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WO2015040288A1 - Dispositif catadioptrique améliorant la visualisation d'une image placée devant un capteur solaire - Google Patents

Dispositif catadioptrique améliorant la visualisation d'une image placée devant un capteur solaire Download PDF

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Publication number
WO2015040288A1
WO2015040288A1 PCT/FR2014/000210 FR2014000210W WO2015040288A1 WO 2015040288 A1 WO2015040288 A1 WO 2015040288A1 FR 2014000210 W FR2014000210 W FR 2014000210W WO 2015040288 A1 WO2015040288 A1 WO 2015040288A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
elementary
network
diopters
reflectors
transparent plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2014/000210
Other languages
English (en)
Inventor
Badre Kerzabi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sunpartner Technologies SAS
Original Assignee
Sunpartner Technologies SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sunpartner Technologies SAS filed Critical Sunpartner Technologies SAS
Publication of WO2015040288A1 publication Critical patent/WO2015040288A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40—Optical elements or arrangements
    • H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H10F77/488—Reflecting light-concentrating means, e.g. parabolic mirrors or concentrators using total internal reflection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F19/00—Advertising or display means not otherwise provided for
    • G09F19/12—Advertising or display means not otherwise provided for using special optical effects
    • G09F19/14—Advertising or display means not otherwise provided for using special optical effects displaying different signs depending upon the view-point of the observer
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F23/00—Advertising on or in specific articles, e.g. ashtrays, letter-boxes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F27/00—Combined visual and audible advertising or displaying, e.g. for public address
    • G09F27/007—Displays with power supply provided by solar cells or photocells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • Catadioptric device improving the visualization of an image placed in front of a solar collector
  • the present invention relates to optical devices that make it possible to display an image placed in front of a solar sensor while minimizing the energy performance losses of this sensor.
  • the discrete visual integration of solar collectors is particularly useful in objects whose main function is to shield, at least partially, the sun's rays, such as in blinds, sunshades, parasols, shades and other .
  • a good visual and functional integration of solar collectors can also be useful in a wider range of supports, such as buildings, roofs, walls, tiles, glazing, transport vehicles, including boats and planes , billboards and advertising screens, electronic screens, clothing, and in general on any flat or non-planar support.
  • Patent WO / 2007/085721 is already known more particularly from an optical device composed of a lens array and an array of image zones placed opposite the lenses which enables an observer to visualize either the image reconstituted by the lenses. either the solar panel that is placed behind the device. The visualization of the image or solar panel then depends on the viewing angle with respect to the optical surface. When the lenses are semi-cylindrical, this alternation reiterates around every 25 °, which limits applications especially when they require to be able to observe the image continuously over a 90 ° angular range.
  • This optical reflection takes place thanks to the difference in refractive indices between the transparent material of the plate and the air contained in the slots. Part of the rays coming from a light source, in particular from the sun, are thus reflected on the walls of the slits and pass through the zones of transparency, whereas other solar rays pass directly through the zones of transparency without being reflected on the surface. slots. The amount of light that passes through the areas of transparency and reaches the solar collector is then greater than the amount of light that would have passed through the areas of transparency if the slits did not exist, which has the effect of increasing the efficiency of energy production of the device.
  • the optical reflection on the walls of the slits also acts for the outgoing rays coming from the pixelated zones, which allows an observer to visualize all the pixelated zones, therefore an entire image, at much greater angles than with an optical system without slots.
  • the visual integration of the device on a support is effective over a wider angular range than in the absence of slots.
  • This device nevertheless has several disadvantages.
  • a first technical problem lies in the physics of the phenomenon of total reflection of light at the interface between two optical media of different refractive indices.
  • the reflection of the light is only total for angles of incidence of the light beam greater than a limit angle with respect to the normal to the diopter (42 ° for example for a glass / air interface).
  • a limit angle with respect to the normal to the diopter (42 ° for example for a glass / air interface).
  • the geometric shape of the first face of this plate and the orientation of the air knives there are angles of incidence for which the incident beam n is not reflected on the slots but crossing ( Figure 1). This results in a decrease in the efficiency of the light sensor, which receives less light, and a reduction in the continuity of the angular ranges of vision of the image by an observer.
  • the present invention therefore aims to remedy these drawbacks, by proposing the integration of reflectors instead of air blades in the optical device.
  • the object of the invention is constituted by an optical device and by its method of production.
  • the optical device according to the invention comprises at least:
  • said device is characterized in that said reflectors (2) are chosen, in particular from the point of view of their height (h) and their spacing ( ⁇ , ⁇ '), and from the point of view of their arrangement or orientation, so that the incident light, for a first range of angles of incidence with the plane of the first network (1 a) of elementary diopters (6) and after reflection or not on said reflectors (2), reaches said sensor (5), and for another range of angles of incidence with the plane of the first network (1a) of elementary dioptres (6) and after reflection or not on said reflectors (2), reaches said pixel areas (3) of the image.
  • the interface between two optical media of different refractive indices is called the diopter. Reflection is said to be specular when the incident ray gives rise to a single reflected ray. Ideally, the energy of the incident ray is totally in the reflected ray.
  • the elementary term qualifies the smallest pattern of a network which, once repeated, constitutes the said network.
  • the plane of the grating is defined by two non-collinear vectors, and the regular spacing between two identical points of two adjacent elementary patterns defines the pitch of the grating.
  • the network is entirely described by the translation of the elementary pattern into two steps associated with the two vectors that form the plane of the network.
  • the reflectors may be metallic, for example aluminum or silver, or colored, for example white, or made of carbon-based materials, for example graphene or graphite, and that they have their walls smooth or polished.
  • these reflectors favor a specular reflection of the received light rather than diffuse reflection or absorption, the nature of the reflection closely depending on the quality of the interface.
  • the interface tends to become perfectly reflective.
  • said reflectors are semi-reflective, such as for example dichroic filters, and / or polarizing, such as reflective polarizers, and / or semi-transparent. In this way, only part of the light is reflected and the other part passes through and / or is absorbed by said reflector. This reflection and / or absorption can be restricted to a range of wavelengths of light, for example in the visible range, so that said reflectors also act as color filters.
  • said reflectors may be organized in a continuous or discontinuous network of elementary reflecting patterns, delimiting all types of shapes, in particular curved shapes, for example cylindrical, flat shapes, for example polygonal, prismatic or hexagonal.
  • These elementary reflective patterns are oriented preferably orthogonally to the plane of the network of elementary diopters of the transparent plate.
  • the reflectors or the elementary reflective patterns have a height corresponding to the local thickness of the transparent plate, so that they intercept both the first network of elementary diopters and the second network of elementary diopters.
  • the reflectors or the elementary reflective patterns have a height less than the local thickness of the transparent plate. In this case they can intercept the first or the second network of elementary diopters, or even neither of the two networks.
  • said beam can directly reach the second network of elementary diopters or be reflected one or more times on said reflective patterns before reach the second network of elementary diopters.
  • the angles of redirection of the light are controlled, since the reflectors favor a specular reflection of the incident light.
  • by adjusting the size of the reflectors it is possible to illuminate the light energy sensor continuously over an angular range of incidence of 90 °. When this angle range is adequately oriented with respect to the incident light beam, it is possible to increase the energy production efficiency of the system.
  • the specular reflection on the walls of the reflectors also acts on the light rays coming from the pixel areas of the image, which allows an observer to visualize all the pixel zones, thus an entire image. , over a continuous 90 ° angle range. As a result, the visual integration of the device is effective over a wider angular range.
  • the elementary diopter arrays and the array of reflective patterns are contained in planes that are advantageously parallel to each other and defined by two non-collinear vectors, but may undergo a deformation such that these plane surfaces become curved surfaces, in particular in the case of a flexible catadioptric device.
  • the network of elementary reflective patterns is defined by two steps identical or very close to those defining the first elementary diopter array of the transparent plate, according to said two non-collinear vectors.
  • the relative positioning of the elementary reflective patterns with respect to the elementary diopters of the first elementary diopter array is almost identical in all areas of the transparent plate. Therefore, the redirection of light, for a given angle of incidence, is also the same in any area of the transparent plate.
  • the network of elementary reflecting patterns is defined by a height h and by steps p, p '
  • the elementary diopters are lenses of radius of curvature R
  • the plate transparent present at the level of the valleys between two elementary dioptres a thickness t.
  • the steps ⁇ , ⁇ ' are preferably between 20 ⁇ m and 2 mm
  • the thickness t is preferably between R and 3 * R
  • the height h is preferably between 0.2xt and t
  • the radius of curvature R is preferably between 0.5xp and P
  • the elementary dioptres constituting said first elementary diopter array and the elementary dioptres constituting said second elementary diopter array are combinations
  • said elementary diopters have geometric shapes that may be identical or different.
  • the image is fixed or animated and consists of a multitude of opaque and / or semi-transparent pixel areas that can be separated from one another by transparency zones, and said zones of Pixels contain printed pixels or electronic pixels generated by backlit, electroluminescent, or reflective components.
  • Said image can be positioned between said sensor and said second network of elementary diopters of the transparent plate, or downstream of the sensor, the term downstream referring to the direction of propagation of the light from the external light source to the device.
  • Said image can also be directly in contact with said sensor and / or said second network of elementary diopters of the transparent plate, or separated from these surfaces by a material of refractive index different from that of the plate transparent, such as the air.
  • the invention finds its main applications in the case where the light energy sensor is a solar collector of thermal, photovoltaic, chemical or mixed type, flat or curved, rigid or flexible.
  • said light energy sensor is composed of solid or semi-transparent active zones, joined or separated from each other by zones of transparency.
  • the sensor is directly in contact with the second network of elementary diopters of the transparent plate, or separated from this surface by a material of refractive index different from that of the transparent plate, such as for example air. It follows from this variant the possibility of reversing the relative positions of the image and the sensor relative to the transparent plate, especially when said sensor consists of active areas separated from each other by areas of transparency.
  • the transparent plate consists of a solid, liquid or gaseous transparent material, such as mineral glass, organic glass, air or a polymer of PA, PET or polycarbonate type, and can be flat or curved, rigid or flexible possibly colored in its mass, or colorless.
  • the transparent plate can be divided into at least two sub-plates of different refractive indices, the sub-plates being separated from each other by intermediate arrays of elementary diopters.
  • the incident beam emitted by the external light source passes through at least three diopters before reaching the sensor or pixel area of the image.
  • the last sub-plate (the one that is closest to the image) may consist of air, and the network of reflective patterns may be entirely located in said last sub-plate, which facilitates the method of production. of the device.
  • the first elementary diopter array and / or the second elementary diopter array and / or the intermediate array of elementary diopters are covered with a functional surface, for example antireflection, antifouling or anti -UV.
  • the image is illuminated on the front face by one or more light sources, most of the light propagates in the thickness of the transparent plate which acts as a guide for wave, or in an additional transparent plate placed upstream of the transparent plate, or downstream of the transparent plate for a back-light, the terms upstream and downstream referring to the direction of propagation of the light from the external light source towards the device.
  • the procedure is as follows:
  • (F) is added on the cut face of said stack a transparent molded substrate whose outer face is made of the first network of elementary diopters.
  • Said transparent molded substrate can be produced according to two different methods. According to a first method, a layer of a transparent material is deposited on the cut face of said stack, and then the outer surface of said layer is molded to create the first elementary diopter array. According to a second method, a transparent pre-molded substrate is supplied directly, one of the faces of which is the first elementary diopter array and the other side is planar, and then the flat face of the pre-molded transparent substrate is fixed on the cut face. said stack.
  • the fixing steps are performed by welding or gluing using an optical glue of refractive index advantageously identical to those of the transparent substrates supplied. All of the transparent substrates assembled together form the transparent plate of the device according to the invention.
  • the molding can be carried out under UV irradiation using rollers or textured pads which print a network of shapes on a photosensitive liquid or semi-liquid polymer, or by stamping a solid transparent material.
  • Figure 1 shows schematically in cross section the structure of a device according to the state of the art
  • FIG. 2a, 2b, 2c and 2d show schematically in cross section the structure of a device according to the invention for different angular ranges of incidence of the external light;
  • Figures 3a, 3b, 3c and 3d show schematically in cross section the structure of a first embodiment of the device according to the invention for different angular ranges of incidence of the external light;
  • FIGS. 4a, 4b and 4c represent devices for different geometries of the first elementary diopter array and FIG. 4d defines parameters specific to these devices;
  • Figure 5 shows schematically in cross section the structure of another alternative embodiment of the device according to the invention.
  • Figures 6a, 6b, 6c, 6d, 6e and 6f illustrate different steps of a manufacturing method according to the invention.
  • FIG. 1 corresponds to a schematic sectional view of a known device according to the patent WO / 2013/057393. It comprises a transparent plate 1 provided with slots 15 and disposed between an external light source and a light energy sensor 5.
  • the first face of said transparent plate 1 is composed of a network 1a of elementary diopters 6 which are lenses, whereas the second face, plane, contains zones of pixels 3 and zones of transparency 4 of an image.
  • two angles of incidence and ⁇ 2 are represented between an incident beam (16 ', 16 ") originating from an external light source and the normal one at the elementary diopters 6.
  • incidences are between 25 ° and 50 °, the angle ⁇ being smaller than the angle 6 2 .
  • the incident beam 16 ' is entirely reflected on the walls of the slots 15 and the reflected beam 17' reaches a transparency zone 4 of the image.
  • a first fraction of the incident beam 16 is reflected on the walls of the slots 15 in the form of a reflected beam 17", while another fraction is transmitted in the slots 15 to come out in the form of a transmitted beam 18.
  • the reflected beam 17 reaches a transparency zone 4 of the image and therefore the sensor 5, while the transmitted beam 18 reaches a pixel zone 3 of the image .
  • the sensor 5 receives only a part of the energy of the incident radiation, the other part being lost on a pixel area 3 of the image.
  • the incident light source is in a range of
  • the known device according to Figure 1 therefore has the disadvantage of the discontinuity of the angular ranges of illumination of the sensor 5 on the one hand and observation of the pixel areas 3 of the image on the other hand.
  • the external light source reaches the pixel areas 3 of the image instead of the sensor 5, while the observer sees the sensor 5 instead of the image.
  • FIG. 2 illustrates several schematic cross-sectional views of a device according to the invention for different angular ranges of incidence of the external light, between 0 ° and 90 ° with respect to the normal at the elementary diopter 6.
  • the device consists of a light energy sensor 5 from an external light source, an image composed of pixel areas 3 and transparency areas 4, and a transparent plate 1 containing an array of reflective patterns constituted by one or more reflectors 2.
  • Said transparent plate comprises a first face oriented towards said external light source and constituted by a first network 1a of elementary diopters 6, and a second face oriented towards said sensor and constituted by a second network 1b of elementary dioptres 7.
  • the elementary dioptres 6 consist of convergent lenses that meet at a valley 9 to form the d bucket 1a while the elementary dioptres 7 are planar. Said convergent lenses advantageously have their focal plane located in the plane of the network 1b of elementary dioptres 7.
  • the image is located between the transparent plate 1 and the sensor 5, in direct contact with the second network 1b
  • the reflectors 2 are oriented perpendicularly to the plane of the network 1a of elementary diopters 6 and intercept the two faces of the transparent plate 1 at a valley 9. Their height is therefore equal to the thickness of the plate. transparent 1.
  • the incident beam 16 Under an incidence ⁇ 3 between 0 ° and 25 °, as shown in Figure 2a. the incident beam 16, at the crossing of the elementary diopter 6, converges directly to an elementary diopter 7 of the second network 1b of elementary diopters 7, without being reflected on the reflectors 2. It then reaches a transparency zone 4 of the image and therefore the light energy sensor 5. Under an incidence ⁇ 4 between 25 ° and 50 °, as shown in Figure 2b. the incident beam 16 which passes through an elementary diopter 6 of the first network 1a of elementary diopters 6 is reflected on a wall of the reflector 2 before reaching a transparency zone 4 of the image.
  • the incident beam 16 For an angle of incidence ⁇ 5 between 50 ° and 75 °, the incident beam 16 also undergoes specular reflection on the reflector 2, to reach a pixel area 3 of the image, as shown in Figure 2c. Above 75 °, at an angle of incidence ⁇ 6 shown in Figure 2d. the incident beam 16 is reflected a first time on the wall of a reflector 2 ', then redirected to a neighboring reflector 2 "which faces it to be reflected a second time In the end, the beam reaches the elementary diopter 7 located at a pixel area 3 of the image.
  • the device according to the invention makes it possible to redirect the incident beam 16 by reflection on one or more reflectors 2 and this whatever the angle of incidence of the beam on the surface of the reflector 2.
  • the beam is entirely redirected towards the sensor 5, which was not the case in the known device according to the state of the art presented in FIG. 1.
  • FIG. 3 schematizes a first variant embodiment of the device according to the invention seen in cross section and for different angular ranges of incidence of the external light, between 0 ° and 90 ° with respect to the normal at the elementary diopter 6.
  • this variant the reflectors 2 do not intercept the two faces of the transparent plate, but only the second network 1 b of elementary diopters 7.
  • the incident beam 16 Under an incidence ⁇ > between 0 ° and 25 °, as shown in Figure 3a. the incident beam 16, at the crossing of the elementary diopter 6 ', converges directly towards the elementary diopter 7' of the second network 1b of elementary diopters 7, without undergoing any Reflection on the reflectors 2. It then reaches the transparency zone 4 'of the image and therefore the sensor 5.
  • the incident beam 16 which passes through the elementary diopter 6 'of the first network 1a of elementary diopters 6 is reflected on a wall of the reflector 2' before reaching the transparency zone 4 'of the image.
  • the specular reflection on the walls of the reflectors 2 also acts on the light rays from the pixel areas 3 of the image.
  • a user sees through the diopter 6 "at an angle - ⁇ 8 the pixel area 3" of the image after reflection of the light rays on the second wall of the reflector 2 '.
  • the height of the reflectors 2 is such that the incident beam 16, after passing through the elementary diopter 6 ', does not undergo reflection at the reflector 2' and continues its optical path in the transparent plate 1.
  • the beam reaches the elementary diopter 7 "located between the reflectors 2 'and 2", at a region of transparency 4 "of the image, as shown in Figure 3c. Above 75 °, under an angle of incidence ⁇ 10 shown in Figure 3d, the incident beam 16 passes through a portion of the transparent plate 1 without being reflected on the reflector 2 ', before being reflected on the reflector 2 "who faces him. By specular reflection, the beam reaches the elementary diopter 7 "at the region of transparency 4" of the image, before interacting with the light energy sensor 5.
  • This variant of the device according to the invention thus makes it possible to illuminate the sensor 5 continuously over an angular range of incidence of 90 ° and thus to increase the energy production efficiency of the system.
  • the specular reflection on the walls of the reflectors 2 also acts on the light rays coming from the pixel zones 3 of the image, which allows an observer to view all the pixel areas 3, therefore an entire image, at much greater angles than with the optical system described in Figure 2.
  • the visual integration of the device on a support is effective over a wider angular range than with a device whose height of the reflectors 2 equals the thickness of the transparent plate 1.
  • the reflectors 2 are positioned at the inter-lenses, that is to say aligned with the valleys 9 of the elementary diopters 6. Such a positioning has the effect of symmetrizing the viewing angles of the zones of pix 3 and the illumination angles of the sensors 5 relative to the normal to the elementary diopters 6. Nevertheless, said receivers 2 may be offset from the valleys 9 of the elementary diopters 6, which has the sole effect of modifying the continuity of these ranges. angular visualization or illumination, which are not in this cases more symmetrical to each other than normal to elementary dioptres 6.
  • the elementary diopters 6 of the first network 1a of elementary diopters 6 may consist of semi-cylindrical rectilinear lenses (FIG. 4a) or semi-cylindrical lenses. hexagonal spheres organized in the form of a cubic network (FIG. 4b) or in the form of a honeycomb (FIG. 4c).
  • FIGS. 4a, 4b, 4c and 4d represent only a part of the device, namely the transparent plate 1 and the network 8 of elementary reflecting patterns 10.
  • the elementary reflecting pattern 0 consists of a single reflector 2 in the form of a rectangular planar surface whose length is parallel to the axis of the rectilinear lens.
  • the elementary reflective pattern 10 is composed of a plurality of rectangular and plane reflectors 2, arranged to form the lateral surface of a square-based parallelepiped (FIG. 4b) or of a hexagonal prism. ( Figure 4c).
  • the same reflector 2 belongs to two different elementary reflective patterns (10 ', 10 ") via each of the two faces of said reflector 2.
  • the diopters elementary elements 7 of the second network 1b are planar and all of the elementary reflecting patterns 10 form a network 8.
  • the geometrical parameters of the elementary diopter arrays (6, 7) and the reflectors 2 seen according to the sectional planes represented by a double arrow in FIGS. 4a, 4b and 4c are indicated in FIG. 4d.
  • the steps p, p '(p' being not shown) which describe the network 1a of elementary diopters 6 are advantageously the same as those which describe the network 1b of elementary diopters 7 and the network 8 of elementary reflective patterns 10.
  • the lenses which form the elementary diopters 6 have a radius of curvature R.
  • the distance t materializes the thickness of the transparent plate 1 at a valley 9 between two lenses, while the distance h defines the height of a reflector 2, c that is to say the size of the reflector 2 taken perpendicularly to the plane of the network 1a or 1b of elementary dioptres 6 or 7.
  • R is advantageously between 0.5 * p and p in the embodiments Figures 4a and 4b, and between 0.57 * p and p in the embodiment of Figure 4c.
  • the transparent plate 1 is divided into two sub-plates (11,12) of different refractive indices.
  • the first sub-plate 11 is separated from the second sub-plate 12 by an intermediate network 13 of elementary diopters 14 which are lenses.
  • the first face of said transparent plate 1 also being composed of a lens array 1a, and the pitch of the two gratings 1a and 13 being the same, it follows that the first sub-plate 11 forms a network of biconvex lenses.
  • the height of the reflectors 2 is less than the thickness of the second sub-plate 12, which consists of air.
  • the biconvex lenses constituting the first sub-plate 11 and which serve to focus the incident beam towards the zones of pixels 3 and the zones of transparency 4 of the image are manufactured independently of the network of reflectors 2.
  • FIGS. 6a, 6b, 6c, 6d, 6e and 6f The different steps of this process are illustrated in FIGS. 6a, 6b, 6c, 6d, 6e and 6f.
  • a first step ( Figure 6a)
  • Then deposited on the 19'b face of said first transparent substrate 19 'a thin layer of reflective material to form a first reflector 2' Figure 6b
  • the third step consists in fixing on the first reflector 2 'the face 19 "a of a second transparent substrate 19" (FIG. 6c).
  • the steps for depositing the reflective layer and for fixing a new transparent substrate 19 are repeated.
  • the invention achieves the goals set. It describes a device having optical characteristics for viewing an image on the surface of solar collectors, and which does not have the disadvantages of devices known to date.
  • the device object of the invention will make it possible to increase the performance of the solar collectors and to improve the angular ranges of continuous visualization of the image by an observer, while proposing an industrial manufacturing process easier to implement.
  • the device object of the invention will also allow to overcome mechanical stresses and the risk of fouling of some known devices.
  • the invention is particularly adapted to the visual integration of solar collectors in blinds, sunshades, sunshades, parasols, shades, roofs, walls, tiles, glazing, transport vehicles , including boats and airplanes, advertising panels and screens, electronic displays, clothing, and in general on any imaged medium, including electronic images, and on any flat or curved surface.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif optique comportant eu moins : (a) un capteur (5) de l'énergie lumineuse provenant d'une source de lumière extérieure; (b) une plaque transparente (1) disposée entre ladite source de lumière extérieure et ledit capteur, comprenant une première face orientée vers ladite source de lumière extérieure et constituée d'un premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6), et une deuxième face orientée vers ledit capteur et constitué© d'un deuxième réseau (1b) de dioptres élémentaires (7); (c) une pluralité de réflecteurs (2) aptes à rediriger par réflexion spéculaire et quel que soit son angle d'incidence tout ou partie de la lumière émise par ladite source de lumière extérieure et qui traverse ledit premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) en direction dudit deuxième réseau (1 b) de dioptres élémentaires (7); (d) une image composée de zones de pixels (3). Ce dispositif est caractérisé en ce que lesdits réflecteurs (2) sont agencés de manière que la lumière incidente, pour une première plage d'angles d'incidence avec le plan du premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) et après réflexion ou non sur lesdits réflecteurs (2), atteint ledit capteur (5), et que pour une autre plage d'angles d'incidence avec le plan du premier réseau (1 a) de dioptres élémentaires (6) et après réflexion ou non sur lesdits réflecteurs (2), atteint lesdites zones de pixels (3) de l'image.

Description

Dispositif catadioptrique améliorant la visualisation d'une image placée devant un capteur solaire
Domaine technique de l'invention
La présente invention se rapporte à des dispositifs optiques qui permettent de visualiser une image placée devant un capteur solaire tout en minimisant les pertes de performances énergétiques de ce capteur.
Etat de la technique
L'intégration visuelle discrète des capteurs solaires est particulièrement utile dans des objets qui ont pour fonction principale de faire écran, au moins partiellement, aux rayons solaires, comme par exemple dans des stores, des pare-soleils, des parasols, des ombrières et autres. Mais une bonne intégration visuelle et fonctionnelle des capteurs solaires peut aussi être utile dans une gamme plus vaste de supports, comme les bâtiments, les toitures, les murs, les tuiles, les vitrages, les véhicules de transport, y compris les bateaux et les avions, les panneaux- et écrans publicitaires, les écrans électroniques, les vêtements, et d'une manière générale sur tout support plan ou non plan.
Les capteurs solaires ont en général une apparence sombre, ou contrastée par rapport à la couleur de leur environnement. Il est donc nécessaire de les intégrer visuellement dans cet environnement d'une façon aussi discrète que possible. Ce besoin d'intégration visuelle nécessité de recouvrir les capteurs solaires d'une couleur ou d'une image semi-transparente et d'assez bonne qualité, tout en diminuant le moins possible les performances des capteurs solaires. On connaît déjà plus particulièrement du brevet WO/2007/085721 un dispositif optique composé d'un réseau de lentilles et d'un réseau de zones image placées en regard des lentilles qui permet à un observateur de visualiser soit l'image reconstituée par les lentilles soit le panneau solaire qui est placé derrière le dispositif. La visualisation de l'image ou du panneau solaire dépend alors de l'angle d'observation par rapport à la surface optique. Lorsque les lentilles sont demi-cylindriques, cette alternance se réitère environs tous les 25°, ce qui limite les applications notamment lorsque celles-ci nécessitent de pouvoir observer l'image en continu sur une plage angulaire de 90°.
Une première solution à ce problème a déjà été donnée dans les publications WO/2013/057393 et WO/2013/057394, qui décrivent des dispositifs optiques destinés à augmenter à la fois la plage angulaire totale de visualisation d'une image située à la surface d'un capteur solaire et la capture des rayons solaires par ledit capteur. Ces dispositifs optiques comprennent une plaque transparente qui est disposée entre la source de lumière extérieure et le capteur solaire et qui comporte une pluralité de fentes (lames d'air). La première face de ladite plaque transparente est plane ou structurée par un réseau de lentilles, alors que la seconde face contient des zones de pixels d'une image séparées par des zones de transparence. Les faces de chaque fente doivent être suffisamment polies pour que ces surfaces aient la propriété de réfléchir certains rayons lumineux qui traversent la première face de la plaque transparente. Cette réflexion optique a lieu grâce à la différence d'indices de réfraction entre la matière transparente de la plaque et l'air contenu dans les fentes. Une partie des rayons issus d'une source lumineuse, en particulier du soleil, sont ainsi réfléchis sur les parois des fentes et traversent les zones de transparence, alors que d'autres rayons solaires traversent directement les zones de transparence sans être réfléchis à la surface des fentes. La quantité de lumière qui traverse les zones de transparence et qui atteint le capteur solaire est alors supérieure à la quantité de lumière qui aurait traversé les zones de transparence si les fentes n'existaient pas, ce qui a pour effet d'augmenter le rendement de production énergétique du dispositif. La réflexion optique sur les parois des fentes agit aussi pour les rayons sortants issus des zones pixélisées, ce qui permet à un observateur de visualiser toutes les zones pixélisées, donc une image entière, sous des angles bien plus importants qu'avec un système optique sans fentes. Il en résulte que l'intégration visuelle du dispositif sur un support est effective sur une plage angulaire plus large qu'en l'absence des fentes.
Ce dispositif présente néanmoins plusieurs inconvénients.
Un premier problème technique tient à la physique du phénomène de réflexion totale de la lumière à l'interface entre deux milieux optiques d'indices de réfraction différents. La réflexion de la lumière n'est totale que pour des angles d'incidence du faisceau lumineux supérieurs à un angle limite par rapport à la normale au dioptre (42° par exemple pour une interface verre/air). Ainsi, en fonction de l'indice de réfraction de la plaque transparente, de la forme géométrique de la première face de cette plaque et de l'orientation des lames d'air, il existe des angles d'incidence pour lesquelles le faisceau incident n'est non pas réfléchi sur les fentes mais traversant (figure 1). Il en résulte une diminution de l'efficacité du capteur lumineux, qui reçoit moins de lumière, et une réduction de la continuité des plages angulaires de vision de l'image par un observateur.
Plusieurs autres problèmes sont liés à l'encrassement des lames d'air, à la mauvaise tenue mécanique du système et à la difficulté de mise en œuvre de son procédé de fabrication, qui réduisent la planéité du dioptre séparant la plaque transparente de la lame d'air. L'incrustation de poussières ou de salissures dans les lames d'air ouvertes en face avant du système optique nécessite d'empêcher les circulations d'air dans le dispositif et de le rendre hermétique, et donc d'encapsuler le système optique avec une plaque de protection, ce qui dégrade toutefois la transparence du dispositif. L'enlèvement de matière dans la plaque lors du procédé de réalisation des lames d'air affaiblit mécaniquement le système optique, avec des risques de rupture de la plaque transparente structurée ou de déformation par écrasement des lames d'air. Or, en diminuant la pianéité du dioptre, on diminue d'autant les réflexions totales qui peuvent s'y produire.
La résolution simultanée des problèmes mentionnés précédemment permettrait donc d'accroître la performance des capteurs solaires et d'améliorer la continuité des plages angulaires de visualisation de l'image par un observateur, tout en envisageant des procédés de fabrication d'un tel système optique plus aisés à mettre en œuvre.
La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients, en proposant l'intégration de réflecteurs au lieu des lames d'air dans le dispositif optique.
Objets de l'invention
L'objet de l'invention est constitué par un dispositif optique et par son procédé de réalisation.
Le dispositif optique selon l'invention comporte au moins :
(a) un capteur (5) de l'énergie lumineuse provenant d'une source de lumière extérieure ;
(b) une plaque transparente (1) disposée entre ladite source de lumière extérieure et ledit capteur, comprenant une première face orientée vers ladite source de lumière extérieure et constituée d'un premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6), et une deuxième face orientée vers ledit capteur et constituée d'un deuxième réseau (1 b) de dioptres élémentaires (7) ;
(c) une pluralité de réflecteurs (2) de hauteur h et de préférence disposés selon un réseau défini par un pas (ρ,ρ'), etaptes à rediriger par réflexion spéculaire et quel que soit son angle d'incidence tout ou partie de la lumière émise par ladite source de lumière extérieure et qui traverse ledit premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) en direction dudit deuxième réseau (1b) de dioptres élémentaires (7) ;
(d) une image composée de zones de pixels (3) ;
ledit dispositif est caractérisé en ce que lesdits réflecteurs (2) sont choisis, notamment du point de vue de leur hauteur (h) et leur espacement (ρ,ρ'), et du point de vue de leur agencement ou orientation, de manière que la lumière incidente, pour une première plage d'angles d'incidence avec le plan du premier réseau (1 a) de dioptres élémentaires (6) et après réflexion ou non sur lesdits réflecteurs (2), atteint ledit capteur (5), et que pour une autre plage d'angles d'incidence avec le plan du premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) et après réflexion ou non sur lesdits réflecteurs (2), atteint lesdites zones de pixels (3) de l'image.
On appelle dioptre l'interface entre deux milieux optiques d'indices de réfraction différents. La réflexion est dite spéculaire lorsque le rayon incident donne naissance à un rayon réfléchi unique. Idéalement, l'énergie du rayon incident se retrouve totalement dans le rayon réfléchi. Le terme élémentaire qualifie le plus petit motif d'un réseau qui, une fois répété, constitue ledit réseau. Le plan du réseau est défini par deux vecteurs non colinéaires, et l'espacement régulier entre deux points identiques de deux motifs élémentaires adjacents définit le pas du réseau. Ainsi, le réseau est entièrement décrit par la translation du motif élémentaire selon deux pas associés aux deux vecteurs qui forment le plan du réseau. Selon certains modes de réalisation retenus, les réflecteurs peuvent être métalliques, par exemple en aluminium ou en argent, ou colorés, par exemple de couleur blanche, ou constitués de matériaux à base de carbone, par exemple en graphène ou graphite, et en ce qu'ils ont leurs parois lisses ou polies. Il en résulte que ces réflecteurs privilégient une réflexion spéculaire de la lumière reçue plutôt qu'une réflexion diffuse ou une absorption, la nature de la réflexion dépendant étroitement de la qualité de l'interface. Dès lors que la taille des défauts de l'interface est inférieure ou à ou de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de la lumière reçue, l'interface tend à devenir parfaitement réfléchissante.
Selon une variante supplémentaire de réalisation, lesdits réflecteurs sont semi- réfléchissants, comme par exemple les filtres dichroïques, et/ou polarisants, comme par exemple les polariseurs réfléchissants, et/ou semi-transparents. De cette façon, une partie seulement de la lumière est réfléchie et l'autre partie traverse et/ou est absorbée par ledit réflecteur. Cette réflexion et/ou cette absorption peuvent être restreintes à une plage de longueurs d'ondes de la lumière, par exemple dans la gamme du visible, de sorte que lesdits réflecteurs jouent également le rôle de filtres colorés.
Selon l'invention, lesdits réflecteurs peuvent être organisés en un réseau continu ou discontinu de motifs réfléchissants élémentaires, délimitant tous types de formes, en particulier des formes courbes, par exemple cylindriques, des formes planes, par exemple polygonales, prismatiques ou hexagonales. Ces motifs réfléchissants élémentaires sont orientés de préférence orthogonalement au plan du réseau de dioptres élémentaires de la plaque transparente.
Selon un certain mode de réalisation du dispositif selon l'invention, les réflecteurs ou les motifs réfléchissants élémentaires ont une hauteur correspondant à l'épaisseur locale de la plaque transparente, de sorte qu'ils interceptent à la fois le premier réseau de dioptres élémentaires et le deuxième réseau de dioptres élémentaires.
Selon un autre mode de réalisation, les réflecteurs ou les motifs réfléchissants élémentaires ont une hauteur inférieure à l'épaisseur locale de la plaque transparente. Dans ce cas ils peuvent intercepter le premier ou le second réseau de dioptres élémentaires, ou même aucun des deux réseaux.
Ainsi, quel que soit l'angle d'incidence du faisceau de lumière incident sur le premier réseau de dioptres élémentaires, ledit faisceau peut directement atteindre le deuxième réseau de dioptres élémentaires ou bien se réfléchir une ou plusieurs fois sur lesdits motifs réfléchissants avant d'atteindre le deuxième réseau de dioptres élémentaires. De plus, les angles de redirection de la lumière sont maîtrisés, puisque les réflecteurs privilégient une réflexion spéculaire de la lumière incidente. Par ailleurs, en jouant sur la taille des réflecteurs, il est possible d'illuminer le capteur d'énergie lumineuse de manière continue sur une plage angulaire d'incidence de 90°. Lorsque cette plage d'angle est orientée de façon adéquate par rapport au faisceau de lumière incident, on peut ainsi augmenter le rendement de production énergétique du système. Par symétrie sur la plage angulaire complémentaire, la réflexion spéculaire sur les parois des réflecteurs agit aussi sur les rayons lumineux issus des zones de pixels de l'image, ce qui permet à un observateur de visualiser toutes les zones de pixels, donc une image entière, sur une plage d'angle continue de 90°. Il en résulte que l'intégration visuelle du dispositif est effective sur une plus large plage angulaire.
Les réseaux de dioptres élémentaires et le réseau de motifs réfléchissants sont contenus dans des plans avantageusement parallèles entre eux et définis par deux vecteurs non colinéaires, mais peuvent subir une déformation telle que ces surfaces planes deviennent des surfaces courbes, notamment dans le cas d'un dispositif catadioptrique souple.
Le réseau de motifs réfléchissants élémentaires est défini par deux pas identiques ou très proches de ceux qui définissent le premier réseau de dioptres élémentaires de la plaque transparente, selon lesdits deux vecteurs non colinéaires. Il en résulte que le positionnement relatif des motifs réfléchissants élémentaires par rapport aux dioptres élémentaires du premier réseau de dioptres élémentaires est quasiment identique dans toutes les zones de la plaque transparente. Par conséquent, la redirection de la lumière, pour un angle d'incidence donné, est également la même dans n'importe quelle zone de la plaque transparente.
Dans un mode de réalisation particulier du dispositif optique selon l'invention, le réseau de motifs réfléchissants élémentaires est défini par une hauteur h et par des pas p, p', les dioptres élémentaires sont des lentilles de rayon de courbure R, et la plaque transparente présente au niveau des vallées entre deux dioptres élémentaires une épaisseur t. Dans cette configuration, les pas ρ,ρ' sont de préférence compris entre 20 pm et 2 mm, l'épaisseur t est de préférence comprise entre R et 3*R et la hauteur h est de préférence comprise entre 0,2xt et t, et le rayon de courbure R est de préférence compris entre 0,5xp et P
Selon des modes de réalisation retenus, les dioptres élémentaires constitutifs dudit premier réseau de dioptres élémentaires et les dioptres élémentaires constitutifs dudit deuxième réseau de dioptres élémentaires sont des combinaisons
(a) de surfaces planes ;
(b) de lentilles convexes ou concaves, symétriques ou asymétriques ;
(c) de prismes.
Il en résulte que, dans chacun des réseaux de dioptres élémentaires constitutifs des deux faces de la plaque transparente, lesdits dioptres élémentaires ont des formes géométriques qui peuvent être identiques ou différentes.
Suivant différents modes de réalisation du dispositif, l'image est fixe ou animée et constituée d'une multitude de zones de pixels opaques et/ou semi-transparentes qui peuvent être séparées les unes des autres par des zones de transparence, et lesdites zones de pixels contiennent des pixels imprimés ou des pixels électroniques générés par des composants rétro-éclairés, électroluminescents, ou réfléchissants.
Ladite image peut être positionnée entre ledit capteur et ledit deuxième réseau de dioptres élémentaires de la plaque transparente, ou en aval du capteur, le terme aval faisant référence à la direction de propagation de la lumière depuis la source de lumière extérieure vers le dispositif.
Ladite image peut également être directement en contact avec ledit capteur et/ou ledit deuxième réseau de dioptres élémentaires de la plaque transparente, ou séparée de ces surfaces par un matériau d'indice de réfraction différent de celui de la plaque transparente, comme par exemple l'air.
L'invention trouve ses principales applications dans le cas où le capteur d'énergie lumineuse est un capteur solaire de type thermique, photovoltaïque, chimique ou mixte, plan ou courbe, rigide ou flexible.
Selon une variante supplémentaire de réalisation du dispositif, ledit capteur d'énergie lumineuse est composé de zones actives pleines ou semi-transparentes, jointives ou séparées les unes des autres par des zones de transparence.
Le capteur est directement en contact avec le deuxième réseau de dioptres élémentaires de la plaque transparente, ou séparé de cette surface par un matériau d'indice de réfraction différent de celui de la plaque transparente, comme par exemple l'air. Il résulte de cette variante la possibilité d'inverser les positions relatives de l'image et du capteur par rapport à la plaque transparente, notamment lorsque que ledit capteur est constitué de zones actives séparées les unes des autres par des zones de transparence.
La plaque transparente est constituée d'un matériau transparent solide, liquide ou gazeux, comme le verre minéral, le verre organique, l'air ou encore un polymère de type P A, PET ou polycarbonate, et peut être plane ou courbe, rigide ou flexible, éventuellement colorée dans sa masse, ou incolore.
Selon une variante supplémentaire de réalisation illustrée à la figure 5, la plaque transparente peut être divisée en au moins deux sous-plaques d'indices de réfraction différents, les sous-plaques étant séparées les unes des autres par des réseaux intermédiaires de dioptres élémentaires. Il en résulte que le faisceau incident émis par la source de lumière extérieure traverse au moins trois dioptres avant d'atteindre le capteur ou la zone de pixels de l'image. Avantageusement, la dernière sous-plaque (celle qui est la plus proche de l'image) peut être constituée d'air, et le réseau de motifs réfléchissants peut être entièrement situé dans ladite dernière sous-plaque, ce qui facilite le procédé de réalisation du dispositif.
Dans un mode de réalisation particulier non représenté, le premier réseau de dioptres élémentaires et/ou le deuxième réseau de dioptres élémentaires et/ou le réseau intermédiaire de dioptres élémentaires sont recouverts d'une surface fonctionnelle, par exemple antireflet, anti-encrassement ou anti-UV. Selon une variante supplémentaire de réalisation non représentée, l'image est éclairée en face avant par une ou plusieurs sources d'éclairage dont l'essentiel de la lumière se propage dans l'épaisseur de la plaque transparente qui joue le rôle de guide d'ondes, ou dans une plaque transparente additionnelle placée en amont de la plaque transparente, ou en aval de la plaque transparente pour un éclairage face arrière, les termes amont et aval faisant référence à la direction de propagation de la lumière depuis la source de lumière extérieure vers le dispositif. Selon un exemple de procédé de fabrication d'une partie du dispositif composée de la plaque transparente et du réseau de motifs réfléchissants élémentaires, on procède de la manière suivante:
(a) on approvisionne plusieurs substrats transparents ayant chacun deux faces opposées planes et polies
(b) on dépose une fine couche de matériau réfléchissant sur l'une des deux faces planes et polies d'un premier substrat transparent
(c) on fixe l'une des deux faces planes et polies d'un deuxième substrat transparent sur ladite couche de matériau réfléchissant déposée
(d) on répète les étapes de dépôt et de fixation de manière à obtenir un empilement régulier constitué d'une alternance de substrats transparents et de réflecteurs
(e) on découpe ledit empilement perpendiculairement au plan des faces planes et polies des substrats transparents assemblés
(f) on ajoute sur la face découpée dudit empilement un substrat transparent moulé dont la face externe est constituée du premier réseau de dioptres élémentaires. Ledit substrat transparent moulé peut être réalisé selon deux procédés différents. Selon un premier procédé on dépose une couche d'un matériau transparent sur la face découpée dudit empilement, puis l'on moule la surface externe de ladite couche pour créer le premier réseau de dioptres élémentaires. Selon un second procédé on approvisionne directement un substrat transparent pré-moulé dont l'une des faces est le premier réseau de dioptres élémentaires et l'autre face est plane, puis on fixe ladite face plane du substrat transparent pré-moulé sur la face découpée dudit empilement.
Dans ce procédé de fabrication, les étapes de fixation sont réalisées par soudage ou par collage à l'aide d'une colle optique d'indice de réfraction avantageusement identique à ceux des substrats transparents approvisionnés. L'ensemble des substrats transparents assemblés forment ainsi la plaque transparente du dispositif selon l'invention. Le moulage peut être réalisé sous irradiation UV à l'aide de rouleaux ou de tampons texturés qui impriment un réseau de formes sur un polymère liquide ou semi-liquide photosensible, ou par emboutissage d'un matériau transparent solide.
Figures
L'invention sera mieux comprise à l'aide de sa description détaillée, en relation avec les figures, dans lesquelles :
la figure 1 montre schématiquement en coupe transversale la structure d'un dispositif selon l'état de la technique ;
- les figures 2a, 2b, 2c et 2d montrent schématiquement en coupe transversale la structure d'un dispositif selon l'invention pour différentes plages angulaires d'incidence de la lumière extérieure ;
les figures 3a, 3b, 3c et 3d montrent schématiquement en coupe transversale la structure d'une première variante de réalisation du dispositif selon l'invention pour différentes plages angulaires d'incidence de la lumière extérieure ;
les figures 4a, 4b et 4c représentent des dispositifs pour différentes géométries du premier réseau de dioptres élémentaires et la figure 4d définit des paramètres propres à ces dispositifs ;
la figure 5 montre schématiquement en coupe transversale la structure d'une autre variante de réalisation du dispositif selon l'invention ;
les figures 6a, 6b, 6c, 6d, 6e et 6f illustrent différentes étapes d'un procédé de fabrication selon l'invention.
Les figures ne sont pas à l'échelle, les épaisseurs relatives des composants du dispositif étant volontairement exagérées pour mieux faire apparaître sa structure.
Description détaillée
On se réfère à la figure 1 , qui correspond à une vue schématique en coupe d'un dispositif connu selon le brevet WO/2013/057393. Il comporte une plaque transparente 1 munie de fentes 15 et disposée entre une source de lumière extérieure et un capteur 5 d'énergie lumineuse. La première face de ladite plaque transparente 1 est composée d'un réseau 1a de dioptres élémentaires 6 qui sont des lentilles, alors que la seconde face, plane, contient des zones de pixels 3 et des zones de transparence 4 d'une image.
A titre d'exemple dans la figure 1 , on a représenté deux angles d'incidences et θ2 entre un faisceau incident (16', 16") provenant d'une source de lumière extérieure et la normale aux dioptres élémentaires 6. Ces angles d'incidences sont compris entre 25° et 50°, l'angle θι étant plus petit que l'angle 62. Dans le cas d'une incidence d'angle θι entre le faisceau lumineux et la normale au dioptre élémentaire 6, le faisceau incident 16' est entièrement réfléchi sur les parois des fentes 15 et le faisceau réfléchi 17' atteint une zone de transparence 4 de l'image. En revanche, pour un angle d'incidence θ2, une première fraction du faisceau incident 16" est réfléchie sur les parois des fentes 15 sous la forme d'un faisceau réfléchi 17", alors qu'une autre fraction est transmise dans les fentes 15 pour en ressortir sous la forme d'un faisceau transmis 18. Le faisceau réfléchi 17 atteint une zone de transparence 4 de l'image et donc le capteur 5, alors que le faisceau transmis 18 atteint une zone de pixels 3 de l'image. Ainsi, le capteur 5 ne reçoit qu'une partie seulement de l'énergie du rayonnement incident, l'autre partie étant perdue sur une zone de pixels 3 de l'image.
Sur la figure 1 , la source de lumière incidente est située dans une plage comprise
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entre 0° et +90° par rapport à la normale au dioptre élémentaire 6 en prenant pour référence le sens horaire. Un observateur placé dans une plage d'angles complémentaires non représentés sur la figure 1 , c'est-à-dire entre 0° et -90°, voit sous certains angles et par symétrie avec la normale au dioptre élémentaire 6, la lumière provenant d'une zone de pixels 3 de l'image et sous d'autres angles complémentaires la couleur du capteur 5.
Le dispositif connu selon la figure 1 a donc pour inconvénient la discontinuité des plages angulaires d'illumination du capteur 5 d'une part et d'observation des zones de pixels 3 de l'image d'autre part. Autrement dit, pour certains angles, la source de lumière extérieure atteint les zones de pixels 3 de l'image à la place du capteur 5, alors que l'observateur voit le capteur 5 au lieu de l'image.
La figure 2 illustre plusieurs vues en coupe schématiques d'un dispositif selon l'invention pour différentes plages angulaires d'incidence de la lumière extérieure, comprises entre 0° et 90° par rapport à la normale au dioptre élémentaire 6. Le dispositif est constitué d'un capteur 5 de l'énergie lumineuse provenant d'une source de lumière extérieure, d'une image composée de zones de pixels 3 et de zones de transparence 4, et d'une plaque transparente 1 contenant un réseau de motifs réfléchissants constitués d'un ou plusieurs réflecteurs 2. Ladite plaque transparente comprend une première face orientée vers ladite source de lumière extérieure et constituée d'un premier réseau 1a de dioptres élémentaires 6, et une deuxième face orientée vers ledit capteur et constituée d'un deuxième réseau 1b de dioptres élémentaires 7. Les dioptres élémentaires 6 sont constitués de lentilles convergentes qui se rejoignent au niveau d'une vallée 9 pour former le réseau 1a alors que les dioptres élémentaires 7 sont plans. Lesdites lentilles convergentes ont avantageusement leur plan focal situé dans le plan du réseau 1 b de dioptres élémentaires 7. L'image est située entre la plaque transparente 1 et le capteur 5, en contact direct avec le deuxième réseau 1 b de dioptres élémentaires 7. Les réflecteurs 2 sont orientés perpendiculairement au plan du réseau 1a de dioptres élémentaires 6 et interceptent les deux faces de la plaque transparente 1 au niveau d'une vallée 9. Leur hauteur est donc égale à l'épaisseur de la plaque transparente 1.
Sous une incidence θ3 comprise entre 0° et 25°, comme représenté sur la figure 2a. le faisceau incident 16, à la traversée du dioptre élémentaire 6, converge directement vers un dioptre élémentaire 7 du second réseau 1b de dioptres élémentaires 7, sans subir de réflexion sur les réflecteurs 2. Il atteint alors une zone de transparence 4 de l'image et donc le capteur 5 d'énergie lumineuse. Sous une incidence θ4 comprise entre 25° et 50°, comme représenté sur la figure 2b. le faisceau incident 16 qui traverse un dioptre élémentaire 6 du premier réseau 1a de dioptres élémentaires 6 est réfléchi sur une paroi du réflecteur 2 avant d'atteindre une zone de transparence 4 de l'image. Pour un angle d'incidence θ5 compris entre 50° et 75°, le faisceau incident 16 subit également une réflexion spéculaire sur le réflecteur 2, pour atteindre une zone de pixels 3 de l'image, comme illustré à la figure 2c. Au- delà de 75°, sous un angle d'incidence θ6 représenté sur la figure 2d. le faisceau incident 16 est réfléchi une première fois sur la paroi d'un réflecteur 2', puis redirigé vers un réflecteur voisin 2" qui lui fait face pour y être réfléchi une deuxième fois. In fine, le faisceau atteint le dioptre élémentaire 7 situé au niveau d'une zone de pixels 3 de l'image.
Ainsi, sur une plage angulaire totale de 50°, le dispositif selon l'invention permet de rediriger le faisceau incident 16 par réflexion sur un ou plusieurs réflecteurs 2 et ce quel que soit l'angle d'incidence du faisceau à la surface du réflecteur 2. En particulier, pour des angles d'incidence compris entre 25° et 50° par rapport à la normale au dioptre élémentaire 6, le faisceau est entièrement redirigé vers le capteur 5, ce qui n'était pas le cas dans le dispositif connu selon l'état de l'art présenté à la figure 1. Toutefois, il existe dans le dispositif selon l'invention des plages angulaires entre 50° et 90° pour lesquelles le faisceau incident 16 n'atteint pas le capteur 5 mais les zones de pixels 3 de l'image, ce qui réduit l'efficacité dudit capteur.
La figure 3 schématise une première variante de réalisation du dispositif selon l'invention vue en coupe transversale et pour différentes plages angulaires d'incidence de la lumière extérieure, comprises entre 0° et 90° par rapport à la normale au dioptre élémentaire 6. Dans cette variante, les réflecteurs 2 n'interceptent pas les deux faces de la plaque transparente, mais uniquement le deuxième réseau 1 b de dioptres élémentaires 7.
Sous une incidence β> comprise entre 0° et 25°, comme représenté sur la figure 3a. le faisceau incident 16, à la traversée du dioptre élémentaire 6', converge directement vers le dioptre élémentaire 7' du second réseau 1b de dioptres élémentaires 7, sans subir de réflexion sur les réflecteurs 2. Il atteint alors la zone de transparence 4' de l'image et donc le capteur 5. Sous une incidence θ8 comprise entre 25° et 50°, comme représenté sur la figure 3b, le faisceau incident 16 qui traverse le dioptre élémentaire 6' du premier réseau 1a de dioptres élémentaires 6 est réfléchi sur une paroi du réflecteur 2' avant d'atteindre la zone de transparence 4' de l'image. Par symétrie par rapport à la normale aux dioptres 6, la réflexion spéculaire sur les parois des réflecteurs 2 agit aussi sur les rayons lumineux issus des zones de pixels 3 de l'image. Ainsi, un utilisateur voit à travers le dioptre 6" sous un angle - θ 8 la zone de pixels 3" de l'image après réflexion des rayons lumineux sur la deuxième paroi du réflecteur 2'. Pour un angle d'incidence θ9 compris entre 50° et 75°, la hauteur des réflecteurs 2 est telle que le faisceau incident 16, après avoir traversé le dioptre élémentaire 6', ne subit pas de réflexion au niveau du réflecteur 2' et poursuit son chemin optique dans la plaque transparente 1. Le faisceau atteint le dioptre élémentaire 7" situé entre les réflecteurs 2' et 2", au niveau d'une zone de transparence 4" de l'image, comme illustré à la figure 3c. Au-delà de 75°, sous un angle d'incidence Θ10 représenté sur la figure 3d. le faisceau incident 16 traverse une partie de la plaque transparente 1 sans subir de réflexion sur le réflecteur 2', avant d'être réfléchi sur le réflecteur 2" qui lui fait face. Par réflexion spéculaire, le faisceau atteint le dioptre élémentaire 7" au niveau de la zone de transparence 4" de l'image, avant d'interagir avec le capteur 5 d'énergie lumineuse.
Cette variante du dispositif selon l'invention permet donc d'illuminer le capteur 5 de manière continue sur une plage angulaire d'incidence de 90° et d'augmenter ainsi le rendement de production énergétique du système. Par symétrie sur la plage angulaire comprise entre 0° et -90° et comme illustré dans un cas particulier sur la figure 3b, la réflexion spéculaire sur les parois des réflecteurs 2 agit aussi sur les rayons lumineux issus des zones de pixels 3 de l'image, ce qui permet à un observateur de visualiser toutes les zones de pixels 3, donc une image entière, sous des angles bien plus importants qu'avec le système optique décrit à la figure 2. Il en résulte que l'intégration visuelle du dispositif sur un support est effective sur une plage angulaire plus large qu'avec un dispositif dont la hauteur des réflecteurs 2 égale l'épaisseur de la plaque transparente 1. Par ailleurs, dans tous les modes de réalisation schématisés sur les figures 2 et 3, les réflecteurs 2 sont positionnés à l'inter-lentilles, c'est-à-dire alignés avec les vallées 9 des dioptres élémentaires 6. Un tel positionnement a pour conséquence de symétriser les angles de visualisation des zones de pixels 3 et les angles d'illumination des capteurs 5 par rapport à la normale aux dioptres élémentaires 6. Néanmoins, lesdits récepteurs 2 peuvent être décalés des vallées 9 des dioptres élémentaires 6, ce qui a pour seul effet de modifier la continuité de ces plages angulaires de visualisation ou d'illumination, qui ne sont dans ce cas plus symétriques les unes des autres par rapport à la normale aux dioptres élémentaires 6.
Selon trois modes de réalisation particuliers, et comme cela est montré sur les figures 4a, 4b et 4c, les dioptres élémentaires 6 du premier réseau 1a de dioptres élémentaires 6 peuvent être constitués de lentilles rectilignes demi-cylindriques (figure 4a) ou de lentilles demi-sphériques hexagonales organisées sous la forme d'un réseau cubique (figure 4b) ou en forme de nid d'abeille (figure 4c). Pour plus de clarté, tous les schémas des figures 4a, 4b, 4c et 4d ne représentent qu'une partie du dispositif, à savoir la plaque transparente 1 et le réseau 8 de motifs réfléchissants élémentaires 10.
Dans le mode de réalisation de la figure 4a, le motif réfléchissant élémentaire 0 est constitué d'un réflecteur 2 unique sous la forme d'une surface plane rectangulaire dont la longueur est parallèle à l'axe de la lentille rectiligne. Dans les deux autres modes de réalisation, le motif réfléchissant élémentaire 10 est composé de plusieurs réflecteurs 2 rectangulaires et plans, agencés de manière à former la surface latérale d'un parallélépipède à base carrée (figure 4b) ou d'un prisme à base hexagonale (figure 4c). Dans ces deux types de réseaux, un même réflecteur 2 appartient à deux motifs réfléchissants élémentaires (10', 10") différents via chacune des deux faces dudit réflecteur 2. Dans tous les modes de réalisation des figures 4a, 4b et 4c, les dioptres élémentaires 7 du deuxième réseau 1b sont plans et l'ensemble des motifs réfléchissants élémentaires 10 forment un réseau 8.
Les paramètres géométriques des réseaux de dioptres élémentaires (6,7) et des réflecteurs 2 vus selon les plans de coupe matérialisés par une double flèche sur les figures 4a, 4b et 4c sont indiqués sur la figure 4d. Les pas p, p' (p' étant non représenté) qui décrivent le réseau 1a de dioptres élémentaires 6 sont avantageusement les mêmes que ceux qui décrivent le réseau 1b de dioptres élémentaires 7 et le réseau 8 de motifs réfléchissants élémentaires 10. Les lentilles qui forment les dioptres élémentaires 6 ont un rayon de courbure R. La distance t matérialise l'épaisseur de la plaque transparente 1 au niveau d'une vallée 9 entre deux lentilles, alors que la distance h définit la hauteur d'un réflecteur 2, c'est-à-dire la taille du réflecteur 2 prise perpendiculairement au plan du réseau 1a ou 1b de dioptres élémentaires 6 ou 7. Dans le cas présent d'un réflecteur 2 rectangulaire orienté perpendiculairement au plan du réseau 1a ou 1b de dioptres élémentaires 6 ou 7, il peut s'agir de la largeur ou de la longueur du rectangle.
Selon les dispositifs représentés sur les figures 4a, 4b et 4c, les pas p, p' sont avantageusement compris entre 20 pm et 2 mm, sans que ces limites ne soient exhaustives, t est avantageusement compris entre R et 3xR et h est avantageusement compris entre 0,2*t et t. R est avantageusement compris entre 0,5*p et p dans les modes de réalisation des figures 4a et 4b, et entre 0,57* p et p dans le mode de réalisation de la figure 4c.
A titre d'exemple concret, on a réalisé des dispositifs selon l'invention tels que représentés sur la figure 4a avec p = 1 mm, t = 730 μηη, h = 500 pm et avec un rayon de courbure R = 600 pm.
Selon une variante supplémentaire de réalisation illustrée à la figure 5. la plaque transparente 1 est divisée en deux sous-plaques (11,12) d'indices de réfraction différents. La première sous-plaque 11 est séparée de la deuxième sous-plaque 12 par un réseau intermédiaire 13 de dioptres élémentaires 14 qui sont des lentilles. La première face de ladite plaque transparente 1 étant également composée d'un réseau 1a de lentilles, et le pas des deux réseaux 1a et 13 étant le même, il en résulte que la première sous-plaque 11 forme un réseau de lentilles biconvexes. Dans un cas particulier avantageux en terme de procédé de fabrication et représenté sur cette figure, la hauteur des réflecteurs 2 est inférieure à l'épaisseur de la deuxième sous-plaque 12, qui est constituée d'air. Ainsi, les lentilles biconvexes constitutives de la première sous-plaque 11 et qui servent à focaliser le faisceau incident vers les zones de pixels 3 et les zones de transparence 4 de l'image, sont fabriquées indépendamment du réseau de réflecteurs 2.
Nous décrivons maintenant un procédé de fabrication permettant de produire le dispositif optique schématisé sur la figure 4a. Les différentes étapes de ce procédé sont illustrées sur les figures 6a, 6b, 6c, 6d, 6e et 6f. Dans une première étape (figure 6a), on approvisionne un premier substrat transparent 19' ayant deux faces (19'a, 19'b) planes et polies afin de maximiser une réflexion spéculaire de la lumière à leurs surfaces. On dépose ensuite sur la face 19'b dudit premier substrat transparent 19' une fine couche de matériau réfléchissant pour former un premier réflecteur 2' (figure 6b). La troisième étape consiste à fixer sur le premier réflecteur 2' la face 19"a d'un deuxième substrat transparent 19" (figure 6c)■ Les étapes de dépôt de la couche réfléchissante et de fixation d'un nouveau substrat transparent 19 sont répétées successivement plusieurs fois de manière à former un empilement régulier 20 constitué d'une alternance de substrats transparents 19 et de réflecteurs 2 (figure 6d). Les points-tillés sur la figure symbolisent la succession de couches continues de substrats transparents 19 et de réflecteurs 2. Ledit empilement 20 est ensuite découpé perpendiculairement au plan des faces (19a, 19b) des substrats transparents 19 assemblés (figure 6e). Enfin, on ajoute sur la face découpée 22 dudit empilement 20 un substrat transparent moulé 21 dont la face externe est constituée du premier réseau 1a de dioptres élémentaires 6 en forme de lentilles (figure 6f). On obtient alors le dispositif optique schématisé sur la figure 4a. Avantages de l'invention
Il résulte de ce qui précède que l'invention atteint les buts fixés. Elle décrit un dispositif ayant des caractéristiques optiques pour visualiser une image à la surface des capteurs solaires, et qui ne possède pas les inconvénients des dispositifs connus à ce jour.
Grâce à une meilleure maîtrise des angles de redirection de la lumière à la surface des réflecteurs, le dispositif objet de l'invention va permettre d'accroître la performance des capteurs solaires et d'améliorer les plages angulaires de visualisation continue de l'image par un observateur, tout en proposant un procédé de fabrication industrielle plus aisé à mettre en œuvre. Le dispositif objet de l'invention va de plus permettre de palier aux contraintes mécaniques et aux risques d'encrassement de certains dispositifs connus.
L'invention est particulièrement adaptée à l'intégration visuelle des capteurs solaires dans les stores, les brise-soleil, les pare-soleils, les parasols, les ombrières, les toitures, les murs, les tuiles, les vitrages, les véhicules de transport, y compris les bateaux et les avions, les panneaux et écrans publicitaires, les écrans électroniques, les vêtements, et d'une manière générale sur tout support imagé, y compris les images électroniques, et sur toutes surfaces planes ou courbes.
Liste des repères utilisés sur les figures :
1 Plaque transparente 12 Deuxième sous-plaque
1a Premier réseau de dioptres 13 Réseau intermédiaire de dioptres élémentaires élémentaires
1b Deuxième réseau de dioptres 14 Dioptres élémentaires du réseau élémentaires intermédiaire
2 Réflecteurs 15 Fentes
3 Zones de pixels de l'image 16 Faisceau incident
4 Zones de transparence de l'image 17 Faisceau réfléchi
5 Capteur d'énergie lumineuse 18 Faisceau transmis
6 Dioptres élémentaires du premier 19 Substrat transparent
réseau
7 Dioptres élémentaires du deuxième 19a Première face du substrat réseau transparent
8 Réseau de motifs réfléchissants 19b Deuxième face du substrat élémentaires transparent Vallée 20 Empilement
Motifs réfléchissants élémentaires 21 Substrat transparent moulé
Première sous-plaque 22 Face découpée

Claims

R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif optique comportant au moins :
(a) un capteur (5) de l'énergie lumineuse provenant d'une source de lumière extérieure ;
(b) une plaque transparente (1) disposée entre ladite source de lumière extérieure et ledit capteur, comprenant une première face orientée vers ladite source de lumière extérieure et constituée d'un premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6), et une deuxième face orientée vers ledit capteur et constituée d'un deuxième réseau (1 b) de dioptres élémentaires (7) ;
(c) une pluralité de réflecteurs (2) ayant une hauteur (h) et disposés selon un réseau défini par un pas (ρ,ρ') et aptes à rediriger par réflexion spéculaire et quel que soit son angle d'incidence tout ou partie de la lumière émise par ladite source de lumière extérieure et qui traverse ledit premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) en direction dudit deuxième réseau (1b) de dioptres élémentaires (7) ;
(d) une image composée de zones de pixels (3) ;
ledit dispositif étant caractérisé en ce que lesdits réflecteurs (2) sont choisis avec une hauteur (h), un pas (ρ,ρ') et un agencement tels que la lumière incidente, pour une première plage d'angles d'incidence avec le plan du premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) et après réflexion ou non sur lesdits réflecteurs (2), atteint ledit capteur (5), et que pour une autre plage d'angles d'incidence avec le plan du premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) et après réflexion ou non sur lesdits réflecteurs (2), atteint lesdites zones de pixels (3) de l'image.
2 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits réflecteurs (2) sont métalliques, par exemple en aluminium ou en argent, ou colorés, par exemple de couleur blanche, ou constitués de matériaux à base de carbone, par exemple en graphène ou graphite, et en ce qu'ils ont leurs parois lisses ou polies.
3 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits réflecteurs (2) sont semi-réfléchissants, comme par exemple les filtres dichroïques, et/ou polarisants, comme par exemple les polariseurs réfléchissants, et/ou semi- transparents.
4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits réflecteurs (2) sont organisés en un réseau continu ou discontinu de motifs réfléchissants élémentaires (10), délimitant tous types de formes, en particulier des formes courbes, par exemple cylindriques, des formes planes, par exemple polygonales, prismatiques ou hexagonales, et en ce lesdits motifs réfléchissants élémentaires sont orientés de préférence orthogonalement au plan du réseau (1 a) de dioptres élémentaires (6) de la plaque transparente (1).
5 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits réflecteurs (2) ou les motifs réfléchissants élémentaires (10) ont une hauteur correspondant à l'épaisseur locale de la plaque transparente (1), de sorte qu'ils interceptent le premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) et le deuxième réseau (1 b) de dioptres élémentaires (7).
6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits réflecteurs (2) ou les motifs réfléchissants élémentaires (10) ont une hauteur inférieure à l'épaisseur locale de la plaque transparente (1).
7 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les réseaux (1a, 1b) de dioptres élémentaires (6,7) et le réseau (8) de motifs réfléchissants élémentaires (10) sont contenus dans des plans avantageusement parallèles entre eux et définis par deux vecteurs non colinéaires, mais peuvent subir une déformation telle que ces surfaces planes deviennent des surfaces courbes, notamment dans le cas d'un dispositif catadioptrique souple.
8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dioptres élémentaires (6) constitutifs dudit premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) et les dioptres élémentaires (7) constitutifs dudit deuxième réseau (1 b) de dioptres élémentaires (7) sont des combinaisons
(a) de surfaces planes ;
(b) de lentilles convexes ou concaves, symétriques ou asymétriques ;
(c) de prismes.
9 - Dispositif selon l'une des revendications à 7, dans lequel ledit réseau (8) de motifs réfléchissants élémentaires (10) est défini par une hauteur h, et par deux pas (p, p') sensiblement identiques à ceux qui définissent le premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) de la plaque transparente, selon lesdits deux vecteurs non colinéaires, les dioptres élémentaires sont des lentilles de rayon de courbure R, la plaque transparente présente au niveau des vallées entre deux dioptres élémentaires (6) une épaisseur t, caractérisé en ce que les pas (ρ,ρ') sont de préférence compris entre 20 μητι et 2 mm, l'épaisseur t est de préférence comprise entre et 3*R et la hauteur h est de préférence comprise entre 0,2*t et t, et le rayon de courbure R est de préférence compris entre 0,5*p et p.
10 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite image est fixe ou animée et constituée d'une multitude de zones de pixels (3) opaques ou semi-transparentes qui peuvent être séparées les unes des autres par des zones de transparence (4), et lesdites zones de pixels (3) contiennent des pixels imprimés ou des pixels électroniques générés par des composants rétro-éclairés, électroluminescents, ou réfléchissants.
11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite image est positionnée entre ledit capteur (5) et ledit deuxième réseau (1 b) de dioptres élémentaires (7) de la plaque transparente (1), ou en aval dudit capteur (5), le terme aval faisant référence à la direction de propagation de la lumière depuis la source de lumière extérieure vers le dispositif. 12 - Dispositif selon la revendication 10 ou la revendication 11 , caractérisé en ce que ladite image est directement en contact avec ledit capteur et/ou ledit deuxième réseau (1 b) de dioptres élémentaires (7) de la plaque transparente (1), ou séparée de ces surfaces par un matériau d'indice de réfraction différent de celui de la plaque transparente (1), comme par exemple l'air.
13 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur (5) d'énergie lumineuse est un capteur solaire de type thermique, photovoltaïque, chimique ou mixte, plan ou courbe, rigide ou flexible. 14 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur (5) d'énergie lumineuse est composé de zones actives pleines ou semi- transparentes, jointives ou séparées les unes des autres par des zones de transparence.
15 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque transparente (1) est constituée d'un matériau transparent solide, liquide ou gazeux, comme le verre minéral, le verre organique, l'air ou encore un polymère de type PMMA, PET ou polycarbonate, et en ce qu'elle peut être plane ou courbe, rigide ou flexible, colorée dans sa masse, ou incolore.
16 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque transparente (1) est divisée en au moins deux sous-plaques d'indices de réfraction différents, lesdites sous-plaques étant séparées les unes des autres par des réseaux intermédiaires (13) de dipptres élémentaires (14).
17 - Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6) et/ou le deuxième réseau (1b) de dioptres élémentaires (7) et/ou le réseau intermédiaire (13) de dioptres élémentaires (14) sont recouverts d'une surface fonctionnelle, par exemple antireflet, anti-encrassement ou anti-UV.
18 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'image (3) est éclairée en face avant par une ou plusieurs sources d'éclairage dont l'essentiel de la lumière se propage dans l'épaisseur de la plaque transparente (1) qui joue le rôle de guide d'ondes, ou dans une plaque transparente additionnelle placée en amont de la plaque transparente (1), ou en aval de la plaque transparente (1) pour un éclairage face arrière, les termes amont et aval faisant référence à la direction de propagation de la lumière depuis la source de lumière extérieure vers le dispositif.
19 - Procédé de fabrication de la plaque transparente (1) et du réseau (8) de motifs réfléchissants élémentaires (10) du dispositif selon l'une des revendications de 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes consistant à :
(a) approvisionner plusieurs substrats transparents (19) ayant chacun deux faces opposées (19a, 9b) planes et polies ;
(b) déposer une fine couche de matériau réfléchissant sur l'une des deux faces planes et polies d'un premier substrat transparent (19') ;
(c) fixer l'une des deux faces planes et polies d'un deuxième substrat transparent ( 9") sur ladite couche de matériau réfléchissant déposée ;
(d) répéter les étapes de dépôt et de fixation de manière à obtenir un empilement régulier (20) constitué d'une alternance de substrats transparents (19) et de réflecteurs (2) ;
(e) découper ledit empilement (20) perpendiculairement au plan des faces planes et polies des substrats transparents (19) assemblés ;
(f) ajouter sur la face découpée (22) dudit empilement (20) un substrat transparent moulé (21) dont la face externe est constituée du premier réseau (1a) de dioptres élémentaires (6).
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