Brevet FR2648081A1 — publié le 19901214

La présente invention se rapporte principalement à des systèmes optiques et au procédé pour leur réalisation o des plaques stratifiées transmettant la lumière sont rendues aptes à réfléchir par l'une des faces du stratifié une image tridimensionnelle inscrite dans l'une des plaques tout en transmettant des ondes lumineuses cohérentes à travers l'en- semble du corps du stratifié. Une lentille de lunettes fournissant des résultats un peu analogues, mais dans deux dimensions seulement, fait l'objet de documents de l'art antérieur, mais la présente invention offre non seulement l'image de réflexion & trois dimensions et en bas-relief mais obtient ce résultat avec une simplicité et une efficacité plus grandes que la tech- nique antérieure. Le document de l'art antérieur le plus pertinent sur ce sujet se révèle être le US-A-4 715 702, qui décrit une structure destinée à fournir un motif décoratif sur la surface de lunettes de soleil. La structure combine un motif décoratif positif bidimensionnel imprimé sur une première couche de lentille, une couche réfléchissante et une troi- sième couche comportant un motif décoratif négatif. Le motif décoratif est apparent pour un observateur sous la forme d'une image plate, mais le motif négatif annule l'image pour le porteur, gui ne voit donc qu'une couleur ou teinte uniforme qui ne provoque ni perturbation de sa vision ni distraction de son attention. Les documents US-A-4 329 378, 4 145 125 et 2 281 101 constituent d'autres brevets décrivant des lunettes aux sur- faces de lentilles desquelles sont appliqués des caractères ou des symboles. On considère que les dispositions décrites dans ces brevets ne sont pas pertinentes vis-à-vis de la présente invention, mise à part une vague similitude de but. Les lentilles multicouches servant à éviter l'éblou- issement telles que celles décrites dans les US-A-2 675 740, 2 230 009 et 4 320 939 partagent certains aspects structu- raux de la présente invention, mais sans décrire ses procé- -2- dés ni les mêmes dispositions de structure. Le principal but de la présente invention est par conséquent de fournir un système optique qui transmet des images de lumière cohérente non déformées en produisant en même temps une image tridimensionnelle pour un observateur au moyen de la lumière réfléchie par une surface intérieure à relief de l'une des couches de l'ensemble du système. L'invention a un deuxième but plus général, qui sous-tend en fait le premier objectif. Cet objectif est de fournir un procédé grâce auquel peut être restituée à une plaque transmettant la lumière dont la surface est rayée, éraflée ou autrememnt déformée, sans régénération ni altération de surface, la capacité de transmettre des ondes lumineuses cohérentes sans que la déformation de surface donne lieu à un effet de déviation ou de dispersion. Un autre objectif de l'invention est de fournir un ensemble de lentille nouveau qui élimine sensiblement les réflexions secondaires de lumière au sein de la lentille sans faire appel à des revêtements de surface extérieure anti-réfléchissants, au moins sur la portion de la lentille comportant une surface déviant ou dispersant la lumière formée dans l'intérieur du système de lentille à des fins de réflexion d'image. Un autre but de la présente invention est de four- nir une structure de lentille du type ci-dessus décrit qui se prête à être réalisée à partir de composants en matières plastiques auxquels peut être conférée par immersion une coloration à gradation, spécialement pour des utilisations o la lentille est appliquée à des lunettes de soleil. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'une forme de réalisation préférée de l'invention qui est donnée plus loin. Il apparaîtra aussi que le système optique selon la présente invention, bien qu'avantageux avec des lentilles, peut être utilisé dans un grand nombre de domaines d'application différents qui ne sont pas liés aux lentilles, tels notamment que ceux des fenêtres, des miroirs -3- semi-transparents, des enceintes discrètes de télévision en circuit fermé, des dessus de meubles et des présentoirs. La description détaillée de l'invention est axée sur l'application de l'invention aux lunettes de soleil. Les aspects pratiques de l'invention, tels qu'expliqués plus en détail dans la suite et qu'applicables à des lunettes de soleil ou à d'autres formes de systèmes optiques, reposent en fait sur une découverte plus fonda- mentale dans le domaine de l'optique. Il a été découvert que la surface d'une plaque transmettant la lumière, telle par exemple qu'une plaque de verre, qui porte des rayures ou des marques en relief peut être reconstituée en une surface qui transmet la lumière sous forme de faisceau cohérent, permettant aux objets vus à travers le verre d'apparaître nets au lieu d'être déformés. La reconstitution ne fait pas intervenir d'altération répa- ratrice physique des déformations par déviation ou disper- sion de lumière sur la surface d'origine de la plaque. La modification ne fait intervenir que le remplissage des rayures, contours et perturbations (les interstices) de la surface déformant la lumière avec une matière plastique durcissable ayant un indice de réfraction identique ou très voisin de celui de la matière que l'on corrige et, une fois le remplissage effectué, l'établissement sur la matière plastique d'une surface extérieure lisse de sorte que la lumière se trouvant transmise à travers cette surface ne soit pas dispersée avec déformation résultante d'image. La matière plastique de remplissage peut être un adhésif optique liquide limpide classique de viscosité suffisamment faible pour combler et occuper complètement les interstices de la surface irrégulière déformant la lumière. Bien que la viscosité d'une telle matière puisse conduire à un écoulement auto-nivelant avant durcissement, ceci ne peut suffire à créer la surface lisse nécessaire à la transmis- sion de lumière non déformée. En conséquence, il est avanta- geux de créer en fait la surface lisse du fluide visqueux de remplissage en plaçant en relation d'adhérence à son voisi- - 4 - nage immédiat une pièce incolore de matière transparente, telle que du verre, qui présente au moins une surface lisse, laquelle deviendra la surface extérieure du stratifié formé par la première plaque de verre, l'adhésif et la deuxième plaque de verre. Ayant donc découvert que la plaque de verre rayée ou marquée en relief précitée peut être rendue apte à transmettre une image non déformée par le procédé ci-dessus de remplissagepuis de doublage de la couche intérieure de charge de remplissage par une autre plaque transparente, on a également découvert que la surface marquée en relief de la première plaque peut être rendue de nouveau visible, ou recréée, par addition à cette surface d'une matière réflé- chissante. Si l'épaisseur de la matière réfléchissante est très faible, par exemple de l'ordre du micromètre, on peut la rendre semi-transparente. Ceci veut dire que la lumière traversera la matière réfléchissante d'une manière sensible- ment cohérente même si cette matière a un indice de réfrac- tion différent de celui des plaques de verre ou de l'adhé- sif. Selon l'épaisseur de la matière réfléchissante et ses autres caractéristiques, elle réfléchira une plus ou moins grande partie de la lumière traversant le sandwich, et les réflexions correspondantes représenteront l'image de n'im- porte quelle marque en relief ou déformation superficielle présente sur la première plaque. La présente invention comprend par conséquent non seulement la découverte de la manière de reconstituer ou restaurer une surface dispersant la lumière ou translucide en la transformant en un système à transmission de lumière cohérente, elle présente des applications pratiques o une telle structure est combinée à l'inverse de cet enseignement pour créer des réflexions désirées qui sont fonction d'une déformation ou d'un marquage en relief intentionnels de l'une des plaques transmettant la lumière de l'ensemble. Presque par définition, lorsque l'on fait subir une déformation intentionnelle à la surface, le résultat obtenu est une topographie de surface tridimensionnelle. En consé- -5- quence, diverses figurations tridimensionnelles, y compris en basrelief, peuvent être le sujet de l'image de réflexion à rendre visible à un observateur extérieur dans les lentil- les de lunettes de soleil selon la présente invention. L'image des faces d'une pièce de 1 dollar en argent en est un exemple. En prenant une pièce de monnaie comme exemple représentatif d'autres dispositifs ou objets créateurs d'im- pression analogues, on peut définir sommairement l'invention comme comportant une première portion de lentille ou plaque présentant la surface extérieure traditionnellement polie mais dont la surface intérieure est moulée à l'image de l'une des faces de la pièce. Sur cette surface de bas-relief irrégulière est déposée une pellicule réfléchissante ultra- mince, par exemple en or, la plaque à relief pouvant aussi être elle-même teintée pour fournir un milieu réfléchissant. Une deuxième plaque de lentille est accolée à la couche réfléchissante ultramince ou à la plaque à teinte incrustée, ce qui crée dans le premier cas une structure en sandwich dans laquelle la topographie de surface de la couche réfléchissante ultramince du milieu correspond à et est le complément de la surface tridimensionnelle en bas-relief de l'objet à représenter, comme la face de pièce de monnaie dans le présent exemple. Les surfaces extérieures des pre- mière et deuxième portions de lentille sont lisses et sont parallèles entre elles, sauf si la lentille est destinée à être une lentille dioptrique, auquel cas l'une de ces surfaces est rendue convexe ou concave pour répondre à une prescription optométrique, y compris de double foyer. Il est à noter que des surfaces extérieures de lentille opposées non parallèles n'affectent pas la réflexion du bas-relief, mis à part le grossissement ou la - reduction créés par la lentille. La réflexion n'est fonction que de la surface intérieure réfléchissante ou du milieu colorant de la structure stratifiée. La structure de lentille stratifiée se comporte comme un séparateur de rayons, qui assure la transmission à travers la lentille de lumière cohérente non déformée venant 2648ó81 des objets qu'il s'agit de voir à travers la lentille et réfléchissant la lumière déviée ou dispersée par l'image en bas-relief de l'objet dont l'empreinte de surface a été fixée sur la surface intérieure de l'une des plaques de lentille et rendue réfléchissante par un milieu réfléchissant. La couleur de l'image réfléchie dépendra de la matière utilisée pour constituer la couche intermédiaire ou réflé- chissante du stratifié entre les plaques antérieure et postérieure. Elle peut aussi être fixée par la coloration conférée à l'une des plaques elles-mêmes. Sur les dessins annexés, la Figure i est une vue en perspective des lentil- les selon la présente invention dans son application à des lunettes de soleil; la Figure 2 est une vue de face d'une lentille individuelle selon la présente invention qui montre l'image en bas-relief réfléchie telle qu'elle apparaîtrait à un observateur; la Figure 3 est une vue éclatée de la lentille selon la présente invention montrant la surface intérieure en relief de la plaque de lentille antérieure et la plaque de lentille postérieure; les Figures 4A à 4C sont des vues partielles en coupe agrandies semblables à celle de la Figure 5, à ceci près que les dimensions des éléments constitutifs ont été exagérées afin d'illustrer convenablement trois procédés différents de réalisation de la lentille, la Figure 4A illustrant une réalisation o la plaque antérieure du dispositif a été moulée par injection avec moulage de l'empreinte en bas- relief dans ladite plaque et o la plaque postérieure est coulée directement contre le revêtement réfléchissant gui a été appliqué à la surface intérieure en relief de la plaque antérieure, le revêtement réfléchissant étant représenté par la ligne sombre entre les plaques de lentille, la Figure 4B illustrant une réalisation o la lentille postérieure n'est pas modelée pour s'adapter contre -7- la surface intérieure de la plaque de lentille antérieure en l'épousant, mais est lisse sur ses deux faces et est collée à cette plaque de lentille antérieure par un adhésif transparent, cet adhésif ayant un indice de réfraction de la lumière semblable à celui de la plaque de lentille. Cette figure illustre la découverte fondamentale de l'invention, grâce à laquelle la surface intérieure déformée de l'une des plaques, à savoir la plaque antérieure sur le dessin, est adaptée pour transmetttredes images de lumière cohérente par utilisation de l'adhésif transparent et d'une deuxième pla- que, ou plaque postérieure, présentant au moins une surface extérieure lisse. Sur cette figure, la ligne intérieure sombre schématise aussi l'utilisation de la matière réflé- chissante semi-transparente; toutefois, si l'on n'avait pas lieu de souhaiter de réflexion, la réalisation ne ferait pas appel à la matière réfléchissante, la Figure 4C illustrant un procédé de réalisation selon lequel la plaque de lentille postérieure est profilée de manière à s'apparier complémentairement à la plaque anté- rieure et lui est fixée au moyen d'un adhésif transparent ayant un indice de réfraction similaire. La couche ultra- mince de matière réfléchissante est représentée en revête- ment sur la surface intérieure de la plaque antérieure et est schématisée par une ligne sombre en trait gras; la Figure 5 est une vue en coupe partielle prise le long de la ligne 5-5 de la Figure 2, montrant schématique- ment les rayons lumineux qui arrivent à la lentille et sont transmis à l'oeil du porteur des lunettes de soleil, et montrant la portion du rayon lumineux qui est réfléchie par la pellicule réfléchissante intérieure revêtant la surface intérieure de la plaque de lentille antérieure; et la Figure 6 est une vue semblable & la Figure 5, à ceci près que les rayons lumineux qui sont représentés comme arrivant à la lentille sont montrés comme étant réfléchis par la surface extérieure de la plaque de lentille posté- rieure puis à nLreE réfléchis par le revêtement réfléchissant intérieur ultramince pour d é v i e r la lumière réflé- chie et éviter que l'oeil du porteur voie des images doubles. La Figure 1 du dessin montre un exemple de lunettes de soleil 2 comportant les lentilles nouvelles 4 selon la présente invention. Comne cela est représenté sur les autres figures chacune des lentilles 4 comprend un stratifié en sandwich formé par une pi de lentille frontale ou antérieure 6, tune p1a de lati1e arrie Cu.e postérieure 8, cette dernière venant se placer du côté intérieur de la structure de lentille globale face à l'oeil du porteur, et une couche ultramince 10 disposée entre les plaques de lentille antérieure et postérieure 6 et 8. L'objet à bas-relief que l'on choisit pour en for- mer l'image par réflexion de lumière est utilisé sous forme de surface de moulage pour former la topographie de la face intérieure 12 de l'une des plaques de lentille, à savoir la plaque antérieure 6 représentée par les Figures 4A à 4C, est montré à titre d'exemple. Les irrégularités et ondulations de surface qui forment le contour de l'objet servant de modèle sont transférées directement à la face intérieure 12 par un procédé de coulage ou de moulage de la plaque de len- tille 6, qui peut être en verre ou en une matière plastique. A la surface à relief topographique de la face intérieure 12 de la plaque de lentille antérieure 6 est adjointe, par des procédés de dépôt très classiques, la couche ultramince 10, en un matériau photo-réfléchissant tel que de l'or. Au lieu de comporter une couche intérieure réfléchissante déposée, l'une des plaques de lentille peut être elle-même teintée pour fournir un résultat analogue. Divers procédés pourraient convenir à la réalisation de la plaque de lentille postérieure. L'un de ces procédés est de la couler directement contre la surface intérieure à revêtement réfléchissant 12 de la plaque de lentille antérieure 6 conmme illustré par la Figure 4A. Il doit être entendu que les désignations "antérieure" et "postérieure" ne sont choisies qu'à titre d'exemple et qu'une permutation des pièces produirait le même résultat. Un deuxième procédé comprend un moulage par -9- injection séparé de la plaque de lentille postérieure, sa surface tournée vers l'intérieur ou l'avant étant moulée de manière à obtenir un assemblage à complémentarité de surfaces avec la face tournée vers l'intérieur ou l'arrière 12 de la plaque de lentille antérieure 6 comme représenté par la Figure 4C. Par assemblage à complémentarité de surfaces, on veut dire que les sommets et les creux de l'une des surfaces sont les compléments des sommets et des creux de la surface conjuguée de l'autre plaque. La plaque postérieure à relief 8 est ensuite accolée à la plaque antérieure à l'aide d'un adhésif transparent 11. Les procédés illustrés par les Figures 4A et 4C sont essentiellement similaires au plan du résultat et ils ne diffèrent que par le processus de fabrication proprement dit. Un troisième procédé de réalisation fournit une autre variante encore du produit. La plaque de lentille postérieure peut être lisse sur ses deux faces opposées et être accolée à la surface intérieure irrégulière à revête- ment 12 de la plaque antérieure 6 avec un adhésif 11 qui comblera les irrégularités de la surface intérieure 12 de la plaque antérieure 6 et formera une interface entre les plaques antérieure et postérieure, comme représenté par la Figure 4B, ressemblant, sauf en ce qui concerne la présence du milieu réfléchissant, la structure issue de la découverte de base de la présente invention. Il est évident que l'agencement de la Figure 4B est le plus simple et le moins coûteux vu que la deuxième plaque ne reçoit pas le même relief que celui qu'a reçu la pre- mière plaque. Toutefois, le procédé de la Figure 4B ne serait pas pratique lorsque l'indice de réfraction pour la lumière de la couche d'adhésif 11 ne peut pas être adapté à l'indice de réfraction des plaques antérieure et postérieure 6 et 8. En présence d'un écart des indices, il devient alors important de réduire l'épaisseur de la couche d'adhésif au minimum absolu afin de réduire la déformation introduite par l'écart des indices de réfraction. Plus l'indice de réfrac- - 10 - tion de la couche de matière plastique adhésive il est voisin de l'indice de réfraction des plaques 6 et 8, plus la couche peut être épaisse. Par contre, si les indices ne sont pas égaux, l'épaisseur de la couche 11 doit être plus faible, en rendant nécessaire à la limite que la deuxième plaque 8 présente la même topographie, mais inversée ou en négatif, que celle de la surface intérieure 12 de la plaque antérieure 6. En d'autres termes, il existe une relation inverse entre la concordance des indices et l'épaisseur de la couche de matière plastique 11. Plus l'écart est grand, plus la couche est mince. Les formes de réalisation repré- sentées par les Figures 4A et 4C permettront d'admettre une épaisseur très réduite de la couche d'adhésif. Il est à noter que la couche d'adhésif de la Figure 4C n'est que schématique et que l'on n'a pas cherché à donner de son épaisseur une représentation proportionnée à celle de la couche d'adhésif de l'agencement de la Figure 4B. Indépendamment du procédé de réunion des deux plaques de la lentille 4, un rayon lumineux 17 tombant sur la lentille 4 se trouvera dédoublé au point d'incidence avec la pellicule réfléchissante 10, une fraction de la lumière traversant la pellicule 10 sous forme de lumière cohérente pour parvenir à l'oeil 13 du porteur et une fraction 23 de l'énergie lumineuse totale étant réfléchie par la surface irrégulière de la topographie de formation d'image formée par le revêtement 10 sur la surface intérieure de l'une des plaques de lentille. La fraction réfléchie de la lumière 23 produira l'image en bas-relief de l'objet moulé dans l'oeil d'un observateur placé devant la lentille et la regardant. Bien qu'il convienne de souligner que l'une des plaques du système de lentilles n'a pas obligatoirement besoin d'être e complément de la première pour donner lieu au phénomène de dédoublement de rayons lumineux de la structure selon l'invention, il est nécessaire qu'il y ait une seconde plaque pour former la couche extérieure de la structure en sandwich. La plaque extérieure, même si elle est lisse des deux côtés, assure une refocalisation des - l1 - ondes lumineuses pour produire l'image cohérente de la lumière transmise. Le porteur des lunettes ne voit pas d'image du motif fixé dans la lentille car la lumière pénétrant dans la lentille en venant de l'arrière, ou du côté du porteur, est minimale comparativement à la lumière cohérente transmise par la lentille qui provient de sources situées devant elle. Par contre, du côté observateur de la lentille; une relativement grande quantité de lumière arrive à la lentille et même une fraction de cette quantité de lumière totale, qui est la lumière réfléchie, est suffisante pour fournir une image bien visible de l'objet tridimensionnel incrusté dans la structure de lentille. En ce qui concerne les objets ou motifs tridimen- sionnels fixé à l'intérieur de la lentille, il doit être entendu que le bas-relief fourni par la face d'une pièce de monnaie n'en est qu'un exemple. La morsure de la surface intérieure de l'une des plaques par grattage ou procédés analogues fournirait aussi une image tridimensionnelle, correspondant à la profondeur de l'abrasion. En plus de la réflexion de l'image de bas-relief, la couche intérieure 10 remplit une autre fonction utile en éliminant la nécessité de placer des revêtements anti- réfléchissants, tel du fluorure de magnésium, sur les faces extérieures des lentilles. Comme visible clairement sur la Figure 6, une portion 19 de l'énergie lumineuse 17 arrivant à la lentille et traversant la pellicule 10 sera rétro- réfléchie dans la lentille par sa surface extérieure tournée vers l'arrière 25. Normalement, cette lumière réfléchie 19 sera ensuite à nouveau réfléchi par la surface extérieure tournée vers l'avant 26 de la lentille, en donnant naissance à des images parasites ou à des taches lumineuses pour le porteur. Cependant, dans l'agencement selon la présente invention, la surface irrégulière de la pellicule réfléchissante 10 a pour effet de dévier et de réfléchir à nouveau la lumière 19, en ne produisant pas d'image pour le porteur et en éliminant le besoin d'un revêtement anti-réfléchissant sur les surfaces extérieures 25 et 26 de la lentille. - 12 - REVENDICATIONS 1. Procédé de restauration de l'aptitude à la trans- mission de lumière cohérente d'un premier milieu transparent laminaire (6) ayant un indice de réfraction spécifique et dont des irrégularités de surface (12) produisent une défor- mation d'image par déviation ou dispersion de lumière, carac- térisé en ce qu'il comprend: l'application d'une matière plastique durcissable lim- pide (11) à ladite surface irrégulière, cette matière plastique présentant un indice de réfraction très voisin de l'indice de réfraction du milieu transparent; et l'application d'une surface d'une seconde partie (8), distincte, du milieu transparent directement contre la ma- tière plastique et en relation d'adhérence avec elle, l'une des surfaces opposées du milieu transparent étant lisse et devenant la surface extérieure d'un stratifié (4) formé par le premier milieu transparent, la matière plastique et la seconde partie du milieu transparent. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique (11) est de viscosité suffisam- ment faible pour venir occuper complètement les interstices des irrégularités de surface (12). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de la seconde partie (8) du milieu transpa- rent qui vient en contact avec la matière plastique (11) est également irrégulière. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de la seconde partie (8) du milieu transpa- rent qui vient en contact avec la matière plastique (11) est lisse. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la matière plastique (11) est inverse- ment proportionnelle à l'écart des indices de réfraction de la matière plastique et du milieu transparent (6, 8). 6. Structure optique comportant un milieu dont l'aptitude à la transmission de lumière cohérente a été restaurée par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison: un premier élément de plaque transmettant la lumière (6) présentant une surface extérieure lisse et une surface intérieure opposée (2) portant en relief des formes et figures modelant topo- graphiquement cette surface intérieure; un deuxième élément de plaque transmettant la lumière (8) fixé sur la surface intérieure (12) du premier élément de plaque en formant un stratifié (4), les plaques (6,8) étant solidarisées entre elles par un adhésif limpide (11) présentant un indice de réfraction voisin de celui des plaques; et un milieu optiquement réfléchissant (10) porté par l'un des éléments de plaque. 7. Structure optique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le deuxième élément de plaque transmettant la lumière (8) présente une surface ex- térieure lisse (25) et une surface intérieure dont la topographie est le complément de la surface intérieure (12) revêtue de la première plaque (6). 8. Structure optique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le deuxième élément de plaque transmettant la lumière (8) présente une surface ex- térieure lisse (25) et une surface intérieure dont la topographie est le complément de la surface intérieure de la première plaque. 9. Structure optique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le milieu optiquement réfléchis- sant (10) est une couche semi-transparente de métal déposée sur l'une des plaques (6,8). 10. Structure optique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le milieu optiquement réflé- chissant (10) est une teinte de coloration en inclusion dans l'une des plaques (6,8). 11. Structure optique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le deuxième élément de plaque transmettant la lumière (8) présente des surfaces op- posées qui sont toutes deux lisses.