Brevet FR3059789A1 — publié le 20180608

Domaine de l'invention La présente invention concerne d'une façon générale le domaine des appareils pour engendrer des motifs lumineux tridimensionnels. Elle s'applique en particulier aux dispositif destinés à restituer l'effet d'armes factices lumineuses du type « sabre Laser », pour des effets spéciaux, des jeux, des spectacles, etc. Arrière-plan de l'invention Il est connu par le document W02006064190A1 un générateur de fumée utilisant la pompe péristaltique comme pompe d'alimentation du liquide à vaporiser. Il est connu par le document W02014030987A1 un générateur de fumée. Il a pour principal inconvénient sa grande taille, ce qui le rend encombrant et non portatif. Il est par ailleurs relié à une alimentation secteur, ce qui exclut toute utilisation nomade. Il est connu également par le document EP2837987A2 un générateur de fumée permettant de maîtriser les paramètres de la fumée sans pour autant être couplé à un dispositif de projecteur lumineux. Il est enfin connu par le document W02013049901A1 un dispositif portatif qui associe un système de production de fumée avec une source lumineuse, mais dans deux équipements distincts et sans aucune corrélation. Résumé de l'invention Pour remédier aux limitations de l'état de l'art, la présente invention vise à permettre de matérialiser un effet visuel tridimensionnel en définissant un espace de fumée synthétique de géométrie limitée servant de support de projection à une ou plusieurs sources lumineuses. On propose ainsi selon l'invention un appareil générateur d'effets visuels tridimensionnels, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : 3059789 2 un générateur de fumée synthétique piloté apte à émettre un faisceau de fumée dans une certaine direction, et un générateur de lumière piloté, apte à engendrer un ou plusieurs faisceaux lumineux dans ledit faisceau de fumée. 5 L'appareil peut comprendre, avantageusement mais facultativement, les caractéristiques additionnelles suivantes, considérées individuellement ou en toutes combinaisons que l'homme du métier appréhendera comme étant techniquement compatibles : * le générateur de fumée synthétique comprend une buse dotée d'un 10 moyen de chauffage, alimentée en une substance liquide apte à former une fumée dense lors de son échauffement, et coopérant avec une turbine. * le générateur de fumée synthétique comprend en outre un dispositif de concentration du flux de la turbine. * le dispositif de concentration définit un canal annulaire de largeur 15 extérieure généralement constante et de largeur intérieure variable. * le générateur de lumière comprend au moins une source lumineuse montée sur un élément mobile. * l'élément mobile comprend un organe tournant entraîné par un moteur électrique. 20 * l'organe tournant est entraîné à une vitesse de rotation supérieure à environ 10 tours/seconde. * le générateur de lumière comprend au moins un élément optique de concentration de la lumière. * l'appareil comprend une unité de commande apte à commander 25 dynamiquement le générateur de fumée synthétique et le générateur de lumière. * l'unité de commande est apte à commander tout ou partie des paramètres suivants : - densité de la fumée synthétique, 30 - propulsion de la fumée synthétique, - couleur de la lumière, 3059789 3 - intensité de la lumière, - déplacement de la lumière. L'invention permet, via un volume défini de vapeur (typiquement une vapeur de glycérol), d'imprimer sur cet espace de manière précise et très 5 visible, une image en trois dimensions. Les mouvements de la ou des sources lumineuses (ainsi que leur pilotage en intensité et en couleurs le cas échéant) permettent apparaître des formes tridimensionnelles, telles un cylindre, un cône, un faisceau, une pyramide, ou des formes plus complexes telles une flamme. Avec des sources de différentes couleurs, l'appareil 10 permet d'engendrer des effets visuels multicolores qui en se mélangeant produisent un spectre de couleurs. L'appareil selon l'invention peut être compact, portatif et tenu dans la main. L'expérience l'utilisateur peut être augmentée par l'utilisation de 15 système audio et un moteur vibrant produisant un effet de « retour de force ». Brève description des dessins D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention 20 apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue d'ensemble schématique en éclaté axial des constituants principaux d'un appareil selon une forme de réalisation de 25 l'invention, - La Figure 2 est une vue d'ensemble de l'appareil, - la Figure 3 est une vue en élévation latérale d'un dispositif de guidage de fumée susceptible d'équiper l'appareil des Figures 1 et 2, - les Figures 4A et 4B sont deux vues en perspective éclatée selon 3 0 deux points de vue différents du dispositif de la Figure 3, et 3059789 4 - la Figure 5 est une vue d'ensemble schématique analogue à la Figure 1, avec le dispositif de guidage des Figures 3, 4A et 4B. Description détaillée d'une forme de réalisation préférée 5 En référence tout d'abord à la Figure 1, un appareil de génération d'effets lumineux tridimensionnels selon l'invention comprend tout d'abord une dispositif de génération de fumée 10 comprenant une buse 11 entourée d'une résistance électrique chauffante 12. La chaleur engendrée par la résistance 12 permet de vaporiser le 10 glycérol. Avantageusement, cette résistance est constituée d'un fil résistif d'une résistivité électrique de quelques dizaines d'Ohms/mètre, apte à générer dans la buse 11 une température de l'ordre de 180 à 250 °C, de préférence ajustable. La résistance est pilotée par une unité centrale 50 sous forme d'une carte électronique animée par un microcontrôleur, que l'on 15 décrira plus loin. L'ensemble de l'appareil est alimenté par une batterie rechargeable 60. En faisant varier par commande au niveau de l'unité centrale 50 la température de chauffe, on fait varier la densité de vapeur de glycérol recherchée, en fonction de l'effet visuel recherché. Cette commande peut 20 être réalisée dans une forme de réalisation de base par un simple interrupteur commandé mettant sélectivement la résistance 12 sous tension ou hors tension. On peut également effectuer un ajustement de la puissance délivrée en faisant varier la tension d'alimentation de la résistance, en recourant à une modulation de largeur d'impulsion PWM, etc. 25 De façon non illustrée, la résistance 12 est entourée d'un isolant thermique, par exemple de type laine minérale, et l'ensemble est protégé par une gaine rigide, par exemple une gaine métallique perforée à travers laquelle la vapeur de glycérol générée par le chauffage, sous forme de fumée plus ou moins dense, peut sortir. 30 Le dispositif générateur de fumée 10 comprend également une turbine 17 destinée à propulser la vapeur de glycérol générée et piloté par l'unité 3059789 5 centrale 30. En ajustant la vitesse de rotation de la turbine, on peut propulser la fumée plus ou moins loin de la buse 11, de façon stable ou variable, en fonction de l'effet visuel recherché. La buse 11, réalisée en métal de façon à résister à la chaleur, est 5 reliée par une conduite 13 par exemple en silicone à une pompe de distribution de glycérol 14. Cette dernière est reliée par une autre conduite 15 à un réservoir de glycérol 16, dotée d'un bouchon (non représenté) pour pouvoir le remplir. La pompe 14, pilotée à partir de l'unité centrale 50, permet d'alimenter 10 la buse 11 en glycérol à partir du réservoir 16. Ce pilotage d'effectue de façon coordonnée avec le chauffage par la résistance 12 de façon à générer au niveau de la buse 11 la densité de vapeur recherchée en fonction de l'effet visuel à obtenir. La pompe est de préférence une pompe péristaltique ou une pompe à 15 piston, d'autres types de pompes pouvant bien entendu être utilisées. Le glycérol est choisi pour sa viscosité et ses propriétés physico-chimiques bien connues de génération de fumée potentiellement très dense lorsqu'il est échauffé. Il est non toxique et largement utilisé notamment dans le domaine pharmaceutique. D'autres substances ayant des propriétés 20 analogues peuvent bien entendu être utilisées. L'appareil comprend en outre un dispositif générateur de lumière 20. Ce dispositif 20 comprend un plateau tournant 21 sur lequel sont fixées une ou plusieurs sources lumineuses 22, de préférence des sources de type diode électroluminescente LED ou diode Laser. 25 Le choix du type de diode Laser est effectué en fonction de la puissance lumineuse requise et d'éventuelles contraintes réglementaires. La ou chaque source engendre un faisceau lumineux plus ou moins concentré. Le plateau tournant 21 est entraîné au niveau d'un axe (non 30 représenté) par un motoréducteur 23 piloté par l'unité centrale 50 de façon à 3059789 6 pouvoir tourner sur lui même sur un axe, confondu avec un axe général de l'appareil, à une vitesse de préférence réglable. Cette vitesse est comprise typiquement entre 10 et 30 tours/secondes, de façon à ce que l'effet visuel obtenu, grâce à la rémanence de l'oeil 5 humain, paraisse stable. En variante, on peut prévoir des mouvements plus lents et/ou irréguliers de manière à obtenir d'autres types d'effets visuels. Le dispositif générateur de lumière comprend également un ensemble optique 24, constitué par une ou plusieurs lentilles, destiné à diriger le faisceau engendré par la source lumineuse (ou les faisceaux engendrés par 10 une pluralité de sources) vers une région de l'appareil où la fumée est émise (région de la buse 11). De préférence, le ou chaque faisceau en sortie de l'ensemble optique 24 est un faisceau mince, de contours nets, de telle sorte que la coopération de la lumière avec la fumée lorsqu'elle traverse cette dernière puisse engendrer une variété d'effets visuels (fonction notamment 15 de l'intensité de la fumée, de la distance à laquelle elle est propulsée, de l'intensité lumineuse, le la couleur de la lumière si les sources permettent de faire varier celle-ci, etc.) plutôt qu'un simple halo qui serait obtenu avec une lumière trop diffuse. L'appareil peut également comprendre un dispositif générateur de 20 sons 30 doté d'un haut parleur 31 ou autre transducteur acoustique, la génération des sons s'effectuant de préférence au niveau de l'unité centrale )(X. Il peut également comprendre un générateur 40 de vibrations mécaniques (connu sous le nom de mécanisme de « retour de force » dans le domaine des jeux et jouets), de façon à restituer (par exemple dans une 25 poignée de l'appareil, non représentée sur la Figure 1), une action mécanique associée à certains mouvements de l'appareil. L'appareil comprend également de façon avantageuse un capteur de mouvement (typiquement un centrale inertielle ou un jeu d'accéléromètres), de façon non explicitement représentée et de préférence intégré à la carte 30 électronique de l'unité centrale 50. 3059789 7 L'unité centrale 50 pilote l'ensemble des éléments décrits plus haut, comme déjà indiqué, en y étant reliée par un ensemble de conducteurs électriques 51-57. La batterie 60 est avantageusement une batterie de type lithium-ion 5 de tension et de capacité appropriées. La Figure 2 est une vue d'ensemble d'un appareil A selon l'invention. L'ensemble des éléments décrits plus haut sont logés dans une poignée P de l'appareil. En variante, certains éléments sont logés dans la poignée P, et d'autres, dont notamment la buse 11 du générateur de fumée 10 et la turbine, dans une partie P' prolongeant la poignée P. Une ouverture O formée dans cette partie P' permet la sortie de la fumée synthétique FS, formant une colonne traversée par le ou les faisceaux lumineux FL, en mouvement à l'aide du plateau tournant 21, de matière à restituer ici l'effet visuel d'un cylindre lumineux. 15 On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil. Pendant une phase de démarrage, le dispositif de chauffage 12 de la buse 11 est mis en chauffe pendant une certaine durée, typiquement quelques secondes, alors que la pompe 14 est actionnée pour fournir du glycérol. 20 Une fois qu'une quantité de fumée suffisante sort de la buse 11, les sources lumineuses 22 sont allumées et mises en mouvement par le motoréducteur 23, tandis que la turbine 17 est mise en route pour propulser la fumée et former la colonne FS jusqu'à une distance contrôlée, pour ainsi constituer l'enveloppe de vapeur dans laquelle va se matérialiser l'image 25 tridimensionnelle grâce au(x) faisceau(x) lumineux. En régime stationnaire, le pilotage du dispositif de chauffage 12, de la pompe 14, de la turbine 17 et des sources lumineuses (dans leur mouvement grâce au motoréducteur 23 et le cas échéant en couleur et/ou en intensité) permet de faire varier dans une large mesure l'effet visuel obtenu. 30 En référence maintenant aux Figures 3, 4A et 4B, on a représenté un élément complémentaire du dispositif générateur de fumée 10, qui comprend 3059789 8 un guide 18 formé d'un élément extérieur 181 généralement tubulaire et d'un élément intérieur 182 dont la largeur augmente progressivement, de préférence mais non limitativement selon le profil illustré, à partir d'une région d'entrée adjacente à la turbine 17, jusqu'à une région de sortie. On 5 définit ainsi un canal annulaire de largeur extérieure généralement constante et de largeur intérieure variable. Des entretoises 183 orientées radialement permettent d'assurer un calage axe-sur-axe des éléments 181, 182 tout en canalisant le flux selon l'axe. On comprend que ce guide permet de générer un flux tubulaire, et l'on 10 a observé qu'un tel flux permettait d'obtenir une colonne de fumée FS qui reste d'une largeur essentiellement constante et essentiellement homogène sur une distance importante, pour obtenir un effet visuel de type « sabre Laser » particulièrement réaliste (en conjonction avec un ensemble de faisceaux lumineux parallèles tournant autour de l'axe du plateau 21). 15 La Figure 5 est une vue analogue à la Figure 1, où le dispositif de guidage a été intégré selon cette variante. Sur cette Figure, des éléments ou parties identiques à ceux de la Figure 1 sont désignés par les mêmes signes de référence et ne seront pas à nouveau décrits. On observe que dans cette réalisation le dispositif de guidage 18 est 20 situé en aval de la buse 11 où la vapeur de glycérol est produite, et que le générateur de lumière 20 est situé en aval de ce même dispositif de guidage. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, mais l'homme du métier saura y apporter de nombreuses variantes et modifications. REVENDICATIONS1. Appareil générateur d'effets visuels tridimensionnels, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : un générateur de fumée synthétique (10) piloté apte à émettre un faisceau de fumée dans une certaine direction, et un générateur de lumière piloté (20), apte à engendrer un ou plusieurs faisceaux lumineux dans ledit faisceau de fumée. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de fumée synthétique (10) comprend une buse (11) dotée d'un moyen de chauffage (12), alimentée en une substance liquide apte à former une fumée dense lors de son échauffement, et coopérant avec une turbine (17). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur de fumée synthétique (10) comprend en outre un dispositif (18) de concentration du flux de la turbine. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de 20 concentration (18) définit un canal annulaire de largeur extérieure généralement constante et de largeur intérieure variable. 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le générateur de lumière (20) comprend au moins une source lumineuse 25 montée sur un élément mobile (21). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément mobile comprend un organe tournant (21) entraîné par un moteur électrique (23). 30 3059789 10 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe tournant (21) est entraîné à une vitesse de rotation supérieure à environ 10 tours/seconde. 5 8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le générateur de lumière comprend au moins un élément optique (24) de concentration de la lumière. 9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il 10 comprend une unité de commande (50) apte à commander dynamiquement le générateur de fumée synthétique (10) et le générateur de lumière (20). 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'unité de commande (50) est apte à commander tout ou partie des paramètres 15 suivants : - densité de la fumée synthétique, - propulsion de la fumée synthétique, - couleur de la lumière, - intensité de la lumière, - déplacement de la lumière.