La présente invention concerne d’une façon générale un appareil générateur d’effets lumineux tridimensionnels basé sur la combinaison d’une ou plusieurs sources lumineuses et d’un générateur de fumée.

Arrière-plan de l’invention

On connaît par la demande de brevet WO2018104863A1 un appareil générateur d’effets lumineux tridimensionnels du type précité. Dans cet appareil connu, le générateur de fumée est basé sur échauffement de glycérol. Ceci nécessite d’avoir à disposition un réservoir de glycérol ainsi qu’un dispositif de chauffage capable d’exposer le glycérol à une température relativement élevée. Ceci est contraignant et peut être potentiellement dangereux.

Résumé de l’invention

Ainsi on propose selon l’invention un appareil générateur d’effets visuels tridimensionnels, caractérisé en ce qu’il comprend en combinaison :

- un générateur de fumée par vibration de gouttes d’eau,

- un moyen pour propulser directionnellement la fumée produite par le générateur pour former un faisceau de fumée directionnel, et

- un générateur de lumière apte à engendrer un ou plusieurs faisceaux lumineux dans le faisceau de fumée et selon la direction de celui-ci, le ou les faisceaux lumineux étant essentiellement contenus dans ledit faisceau de fumée.

Des aspects préférés de l’invention comprennent les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en toutes combinaisons que la personne du métier appréhendera comme étant techniquement compatibles entre elles :

* le générateur de fumée comprend au moins une membrane vibrante.

* la membrane est apte à vibrer dans le domaine fréquentiel des ultrasons.

* la membrane est actionnée par excitation piézo-électrique. * le générateur de fumée comprend un boîtier possédant une cavité pour au moins une unité d’atomisation comprenant une membrane vibrante exposée à l’extérieur du boîtier via une ouverture, ladite cavité étant apte à être alimentée en eau.

* le boîtier forme intérieurement un muret pour au moins une unité d’atomisation, ledit muret étant aménagé pour permettre une arrivée d’eau latérale sur la membrane.

* le moyen de propulsion est associé à un moyen de modelage de flux possédant une ou plusieurs ailettes.

Brève description des dessins

D’autres aspects, buts et avantages de la présente invention 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 Fig. 1 est une vue en élévation, éclatée, d’un appareil selon l’invention,

- les Figs. 2a, 2b sont respectivement une vue de face et une vue en coupe radiale d’un composant utilisé dans un générateur de fumée de l’appareil de la Fig. 1 , et

- les Figs. 3a et 3b sont des vues en perspective éclatée sous des angles différents de deux parties de boîtier du générateur de fumée de l’appareil de la Fig. 1 , et

- la Fig. 4 est une vue en perspective éclatée de l’agencement de certains éléments de l’appareil de la Fig. 1.

Description détaillée

On a représenté de façon schématique sur la Fig. 1 un appareil 100 de génération d’effets lumineux tridimensionnels qui comprend tout d’abord un dispositif de génération de fumée 110 sous forme de vapeur d’eau que l’on décrira en détail plus loin, piloté électriquement par une unité centrale 150 sous forme d’une carte électronique animée par un microcontrôleur, que l’on décrira plus loin. L’ensemble de l’appareil est alimenté par une batterie rechargeable 160.

Cette commande peut être réalisée dans une forme de réalisation de base par un simple interrupteur commandé mettant sélectivement le générateur de fumée 110 en service et hors service. On peut en variante effectuer un ajustement de la densité de fumée délivrée en faisant varier un ou plusieurs paramètres de l’alimentation électrique du générateur 110.

L’appareil comprend également une turbine 117 destinée à propulser la vapeur d’eau générée, pilotée par l’unité centrale 150. En ajustant la vitesse de rotation de la turbine 117, on peut propulser la fumée plus ou moins loin du générateur 110, de façon stable ou variable, en fonction de l’effet visuel recherché.

Le générateur de fumée 110 est relié par une conduite 113 par exemple en silicone à une pompe 114 de distribution d’eau. Cette dernière est reliée par une autre conduite 115 à un réservoir d’eau 116, doté d’un bouchon (non représenté) pour pouvoir le remplir.

La pompe 114, pilotée à partir de l’unité centrale 150, permet d’alimenter le générateur 110 en eau à partir du réservoir 116. Ce pilotage d’effectue de façon coordonnée avec le pilotage du générateur de fumée, telle qu’on va le décrire plus loin, de façon à générer au niveau dudit générateur 110 la densité de vapeur recherchée en fonction de l’effet visuel à obtenir.

L’amenée d’eau est déclenchée par exemple en réponse à une action manuelle sur une gâchette ou autre dispositif de commande prévu dans l’appareil, action détectée par l’unité centrale 150, pour commander la pompe.

En variante, on peut recourir à un réservoir sous pression (par exemple exposé à un réservoir d’air pressurisé via une vessie) et l’alimentation du générateur en eau est réalisée en ouvrant par exemple une valve en réponse à une action sur la gâchette, auquel cas la présence d’une pompe n’est pas nécessaire.

L’appareil comprend en outre un dispositif générateur de lumière 120. Ce dispositif 120 comprend ici un plateau tournant 121 sur lequel sont fixées une ou plusieurs sources lumineuses 122, de préférence des sources de type diode électroluminescente LED ou diode Laser.

Le choix du type de diode est effectué en fonction de la puissance lumineuse requise et d’éventuelles contraintes règlementaires.

La ou chaque source engendre un faisceau lumineux plus ou moins concentré.

Le plateau tournant 121 est entraîné au niveau d’un axe (non représenté) par un motoréducteur 123 piloté par l’unité centrale 150 de façon à 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 que l’effet visuel obtenu, grâce à la rémanence de l’œil 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, ou encore une ou plusieurs sources lumineuses fixes.

Le dispositif générateur de lumière comprend également un ensemble optique 124, constitué par une ou plusieurs lentilles, destiné à diriger le faisceau engendré par la source lumineuse (ou les faisceaux engendrés par une pluralité de sources) vers une région de l’appareil où la fumée est émise. De préférence, le ou chaque faisceau en sortie de l’ensemble optique 124 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 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 sons doté d’un haut-parleur 130 ou autre transducteur acoustique, la génération des sons s’effectuant de préférence au niveau de l’unité centrale 150. Il peut également comprendre un générateur 140 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 poignée de l’appareil, non représentée sur la Figure 1 ), une action mécanique associée à certains mouvements de l’appareil.

L’appareil peut comprendre également de façon avantageuse un capteur de mouvement (typiquement une centrale inertielle ou un jeu d’accéléromètres), de façon non explicitement représentée et de préférence intégré à la carte électronique de l’unité centrale 150.

L’unité centrale 150 pilote l’ensemble des éléments décrits plus haut, comme déjà indiqué, en y étant reliée par un ensemble de conducteurs électriques.

La batterie 160 est avantageusement une batterie de type lithium-ion de tension et de capacité appropriées.

L’appareil comprend un guide 118 formé d’un élément extérieur 1181 généralement tubulaire et d’un élément intérieur 1182 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 117, jusqu’à une région de sortie. On définit ainsi un canal annulaire C de largeur extérieure généralement constante et de largeur intérieure variable. Des entretoises 1183 orientées radialement permettent d’assurer un calage axe-sur-axe des éléments 1181 , 1182 tout en canalisant le flux selon l’axe.

Ce guide permet de générer à sa sortie un flux laminaire de section annulaire permettant d’obtenir une colonne de fumée 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 121 ). Dans cette forme de réalisation le générateur de lumière 20 vient se loger dans l’espace intérieur défini par le guide 118 de manière à avoir une bonne compacité. La fumée sort du guide 118 périphériquement sous forme d’une couronne entourant le générateur de lumière 120. On observe que dans cette réalisation le dispositif de guidage 118 est situé en aval du générateur de fumée 110, et que le générateur de lumière 120 est situé en aval de ce même dispositif de guidage.

En référence plus particulièrement aux Figures 2a, 2b, 3a et 3b, le générateur de fumée 110 est avantageusement basé sur un ou plusieurs atomiseurs propres à provoquer un phénomène de vibration de gouttes d’eau à l’aide d’une ou plusieurs membranes vibrantes qui ont pour effet de casser les gouttes d’eau en micro-goutelettes d’une taille de l’ordre de grandeur du micromètre lorsqu’elles atteignent la membrane. La membrane est mise en vibration dans le domaine fréquentiel des ultrasons, de préférence par excitation piézo-électrique.

Les Figures 2a et 2b dont des vues respectivement en plan et en coupe radiale d’un tel atomiseur 200, qui comprend un boîtier 210, une membrane piézo-électrique 220 et un support souple annulaire 230, par exemple en matériau élastomère, interposé entre le boîtier et la membrane 220. L’élément piézo-électrique 220 peut être excité grâce à deux fils d’alimentation 240

Le générateur 110 comprend un boîtier 300 en forme générale de disque, formé de deux parties 310, 320 assemblées l’une à l’autre périphériquement de façon étanche en formant entre elles une cavité 330. La partie 310 comporte d’un seul tenant un manchon 311 destiné à recevoir de façon étanche l’extrémité correspondante du conduit 113 d’amenée d’eau, et un rebord continu 312 au niveau duquel la partie 310 est assemblée à la partie 320 de façon étanche.

La partie de boîtier 320 possède deux ouvertures 321 , 321 ’ entourées par des murets généralement circulaires 322, 322’ destinés à accueillir deux atomiseurs 200 (non représentés sur les Figs. 3a et 3b) tels que décrits en référence aux Figs. 2a et 2b de telle sorte que les membranes 220 soient situées au droit des ouvertures 321 , 321 ’.

La partie de boîtier 320 possède par ailleurs un ensemble d’ouvertures 323 chacune pourvue d’une membrane perméable à l’air mais imperméable à l’eau, par exemple en PTFE poreux, de manière à constituer une admission d’air facilitant la sortie de la fumée au niveau des éléments piézo-électriques 220. On notera que l’eau amenée dans la cavité 330 peut atteindre la surface extérieure de chaque membrane via des petites ouvertures 324, 324’ formées dans les murets 322, 322’.

Les parties de boîtier 310, 320 possèdent par ailleurs une échancrure respective 315, 325 pour le passage des fils d’alimentation 240 des deux atomiseurs 200.

La Fig. 4 montre un agencement possible du générateur de fumée 110, du guide 118 et de la turbine 117. Cette dernière peut se trouver soit en aval, soit en amont (référence 117 entre parenthèses) du générateur 110. En variante, on peut prévoir deux turbines respectivement en amont et en aval du générateur 110.

L’ensemble des éléments décrits plus haut sont de préférence logés dans une poignée de l’appareil ou dans un prolongement de cette poignée. Une ouverture formée dans la poignée ou son prolongement permet la sortie de la fumée synthétique formée de microgouttelettes d’eau générées par le générateur de fumée 110 et formant une colonne traversée par le ou les faisceaux lumineux générés par le générateur de lumière 120, en mouvement ici à l’aide du plateau tournant 121 , de matière à restituer ici l’effet visuel d’un cylindre lumineux.

On va maintenant décrire le fonctionnement de l’appareil.

Pendant une phase de démarrage, les atomiseurs 200 du générateur 110 sont alimentés, tandis que la pompe 114 est actionnée pour fournir de l’eau.

Une fois qu’une quantité de fumée suffisante sort du générateur 110, es sources lumineuses 122 sont allumées et mises en mouvement par le motoréducteur 123, tandis que la turbine 117 est mise en route pour propulser la fumée et former la colonne de fumée jusqu’à une distance contrôlée, pour ainsi constituer l’enveloppe de vapeur dans laquelle va se matérialiser l’image tridimensionnelle grâce au(x) faisceau(x) lumineux. En régime stationnaire, le pilotage du générateur de fumée 110, de la pompe 114, de la turbine 117 et des sources lumineuses (dans leur mouvement grâce au motoréducteur 123 et le cas échéant en couleur et/ou en intensité) permet de faire varier dans une large mesure l’effet visuel obtenu. Selon un autre perfectionnement, le guide 118 qui canalise le flux de fumée peut comporter tout aménagement tel que des ailettes contribuant à concentrer la fumée produite ou plus généralement à l’amener à se propager selon une géométrie imposée, en relation avec la génération de lumière.

Bien entendu, l’invention n’est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, mais la personne du métier saura y apporter de nombreuses variantes ou modifications.