Brevet FR2668838A1 — publié le 19920507

DISPOSITIF A ENCEINTE TRANSPARENTE MUNIE D'UNE ZONE INTERNE INVISIBLE DE L'EXTERIEUR DE L'ENCEINTE La présente invention concerne les dispositifs du type comprenant une enceinte munie d'une paroi longitudinale comportant au moins une partie courbe, convexe, en matière transparente d'épaisseur moyenne constante, d'indice de réfraction n et symétrique par rapport à un plan longitudinal. Elle trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans le domaine des dispositifs d'éclairage comprenant une paroi en matière plastique transparente, utilisant des sources lumineuses de puissance modérée, fonctionnant sous basse tension (220 Volts, par exemple), sources que l'on cherche à cacher notamment pour éviter l'éblouissement d'un observateur qui regarde le dispositif. On connaît déjà des dispositifs d'éclairage comportant une enceinte transparente munie d'une paroi longitudinale cylindrique dont l'intérieur est éclairée par une source lumineuse cachée pour éviter ltéblouissement. La source lumineuse est, pour ce faire, disposée dans un socle opaque en-dessous de l'enceinte. Cette solution a des inconvénients. Le dispositif nécessite, en effet, un socle d'une volume suffisant pour contenir la source lumineuse et ses connexions électriques. Par ailleurs, un observateur qui se rapproche du socle se trouve ébloui dès que ce dernier ne constitue plus une barrière entre la source lumineuse et les yeux de l'observateur. Au surplus, la diffusion de la lumière obtenue latéralement est médiocre avec ces dispositifs qui doivent contenir un liquide pour changer l'indice de réfraction du milieu traversé par les rayons lumineux verticaux, et permettre ainsi à la lumière de sortir de l'enceinte cylindrique. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients. L'invention trouve également une application dans l'habillage de structures porteuses par exemple formées de poutrelles métalliques, qui peuvent ainsi être cachées aux yeux d'un observateur. On connaît, ici encore et par exemple, des moyens de cacher les éléments structurels d'une ossature métallique en les incluant dans une enveloppe en matière plastique opaque de forme plus harmonieuse, qui peut être par exemple cylindrique. Ce faisant, on augmente l'encombrement de la structure que l'on souhaitait justement rendre visuellement moins gênante, ce qui présente donc également un inconvénient. La présente invention vise à fournir un dispositif à enceinte munie d'une paroi longitudinale comportant au moins une partie courbe convexe permettant de dissimuler une source lumineuse, ou un objet, répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il autorise la formation d'une zone entièrement interne à l'enceinte, totalement invisible pour un observateur situé à l'extérieur de ladite enceinte. Dans ce but, l'invention propose notamment un dispositif comprenant une enceinte munie d'une paroi longitudinale comportant au moins une partie convexe courbe transparente d'épaisseur moyenne constante, d'indice de réfraction n et symétrique par rapport à un plan longitudinal, caractérisé en ce que ladite partie courbe comporte une face interne lisse et une face externe présentant une configuration en zigzags d'arêtes longitudinales, les zigzags présentant des sections transversales de cotés égaux perpendiculaires entre eux, et en ce que ladite partie courbe est agencée pour définir une zone interne à l'enceinte telle que, pour chaque point de la face lisse de ladite partie courbe, l'intersection de ladite zone interne avec le plan transversal passant par ledit point et perpendiculaire audit plan longitudinal de symétrie, est visible de ce point sous un angle inférieur ou égal à 2i tel que: sin i = n sin (R -45 ), avec sin R =l/n de sorte qu'un objet, qui serait situé à l'intérieur de ladite zone interne, est rendu invisible, totalement ou sensiblement, pour un observateur situé du cote de la face externe de ladite partie courbe de la paroi de l'enceinte. Pour agencer ainsi ladite partie courbe, il suffit par exemple de la courber sur elle-même, dans le cas où elle est souple, jusqu'à former la zone interne à l'enceinte avec les dimensions souhaitées. L'agencement approprié de la partie courbe peut également être obtenu, en coulant à chaud la paroi dans un moule à la forme voulue, ou par extrusion de façon connue en soi, lorsque ladite partie courbe est rigide à froid. Dans des modes de réalisation avantageux, on a de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - la partie courbe est en matière plastique, - la partie courbe est une portion de cylindre ou est cylindrique, - la partie courbe constitue la paroi latérale de l'enceinte; - la partie courbe est ajouree sur au moins une portion de sa surface; - la partie ajourée est recouverte d'une pellicule de matériau plastique transparent présentant une surface lisse et une surface en zigzag d'arêtes parallèles présentant des sections transversales de côtés égaux formant entre eux un angle au sommet aigü et avantageusement un angle inférieur à de l'ordre de 40". L'utilisation d'une telle pellicule permet de faire sortir la lumière sensiblement perpendiculairement à la paroi de l'enceinte dans le cas où cette dernière est utilisée comme luminaire. En donnant à la forme ajourée un dessin particulier, on peut ainsi obtenir une inscription ou un motif lumineux particulièrement brillant; - la paroi comporte une zone transversale constituée de façon identique à la partie courbe mais dont les arêtes en zigzags sont perpendiculaires à celles de la partie courbe; - une feuille externe transparente de protection de la face externe de ladite partie courbe est prévue;; - la partie courbe est en matière plastique du type matière plastique acrylique et avantageusement constituée en matériau plastique connu sous la dénomination "SOLF" de la Société 3M, et en particulier, les produits commercialisés sous la dénomination SOLF (Scotch Optical Lighting Film) portant les références catalogue 2300 et 2301, dans la fiche technique 3M n" 865 M002 du catalogue 3M France de Juin 1990; - le dispositif comporte des moyens lumineux situés au moins en partie dans la zone interne d'invisibilité; - la partie courbe constitue un tube cylindrique qui forme l'enceinte, les arêtes des zigzags étant verticales.Avantageusement L'enceinte est de plus fermée à ses deux extrémités et comporte une zone transversale constituée de façon identique à la partie courbe mais dont les arêtes des zigzags sont horizontales, ladite zone transversale s'étendant sur la totalité du pourtour ou de la périphérie du tube cylindrique, au niveau d'une partie au moins des moyens lumineux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se refère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - La figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un dispositif lumineux selon l'invention. - La figure 2 est une coupe transversale, selon II-II du dispositif de la figure 1. - La figure 3 est une coupe transversale partielle à grande échelle de la paroi en zigzag et de la feuille en matière plastique transparente de la figure 1. - La figure 4 est une courbe donnant (en ordonnée) l'énergie lumineuse réfléchie ou émise par un objet, en pourcentage, par rapport à l'énergie totale émise vers ou par ledit objet, lorsque celui-ci est situé à l'intérieur d'une enceinte cylindrique du type de celle représentée sur la figure 1, munie d'une paroi cylindrique en matière plastique acrylique de 100mm de rayon, en fonction de la distance (en abcisse) de l'objet par rapport au centre du cylindre. Le dispositif 1 représenté sur les figures 1 et 2, comporte une paroi cylindrique 2 en matière plastique transparente, par exemple en polycarbonate ou en matière plastique acrylique, d'indice de réfraction n. L'indice n est notamment égal à 1,49 pour la matière plastique acrylique. La paroi 2 comporte une face interne 3 lisse (voir figure 3) et une face externe 4 présentant une configuration en zigzag d'arêtes vives 5 longitudinales. Les zigzags présentent des sections transversales de côtés 6, 7 égaux, perpendiculaires entre eux. L'épaisseur moyenne e de la paroi est constante, par exemple de l'ordre de 0,4 mm; les angles à la base des triangles rectangles isocèles 8 formés pour les zigzags sont de 45 ; les bases 9 sont parallèles avec, et situées à une distance e' non nulle de, la face interne lisse 3 de la paroi; e' est par exemple égal à 1,2 millimètre (e' = 0,177 mm dans le cas de produit SOLF 3M ci-dessus référencé). La paroi 2 est agencée pour définir une zone 10 cylindrique (voir figures 1 et 2, où le diamètre de la zone 10 a été exagéré en proportion pour plus de clarté) interne à l'enceinte, zone telle que, pour chaque point de la face lisse de la paroi, l'intersection de la zone avec le plan de coupe transversal horizontal passant par ledit point de la face lisse de la paroi et perpendiculaire à l'axe du cylindre, est visible dudit point sous un angle 2i tel que sin i = n sin (R - 45 ), avec sin R = 1/n Pour ce faire, la paroi 2 est par exemple formée à partir d'une plaque en materiau plastique connu sous la dénomination "SOLF" de la Société 3M, recourbée sur elle-même pour former un cylindre de rayon par exemple supérieur à 5cm. Le demandeur s'est, en effet,aperçu que, lorsqu'une condition telle que définie ci-dessus, était remplie, les objets situés dans la zone 10 n'étaient plus visibles, pour un observateur situé à l'extérieur de l'enceinte, la lumière, réfléchie ou émise par l'objet situé dans ladite zone 10, restant "piégée" à l'intérieur de l'enceinte. Le dispositif selon le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici, comprend de plus un tube ou feuille 11 cylindrique externe transparent de protection de la paroi 2, par exemple en matière plastique ou en verre transparent, propre à laisser passer la lumière. La face interne 12 de ce tube est en contact avec les arêtes externes 5 des zigzags de la face externe 4 de la paroi 2 dans le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici. Le dispositif comporte un plaque circulaire supérieure 13, par exemple de même diamètre et de même matière que le diamètre externe du tube cylindrique, qui obture la partie supérieure du tube, et une plaque circulaire inférieure 14 de même diamètre que le diamètre externe du tube, qui sert de socle et qui peut également être en matière transparente. Les éléments, qui vont maintenant être décrits et qui sont situes au moins partiellement dans la zone d'invisibilité totale 10, sont représentés en traits mixtes sur les figures. Des moyens d'éclairage ou moyens lumineux 15 sont prévus à l'intérieur de l'enceinte -16 constituée par la paroi cylindrique. Ils sont, par exemple, formés par une ampoule 16 vissée sur une douille 17, montée sur un trépied rigide 18 fixé sur la plaque 14, au centre du cylindre de façon à ce que lesdits moyens lumineux 15 soient situés au moins partiellement en totalité pour ce qui est de la douille 17 et du trépied dans la zone interne cylindrique d'invisibilité 10. Le fil 19 de branchement electrique passe par une ouverture 20 réalisée dans la plaque 14, au centre de la zone cylindrique d'invisibilité 10. Le dispositif 1 comporte également une partie de paroi ou bandeau transversal 21 constitué de façon identique à la paroi cylindrique en zigzags à arêtes verticales mais dont les zigzags sont à arêtes horizontales. Le bandeau est, par exemple, situé au niveau de l'ampoule 16 d'éclairage et diffuse la lumière vers l'extérieur de l'enceinte, différemment à cet endroit. Une portion 22 de la paroi a, par ailleurs, éte ajourée selon une forme déterminée (par exemple, une étoile comme représenté sur la figure 1) et recouverte d'un film connu sous la dénomination "X70" de la Société 3M, qui permet de faire "sortir" à l'horizontal la lumière du tube à cet endroit. Une application publicitaire de ce dispositif ajouré est notamment alors envisageable. Enfin, dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici, il est prévu un mobile 23 suspendu en 24 à la plaque supérieure 13 au moins en partie, dans la zone d'invisibilité 10. En bougeant avec la chaleur dégagée par l'ampoule allumee 16, le mobile va donner des effets d'ombres, d'apparition et de disparition particuliers. Sur la figure 2 on a représenté en vue de dessus l'intérieur de la paroi cylindrique 2 selon l'invention. La zone d'invisibilité 10 est constituée par un cylindre défini de la façon suivante Soit Re = rayon de la paroi cylindrique Rj = rayon du cylindre invisible i = angle limite tel que sin i = n sin (R-45") avec SinR = 1/n Rj = sin i x Re = n sin (R-45") x Re I1 est donc aisé de calculer pour une paroi cylindrique déterminée, le rayon du cylindre invisible. A titre d'exemple, pour une paroi cylindrique de rayon 100mm constituée en matière plastique acrylique (n = 1,49) il vient R. = 1,49 x sin (42,15 - 45) x 100 = 1,49 x sin (2,85 ) x 100 = 7,4 mm Tout objet placé dans le cylindre de rayon 7,4mm, est donc invisible pour un observateur O, situé à l'extérieur de l'enceinte comme indiqué sur la figure 2, quelque soit son emplacement, et ce pour des raisons optiques liées à l'agencement et la constitution de la paroi. La courbure de la paroi n'affecte pas sensiblement l'effet d'invisibilité observé du fait de la hauteur très petite des prismes constitués par les zigzags à arêtes verticales (en général de l'ordre de 0,5 mm, par exemple 0,323 mm) par rapport au rayon de la paroi cylindrique (choisi supérieur à de l'ordre de 8cm). I1 suffit en fait que la hauteur d'un prisme soit inférieure à de l'ordre du vingtième du rayon du cylindre, pour que la courbure soit négligeable et n'engendre pas de modification décélable du phénomène d'invisibilité observé. En dehors de la zone 10, la quantité d'énergie lumineuse réfléchie (par un corps parfaitement refléchissant) ou emise par un objet et perçu par un observateur extérieur, croît en fonction de sa distance par rapport au centre de l'enceinte cylindrique, comme indiqué sur la courbe de la figure 4. Soit par exemple un objet cylindrique placé à l'intérieur d'une enceinte cylindrique selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici. Si son rayon est - inférieur à 7,4 mm, il est invisible de l'extérieur, - égal à 20mm, il est visible à 4%, - " à 30mm, il est visible à 24%, - " à 50mm, il est visible à 50%. Si il est collé à la paroi, il est visible à 100%. L'inventeur a, par ailleurs, observé que, lorsque l'objet est situé à une distance du centre du cylindre comprise entre 7,4mm et le rayon de la paroi, l'image de l'objet est dédoublée de part et d'autre de la zone invisible. Grâce au dispositif de l'invention, on arrive ainsi à dissimuler par des moyens optiques, une source de lumière ou une structure opaque, tout en gardant la transparence et une grande "légèreté visuelle" du dispositif qui conduit la lumière. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui precède, l'invention ne se limite pas au mode de réalisation plus particulièrement envisagé. I1 concerne également, notamment et par exemple, les dispositifs comprenant une paroi en verre et non en matière plastique. Le dispositif peut également comporter plusieurs enceintes lumineuses du type de celles decrites, utilisé par exemple comme lustre, ou encore des boîtes transparentes utilisables en prestidigitation. Un autre mode de réalisation avantageux du dispositif comporte plusieurs enceintes du type défini dans l'invention, placées l'une dans l'autre, par exemple deux enceintes cylindriques, concentriques, à savoir une enceinte de grand diamètre, et une enceinte de petit diamètre, par exemple dans des rapports de rayon de 1 à 2, et dont les parois constituent des parties courbes selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif comprenant une enceinte munie d'une paroi (2) longitudinale comportant au moins une partie convexe courbe en matière transparente d'épaisseur moyenne constante, d'indice de réfraction n et symétrique par rapport à un plan longitudinal, caractérisé en ce que ladite partie courbe comporte une face interne (3) lisse et une face externe (4) présentant une configuration en zigzags d'arêtes (5) longitudinales, les zigzags présentant des sections transversales de cotés (6,7) égaux perpendiculaires entre eux, et en ce que ladite partie courbe est agencée pour définir une zone longitudinale interne (10) à l'enceinte telle que, pour chaque point de la face lisse (3) de ladite partie courbe, l'intersection de ladite zone interne avec le plan transversal perpendiculaire audit plan longitudinal de symétrie passant par ledit point, est visible dudit point sous un angle inférieur ou égal à 2i tel que: sin i = n sin (R -45 ), avec sin R =l/n de sorte qu'un objet qui serait situé à l'intérieur de ladite zone interne, est rendu invisible pour un observateur situé du coté de la face externe de ladite partie courbe de la paroi de l'enceinte. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie convexe courbe est en matière plastique transparente. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite partie courbe est une portion de cylindre ou est cylindrique. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite paroi est constituée par ladite partie courbe. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite partie courbe est ajourée sur au moins une portion (22) de sa surface. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la portion ajourée (22) est recouverte d'une pellicule en un second matériau plastique transparent. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite paroi (2) comporte une partie transversale constituée de façon identique à ladite partie courbe, dont les arêtes des zigzags sont perpendiculaires à celles de la dite partie courbe. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte comporte une feuille externe transparente (11) de protection de la face externe (4) de ladite partie courbe. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière plastique est du type acrylique. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs enceintes cylindriques placées l'une dans l'autre, et avantageusement deux enceintes cylindriques concentriques dont les parois constituent respectivement desdites parties courbes. 11. Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte de plus des moyens lumineux (15) situés au moins en partie dans la zone interne d'invisibilité (10). 12. Dispositif lumineux comprenant une enceinte comportant une paroi cylindrique en matière plastique transparente d'épaisseur moyenne constante, d'indice de réfraction n et des moyens lumineux situés entièrement à l'intérieur de l'enceinte, caractérisé en ce que ladite paroi cylindrique est munie d'une face interne (3) lisse et d'une face externe (4) présentant une configuration en zigzags d'arêtes (5) longitudinales, les zigzags présentant des sections transversales de cotés (6,7) égaux perpendiculaires entre eux, en ce que ladite paroi est agencée pour définir une zone longitudinale cylindrique (10) interne à l'enceinte telle que, pour chaque point de la face lisse (3) de ladite paroi, l'intersection de ladite zone interne avec le plan transversal perpendiculaire à l'axe du cylindre passant par ledit point, est visible dudit point sous un angle égal à 2i tel que: : sin i = n sin (R -45 ), avec sin R =l/n et en ce que les moyens lumineux sont situés au moins en partie dans la zone interne (10), de sorte que les dits moyens lumineux situés à l'intérieur de ladite zone interne, sont rendus totalement invisibles pour un observateur situé du coté de la face externe de ladite paroi de l'enceinte.