Brevet FR2650785A1 — publié le 19910215

La présente invention concerne des objets décoratifs transparents constituant l'image tridimensionnelle d'un sujet et de l'espace environnant, par effets d'optique. Les sujets représentés peuvent autre imaginaires ou bien existants. Les sujets existants peuvent être représentés dans les mimes dimensions que l'original, ou à diverses échelles de réduction ou agrandissement. Leurs formes, proportions, aspects de surface, couleurs, etc. peuvent correspondre à l'original ou être modifiés à volonté. Les objets représentant des sujets imaginaires sont souvent utilisés dans un but décoratif. Les objets représentant des sujets existants correspondent souvent aux constructions caractéristiques de villes ou pays, et sont alors utilisés surtout comme objets souvenirs. Habituellement ces sujets (imaginaires ou existants) sont représentés en réalisant des modèles en trois dimensions. Zls peuvent comporter des arbres, collines et autres éléments au sol, mais sont, en général, totalement dépourvus d'éléments aériens tels que oiseaux, avions ou précipitations atmosphériques. Une exception à ce dernier point est constituée par les boules contenant de petits flocons blancs qui produisent l'impression d'une chute de neige sur un monument après avoir renversé l'ensemble, mais ce bel effet est de très courte durée! Les objets fabriqués selon l'invention permettent de donner une image en trois dimensions du sujet avec tous ses reliefs, en réalisant uniquement un côté de celui-ci. Le côté réalisé peut comporter suivant les cas, une face, une partie d'une face ou plusieurs faces du sujet. Le sujet apparat comme s'il était inséré dans une urne transparente, alprs qu'en réalité cet "ensemble" est constitué par une seule pièce. Les éléments aériens mentionnés plus haut: ciseaux, avions, parachutes, montgolfières, pluie, neige, nuages, brouillard, etc. sont avantageusement matérialisés par des gravures, impressions ou marques pertinentes réalisées sur une ou plusieurs faces des objets. Le nombre d'objets différents réalisables selon la technique de cette invention est très important. De. plus, ils ont de nombreuses versions et variantes possibles appartenant toutes au meme concept inventif général. La figure 1 représente les éléments principaux d'un objet-type réalisé selon l'invention. I1 comporte un socle (1) sur lequel est fixé debout un prisme (2) de bases triangulaires, en matière transparente et bien polie. L'arête arrière (3) est taillée, gravée, marquée, coloriée, dépolie, etc. suivant l'aspect du sujet (4) que l'on veut représenter. Sur les deux faces latérales (5) et (6), et sur la face avant (:) sont inscrites les formes des oiseaux et/ou autres éléments suspendus (8) que l'on veut voir apparaître dans l'espace environnant le sujet (4). Les traits mixtes (9) schématisent l'apparence tridimensionnelle du suet (4) telle qu'elle est perçue par un observateur situé devant la face (7). La figure 2 représente schématiquement une section du prisme (2) avec les lignes auxiliaires servant à expliquer uniquement l'effet optique qui crée l'image tridimensionnelle du sujet principal. Nous négligeons volontairement de mentionner la réfraction (déviation) subie par les rayons lumineux en passant du milieu transparent dense à l'air et vice-versa, car elle n'influence pas de manière significative le résultat obtenu icf. Dans ce cas, l'image tridimensionnelle à constituer correspond à une tour carrée La base du prisme utilisé est un triangle rectangle (A-B-C). L'arête arrière (B), un dièdre de 900, est taillée en (D-E) de manière à former deux angles de 450,(B-D-E) et (8-E-D), avec les faces latérales du prisme Un rayon lumineux part de (E),frappe la face (A-B) en (F) sous Un angle d'incidence (&alpha;) avec la normale sur (F). Il est renvoyé vers l'observateur lo) suivant un angle (o L'observateur (0) perçoit en (G) l'image réfléchie de (E). En effet, le point (G) est l'intersection de CF-G) et (B-G) qui sont les prolongements respectifs de la visée (o-F) et du segment (E-B), Les angles (ss) et (Je') sont identiques car complé mentaires de (oc) et et (t') qui sont identiques. L'angle (ss") est identique à (ss) car identique à (ss'). Les triangles (B-F-E) et (B-F-G) sont symétriques par rapport à leur côté commun ( B-F) car leurs angles respectifs sur (F) et sur (B) sont identiques L'angle (B-D-G) est identique à (B-D-E) par symétrie, donc il a 45 . Ainsi l'angle résultant (E-D-G) est droit, (45 +45 ). L'image de tous les points intermédiaires (D-E) est réfléchie sur (D-F) et se forme sur (D-G). Ainsi l'obser- vateur (o) voit directement l'image (D-E), il perçoit son image réfléchie inversée et virtuelle en (D-G) à angle droit, et imagine enfin les côtés cachés (E-H) et (G-H) tel qu'il ferait en présence d'une tour carrée réelle. Si l'observateur se déplace vers sa gauche, il voit la face (D-G) disparattre progressivement et ensuite il aperçoit la face (E-H), suivant le même principe détaillé ci-dessus. La figure 3 représente le prisme taillé (A-C-D-E), la position de l'image virtuelle de la tour (D-E-H-G) et les lignes auxiliaires servant à expliquer l'effet optique ajouté par la présence d'oiseaux ou autres éléments aériens, marqués sur les faces du prisme. Dans ce cas, il y a des oiseaux gravés dans les positions (I), (J), (K) et (L). L'observateur se trouve d'abord dans la position (01). Suivant les règles énoncées plus haut,l'observateur voit les images directes des oiseaux (J), (K) et (L), plus leurs images réfléchies virtuelles en (J'), (K'), et (L') respectivement dans les prolongements des diagonales de la tour vers l'arrire. D'autre part, il voit l'image directe de l'oiseau (I) au premier plan, plus ses deux images réfléchies virtuelles en (I') et (I") aux côtés de la tour. Il voit donc des oiseaux tout autour du sujet principal, ce qui ajoute un aspect spatial à l'image tridimensionnelle de la tour. A ceci s'ajoute un aspect dynamique quand l'observateur se déplace ou fait tourner l'objet, car les oiseaux semblent alors bouger et même se croiser à certains endroits. En effet, l'observateur dans la position (01) voit, de gauche à droite, les oiseaux (J), (I')-, (I), (K), (L'), (K'), (J'), (I") et (L), mais depuis la position (02), il les voit dans l'ordre suivant: (T'), (J), (L'), (K), ( K'), (J'), tri") et (L). On remarque qu'il y a eu des croisements entre les oiseaux (I') et (J) d'une part , et entre les oiseaux (I), (K) et (L') d'autre part. Ces croisements se produisent aussi dans le sens de la hauteur lorsque l'observateur se déplace verticalement. L'observateur peut voir, suivant ses diverses positions, (I) devant la face (D-E), (J) et (K) devant la face (E-H), et (L) devant la face (D-G). Ceci accentue sensiblement l'impression de profondeur de l'ensemble. Ces effets de relief et profondeur statiques et dynamiques sont obtenus également avec tout autre élément aérien ou atmosphérique déjà mentionné antérieurement. Les éléments attachés au sol (autres constructions, plantes, pierres, etc.) sont réalisables sur les trois faces verticales du prisme, et sur sa base inférieure qui est fixée sur le socle. Il est à noter que lorsque l'angle d'incidence (voir () dans figure 2) est supérieur à l'angle critique de réflexion totale, la face du prisme renvoie à l'oserva- teur la totalité de la lumière, tel un miroir (réflexion totale interne). Par contre, aux endroits où l'angle d'incidence est inférieur à l'angle critique, une partie proportionnelle de la lumiére traverse la face du prisme et pénètre dans l'air suivant un angle de réfraction. Ceci provoque une perte de l'intensité lumineuse reçue par l'observateur, et l'affaiblissement correspondant de l'image réfléchie. Dans les cas où cet effet devient gênant, on évite en couvrant les faces latérales et/ou la face inférieure du prisme avec du tain ou une autre-substance réfléchissante, qui assure la réflexion totale interne sous tous les angles d'incidence. La matière utilisée pour la réalisation du prisme doit avoir une bonne transparence et des qualités optiques excellentes. Parmi les matières existantes actuellement répondant à ces critères, le meilleur choix est le PMMA (acrylique polyméthacrylate de méthyle), mais on peut utiliser également le PC (polycarbonate), le verre, le cristal, etc., et leurs variantes. La mise en forme des sujets représentés s'obtient par usinage, moulage, thermo-formage, etc. Suivant la matière, la disposition et la complexité des formes à obtenir, l'on choisit parmi les techniques industrielles ci-dessus. Dans la plupart des cas, il est nécéssaire d'en utilisersuc- cessivement plusieurs, d'après l'ordre préétabli par là gamme de fabrication. Les sujets comportant des couleurs, dessins et contrastes divers sont complétés par une opération de point ture et/ou par le collage de films pré-imprimés. Ces mêmes techniques de mise en forme et finition sont utilisées également pour la réalisation des sujets complémentaires se trouvant dans l'air et attachés au sol. La face avant (7) du prisme peut être inclinée et avoir une forme trapézoidale ou triangulaire: voir figures 4 et 5. Nous venons d'examiner le principe et la technique générale de cette invention appliqués à la réalisation d'un objet représentant une tour carrée entourée. d' autres sujets complémentaires. Le meme principe et technique s'appliquent à un grand nombre de sujets de formes, couleurs et proportions très diversifiées. Voici une énumération non exhaustive groupée avec variantes liées à la nature des sujets et des objets: ** Figures géométriques comportant des faces verticales ou inclinées: * Tour carrée. Prisme avec arête arrière à 900, Description détaillée ci-dessus. * Tour hexagonale. Prisme avec arête arrière à 600. Voir figure 6. * Tour octogonale. Prisme avec arête arrière à 45o Voir figure T. * Tour triangulaire. Prisme avec arête arrière à 1200. Voir figure 8. * Construction pyramidale quadrangulaire. Prisme avec arête arrière à 900. Voir figure 9. NOTA: Ici, le rapport entre le nombre de faces et l'angle de l'arête arrière suit la même correspondance que pour les sujets à faces verticales: 4/900, 6/600, 8/450, 3/1200, etc. ** Figures géométriques de révolution: * Tour cylindrique. Prisme avec arête arrière à 600, 900, etc. Voir figure 10. * Construction conique Prisme avec arête arrière à 600, 900, etc. Voir figure 11. * Construction sphérique. Prisme avec arête arrière à 600, 90a, etc. Voir figure 12. * Forme sphérique-conique, (parachute, montgolfière). Prisme avec arête arrière à 600, 900, etc. Voir figure 13. ** Construction avec corps de bâtiment encerclant un espace vide intérieur (arènes des corridas). Prisme avec arête arrière à 600, 900, etc. taillé sur la face inférieure concentriquement. Voir figure 14. ** Constructions semblables à la précédente, mais allongées (stade, amphithéatre romain). Prisme avec arête arrière à 900 et taille sur la face inférieure correspondant à 1/4 de la construction, Voir figure 15. ** Construction rectangulaire avec ou sans espace intérieur château, église). Prisme avec arête arrière à 900 et taille sur la face inférieure correspondant à 1/4 de la construction. Pour faire apparattre un fossé défensif, il faut le tailler dans la base (socle) qui supporte le prisme. Voir figure 16. ** Construction présentant un nombre de faces différent, suivant qu'on regarde le prisme d'un c8té ou de l'autre. Voir figure 17. L'arête arrière du prisme ç-*tvdeiQo. La taille (4) est réalisée en formant des angles de 300 et 600 sur les faces latérales (5) et (6) du prisme (2). Si l'observateur se place sur la gauche, il perçoit la face (D-E) et son image réfléchie virtuelle (E-B) formant un angle total de 1200 Si l'observateur se place sur la droite, il perçoit la face (D-E) et son image réfléchie virtuelle (D-G) formant un angle total de 600 (30+30), et imagine une tour triangulaire. ** Prisme avec la face avant-convexe sphérique ou. cylindrique afin d'augmenter la largeur et/ou la hauteur de 11 image perçue. Voir figure 18. Dans ce cas, la formation de limage tridimensionnelle suit le principe exposé sur la figure 2, mais ici la réfraction est mise à profit pour agrandir aussi l'image perçue. Si l'on souhaite au contraire réduire l'image, la face avant doit être concave. ** Ensemble de prismes, au nombre de 3, 4, 5, 6, etc. fixés en groupe compact sur la même base, avec leurs faces latérales en contact, leurs arêtes arrières se trouvant confondùes au centre de l'ensemble: * Voir figure 19. le même sujet est taillé dans tous les prismes, mais avec des dimensions différentes, proportionnelles ou non. L'observateur perçoit un effet de décroissance ou croissance en regardant successivement par toutes les faces avant. * Voir figure 20. L'arête taillée de chaque prisme comporte un ou plusieurs détails en plus ou en moins, ou bien des couleurs différentes. * Voir figure 21. L'arête taillée de chaque prisme correspond à un sujet complètement différent. Ainsi, plusieurs sujets divers, avec ou sans rapport entre eux, sont représentés au centre du même objet, mais sans interferen- ce visuelle. ;observateur les voit un par un en regardart successivement par toutes les faces. ** Ensemble de six pyramides quadrangulaires droites dont la hauteur est égale à la moitié du côté de la base, et l'angle formé par chaque côté et la base correspondante est de 45 . Le sommet de chaque pyramide est taillé suivant un sujet plus ou moins différent. Les six pyramides sont assemblées avec leurs côtés en contact, leurs sommets taillés vers l'intérieur, et leurs bases vers l'extérieur. L'ensemble forme un cube. La figure 22 représente un exemple où la taille de chaque sommet correspond à un dé à jouer comportant un nombre de points variant de un à six. En regardant par la face (10) par exemple, on voit directement la face C11) du dé qui comporte trois points, plus deux images réfléchies (12) et (13) qui présentent les mêmes trois points symétriquement. En tournant le cube légèrement et en regardant par la même face, on peut voir deux autres images réfléchies de la face (11), toujours avec trois points. En regardant par toutes les faces du cube successivement, on voit que chaque changement de nombre de points de un à six se produit sur toutes les faces du dé en même temps. L'observateur voit donc un dé qui se trouve toujours à la même place, mais qui semble se transformer à mesure qu'il tourne le cube. ** Sujets composés par une partie de forme géométrique et une autre de forme irrégulière correspondant à un être vivant: * Etre vivant dans une attitude symétrique dans les sens droite-gauche et avant- arrière, par exemple un personnage debout sur un piédestal avec les bras en croix. Voir figure 23. La taille (4) correspondant au personnage contient 1/4 de celui-ci et se situe en grande partie sur un côté (6) du prisme rectangulaire (2). La taille correspondant au piédestal (4') rond, carré, rectangulaire, est centrée sur l'arête arrière du prisme (2). L'effet tridimensionnel total obtenu est représenté en traits mixtes. * Etre vivant dans une attitude dissymétrique, sur un piédestal. Voir figure 24. Dans ce cas, le seul effet tridimensionnel utilisable au niveau du personnage est celui du relief propre de la zone taillée dans le prisme, le représentant de face, centré sur l'arête arrière (3). On évite les réflexions indésirables du personnage en réalisant un dépolissage sur les deux faces latérales (S) et t6) du prisme (2), Ce dépolissage, imitant le brouillard, se situe sur toute la hauteur du personnage. L'effet tridimensionnel obtenu par réflexions est conservé au niveau du piédestal (4'). ** Prisme ou ensemble de prismes avec un éclairage incorporé, alimenté par le secteur ou par piles. Cet éclairage venant de l'intérieur du socle (1) ou de l'ar- rière, accentue les reliefs de manière très particulière, et peut servir comme lumière indirecte d'ambiance. Les objets réalisés selon l'invention peuvent autre utilisés en particulier comme souvenirs,- cadeaux d'entreprise, supports publicitaires, éléments décoratifs et sujets commémoratifs. REVENDICATIONS 1) Objet décoratif constituant l'image tridimensionnielle d'un sujet par effet d'optique, caractérisé en ce qutil comporte un prisme (2), en matière transparente et polie, dont l'arête arrière (3) est formée suivant l'aspect d'un côté du sujet (4). Le sujet est de forme géométrique et/ou irrégulière. A travers la face avant (7) on voit le sujet (4), plus ses réflexions sur au-moins une des faces latérales (5) ou (6) formant des images virtuelles (9) à l'arrière qui constituent l'apparence tridimensionnelle du sujet. Des éléments aériens (8) oiseaux, avions, parachutes, montgolfières, pluie, neige, nuages, brouillard, etc.) sont marqués sur au moins une des faces (5), (6) ou (7) du prisme (2). On voit les images directes et réfléchies de ces éléments (8) tout autour du sujet principal (4-9). 2) Objet selon la revendication 1 caractérisé en ce que des éléments attachés au sol sont marqués sur au moins une des faces (5), (6) et (7) du prisme (2), ou sur la base. Ces éléments sont des constructions diverses, des plantes, des pierres, etc. et apportent également un effet de profondeur à l'ensemble. 3) Objet selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que les faces latérales et/ou la base du prisme sont couvertes avec du tain ou une autre substance réfléchissante qui assure la réflexion totale interne sous tous les angles d'incidence. 4) Objet selon une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est réalisé en matières plastiques telles que l'acrylique polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polycarbonatc (PC), ou en verre ou cristal. 5) Objet selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que les formes du sujet principal et celles des éléments volants ou attachés au sol sont obtenues par thermo-gravure, ou thermo-formage. 6) Objet selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que sa face avant est inclinée, et de forme trapézoidale ou triangulaire. 7) Objet selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que le rapport entre le nombre de faces constituées pour le sujet principal (4-9) et l'angle de l'arête arrière (3) du prisme (2) suit la formule suivante: 3600 nombre de faces = eartearrere (4/900, 6/600, 8/450, 3/1200, etc.) (figures 2, 6, 7 et 8). 8) Objet selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que la forme du sujet principal est détachée de la base du prisme (figure 13). Ceci permet de représenter des sujets volants tels qu'une montgolfière ou un parachute. 9) Objet selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que la forme du sujet est réalisée dans la base du prisme (figures i4 et 15). Ceci permet de représenter des sujets comportant un espace vide à l'intérieur (arènes de corridas, amphithéatres). Pour-les sujets allongés (figure 15), la forme réalisée dans la base du prisme correspond à uii quart du total. 10) Objet selon une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une partie de la forme du sujet (10) est réalisée dans le socle (1) (figure 16). Ceci permet de représenter des sujets comportant une partie sous le niveau du sol, tel qu'un château entouré d'un fossé défensif.