Brevet FR2677136A1 — publié le 19921204

DIFFUSEUR DE LUMIERE ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un diffuseur de lumière, et le diffuseur lui-même. Un diffuseur de lumière est connu en soi, il permet d'atténuer la mauvaise uniformité d'un éclairage provenant d'une source lumineuse trop petite ou trop directive ; dans la plupart des cas le diffuseur est interposé entre la source lumineuse et un objet à éclairer ce qui permet d'uniformiser la perception lumineuse de cet objet en tout point de sa surface et/ou quelle que soit la direction d'observation. Les diffuseurs par transmission connus sont de deux types 1) soit par diffusion "dans la masse" du matériau du diffuseur, la diffusion étant due à des hétérogénéités d'indice incorporées dans le matériau par un procédé technologique connu, exemple : les verres et plastiques opalins, certains papiers et textiles. 2) soit par diffusion "surfacique", le matériau du diffuseur ayant au moins une face granuleuse comme du verre ou du plastique dépoli ; le dépolissage peut être obtenu par abrasion mécanique ou par attaque chimique. Optiquement parlant, un diffuseur est caractérisé par son indicatrice, laquelle est une courbe qui indique la répartition de la lumière à la sortie du diffuseur en fonction de la direction d'observation ; en pratique on mesure le rapport de la luminance de sortie par l'éclairement et l'indicatrice présente en général un pic plus ou moins accentué pour l'angle oo d'observation. Dans le cas de la diffusion dans la masse, plus le matériau est épais, plus la diffusion est importante et plus elle est isotrope ; pour des épaisseurs d'un millimètre et plus, on constate une très bonne diffusion, mais une transmission très faible, la diffusion se faisant en avant, en arrière et latéralement. Dans ce cas, la source, même très lumineuse ne peut être vue à travers le diffuseur. Pour des épaisseurs faibles, la transmission croît, mais une grande partie des rayons traversent le matériau sans être diffusés : la source est vue à travers le diffuseur qui sera jugé insuffisant. Dans ce cas, l'indicatrice présente un pic centré sur l'angle d'observation à 00. Dans le cas de la diffusion surfacique, la diffusion se fait sur une face dépolie du matériau (l'autre face restant polie). L'indicatrice de diffusion est indépendante de l'épaisseur et ne dépend que de la rugosité de la face. Plus les grains sont fins et plus l'indicatrice de diffusion est faible. On constate des indicatrices peu larges (+/- 100 à mi-hauteur de la courbe), mais de forme plus acceptable que les diffuseurs de masse dont le sommet d'indicatrice est plus pointu avec la même largeur d'indicatrice. Si, la deuxième face est dépolie, ou si on ajoute un deuxième matériau dépoli éloigné du premier, à une distance suffisante, l'indicatrice de diffusion s'agrandit. On peut, aussi, associer les deux types de diffusion et obtenir par tâtonnement la largeur d'indicatrice désirée. Les inconvénients sont de deux ordres 1) Mauvais rendement. - une proportion importante de l'énergie incidente est perdue. - une proportion importante de l'énergie émergente n'est pas utilisée et est donc aussi perdue Pour bien éclairer l'objet, l'indicatrice de diffusion doit couvrir la plus grande diagonale sous laquelle est vu l'objet (quel que soit le point du diffuseur). Or, pour les diffuseurs classiques, l'indicatrice est quasiment de révolution. Si l'objet est rectangulaire, par exemple, une partie de l'indicatrice n'est pas utilisée, sinon on admettra des coins sombres sur l'objet. De plus l'indicatrice est la même, quel que soit le point du diffuseur classique, alors que, dans la plupart des applications, on peut avoir besoin de formes d'indicatrices variables en fonction du point du diffuseur. 2) Adaptation difficile de l'indicatrice de diffusion à chaque problème. L'utilisateur a le choix, dans le commerce, entre plusieurs types de diffuseurs et doit approvisionner des échantillons et rechercher par tâtonnement celui qui se rapproche le plus de son besoin. A partir d'une spécification définissant l'indicatrice souhaitée, il ne trouvera pas de fabricant qui développera pour lui, le diffuseur adapté, sauf, peut-être pour des quantités justifiant l'investissement. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Selon la présente invention, un procédé de fabrication d'un diffuseur de lumière est particulièrement remarquable en ce que, à partir d'une couche d'un produit photosensible, cette couche est premièrement exposée à un flux lumineux résultant de la diffusion d'une source lumineuse cohérente à travers un diffuseur-mère, et deuxièmement développée, de telle sorte que le diffuseur est constitué d'un ensemble de points, chaque point ayant ainsi sa propre indicatrice qui dépend de l'angle solide sous lequel il voit le diffuseur-mère pendant ladite exposition. En d'autres termes, il s'agit d'insoler une couche photosensible avec une répartition lumineuse pseudo-aléatoire de type "speckle", par exemple, par un diffuseur-mère éclairé par un faisceau cohérent. Du fait que l'on peut maîtriser la taille de chaque grain de "speckle" on peut maîtriser l'étendue et la forme de l'indicatrie en chaque point du diffuseur que l'on peut ainsi adapter au mieux à chaque problème. Ladite source lumineuse cohérente est avantageusement une source laser de type Argon divergée par un objectif de microscope pour couvrir le diffuseur-mère, et, dans un mode de réalisation préféré, le diffuseur-mère est muni d'un diagramme dont la forme et la dimension son adaptées pour maîtriser, et donc déterminer, ledit angle solide de chaque point du diffuseur. Préférentiellement, on utilise un matériau photosensible à la phase, notamment la gélatine bichromatée développée à l'alcool. La présente invention sera bien comprise à l'aide d'un exemple, non limitatif, de réalisation illustré par les figures suivantes - Les figures la, lb, lc représentent des indicatrices obtenues avec des diffuseurs connus. - La figure 2 illustre le procédé de fabrication conforme à l'invention. - La figure 3 représente une indicatrice obtenue avec un diffuseur selon l'invention. Sur les figures la, lb, lc, l'ordonnée représente en % le coefficient de transmission de la lumière en fonction de l'abscisse, laquelle représente l'angle d'observation AO exprimé en degrés autour de la vision perpendiculaire soit "0" degré. La figure la est obtenue avec un verre opalin d'environ lmm d'épaisseur. La figure lb est obtenue avec un verre opalin d'environ 0,2 mm d'épaisseur. La figure lc est obtenue avec un verre comportant une face dépolie. Sur ces figures on remarque nettement les inconvénients déjà signalés : faible transmission et/ou pic assez pointu pour la transmission à "0" degré. La figure 2 illustre le procédé selon l'invention; Un laser Argon (LA) envoie son faisceau lumineux dans un objectif de microscope (OM) pour couvrir un diffuseur-mère (DM). Un diaphragme (DG) est disposé entre le diffuseur-mère et la couche photosensible (CP) de telle sorte que le flux de lumière reçu en chaque point de la couche photosensible soit maîtrisé. La couche photosensible est par exemple une gélatine bichromatée disposée sur un support tel qu'une plaque de verre. Le diffuseur-mère peut être constitué de deux verres dépolis sur une face. L'angle solide sous lequel, à partir d'un point de la couche photosensible, est vue la zone lumineuse du diffuseur-mère représente la dimension en ce point de l'indicatrice du diffuseur qui sera obtenu après un traitement selon un processus physico-chimique adapté. Le diffuseur obtenu peut être protégé par scellement d'une deuxième plaque de verre. Si l'on utilise une couche photosensible de type "surfacique" on obtient alors l'équivalent d'un dépoli de surface mais avec un parfait contrôle de la granularité et un meilleur rendement. Si l'on utilise un matériau de phase sensible dans son épaisseur (gélatine bichromatée développée à l'alcool par exemple), on obtient alors l'équivalent d'un dépoli dans la masse mais avec un parfait contrôle des hétérogénéités d'indice. Ces grains d'indices sont contrôlés en diamètre, en forme, et même en orientation par les configurations d'enregistrement. En faisant varier la puissance du laser, la dimension et la forme du diaphragme du diffuseur-mère ainsi que son indicatrice et sa distance avec la couche à insoler, il a pu être obtenu par ce procédé 1) Des indicatrices faisant +/- 20 degrés à 50 % (+/- 30 degrés à 1 %) (voir la figure 3). 2) Une transmission deux fois supérieure à celle d'un diffuseur classique de même largeur d'indicatrice, due à la réduction de la rétrodiffusion. 3) Une indicatrice à base rectangulaire ou autre forme adaptée au besoin. Il a pu même être réalisé un diffuseur diffusant par exemple dans un plan horizontal et transparent dans le plan vertical. Dans des diffuseurs classiques, l'indicatrice est toujours de base circulaire. 4) Une indicatrice adaptée en chaque point de l'hologramme : orientation de l'axe de symétrie et largeur de l'indicatrice différente entre le centre et le bord de l'enregistrement. En variante, la répartition lumineuse pseudo-aléatoire de type "speckle" peut être produite par - diffuseur éclairé par un faisceau cohérent et éloigné de la plaque photosensible. - diffuseur éclairé par un faisceau cohérent utilisé par contact. - masque d'amplitude utilisé par contact. Le matériau photosensible peut être de type - modulation de la surface - modulation de l'indice - modulation de la transparence avec copie de phase ultérieure. Un éventuel "Master" peut être obtenu soit par enregistrement d'un speckle de diffuseur, soit par masque numérique simulant une distribution de speckle. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un diffuseur de lumière, caractérisé en ce que, à partir d'une couche d'un produit photosensible, cette couche est premièrement exposée à un flux lumineux résultant de la diffusion d'une source lumineuse cohérente à travers un diffuseur-mère, et deuxièmement développée, de telle sorte que le diffuseur est constitué d'un ensemble de points, chaque point ayant ainsi sa propre indicatrice qui dépend de l'angle solide sous lequel il voit le diffuseur-mère pendant ladite exposition. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source lumineuse cohérente est une source laser de type Argon divergée par un objectif de microscope pour couvrir le diffuseur-mère. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le diffuseur-mère est muni d'un diaphragme dont la forme et la dimension sont adaptées pour déterminer ledit angle solide de chaque point. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite couche est constituée d'un produit photosensible à la phase. 5. Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite couche est de type surfacique. 6. Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite couche est de type sensible dans son épaisseur. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite couche est une couche de gélatine bichromatée à développer à l'alcool. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite couche est une couche de photopolymère. 9. Diffuseur de lumière par transmission destiné à être interposé entre une source de lumière et un objet à éclairer, résultant de la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Diffuseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite couche est plane et scellée entre deux plaques de verre après développement.