Brevet FR2739035A1 — publié le 19970328

DESCRIPTIF Ce brevet fait référence au brevet antérieur N09511585. Les effets lumineux provoqués par la mise en relief des trajectoires naturelles des balles lumineuses dans des conditions crépusculaires ou nocturnes, ainsi que les changements de coloration se traduisent par une fascination visuelle et un amusement de l'enfant, une amélioration spectaculaire des effets de jonglerie, ou encore par la création de nouvelles règles de jeux basées sur les variations de coloration des balles. Les dimensions approximatives des balles lumineuses peuvent varier de 5 à 15 centimètres de diamètre environ, ceci en fonction de l'âge et de la taille de la main des utilisateurs. Le diamètre des ballons lumineux peut aller de 15 à 40 centimètres et plus. On peut étendre l'idéé de balle lumineuses aux objets ovoides, polyèdriques, ou quilles de jonglage Les balles ou ballons lumineux sont équipés d'un système permettant d'obtenir un ou plusieurs changements de coloration de la luminescence Elles sont principalement constituées des parties suivantes: structure externe comportant: -la ou les enveloppes externes (2) structure interne comportant: - boîtier à pile et la ou les piles génératrices (4) d'énergie. - réseaux lumineux colorés différemment - le ou les interrupteurs ou détecteurs de pression.(3) - éventuellement d'un ou de systèmes électroniques gérant l'activation des différents réseaux lumineux. - éventuellement des déflecteurs et/ou des miroirs, lentilles permettant de traiter la lumière. PARTIE HXTHRNE La partie externe est composée d'une ou plusieurs enveloppes (demi-sphères par exemple). Celles-ci sont - soit transparentes ou suffisamment translucides (21,22) pour laisser passer la lumière. Dans ce cas, un jongleur utilisant un tel type de balles dans des conditions crépusculaires ou nocturnes donne l'impression de jongler avec des boules de lumières colorées qu'il fait changer de couleur à volonté. -soit opaques (23) mais comportant des orifices transparents ou translucides pour laisser s'échapper la lumière. Dans ce cas, le canal aboutissant à l'orifice est équipé de déflecteurs et/ou de miroirs et/ou de lentilles (U,V) et/ou de diaphragmes (W), etc... afin de traiter la lumière sortante de la balle. On obtient ainsi, dans des conditions nocturnes ou crépusculaires, des rayons ou des cônes lumineux sortant d'une masse opaque. Ainsi, on a l'impression qu'un jongleur, utilisant un tel type de balles, jongle avec des rayons ( R1,R2,R3,R4) ou cônes lumineux colorés qu'il fait changer de coloration et/ou de position à volonté.(Figure 11). - soit partiellement transparentes ou translucides, par exemple sur une demi-sphère, et partiellement opaques et munies d'orifices, par exemple sur l'autre demi-sphère. On obtient ainsi la synthèse de l'effet d'une demi-sphère lumineuse et de rayons ou cônes lumineux. Ces enveloppes sont suffisamment résistantes aux chocs; elles sont éventuellement doubles (plusieurs couches) afin de limiter et amortir les chocs sur la structure interne Les enveloppes comportent éventuellement des guides discrets en relief (crénelure, raie, inclinaison) permettant aux doigts de trouver plus facilement par le toucher la localisation de l'interrupteur ou de la partie où effectuer la pression sur le détecteur ou capteur de pression. Les enveloppes comportent éventuellement des motifs, dessins, ombrages opaques. Par exemple, un ombrage représentant un lapin peut être situé sur la partie périphérique de l'orifice lumineux. L'enfant voit ainsi l'ombre du lapin sur une surface plane Elles peuvent comporter aussi des colorations partielles Par exemple, une balle lumineuse de version simple peut avoir une demi-sphère translucide rouge et l'autre demi-sphère translucide bleue ce qui accentue et uniformise les colorations issues des lampes internes. Les enveloppes sont éventuellement entièrement ou partiellement démontables, de manière à avoir accès à la partie interne afin de pouvoir changer les éléments usés ou cassés, les piles, etc... Ceci peut être réalisé par des systèmes (5) de vissage, encastrement, bouchon, coulissage (9), etc.. Les enveloppes comportent éventuellement des perforations ou orifices permettant le vissage, l'encastrement, le coulissage, la fixation, etc... de la structure interne et des éléments d'interface. Néanmoins, un moulage de bonne conception peut permettre de simplifier les systèmes d'assemblage. Par exemple, la structure externe (enveloppe) et la structure interne supportant les éléments internes ne peuvent faire qu'un seul corps. Pour l'accessibilité au sein de la balle il suffit alors d'avoir seulement deux demi-structures indépendantes et démontables. Il suffit alors d'un seul système d'assemblage (vissage par exemple) (figure 5). Parmi les matières répondant aux différentes exigences et contraintes pour la constitution des structures externes et internes, les matières plastiques semblent bien adaptées. Néanmoins, les enveloppes peuvent être constituée de plusieurs matériaux. On peut, par exemple, imaginer un maillage ou grillage recouvert d'une pellicule translucide. De même, une armature plus rigide (métal, plastique très résistant) peut servir d'enveloppe dans la mesure où elle laisse suffisamment d'interstices pour le passage de la lumière. De plus, si l'on souhaite obtenir un rebond de la balle, on peut choisir un élastomère translucide et dans ce cas la structure externe doit être étanche à l'air. Dans le cas des ballons de plage la structure externe doit être étanche à l'eau. Dans le cas d'un polyèdre (par exemple dodécaèdre), les extrémités de la structure interne (arêtes) peuvent se confondre avec la structure externe (figure 10). PARTIs INTERNE La partie interne est une structure ou un support comportant principalement: - piles (4) - réseaux lumineux - interrupteurs, combinateurs, ou capteurs de pressions (3). - éléments électroniques nécessaires au traitement des signaux. Pour les ballons, les matériaux devront être particulièrement résistants et solides et les interrupteurs ou capteurs de pression à l'abri des chocs directs. Par ailleurs, certains interrupteurs ou capteurs de pression peuvent éventuellement être exposés aux chocs directs (ils doivent donc être particulièrement résistants) si l'on souhaite obtenir des changements de coloration involontaires, par exemple lors d'un rebond. Cependant, dans les cas de figure ou l'on souhaite effectuer le changement de coloration manuellement et volontairement par cliquetage ou pression: -les interrupteurs, combinateurs ou capteurs de pression devront être suffisamment rigides pour ne pas se déclencher lors de chocs mineurs et suffisamment souples pour se déclencher par pression manuelle. -les interrupteurs, combinateurs ou capteurs de pression sont positionnés et conçus de manière à être facilement accessibles et aisément utilisables par 1utilisateur. SOURCE NERATRICE D'BLBCTRICITE - une ou des sources génératrices d'électricité (en particulier piles rechargeables ou non) sont reliées aux interrupteurs ou détecteurs de pression gérant les réseaux lumineux. Ces piles sont de tailles variables selon l'ensemble de la conception, et particulièrement de la forme et de la taille de leur compartiment accessible (4). -il peut aussi s'agir d'une batterie rechargeable par le biais d'un transformateur sur le secteur. ROSEAUX LUMINEUX Plusieurs réseaux lumineux de coloration différente constitués de lampes à incandescence colorée ou de diodes électroluminescentes colorées (ou systèmes de production de lumière: halogène, etc...). Ces réseaux lumineux comportent bien sur les résistances et autres éléments électroniques nécessaires à leur bon fonctionnement Ces réseaux sont en aval des interrupteurs ou capteurs/séquenceurs qui les gèrent. Leur point de départ est situé sur la structure interne et ils sont suffisamment éloignés des enveloppes pour éviter les chocs directs. De plus, ces réseaux ne sont pas lâches afin d'éviter des entre-chocs internes entre les lampes ou les diodes, et contre la structure interne. Leur socle peut éventuellement être équipé d'un absorbeur ou amortisseur de chocs. Un réseau lumineux est composé d'un ou plusieurs éléments producteurs de lumière (par exemple, petites lampes à incandescence). Lorsqu'vil y en a plusieurs, elles sont de préférence disposées aux quatre points cardinaux ou logiquement dans l'espace afin d'uniformiser et homogénéiser les sources lumineuses. Un réseau lumineux peut être constitué de lampes de même couleur ou de différentes couleurs. INTERRUPTEURS OU coKBINATgtlRS. Un ou plusieurs interrupteurs (interrupteur marche/arrêt, inverseur, ou plus complexe tels des tripolaires, tétrapolaires, etc...) selon le degré de complexité des changements de coloration des balles (2,3,4,...10, etc. changements de couleurs sont possibles) Ces interrupteurs sont principalement des interrupteurs (3) maintenant leur position acquise après le départ de la pression du ou des doigts. Cependant, certains peuvent apporter une luminosité supplémentaire uniquement si la pression du doigt est maintenue. Les systèmes actionnant les interrupteurs peuvent être multiples (boutons, cliquets, poussoirs, leviers, boutons-poussoirs, commandes, demi-sphère de l'enveloppe, simples lamelles (14A/14B) en contact durant une pression, etc. .) Pour illustrer un des circuits électriques possibles (figure 13), par exemple, pour une balle permettant d'obtenir 3 couleurs différentes, on aura un interrupteur général (A) (marche/arrêt), permettant d'éteindre ou d'activer l'interrupteur inverseur (B). L'interrupteur (B) active soit le réseau de diodes rouges (D) soit l'interrupteur (C). L'interrupteur active soit le réseau de diodes vertes (E), soit le réseau de diodes jaunes (F). On peut aussi imaginer des systèmes utilisant une technologie plus complexe (combinateur, commutateur, etc...) aboutissant à la gestion de multiples réseaux colorés. Le nombre et le type d'interrupteurs et de réseaux colorés ne sont limités que par l'encombrement interne de la balle et des contraintes liées à la miniaturisation. On peut aussi imaginer des formes polyédriques où chaque face ou certaines faces du polyèdre peuvent engendrer un changement de coloration par cliquetage (figure 10). De même, pour les formes sphériques de multiples interrupteurs peuvent être disposés si l'on veut obtenir de multiples colorations différentes. Néanmoins, outre les combinateurs ou commutateurs (tétrapolaires...) permettant sur un seul bouton-poussoir d'obtenir de multiples colorations on peut aussi imaginer l'utilisation d'un capteur ou d'un détecteur de pression unique, qui, couplé avec un système électronique permettra de gérer à volonté les différents systèmes lumineux. CAPTEURS OU DHTHCTHURS DZ PRESSION On peut utiliser des systèmes très sophistiquéq mais on peut aussi utiliser un simple contact (14) générant une impulsion électrique qui est traitée électroniquement. Dans ce cas c'est la pression des doigts qui engendre l'impulsion et la position n'est pas acquise lorsqu'il y a relachement ( contrairement au système par interrupteur inverseur). C'est le système électronique situé en aval du contact qui gère et enregistre l'impulsion (figure 14,15,16). Globalement, ce système permet, (suite à une initialisation du registre à décalage, lors de la mise sous tension, par un monostable et une temporisation), d'enregistrer les pressions sur le capteur de pression (contact) et de générer une impulsion propre grâce à un trigger (4584). Après traitement logique du signal électrique le registre à décalage (registre A) est activé et gère en sortie quatre lampes ou réseaux de lampes (L1,L2,L3,L4) précédées d'une amplification par des transistors (T1,T2,T3,T4). Plus précisément: - lors de l'initialisation (master reset MRA), le registre à décalage est initialisé à 0001 et la lampe (L1 - rouge) est allumée. - une première action sur le contact (capteur de pression), engendre une impulsion qui est envoyée sur l'horloge (CPA) du registre.(A). Le code du registre est alors décalé à 0010 et la lampe (L2 - bleue) est allumée. - une deuxième action sur le contact engendre une impulsion sur l'horloge du registre qui décale le code du registre à 0100 et la lampe (L3 - verte) est allumée. - une troisième action sur le contact et le code devient 1000 et la lampe (L4 - jaune) est allumée (De plus, le 1 du poids fort (Q3A) est envoyé sur l'entrée série (DA) du registre a décalage). - une quatrième action sur le contact et le code repasse à 0001 et la lampe (L1 - rouge) est de nouveau allumée.(le 1 de l'entrée série (DA) est placé sur le poids faible QOA et le code repasse à 0001). Ceci explique succinctement le fonctionnement du registre A du registre double à décalage (par exemple le 4015 ). Néanmoins, on pourrait aussi utiliser le registre B et gérer 4 nouveaux réseaux lumineux supplémentaires. Ce système électronique permet donc de réduire considérablement le nombre d'interrupteurs inverseurs nécessaires (on peut cependant imaginer d'utiliser des combinateurs ou commutateurs tétrapolaires, par exemple) pour gérer de multiples réseaux colorés, puisqu'un seul capteur à pression (contact) suffit. Ceci peut être intéressant pour diminuer l'encombrement interne ou les coûts de fabrication. De plus, si le registre à décalage est double on peut utiliser le registre B (par exemple toutes les 15 pressions du capteur) pour compter les pulsions et déclencher un chenil lard (par exemple, un clignotement de 0,5 seconde des 4 lampes pendant 8 secondes) puis, réinitialiser le registre double sur la lampe (L1 - rouge). Ceci est intéressant si l'on souhaite obtenir des effets particuliers de flashs, clignotements, etc. PRECISIONS SUR LES TYPE DAGENCEMENTS POSSIBLES. Citons différents cas, car l'on peut fabriquer indifféremment l'un ou l'autre cas selon le degré de technologie que l'on souhaite utiliser. Certaines balles de conception simple seraient destinées aux enfants, et d'autres plus complexes seraient destinées aux jongleurs amateurs, par exemple. Diverses possibilités peuvent répondre aux différentes contraintes. Les systèmes actionnant les interrupteurs, capteurs ou combinateurs peuvent être positionnés suivant les 5 cas généraux suivants: 1 - Ils sont juste en dessous de la face extérieure de l'enveloppe externe et sont indépendants (12) de celle-ci (figure 1) Ils sont directement accessible par le ou les doigts du manipulateur Le bouton (ou système actionnant) est alors soit large soit étroit et accessible seulement par un doigt et la manipulation peut parfois être difficile si le bouton est de petite taille. On peut avoir recours à de gros boutons (figure 2) 2 - Ils sont partiellement indépendant de l'enveloppe et.ils sont indirectement accessible par pression de l'enveloppe (figure C'est le cas des détecteurs de pression par contact. Ainsi une lamelle ( 14A) est fixée sur la face interne de l'enveloppe et un espace judicieusement choisi la sépare de l'autre point de contact (14B) situé sur la structure interne. L'enveloppe (22) doit être suffisamment souple et déformable pour provoqué le rapprochement des deux points de contact (figure 9 et16). L'impulsion est gérée par un système électronique en aval (figure 15). Deux contacts diamétralement opposés et remplissant la même fonction peuvent augmenter la reussite statistique du cliquage (figure 9). 3 - Ils sont tangentiels (13) à la partie intérieure de l'enveloppe externe et sont, par conséquent, presque indépendants. L'enveloppe externe est alors suffisamment souple (22) pour se déformer et activer le système actionnant ou bien elle est rigide et coulissante (21). C'est en fait un cas intermédiaire entre système indépendant ou dépendant de l'enveloppe. On peut appliqué cet agencement autant pour les systèmes avec interrupteur, combinateur ou contact ( figure 3). Ceci permet , par exemple de mettre à l'abris des chocs directs la partie établissant le contact. 4 - Ils sont dépendants, solidaires (11) de l'enveloppe externe et confondus avec celle-ci. Le système actionnant est alors vissé, encastré, collé, etc... avec l'enveloppe(2). Cette enveloppe peut être rigide (21) ou souple(22) comme dans le cas de la figure 5. Si l'enveloppe est rigide (21) ceci permet, en particulier, d'élargir la zone ou la pression engendrera l'effet de changement de coloration (par exemple, sur une demi-sphère coulissante ceci est aussi vrai pour un système tangentiel). Ainsi, la partie de l'enveloppe concernée devient le système actionnant et la manipulation nécessite moins de précision ( figure 4 et 12). On constate que ce système permet une utilisation plus rapide et aisée car elle nécessite moins de précision de la part de l'utilisateur Ainsi, le cas le plus simple consiste à avoir deux demi-sphères dont lune est en fait confondue avec le système actionnant( figure 12 et4) etr doit pouvoir coulisser (9). Pour ce une décalage (7) ou espace est présent entre les demi-sphères. La demi-sphère doit pouvoir coulisser afin de permettre la descente du système actionnant l'interrupteur inverseur, le combinateur tétrapolaire ou le capteur de pression (c'est le cas typique du bouton poussoir, par exemple) (figure 4,12). On peut éventuellement lester la balle de manière à ce qu'elle retombe le plus souvent possible en position système actionnant vers le haut (ou à l'opposé de la paume de la main). Mais, on peut aussi compliquer l'agencement en utilisant deux systèmes actionnant diamétralement opposés (figure 8~) et remplissant la même fonction (cas de contact dont l'impulsion est gérée par un registre à décalages) ou diverses fonctions (cas de l'interrupteur inverseur). On aura ainsi une excellente réussite statistique du cliquage volontaire et manuel. Ainsi, on peut espérer respecter le barycentre de la balle et obtenir des trajectoires naturelles. On peut aussi améliorer le pourcentage de réussite au cliquetage en décalant la ligne de séparation (8) des deux demi-sphères de 450 ( au lieu de 900) par rapport à l'axe de l'interrupteur. contact et la ligne de décalage (figure 6). De même on peut imaginer, en conservant l'idée des 450, de former une sinusoïde avec la ligne de séparation (8) des deux demi sphères ( cette ligne forme alors une courbe ressemblant au symbole du Tai Ki asiatique) qui permet un cliquage dans pratiquement toutes les positions de la balle dans la paume de la main (figure 7). 5 - Enfin on peut combiner les différents cas cités précédemment (systèmes actionnant indépendants, tangentiels ,solidaires de 1' enveloppe externe) Ainsi, de multiples types d'agencement sont possibles dont l'essentiel des types sont décrits et la nature des systèmes actionnant peut être multiple. OPTIONS Les balles peuvent éventuellement: - être lestées afin d'obtenir un poids satisfaisant ou de les rééquilibrer en leur barycentre naturel - comporter des aimants proches de l'enveloppe afin d'obtenir des effets lors de manipulations ou de jonglage. - comporter des éléments électroniques permettant des effets spéciaux: flash, clignotement, extinction momentanée, etc.. DESCRIPTIF DES FIGURES Les différentes figures représentent principalement des coupes de balles ( à l'exception des schémas électroniques ou fonctionnels) de balles dont la numérotation de schéma correspond.: *** - 1 Système actionnant un interrupteur (inverseur...) ou combinateur( tétrapolaire...) ou contact( capteur, détecteur de pression...). -11 solidaire de l'enveloppe -12 indépendant de l'enveloppe -13 tangentiel à l'enveloppe. -14 un point de contact solidaire de l'enveloppe est indépendant de l'enveloppe et solidaire. de la structure interne. *** - - 2 Enveloppe, structure externe. - enveloppe translucide plutôt rigide.(21) - enveloppe translucide plutôt souple.(22) - enveloppe opaque.(23) *** - - 3 compartiment de l'interrupteur, combinateur ou le contact et son aval électronique du contact *** - - 4 compartiment des piles *** - - 5 renfort ou système de vissage, encastrement, assemblage *** - - 6 point de conctact, départ des réseaux lumineux ( qui ne sont pas représentés en général pour ne pas encombrer les schémas). - - 7 décalage entre deux enveloppes au niveau de leur séparation. *** - 8 ligne de séparation de deux enveloppes ( en surimpression sur les coupes de balles). *** - - g système de coulissage. FIGURE 1 illustre le cas d'une balle lumineuse comportant des interrupteurs inverseurs (dont un marche arrêt) ou combinateurs(3) dont les systèmes actionnants (12) sont indépendants des enveloppes (21). FIGURE 2 illustre le cas d'une balle lumineuse dont le système actionnant (12) (1' interrupteur ou combinateur ou contact (3)) est particulièrement gros et indépendant de I'enveloppe(21). FIGURE 3 illustre le cas d'un système actionnant (13) tangentiel à l'enveloppe (22) qui doit être suffisamment souple. FIGURE 4 illustre le cas ou le système actionnant (11) est solidaire de l'enveloppe(21). L'enveloppe est composée de deux demi-sphères séparéés par un décalage(7) et donc une ligne de séparation (8). FIGURE 5 illustre le cas ou le système actionnant (11) est solidaire de l'enveloppe (22) qui est suffisamment souple. La balle se démonte par les systèmes de vissage et assemblage (5) FIGURE 6 illustre le cas d'une balle ou la ligne de séparation (8) des enveloppes forme un angle de 450 avec l'axe du système actionnant (11) l'interrupteur. FIGURE 7 illustre le cas d'une balle avec une ligne de séparation (8) de forme sinusoidale. FIGURE 8 illustre le cas d'une balle ou les systèmes actionnants (11) sont diamétralement opposés et solidaires des enveloppes (21). FIGURE 9 illustre le cas d'une balle où le point de contact (14A) est solidaire de l'enveloppe suffisamment souple (22) et le point de contact (14B) est solidaire de la structure interne. De plus les deux capteurs de pression par contact sont diamétralement opposés et remplissent éventuellement la même fonction ( ceci afin d'augmenter la probabilité de la réussite du cliquage). FIGURE 10 illustre le cas d'une balle polyèdrique (dodécaèdre) (schéma figuratif en trois dimensions). FIGURE 11 illustre le cas d'une balle d'enveloppe opaque (23) comprenant quatre lampes (P) différemment équipées, en particulier: - déflecteurs: (S) - lentille divergente: (U) - lentille convergente: (v) - diaphragme: (W) On obtient alors des faisceaux (R) lumineux différents: - conique divergent:.R1 - plutôt droit: R2 - conique convergent: R3 - fin : R4 FIGURE 12 illustre un système guidant le coulissage(9) de deux demi-sphères et soulageant ainsi les forces exercées sur le système actionnant(ll). FIGURE 13 est un schéma électrique d'une balle comportant trois interrupteur et trois réseaux lumineux (D,E,F) . interrupteur général (A) active l'interrupteur inverseur (B).L'interrupteur inverseur (B) active soit le réseau lumineux (D) de diodes électroluminescentes ou bien l'interrupteur inverseur (C). L'interrupteur inverseur active soit le réseau lumineux (E) ou le réseau lumineux (F). FIGURE 14 représente le schéma fonctionnel d'une balle ayant un contact dont l'impulsion est gérée par un trigger, traitement logique, registre à décalage etc.. REVENDICATIONS - Objets lumineux ( sphériques. cvoïdes ou polyédriques . caracterisés par le fait qu'ils comportent un moyen de changements de coloration. 1 - Objets lumineux selon la re-endication 1. caractérisés par le fait qu'ils comportent plusieurs reseaux lumineux ( lampes. diodes ou système de production de lumière. tels les halogenes...) de coloration différentes. 3 - - Objets lumineux selon la re-endication 1 et 2. caractérisés par le fait qu'ils comportent un moyen de changement de coloration par la présence d'au moins un système générant une impulsion électrique qui est ensuite traitée électroniquement. 1 - Objets lurnineux selon la revendication 3. caractérisés par le fait que le système générant ou orientant l'impulsion électrique soit un simple contact ( ou capteur de pression ) ou plusieurs contacts (interrupteurs inverseurs). 5 - Objets lumineux selon la revendication 3. caractérisés par le fait que ie système traitant l'impulsion électrique. puisse être des triggers générant une impulsion propre. traitée logiquement par un registre à décalage. 6 - Objets lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisés par le fait que sa forme tridimensionnelle puisse être celle d'une quille de jonglage équilibrée. ; - Objets lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisés par le tait qu'ils comportent au moins une enveloppe externe transparente ( 21. 72 ) suffisarnment translucide ou bien opaque ( 23 ) avec des orifices suffisarnment translucides. 8 - Objets lumineux selon la revendication 7 caractérisés par le fait qu'ils comporent une enveloppe externe opaque. mais dont les orifices translucides. aboutissent à la visualisation des faisceaux lumineux ( traitement de la lumière par diaphragme ( N ). lentilles ( U. V ). déflecteurs ( S )...).