Brevet FR2719671A1 — publié le 19951110

"Coffret transportable pour effectuer des expériences d' oticue" L'invention concerne un ensemble d'expérimentation en coffret transportable par exemple sous la forme d'une mallette ou d'une valise, destiné à réaliser des expériences d'optique notamment sur la lumière et la couleur. En effet, la recherche et l'enseignement ont besoin de moyens spécifiques pour réaliser les expériences nécessaires à la vérification et à la démonstration des théories ayant trait à la lumière. Ces moyens existent dans certains laboratoires de photométrie et centres d'éclairagisme mais ils sont peu nombreux car ils nécessitent d'importantes installations généralement onéreuses. Les procédés modernes tels que diaporamas, vidéo, images de synthèse, peuvent illustrer ou simuler ces expériences mais leurs possibilités de trucage sont telles que leur crédibilité en est altérée. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en permettant de réaliser un grand nombre de ces expériences en agissant sur la lumière elle-même par une action purement manuelle. L'invention a également pour but de créer un ensemble d'expérimentation facilement transportable et susceptible d'être rapidement mis en oeuvre, par exemple de telle sorte qu'un conférencier puisse, au fur et à mesure de son exposé, en manipuler les éléments pour réaliser les expériences nécessaires à la compréhension de ses propos. A cet effet, l'invention concerne un ensemble d'expérimentation en coffret transportable pour effectuer des expériences d'optique, caractérisé en ce qu'il comporte, solidarisés dans un coffret muni d'au moins un organe de préhension, des panneaux munis de moyens d'assemblage amovible pour pouvoir prendre une position d'utilisation dans laquelle ils sont assemblés et constituent un caisson sensiblement parallélépipédique et une position de rangement dans laquelle ils sont logés dans le coffret fermé, l'un des panneaux portant des sources lumineuses adaptées à émettre des faisceaux lumineux colorés, et un panneau opposé dans la position d'utilisation étant un écran translucide, des cartes indépendantes munies de moyens de solidarisation amovible au caisson entre le panneau portant les sources lumineuses et l'écran dans la position d'utilisation, un pupitre de commande comportant des moyens d'alimentation électrique des sources lumineuses munis d'organes d'allumage, d'extinction et de réglage individuel de leur intensité lumineuse respective, et des moyens de liaison du pupitre de commande aux sources lumineuses. Grâce à ces caractéristiques, cet ensemble est particulièrement bien adapté à la réalisation d'expériences d'optique de base, pour l'enseignement et la recherche sur la lumière et la couleur, mais il est de plus susceptible d'apporter une aide substantielle pour la création de formes colorées pour les industries de la décoration telles que celles du tissu et du papier peint, ainsi qu'au spectacle en permettant de réaliser des images colorées d'un effet particulier, fixes ou mobiles, intéressantes entre autres pour le théâtre d'ombres en couleurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et représentée sur les dessins ci-joints dans lesquels - les figures 1 et 2 sont deux vues en perspective sous des angles différeras, d'un ensemble selon I'ien-icn, - la figure 2A montre schématiquement une lampe équipant l'ensemble selon l'invention et son porte-filtre, - les figures 3 à 6 montrent quelques uns des composants de l'ensemble d'expérimentation des figures 1 et 2, - les figures 7 à 12 montrent quelques exemples d'utilisations possibles de l'ensemble d'expérimentation des figures 1 à 6. L'ensemble d'expérimentation selon l'invention comporte un coffret 1 adapté à être aisément transportable et muni à cet effet d'au moins un moyen de préhension 11 tel qu'une poignée ou une lanière. Les figures 1 et 2 montrent plus précisément un coffret sous la forme d'une mallette ou valise de faibles dimensions contenant les différents organes utiles à des expériences d'optique, et plus particulièrement un caisson 2 démontable ou/et repliable de manière à pouvoir être rangé et transporté dans le coffret fermé, et à être utilisé éventuellement sans être sorti du coffret 1 lequel est alors en position ouverte. A cet effet, le caisson 2 est constitué de panneaux extérieurs 20, 21, 22, 23 munis de moyens d'assemblage amovible (non visibles) , de telle sorte que ces panneaux puissent être superposés dans des plans parallèles et/ou juxtaposés dans le même plan à l'intérieur du coffret fermé, certains panneaux étant alors désolidarisés les uns des autres (par exemple ceux constituant la surface latérale), et que les panneaux puissent être également assemblés à angles droits pour constituer approximativement un parallélépipède en position d'utilisation en chambre de projection corme cela sera vu plus loin. Les moyens d'assemblage amovible peuvent à cet effet être du type charnière d1articulation, ou à accrochage, par exemple. Le caisson 2 peut selon les besoins comporter une paroi supérieure complète pour être utilisé en chambre noire, ou être entièrement découvert, ou encore partiellement couvert, par exemple pour une utilisation en chambre de projection. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, le caisson 1 est utilisé en chambre de projection et à cet effet, lorsqu'il est assemblé, comporte un compartiment pour des sources lumineuses adaptées à émettre des faisceaux lumineux colorés, muni d'une paroi supérieure 24. Les sources lumineuses disposées dans ce compartiment, donc non visibles sur ces figures, sont ici des lampes à réflecteur dichroïque (faisceau froid), très basse tension (12 volts) munies de filtres de couleur. Chaque lampe et son porte-filtre 25' est fixée sur un panneau vertical 23 s'étendant parallèlement à l'un des flancs du coffret et constituant l'une des faces du parallélépipède. La face parallèle opposée du parallélépipède est constituée par un panneau translucide blanc 21, destiné à jouer le rôle d'écran permettant de visualiser les flux lumineux émis par les lampes, de manière visible par un observateur extérieur. Les lampes sont munies d'une douille 25. L'ensemble lampe-douille est protégé par un capot de protection ajouré non représenté sur les figures. Cet ensemble comprend également un pupitre de commande 3 comportant des circuits d'alimentation électrique des sources lumineuses munis d'organes 31 d'allumage général et d'extinction générale, de protection générale (fusibles), de réglage de la tension d'alimentation générale, à voyants lumineux, repérés (interrupteurs individuels), à voyant lumineux, repérés, commandant une série de lampes R, V, B (interrupteur) , et un cordon secteur 32. Un cordon de liaison 4 permet de relier le pupitre de commande 3 aux sources lumineuses ; l'ensemble d'alimentation et de réglage est électronique. La multiplication des expériences d'optique possibles simplement en agissant sur les intensités relatives des faisceaux lumineux (visualisation de l'impact de chaque faisceau et des mélanges de couleurs) est rendue possible par l'utilisation de dispositifs divers intercalés dans les faisceaux, tels que des filtres neutres ou non, des masques, des diaphragmes, des fentes, voire des lentilles, et selon l'invention, ces dispositifs sont portés par des cartes 5 adaptables de manière amovible dans le caisson entre les sources lumineuses et l'écran. A cet effet, les cartes 5 présentent des dimensions extérieures inférieures à celles de la section transversale droite intérieure du caisson 2 et l'un de leurs bords est solidarisé à une bande 51 de plus grande longueur et dépassant de chaque côté ses extrémités ; de la sorte, la carte 5 peut être suspendue à l'emplacement désiré dans le caisson lorsque la bande 51 est posée sur les chants des faces latérales opposées 20, 22 de celuici ; avantageusement la bande 51 est en matière rigide ou semi-rigide ; elle peut comporter, dans son chant inférieur, des encoches 52 centrées chacune sur une face latérale 20, 22 du caisson, ces encoches servant alors au guidage longitudinal des cartes intercalaires par rapport à ces faces latérales, lorsqu'on déplace les cartes longitudinalement pour réaliser graduellement des mélanges de couleur. Des emplacements typiques pour les cartes 5, respectivement à proximité immédiate de l'écran 21, à mi-distance entre l'écran et la cloison de sortie du compartiment pour les sources lumineuses, et à proximité immédiate de cette cloison de sortie, sont respectivement repérés par I, II, et III, sur les figures 1 et 2. Dans le cas présent, les sources lumineuses (dont certaines sont représentées schématiquement sur les figures 7 à 12) sont au nombre de sept, une lampe "blanche" Bc de température de couleurs connue présentant un indice de rendu des couleurs voisin de 100, une lampe rouge R, une lampe bleue B, une lampe verte V, une lampe jaune J, une lampe jaune monochromatique Y, et une lampe cyan C. Les lampes de couleur sont disposées le long d'une circonférence et régulièrement espacées, tandis que la lampe blanche est disposée au centre du cercle. A titre d'exemple, un certain nombre d'expériences possibles utilisant quatre cartes intercalaires 5 ont été décrites. Ces quatre cartes intercalaires sont ici une carte 5A à fond opaque présentant un trou central 53 de relativement petit diamètre (quelques centimètres), une carte 5B à trou central 54 sensiblement plus grand que le précédent (une dizaine de centimètres), une carte 5C à fond transparent clair présentant un disque central opaque 55 de diamètre sensiblement égal à celui du plus grand des trous (une dizaine de centimètres), et une carte 5D à fond opaque présentant en son centre une figure circulaire de diamètre relativement grand (sensiblement plus d'une dizaine de centimètres) constituée d'un trou 56 en demi-cercle et d'une charte de couleurs translucide 57 correspondant au spectre visible, les couleurs étant disposées en demi-couronnes circulaires concentriques en partant d'un demi-cercle central de petit diamètre. Expérience nO 1 (figure 7) La carte 5A comportant un trou 53 de faible diamètre étant interposée entre les sources lumineuses et l'écran, à proximité immédiate de la paroi de sortie du compartiment des lampes (position III sur les figures 1 et 2), le fait d'allumer n'importe quelle lampe crée sur l'écran n disque lumineux de couleur correspondante. Expérience nd 2 (figure 8) La carte 5B comportant un trou 54 de plus grand diamètre étant interposée entre les sources lumineuses et l'écran, à proximité immédiate de ce dernier (position I sur les figures 1 et 2), le fait d'allumer les lampes rouge R, verte V et bleue B simultanément crée sur l'écran un disque blanc. Expérience nO 3 (figure 9) Si l'on reproduit les conditions de l'expérience n" 2, à cela près que l'on écarte la carte 5B de l'écran (position II sur les figures 1 et 2), on met en évidence la synthèse additive des couleurs, car on obtient trois cercles sécants dont l'"intersection" est un triangle curviligne blanc, les intersections deux à deux sont respectivement jaune (rouge + vert) cyan (vert + bleu), et magenta (bleu + rouge), et les parties sans intersection naturellement de la couleur de la lampe correspondante (respectivement rouge, verte et bleue). Expérience nO 4 (figure 10) Si l'on reproduit les conditions de l'expérience n" 3 à cela près que l'on remplace la carte 5B à trou de plus grand diamètre par la carte 5C à fond transparent présentant un disque central opaque, on met en évidence la synthèse soustractive des couleurs et l'on obtient une intersection centrale des trois cercles noire, des intersections deux à deux respectivement bleue (cyan - magenta), rouge (magenta jaune), et verte (jaune - cyan), et des parties périphériques respectiveet cyan, magenta et jaune. La composition partielle des couleurs peut s'obtenir dans ce cas sans carte intercalaire, en plaçant sur l'écran des filtres respectiveme-.t cyan, agenta et jaune et en les éclairant en lumière blanche ou colorée en fonction des démonstrations. Expérience nO 5 (figure 11) Si l'on reproduit les conditions de l'expérience nO 2 à cela près que seules deux lampes sont allumées simultanément, on obtient un disque blanc par exemple si les lampes bleue et jaune sont allumées. Expérience nO 6 (figure 12) Si l'on reproduit les conditions de l'expérience nO 5 à cela près que l'on écarte la carte 5B de l'écran, on obtient deux cercles sécants dont l"'intersection" est blanche, les parties sans intersection étant respectivement bleue et jaune ; on obtiendrait toujours une intersection blanche et des parties complémentaires de même couleur que les lampes avec respectivement rouge et cyan, ou vert et magenta. Expérience nO 7 (non représentée) En disposant la carte 5D comportant une charte de couleurs devant l'écran, on peut apprécier le rendu des couleurs des faisceaux lumineux dans la partie supérieure du disque, la partie inférieure donnant la couleur apparente de la lumière utilisée, la lampe blanche émettant sa lumière de référence blanche avec une température de couleur connue et un indice de rendu des couleurs égal à 100. On peut également, avec la charte de couleurs, faire apparaître l'une après l'autre des lumières blanche ou colorées d'apparence identique mais de compositions spectrales différentes, les appréciations s'effectuant en partie basse et haute du cercle. Notamment, le blanc est obtenu avec la lampe blanche, ou la combinaison des lampes verte, rouge, et bleue, ou la combinaison des lampes bleue et jaune (monochromatique ou non) ; le jaune est obtenu avec la combinaison des lampes rouge et verte ou naturellement l'une des lampes jaunes. En résumé, il est ainsi possible de mettre en évidence le fait que le mélange des faisceaux lumineux permet, par synthèse additive, de composer de la lumière blanche de différentes compositions spectrales, ainsi que toutes les couleurs du spectre visible. On peut également effectuer sur l'écran des mesures d'éclairement, de luminance et de chromaticité à l'aide d'un colorimètre afin de déterminer sur un diagramme de chromaticité CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) les points de couleur, les longueurs d'ondes ou les températures de couleur, et un grand nombre d'autres expériences d'optique en fonction du nombre de sources lumineuses, de leur intensité lumineuse, de leur composition spectrale, de leur position relative et des particularités des cartes intercalaires (formes, dimensions, nombre sur un même plan ou non, position relative), car bien entendu l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra en prévoir d'autres formes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Ensemble d'expérimentation en coffret transportable pour effectuer des expériences d'optique, caractérisé en ce qu'il comporte, solidarisés dans un coffret (1) muni d'au moins un organe de préhension (11) , des panneaux (20, 21, 22, 23) munis de moyens d'assemblage amovible pour pouvoir prendre une position d'utilisation dans laquelle ils sont assemblés et constituent un caisson (2) sensiblement parallélépipédique et une position de rangement dans laquelle ils sont logés dans le coffret fermé, l'un (23) des panneaux portant des sources lumineuses (R, B, V, J, Y, C, Bc) adaptées à émettre des faisceaux lumineux colorés, et un panneau opposé dans la position d'utilisation étant un écran translucide (21), des cartes (5) indépendantes munies de moyens (51) de solidarisation amovible au caisson entre le panneau portant les sources lumineuses et l'écran dans la position d'utilisation, un pupitre de commande (3) comportant des moyens d'alimentation électrique des sources lumineuses munis d'organes (31) d'allumage, d'extinction et de réglage individuel de leur intensité lumineuse respective, et des moyens (4) de liaison du pupitre de commande aux sources lumineuses. 2 - Ensemble d'expérimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coffret est une mallette (1) ou une valise, dont l'organe de préhension est une poignée (11). 3 - Ensemble d'expérimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage amovible comprennent des moyens d'articulation. 4 - Ensemble d'expérimentation selon la revendication ', caractérisé en ce que les moyens de solidarisaticn amovible des cartes (5) comprennent au moins une bande (51) solidarisée à la carte le long d'un bord de celle-ci et dépassant de chaque côté des extrémités de ce bord, de sorte que la bande puisse être posée sur les chants des faces latérales (20, 22) du caisson (2) lorsque celui-ci est en position d'utilisation. 5 - Ensemble d'expérimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cartes (5) comportent des moyens (52) de guidage longitudinal par rapport au caisson (2) en position d'utilisation de telle sorte qu'elles puissent être déplacées longitudinalement dans le caisson. 6 - Ensemble d'expérimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le caisson (2), en position d'utilisation, comporte un compartiment dans lequel sont logées les sources lumineuses (R, B, V, J, Bc, Y, C). 7 - Ensemble d'expérimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, sur le panneau (23) portant les sources lumineuses (R, B, V, J, Y, C), plusieurs sources lumineuses sont disposées approximativement le long d'une circonférence. 8 - Ensemble d'expérimentation selon la revendication 7, caractérisé en ce que, sur le panneau (23) portant les sources lumineuses (R, B, V, J, Y, C), une source Bc est disposée approximativement au centre de la circonférence.