Brevet FR3092406A1 — publié le 20200807

Description Titre de l'invention : Dispositif de projection d'une image telle qu'une signalisation de sécurité et/ou d'un message sur une surface Domaine technique [0001] La présente invention concerne un dispositif de projection d'une image telle qu'une signalisation de sécurité, du type zebra par exemple, et/ou d'un message sur une surface telle que le sol par exemple et un procédé de fabrication d'un masque optique pour la réalisation du dispositif suivant l'invention. Etat de la technique [0002] Dans le domaine de la signalisation de sécurité, notamment pour les bâtiments in- dustriels ou les bâtiments de logements par exemple, il est bien connu que la réglementation en vigueur, notamment en France, prévoit une signalétique au sol communément appelé zebra au droit des portes de garage, un zebra étant constitué d'une alternance de bandes jaune et noir en biais, ou une flèche ou un signe stop ou une signalétique particulière à proximité d'une zone de stockage de produits dangereux, etc. [0003] Usuellement, ces signalisations de sécurité au sol sont réalisées au moyen de peintures spéciales de couleur blanche ou colorée à l'aide d'un pochoir ou non. Toutefois, ces signalisations de sécurité peintes au sol présentent l'inconvénient qu'elles doivent être refaites au bout d'un temps relativement court, car elles disparaissent du sol. En outre, ces signalisations de sécurité se salissent très vite, de sorte qu'au bout de peu de temps elles ne sont plus suffisamment visibles. Dans le cas où ces signalisations de sécurité sont apposées sur le sol à l'extérieur du bâtiment, elles sont soumises aux intempéries, de sorte que la disposition de la couleur au bout d'un certain temps rend nécessaire une restauration. Accessoirement, la pose de ces signalisations de sécurité peintes nécessite un nettoyage préalable du sol ainsi qu'un temps de séchage, ce qui grève le coût de réalisation de ces signalisations. [0004] Afin de limiter le temps de pose de ces signalisations de sécurité au sol, on a déjà imaginé des signalisations de sécurité sous la forme d'autocollants. C'est le cas notamment du document FR 1 073 093 par exemple. [0005] Le document FR 1 073 093 décrit des dispositifs de signalisation de sécurité constitués de feuilles ou de bandes en un mélange de matières synthétiques thermoplastiques à base de polyvinyles convenablement ramollies et d'esters d'un acide polyacrylique avec addition de pigments blancs ou colorés, ces feuilles ou bandes étant munies d'une couche collante, et étant fixées sur le support au moyen d'une colle de même nature placée sur ce support. Ce mélange de matières plastiques possède une très haute résistance à l'abrasion, égale à environ deux fois et demie celle du cuir; il résiste 2 aux intempéries et, par un choix convenable du plastifiant, il peut être rendu insensible aux variations de température dans un domaine allant d'environ -15 à + 100°C. [0006] Bien que ce type de signalisation de sécurité présente les avantages d'être posé ra- pidement, la chaussée sur laquelle est appliquée la signalisation pouvant être utilisée 5 à 10 minutes après la pose, et de ne pas glisser en cas d'intempéries, ces signalisations de sécurité présentent néanmoins l'inconvénient de se salir et de se détériorer rapidement de sorte qu'il est nécessaire de les remplacer régulièrement. En outre, il est nécessaire de produire des signalisations de différentes tailles en fonction des dimensions de la zone d'application de ces signalisations. [0007] Afin de remédier à ces inconvénients, on a déjà imaginé des signalisations de sécurité consistant à projeter une image ou un message lumineux sur le sol. C'est le cas notamment de la demande de brevet américain US 2014/0204347. [0008] Le document US 2014/0204347 décrit un dispositif projetant une image sur une surface telle qu'un mur ou un sol. Ledit dispositif comprend une source de lumière vive, comprenant de préférence un ensemble de diodes électroluminescentes dites LED, ladite lumière de cette source lumineuse passant à travers une ou plusieurs lentilles dites condenseur afin de la rendre plus uniforme. Ces lentilles condenseur consistent dans des lentilles asphériques ou sphériques. La lumière traverse ensuite une plaque d'image dit masque contenant une petite version de l'image à afficher. Une fois que la lumière traverse le masque, elle passe ensuite dans un ensemble de mise au point qui comprend un objectif de focalisation, un 'objectif de compensation, un objectif de variation, un objectif anière et un objectif avant, tous les objectifs étant centrés sur l'axe de projection. L'ensemble de mise au point crée une image projetée souhaitée sur une surface cible telle qu'un mur ou un sol, l'image projetée étant une représentation de l'image contenue sur la plaque d'image. [0009] On connait également le document EP 0 677 160 qui décrit un lampadaire délivrant de la lumière selon un motif souhaité sur le sol. Ledit lampadaire comprend un poteau formant un conduit de lumière ayant une extrémité proximale et une extrémité distale, une source étendue de lumière quasi-collimatée émise près de l'extrémité distale dudit conduit et un élément de distribution de lumière plus distal à partir de ladite source étendue de lumière, dans lequel la lumière réfléchie provenant dudit élément de distribution de lumière illumine une surface proche dudit lampadaire selon un motif précis et prédéterminé. Ledit élément de distribution de lumière inclut un masque de lumière qui est adapté pour bloquer une partie spécifiée de la lumière émanant de la source étendue de lumière. [0010] Toutefois, ces dispositifs présentent l'inconvénient de procurer un faible contraste de l'image projetée sur le sol de sorte qu'ils ne sont utilisables qu'en l'absence de soleil, i.e. lorsqu'il fait nuit, ou en l'absence d'une autre source lumineuse extérieure telle 3 qu'un éclairage d'intérieur. [0011] Il existe donc un besoin pour un dispositif de projection d'une signalisation de sécurité sur le sol qui soit utilisable aussi bien en extérieur qu'en intérieur et procurant une image projetée dont le contraste est suffisant pour être visible dans toutes les conditions d'éclairage. Présentation de l'invention [0012] L'un des buts de l'invention est donc de remédier à au moins un de ces inconvénients en proposant un dispositif de projection d'une signalisation de sécurité sur le sol de conception simple et peu onéreuse et procurant une image projetée dont le contraste est suffisant pour être visible dans toutes les conditions d'éclairage. [0013] A cet effet et conformément à l'invention, il est proposé un dispositif pour projeter une image telle qu'une signalisation de sécurité et/ou un message sur une surface telle que le sol ou un mur, ledit dispositif comportant au moins une source lumineuse et un système optique comprenant au moins une lentille optique ; ledit dispositif est remarquable en ce qu'il comporte au moins des moyens de production d'une image et/ou d'un message à partir d'une source lumineuse, au moins une lentille convergente qui focalise les faisceaux collimatés de l'image sur la pupille d'entrée d'un objectif hypergone, également appelé objectif fisheye, ou d'un objectif grand angle. [0014] On observera que l'objectif hypergone ou grand angle du dispositif suivant l'invention permet la projection d'une signalisation de sécurité dont le contraste est suffisant pour être visible dans toutes les conditions d'éclairage permettant ainsi une utilisation aussi bien en extérieur, de jour comme de nuit, qu'en intérieur. [0015] Selon une première variante d'exécution du dispositif suivant l'invention, les moyens de production de l'image comprennent une source lumineuse constituée d'une pluralité de diodes électroluminescentes dites LEDS s'étendant par paires de part et d'autre dc moyens aptes à collimater les faisceaux de la lumière émise par lesdites LEDS vers au moins une lentille convergente qui focalise les faisceaux collimatés de l'image sur la pupille d'entrée de l'objectif hypergone ou de l'objectif grand angle, ledit masque s'étendant sur l'axe optique entre la lentille convergente et l'objectif hypergonc ou grand angle. [0016] De préférence, lesdits moyens aptes à collimater les faisceaux de la lumière émises par lesdites LEDS consistent en au moins un miroir condenseur. [0017] Ledit miroir condenseur est constitué de deux paires de miroirs paraboliques s'étendant de part et d'autre d'un plan de symétrie, ledit plan de symétrie s'étendant parallèlement à l'axe optique du dispositif. [0018] Par ailleurs, la source lumineuse est constituée de quatre diodes électroluminescentes dites LEDS s'étendant respectivement au droit de chaque miroir parabolique du miroir condenseur. [0019] Selon une seconde variante d'exécution du dispositif suivant l'invention, les moyens de production de l'image consistent en un laser à balayage formant une image sur une membrane fluorescente, ladite membrane fluorescente émettant de la lumière au niveau des zones d'impact des faisceaux du laser sur ladite membrane. [0020] Ladite membrane fluorescente est réfléchissante ou transparente. [0021] Ledit laser à balayage est constitué d'un laser émettant un rayon sur un miroir polygonal entraîné en rotation autour de son axe et d'un miroir réfléchissant apte à réfléchir les faisceaux laser parallèlement à l'axe optique du dispositif. [0022] Par ailleurs, un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un masque optique pour la réalisation d'un dispositif pour projeter une image sur une surface suivant l'invention, ledit procédé est remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de : [0023] mesure de la longueur et de la largeur d'une zone dite de marquage sur la surface de projection, la zone de marquage correspondant à la zone dans laquelle l'image doit être projetée, et l'axe optique du dispositif passant par le centre de ladite zone de marquage [0024] mesure de la distance séparant trois des quatre coins de la zone de marquage avec le centre de l'objectif du dispositif ; [0025] détermination d'un modèle numérique du masque en fonction des précédentes mesures, de la sélection de l'épaisseur du masque et des caractéristiques techniques de l'objectif hypergone ou grand angle du dispositif ; [0026] impression dudit masque par un procédé de prototypage rapide à partir dudit modèle numérique. [0027] De préférence, le dit masque est imprimé par stéréolithographie à partir dudit modèle numérique. [0028] De plus, le masque présente une épaisseur comprise entre 0,1 et 5 mm ainsi qu'une forme de quadrilatère équiangle. Brève description des dessins [0029] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, du dispositif pour projeter une image sur une surface conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : [fig.1] la figure 1 est une représentation schématique en perspective du dispositif conforme à l'invention ; [fig.2] la figure 2 est une représentation schématique en perspective de la source lumineuse et d'un miroir condenseur du dispositif conforme à l'invention ; Ifig.31 la figure 3 est une représentation de la répartition spatiale et de la répartition angulaire du flux de lumière en sortie du miroir condenseur ; Ifig.41 la figure 4 est une représentation schématique d'une image de signalisation de sécurité de type zebra produite par le dispositif suivant l'invention ; Ifig.51 la figure 5 est une représentation schématique des mesures pour la fabrication d'un masque optique pour le dispositif conforme à l'invention ; Ifig.61 la figure 6 est une représentation schématique d'une variante d'exécution du dispositif suivant, l'invention. Description détaillée [0030] Par souci de clarté, dans la suite de la description, les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références aux différentes figures. De plus, les diverses vues ne sont pas nécessairement tracées à l'échelle. [0031] On décrira ci-après un dispositif dc projection d'une signalisation de sécurité du type Mua, i.e. une signalisation en forme de hachures de couleur blanche ou jaune; toutefois, il est bien évident que le dispositif suivant l'invention pourra projeter une image telle qu'une signalisation de sécurité et/ou un message sur une surface telle que le sol ou un mur sans pour autant sortir du cadre de l'invention. [0032] En référence à la figure I, le dispositif pour projeter une image telle qu'une signa- lisation de sécurité et/ou un message sur une surface telle que le sol ou un mur, suivant l'invention comprend des moyens de production d'une image et/ou d'un message I, des moyens de collimation 2 vers au moins une lentille convergente 3 qui focalise les faisceaux collimatés sur la pupille d'entrée d'un objectif hypergone 4, également appelé objectif fisheye. [0033] Lesdits moyens de production de l'image I comprennent une source lumineuse 5 constituée d'une pluralité de diodes électroluminescentes dites LEDS 6 s'étendant par paires de part et d'autre de moyens 2 aptes à collimater les faisceaux de la lumière émise par lesdites LEDS 6 vers au moins une lentille convergente 7 qui focalise les faisceaux collimatés sur la pupille d'entrée de l'objectif hypergone 4, un masque 8 s'étendant sur l'axe optique entre la lentille convergente 7, ledit masque comportant une image d'un zebra, et l'objectif hypergonc 4. Lesdites LEDs 6 consistent par exemple des LEDS commercialisées par la société CREE sous la référence HXP35. [0034] En référence aux figures 1 et 2, lesdits moyens 2 aptes à collimater les faisceaux de la lumière émises par lesdites LEDS 6 consistent en un miroir condenseur 9. Ledit miroir condenseur 9 est constitué de deux paires de miroirs paraboliques 10 hors axe s'étendant de part et d'autre d'un plan de symétrie, ledit plan de symétrie s'étendant parallèlement à l'axe optique du dispositif. Une LED 6 s'étend au droit de chaque miroir parabolique 10. Dans cet exemple particulier de réalisation, chaque miroir pa- 6 rabolique 10 présente une conicité de -1, un décentrement latéral de 10 mm, un décentrement angulaire de 90' et un R.o.0 de 10 mm. Toutefois, il est bien évident que chaque miroir parabolique 10 pourra présenter un décentrement compris entre 5 et 15 mm et un décentrement angulaire compris entre 60 et 120', en fonction de la position et de l'orientation des LEDS 6, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. [0035] Dans cet exemple particulier de réalisation, la source lumineuse 5 est constituée de quatre diodes électroluminescentes dites LEDS 6 s'étendant respectivement au droit de chaque miroir parabolique 10 du miroir condenseur 9, la figure 3 représentant la répartition spatiale du flux en sortie des miroirs 10 et la répartition angulaire du flux en sortie des miroirs 10 respectivement, le faisceau étant collimaté comme on peut le voir. [0036] Il est bien évident que la source lumineuse pourra comprendre un nombre quelconque de LEDS 6 et que le miroir condenseur 9 comportera alors autant de miroirs paraboliques 10 que de LEDS 6 sans pour autant sortir du cadre de l'invention. [0037] Le dispositif suivant l'invention, en référence à la figure 4, permet de projeter une image d'un zebra sur le sol avec une grande netteté et un grand contraste de telle sorte qu'il peut être visible dans toutes les conditions d'éclairage permettant ainsi une utilisation aussi bien en extérieur, de jour comme de nuit, qu'en intérieur. [0038] On notera que le zebra ainsi obtenu présente comporte une succession de bandes blanches et noires. Toutefois, afin d'obtenir un zebra constitué de bandes jaunes, ou de toute autre couleur, et noires, l'objectif hypergone 4 pourra être muni au niveau de la sortie du boîtier d'un filtre jaune ou d'un filtre de tout autre couleur respectivement, non représenté sur les figures. Par ailleurs, il est bien évident que le dispositif comporte également un carter recevant les différents éléments optiques de l'invention ainsi qu'une carte électronique pilotant la source lumineuse, non représentés sur les figures. [0039] De plus, l'objectif hypergone 4 dit fisheye pourra être substitué par un objectif grand angle sans sortir du cadre de l'invention. [0040] Afin que le zebra soit net et bien dimensionné quelle que soit la configuration du lieu où est installé le dispositif suivant l'invention, notamment quelle que soit la distance au sol du dispositif et l'angle de projection, il est nécessaire de placer un masque adapté dans le dispositif décrit précédemment. Ainsi, un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un masque optique pour la réalisation d'un dispositif pour projeter une image sur une surface suivant l'invention. [0041] En référence à la figure 5, ledit procédé suivant l'invention qui pourra être mis en oeuvre au moyen d'un programme d'ordinateur comporte les étapes suivantes de : [0042] mesure de la longueur et de la largeur d'une zone dite de marquage sur la surface de projection, la zone de marquage correspondant à la zone dans laquelle l'image doit être projetée, et l'axe optique du dispositif passant par le centre de ladite zone de marquage 7 [0043] mesure de la distance séparant trois des quatre coins de la zone de marquage avec le centre de l'objectif du dispositif ; [0044] détermination d'un modèle numérique du masque en fonction des précédentes mesures, de la sélection de l'épaisseur du masque et des caractéristiques techniques de l'objectif hypergone ou grand angle du dispositif ; [0045] impression dudit masque par un procédé de prototypage rapide à partir dudit modèle numérique. [0046] De préférence, le dit masque est imprimé par stéréolithographie à partir dudit modèle numérique ainsi obtenu et le masque présente une épaisseur comprise entre 0,1 et 5 mm ainsi qu'une forme de quadrilatère équiangle. Il va de soi que ledit masque pourra être obtenu par découpe laser à partir du modèle numérique ou par tout autre procédé bien connu de l'homme du métier et que ledit masque pourra présenter une forme de quadrilatère quelconque, notamment lorsque l'axe de projection du dispositif n'est pas normal à la surface de marquage, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. [0047] Selon une seconde variante d'exécution du dispositif suivant l'invention, en référence à la figure 6, le dispositif pour projeter une image telle qu'une signalisation de sécurité et/ou un message sur une surface telle que le sol ou un mur, suivant l'invention comprend de la même manière que précédemment des moyens de production d'une image et/ou d'un message 1, au moins une lentille convergente 3 qui focalise les faisceaux collimatés sur la pupille d'entrée d'un objectif hypergone 4, également appelé objectif fisheye. [0048] Cette variante d'exécution se distingue de celle précédemment décrite par le fait que les moyens de production de l'image 1 consistent en un laser à balayage 11 formant une image sur une membrane fluorescente 12, ladite membrane fluorescente 12 émettant de la lumière au niveau des zones d'impact des faisceaux du laser sur ladite membrane 12. Ledit laser à balayage 11 est constitué d'un laser 13 émettant un rayon sur un miroir polygonal 14 entraîné en rotation autour de son axe et d'un miroir réfléchissant 15 apte à réfléchir les faisceaux laser parallèlement à l'axe optique du dispositif. Dans cet exemple particulier de réalisation, la membrane fluorescente 12 est transparente ; toutefois, il est bien évident que ladite membrane fluorescente 12 pourra être réfléchissante sans pour autant sortir du cadre de l'invention. [0049] Enfin, il est bien évident que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de l'invention. 8