suivante violet = vi bleu = ble cyan = c vert = ve jaune = i orange = o rouge = r magenta = m les liaisons fléchées indiquant les inversions chromatiques observées. Il convient de noter que les matrices représentées sur les figures 4 et 5 ne forment qu'une partie d'une palette complète comprenant, par exemple, cinq matrices correspon dant à des angles de 30, 60, 90, 120 et 1500 de l'analyseur par rapport au polariseur. La figure 6 représente un motif composé de quatre ensembles d'éléments E1 à E4 agencés de façon à ce que tous les éléments d'un même ensemble aient une orientation identique, à savoir, une orientation de 300 pour l'ensemble E3, une orientation de 600 pour l'ensemble E2, une orientation de 1200 pour l'ensemble E1 et une orientation de 1500 pour l'ensemble E4. Sur chacun de ces éléments, on a représenté l'épaisseur de la lame biréfringente qui, comme précédemment mentionné, peut être ajustée à la valeur désirée par superposition de bandes adhésives. La figure 7 représente l'effet chromatique produit par ce motif, entre polariseurs et analyseurs parallèles et faisant un angle nul par rapport à la direction de référence des éléments. Les couleurs obtenues sont indiquées à l'intérieur de chacun des éléments. La figure 8 montre l'effet produit par le même motif lorsque l'analyseur après une rotation forme un angle de 300 avec le polariseur. Dans ces figures, outre la codification précédemment énoncée, le symbole IM correspond à l'intensité maximum, IN correspond à l'intensité minimum, r correspond à une couleur rabattue, et d correspond à une couleur désaturée. Il convient de noter qu'un des avantages importants de la représentation matricielle de la palette précédemment décrite, consiste en ce qu'elle peut être facilement mise en mémoire dans un processeur auquel peut être adjoint un programme permettant de déterminer pour chacune des couleurs désirée des éléments du motif, son épaisseur, son orientation, et ce, en fonction de la variation chromatique souhaitée lorsqu'on fait tourner le polariseur. Il convient de noter que l'invention ne se limite pas au mode d'exécution précédemment décrit. Ainsi, par exemple, le support utilisé pour recevoir les éléments du motif peut consister en le polariseur. En outre, l'ensemble support + motif peut être disposé sur un miroir situé du côté opposé à l'analyseur. Revendications de brevet 1. Procédé pour la composition d'images lumineuses colorées à colorations variables, caractérisé en ce que les motifs lumineux constituant l'image sont engendrés par des éléments (1 à 5) obtenus par découpe d'une lame en matière biréfringente et fixés sur un support (6) en matière transparente, l'ensemble constitué par ledit support et lesdits éléments étant disposé entre un analyseur (P1) et un polariseur (P2) éclairé en- lumière naturelle ou par une source lumineuse (9), en ce que l'effet chromatique recherché est obtenu par la détermination de l'épaisseur de chacun des éléments en fonction de la coloration souhaitée pour une orientation déterminée du polariseur (P2) et de l'analyseur (P1) par rapport à un axe de référence et de l'orientation de ses axes ordinaires et extraordinaires par rapport audit axe de référence, et en ce que les variations de couleur de chacun des éléments sont obtenues par une variation de l'orientation du polariseur (P2) et/ou de l'analyseur (P1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination de l'épaisseur (e) de chacun des éléments et de son orientation est effectuée à l'aide d'une palette de couleurs indiquant, pour chacune des couleurs et pour des orientations du polariseur (P2) et de l'analyseur 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments (1 à 5) sont obtenus à partir d'une lame en matière biréfringente d'épaisseur constante et que, dans ce cas, au-delà de cette épaisseur, les éléments sont réalisés par superposition de deux ou de plusieurs portions découpées de la lame. 4. Procédé selon la revendication 3. caractérisé en ce que le polariseur (P2) est incorporé au support (6) 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé pour la composition d'images lumineuses colorées, à composition variable, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un polariseur (P2), un analyseur (P1), un support transparent (6) apte à être disposé entre le polariseur (P2) et l'analyseur (P1), au moins une lame (L) en matière biréfringente pouvant être découpée et superposée pour former des éléments (1 à 5) d'un motif et des moyens de fixation des dits éléments sur ledit support (6). 6. Dispositif selon la revendication 5J caractérisé en ce qu'il comprend une source de lumière blanche (9), des moyens (12) aptes à modifier ltorientation du polariseur (P2) et/ou de l'analyseur (P1) et une palette de couleurs, sur chacune desquelles sont indiquées pour au moins une orientation du polariseur (P2) et de l'analyseur (P1) la valeur de l'épaisseur ainsi que l'orientation de l'élément (1 à 5) apte à produire cette couleur. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et caractérisé en ce que la Lame (L) en matière biréfringente consiste en une bande souple telle que, par exemple de la cellophane à molécules orientées, de préférence, dans le sens de la longueur de ladite bande. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite bande est revêtue d'une couche an matière adhésive et se présente sous la forme d'un ruban adhésif classique. 9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de composition d'images lumineuses selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend un support (6) en matière transparente, sur lequel sont fixés des éléments (1 à 5) obtenus par découpe d'une lame en matière biréfringente, et dans laquelle au moins deux de ces éléments (1 à 5) présentent une épaisseur différente. 10. Dispositif selon la revendication 9r caractérisé en ce qu'au moins l'un des éléments (1 à 5) fixés sur le support (6) consiste en une superposition de plusieurs portions de lame.