FR2873459A1 - Dispositif optique a reseau lenticulaire - Google Patents

Abstract

Système de projection associant une source lumineuse comme un projecteur d'images fixes ou animées, un réseau lenticulaire et un écran pour produire des images en relief.Les réseaux lenticulaires peuvent être de tous types connus.Les avantages par rapport à l'art antérieur sont :- d'améliorer la résolution des images vues par le spectateur tout en minimisant le volume des données projetées.- et de permettre une réalisation très simple, bon marché et facile à régler.Le principe permet aussi de réaliser des luminaires et d'autres objets de décoration.

Description

Dispositif optique à réseau lenticulaire

La présente invention a pour objet un dispositif de projection associant un ou plusieurs projecteurs virtuels ou réels avec un ou plusieurs réseaux lenticulaires, permettant la vision d'images fixes ou animées plates ou en 3D à partir de la projection d'images plates animées ou fixes, sans qu'il soit nécessaire de porter des lunettes spécifiques.

Les dispositifs optiques connus sous le nom de réseaux lenticulaires, qui sont généralement constitués par une plaque de matériau transparent dont une face est plane et l'autre comprend un grand nombre de lentilles cylindriques ou sphériques, sont souvent utilisés pour émettre des images différentes selon les directions. Ils sont utilisés en particulier pour la production d'images en relief ou pour la restitution d'animations.

Dans ces systèmes connus, l'image qui est apposée sur la face arrière du réseau lenticulaire est appelée ci-après image entrelacée parce qu'elle comporte des pixels provenant de plusieurs images différentes, ces images que l'on appelle ci-après images primaires étant vues successivement par l'oeil du spectateur lorsque ce dernier se déplace latéralement face au réseau lenticulaire.

L'image entrelacée peut être produite par deux méthodes connues ci-après dénommées la méthode par calcul > et la méthode par projection / la méthode par calcul Cette méthode est connue depuis le tout début du 20ème siècle. L'image entrelacée est calculée à partir des images primaires et imprimée sur du papier ou au dos du réseau lenticulaire luimême, ou bien produite par un écran électronique, ou bien encore projetée sur un écran dépoli par un projecteur situé à l'arrière dudit réseau lenticulaire.

/ la méthode par projection Cette méthode est connue depuis 1931, date à laquelle elle a été présentée par H.Ives qui semble en être l'inventeur, sous le nom de multi-projector lenticular display . Il avait peint la face arrière d'un réseau lenticulaire et avait utilisé ce réseau comme écran pour 39 projecteurs de diapositives qu'il avait juxtaposés.

Ces projecteurs peuvent être aussi bien des projecteurs réels que des projecteurs virtuels, dans le sens où le fait de disposer par exemple un projecteur le long d'un miroir donne naissance à un second projecteur virtuel situé à côté du premier.

Cette méthode est mise en uvre de deux façons différentes, toutes deux connues depuis longtemps: / la projection directe la surface de projection est constituée dans ce cas d'un seul réseau lenticulaire 3, et le spectateur se trouve du même côté que le projecteur 1 par rapport à cet ensemble. Du côté opposé du réseau lenticulaire 3 se trouve l'écran 4.

/ la rétro-projection la surface de projection comporte dans ce cas, dans l'ordre à partir du côté du projecteur, un premier réseau lenticulaire 3 à lentilles élémentaires cylindriques dit réseau amont, un écran 4 qui est un dépoli, et un deuxième réseau lenticulaire 5 à lentilles élémentaires cylindriques dit réseau aval. A chaque lentille cylindrique du réseau lenticulaire amont, correspond sur l'écran un nombre de lignes verticales égal au nombre de points de vue de l'image stéréoscopique, et une lentille cylindrique du réseau lenticulaire aval qui sert au spectateur à voir l'image. Le spectateur se trouve alors du côté opposé au projecteur 1 par rapport à l'écran 4.

La présente invention utilise la méthode dite par projection qui est donc connue depuis très longtemps.

Selon la demande de brevet FR-2705009, un tel rétro-projecteur vidéo stéréoscopique est connu notamment de l'article de Chin Hasegawa et collaborateurs intitulé "Three dimensional image technology" publié le 25.07.91 dans le compte-rendu TEC 1991 (Tokyo - Japon).

Dans une communication au 31st International Conference on Computer Graphics and Interactive Technique, SIGGRAPH 2004 , Wojciech Matusik et Hans-peter Pfister, du MERL (Mitsubishi Electric Research Laboratories Cambridge, MA. USA), ont publié, sous le titre 3D TV: A Scalable System for Real-Time Acquisition, Transmission, and Autostereoscopic Display of Dynamic Scenes une description d'un tel dispositif.

L'art antérieur peut se caractériser de la façon suivante: / les réseaux lenticulaires sont à lentilles cylindriques verticales, / la pupille de l'objectif d'un projecteur est circulaire; / l'écran est plan.

Ces systèmes de projection selon l'art antérieur comportent 6 inconvénients connus.

1. la limitation du nombre d'images tenant au grain de la surface de projection, 2. La limitation du nombre d'images tenant à la géométrie des réseaux lenticulaires.

3. la faible qualité des images dans le cas d'une projection de plusieurs images primaires par le même projecteur, 4. La limitation du nombre d'images tenant au fait que les objectifs des projecteurs sont décalés de telle sorte que leurs pupilles n'aient aucune de leurs parties alignées verticalement 5. La présence de moirés en cas de rétro-projection 6. les réflexions parasites en cas de projection directe.

1. La limitation du nombre d'images tenant au grain de la surface de projection L'un des principaux avantages attendus de la méthode dite par projection sur la méthode dite par calcul est la diminution de la taille des pixels constituant l'image élémentaire.

Avec la méthode par calcul Lorsque l'image entrelacée est imprimée sur du papier ou au dos du réseau lenticulaire lui-même, sa résolution peut en 2004, date de la présente demande - aller jusqu'à 800 pixels par pouce environ, ce qui signifie que les pixels sont des rectangles dont le plus grand côté est de 1/800ème de pouce, soit 0.04mm Lorsque l'image entrelacée est produite par un écran électronique (écran LCD ou à plasma par exemple), les pixels sont - toujours en 2004 - significativement plus grands, souvent de l'ordre de 0,1 à 0,5 mm Lorsque l'image entrelacée est projetée sur un écran dépoli par un projecteur situé à l'arrière dudit réseau lenticulaire, les dimensions des pixels peuvent être assez petites puisqu'elles sont fonction de la finesse du grain de l'écran sur lequel est projetée l'image entrelacée, mais se pose alors le problème très coûteux à résoudre de la précision du positionnement de ces pixels sur l'écran.

Avec la méthode par projection Lorsque l'image entrelacée est produite par projection à partir de projecteurs multiples, les dimensions des pixels sont fonction: / de la finesse de grain de l'écran sur lequel se forme l'image entrelacée s'il s'agit de projection directe des images primaires à travers un réseau lenticulaire / de la finesse de grain du dépoli sur lequel se forme l'image entrelacée s'il s'agit de projection des images primaires à travers un réseau lenticulaire sur un dépoli lui-même vu par le spectateur à travers un second réseau lenticulaire.

Dans les deux cas, le pas des réseaux lenticulaires est donc limité par la finesse de grain de la surface sur lequel se forme l'image entrelacée. Si le pas des réseaux est trop petit, le grain de l'écran induit une perte de définition. Le fait d'utiliser un réseau lenticulaire dont le pas est important a pour conséquence une limitation de la résolution (de la finesse) de l'image perçue par le spectateur.

En 2004, il est possible de réaliser des dépolis dont le grain est beaucoup plus fin que la dimension d'un pixel imprimé.

Cette question de la taille des pixels est particulièrement importante parce qu'elle conditionne le nombre d'images primaires différentes qui peuvent être vues à travers un réseau lenticulaire. Dans ce domaine, la méthode par projection apporte des avantages qui, en 2004, sont incomparables.

2. La limitation du nombre d'images tenant à la géométrie des réseaux lenticulaires.

On a vu que, dans l'art antérieur, les réseaux lenticulaires utilisés avec la méthode par projection sont des réseaux lenticulaires à lentilles cylindriques.

Dans ce cas, le nombre d'images primaires est égal au pas des lentilles divisé par la largeur d'un pixel. Ainsi un réseau lenticulaire de 66.67 LPI associé à une impression à 800 DPI permet-il par exemple de produire 12 images primaires.

De ce point de vue, des améliorations ont été apportées par l'utilisation / de réseaux lenticulaires à systèmes optiques dits centrés comme ceux décrits dans le brevet FR96/13577 du 5 novembre 1996 / de réseaux lenticulaires à systèmes optiques dits à lentilles cylindriques doubles décrits dans la demande de brevet FR02/0013, / de réseaux lenticulaires à systèmes optiques dits annulaires décrits dans la demande de brevet FR04/0659, . Les réseaux lenticulaires à systèmes optiques à lentilles cylindriques doubles ou annulaires sont assez similaires dans leurs fonctionnalités aux systèmes optiques dits centrés, et doivent être ci-après considérés comme inclus lorsque l'on parle de réseaux lenticulaires à systèmes optiques centrés ou pseudo- centrés.

Avec ces réseaux lenticulaires, le nombre d'images primaires est beaucoup plus grand et peut dans certains cas atteindre le rapport de la surface d'une lentille sur la surface d'un pixel.

3. La faible qualité des images dans le cas d'une projection de plusieurs images primaires par le même projecteur.

Il est possible, en utilisant des miroirs ou d'autres dispositifs connus déviant une partie du faisceau lumineux d'un projecteur unique, de créer des projecteurs virtuels à partir dudit projecteur unique.

Dans le texte et les revendications qui suivent, on entend par projecteur aussi bien un projecteur existant réellement qu'un projecteur virtuel créé par de tels procédés.

Dans les systèmes connus, et dans la configuration dans laquelle les images primaires sont projetées avec un seul projecteur, ces images sont alignées horizontalement et séparées en aval de l'objectif de projection par un dispositif optique spécifique auquel on se réfère ici sous le nom de répartiteur 2.

Ce principe connu consiste à réduire les images primaires en largeur, par exemple pour que 4 images primaires juxtaposées horizontalement forment ensemble une image de la taille d'une image aux proportions classiques des images enregistrées par une caméra ou diffusées par un projecteur. Cette déformation des images primaires nuit à leur qualité puisque ces images conservent leur définition d'origine quand au nombre de lignes de pixels, mais perdent chacune dans cet exemple 3 colonnes de pixels sur 4.

4. La limitation du nombre d'images tenant au fait que les objectifs des projecteurs sont décalés de telle sorte que leurs pupilles n'aient aucune de leurs parties alignées verticalement On entend ci-avant et ci-après par pupille d'un objectif sa partie frontale utile, c'est-à-dire la partie émettant effectivement de la lumière vers l'écran.

Les systèmes connus décrivent des projecteurs dont les pupilles des objectifs ne sont en aucun cas alignées verticalement.

En effet, deux projecteurs dont les pupilles des objectifs seraient alignés verticalement, et qui coopéraient avec un réseau lenticulaire à lentilles cylindriques disposées verticalement, superposeraient leurs images sur les mêmes droites. Ces images seraient donc vues simultanément par le même il du spectateur, ce qui n'a aucun intérêt.

Dans les descriptions connues, les projecteurs ont des objectifs dont les objectifs ont des pupilles qui sont: / soit alignées horizontalement comme cela est illustré par la figure 1, / soit alignées en plusieurs lignes horizontales mais décalées de telle sorte que les pupilles soient deux à deux tangentes aux mêmes droites verticales,, comme cela est illustré par la figure 2.

Ces dispositions connues correspondent à la logique selon laquelle: / un projecteur crée à travers un réseau lenticulaire à lentilles cylindriques verticales un ensemble de lignes verticales de pixels, chacune de ces lignes de pixels étant située dans l'alignement de l'axe longitudinal d'une lentille du réseau avec l'objectif du projecteur considéré.

/ deux projecteurs voisins adressent des ensembles adjacents de telles lignes verticales de pixels et ces ensembles sont décalés horizontalement.

Il en résulte que l'écartement entre deux projecteurs est au moins égal à la largeur de la pupille de l'objectif.

Ainsi, dans la disposition connue, la distance horizontale que doit parcourir un spectateur pour voir l'image primaire suivante est elle limitée par la largeur de la pupille d'un projecteur.

Cette caractéristique des dispositifs de l'art antérieure est très pénalisante parce que l'un des inconvénients connus des réseaux lenticulaires est que deux images primaires successives ne peuvent pas être trop différentes l'une de l'autre.

Ceci s'explique par deux raisons: 1. les lentilles élémentaires qui composent les réseaux lenticulaires permettent de voir de petites surfaces et non pas des droites ou des points théoriques; lors du passage d'une image primaire à l'image suivante, il y a toujours une position dans laquelle le spectateur voit simultanément avec le même il deux images primaires successives. Si ces images sont trop différentes, le spectateur voit une image floue ou double.

2. Même dans le cas d'un réseau lenticulaire supposé parfait, c'est-àdire ne visant pas une petite surface mais une ligne (si c'est un réseau lenticulaire à lentilles élémentaires cylindriques) ou un point (si c'est un réseau lenticulaire à lentilles élémentaires sphériques), une trop grande différence entre deux images primaires successives se traduit par un effet de sautillement lors du passage d'une image primaire à une autre, comme lorsqu'un cinéaste fait un "travelling" trop rapide lors d'une prise de vues.

En conséquence, pour donner une impression de relief importante, il est souhaitable que les deux yeux du spectateur voient des images primaires qui ne se suivent pas directement dans l'ordre des images primaires, mais soient séparées de plusieurs images primaires. Les limitations induites par cette disposition connue des projecteurs sont très pénalisantes.

5. les réflexions parasites en cas de projection directe.

Lorsque l'on projette une image sur un réseau lenticulaire, une partie de l'image est nécessairement réfléchie par ce réseau, lequel ne peut pas être dépoli pour perdre ses qualités de réflexion sans que les lentilles perdent simultanément leur efficacité.

Ce problème apparaît en particulier dans les dispositions de l'art antérieur, c'est-à-dire lorsque l'on utilise des réseaux lenticulaires à lentilles cylindriques verticales, que ces réseaux sont situés dans des plans verticaux et que le projecteur est situé face à l'écran.

Les auteurs qui ont décrit cette solution technique ne l'ont donc vraisemblablement pas essayée et la vérité est qu'elle ne fonctionne pas de façon satisfaisante parce que le spectateur est ébloui par le reflet du projecteur dans l'écran, ce reflet prenant la forme d'une bande lumineuse horizontale.

C'est probablement pour cette raison que de tels dispositifs n'ont pas connu de grande diffusion commerciale.

6. La présence de moirés en cas de rétro-projection Ce problème est signalé par de nombreux auteurs, lesquels indiquent que la solution qui leur parait possible mais coûteuse consiste à aligner très précisément les réseaux lenticulaires 3 (amont) et 5 (aval).

La présente invention a l'avantage de permettre une réalisation très simple, rustique et bon marché de dispositifs de projection d'images en relief et ou animées, qui n'ait aucun des six inconvénients précités.

Selon un premier aspect, elle a pour objet un dispositif de projection avec un seul projecteur qui n'a pas l'inconvénient lié à la déformation des images à projeter, tout en permettant de minimiser le volume des données projetées.

Selon un second aspect, elle a pour objet un dispositif de projection avec plusieurs projecteurs, qui limite considérablement l'inconvénient lié à la limitation du nombre des images.

Selon les deux aspects, elle est compatible avec les réseaux lenticulaires non cylindriques suivants qui tous permettent d'augmenter considérablement le nombre d'images: / les réseaux lenticulaires à systèmes optiques dits centrés comme ceux décrits dans le brevet FR96/13577 du 5 novembre 1996; / les réseaux lenticulaires à systèmes optiques dits à lentilles cylindriques doubles décrits dans la demande de brevet FR02/0013; / les réseaux lenticulaires à systèmes optiques dits annulaires décrits dans la demande de brevet FR04/0659.

Enfin, et selon les deux aspects, la présente invention apporte une solution au problème des réflexions parasites en cas de projection directe et à celui des moirés en cas de rétro-projection.

Le dispositif proposé est un système de projection comprenant: o plusieurs dispositifs de projection d'images réels ou virtuels dits projecteurs la, lb et suivants comportant chacun: ^ au moins une image à projeter 61 dite image primaire ^ et au moins une lentille convergente ou un système optique équivalent dit objectif 111, o un écran de projection dit écran 4; o un dispositif dit réseau lenticulaire 3 situé entre l'objectif 111 du projecteur 1 et ledit écran 4, ce dispositif dit réseau lenticulaire comportant une pluralité de dispositifs optiques dits dispositifs élémentaires juxtaposés, lesdits dispositifs élémentaires comprenant chacun une lentille élémentaire ou un système optique équivalent dit lentille élémentaire 31.

caractérisé par le fait que les centres optiques desdites lentilles élémentaires 31 du réseau lenticulaire 3 forment des droites continues ou discontinues inclinées par rapport à la verticale d'un angle inférieur à 90 , étant précisé que l'on entend ci-avant par verticale une direction parallèle à la surface de l'écran 4 à l'emplacement considéré, cette direction n'étant pas obligatoirement verticale par rapport à la terre mais étant perpendiculaire à la direction prévue par le concepteur du dispositif comme étant: - celle joignant les yeux d'un spectateur dans le cas où l'objectif poursuivi par le concepteur du dispositif est d'offrir une sensation de relief au spectateur, - celle selon laquelle on suppose que le spectateur va se déplacer par rapport au dispositif, dans le cas où l'objectif poursuivi par le concepteur du dispositif est d'offrir une animation de type cinéma au spectateur.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'image de la pupille d'un objectif réel ou virtuel à travers une lentille élémentaire du réseau lenticulaire est un polygone qui a un côté commun avec un côté de l'image voisine de la pupille d'un objectif réel ou virtuel à travers la même lentille élémentaire du réseau lenticulaire; - une lentille élémentaire 31 du réseau lenticulaire 3 est une lentille cylindrique dont l'axe longitudinal est incliné par rapport à la verticale les N images primaires 61, 62, 63 et suivantes sont juxtaposées en un damier comportant une ou plusieurs colonnes et une ou plusieurs lignes, et l'angle d'inclinaison par rapport à la verticale de la droite continue ou discontinue comprenant les centres optiques des lentilles élémentaires a pour tangente [ N'12 x H / L] c'est à dire la racine carrée du nombre d'images primaires multipliée par la hauteur d'une image primaire et divisée par la largeur d'une image primaire; une lentille élémentaire 31 du réseau lenticulaire 3 est un système optique centré ou pseudo-centré ; l'ensemble des pixels affichés sur l'écran 4 par l'ensemble des projecteurs réels ou virtuels 111, 112 et suivants à travers une même lentille élémentaire 31 du réseau lenticulaire 3 a une plus grande dimension supérieure à la plus grande dimension de la lentille élémentaire considérée; le dispositif comprend un dispositif optique complémentaire dit répartiteur optique 2, constitué de plusieurs dispositifs optiques élémentaires dits déviateurs 21, 22 et suivants déviant chacun les rayons lumineux issus de l'objectif 111 du projecteur 1 de telle sorte que chacune des images primaires soit projetée sur la même surface de l'écran de projection 4; le réseau lenticulaire 3 a des caractéristiques dimensionnelles telles qu'il correspond à la présentation de N+l images, N étant le nombre d'images primaires; un second réseau lenticulaire 5 est disposé en aval de l'écran 4, c'est-àdire du côté opposé au premier réseau lenticulaire 3, l'écran 4 étant constitué d'un dépoli; l'écran de projection est concave; le projecteur 1 a une pluralité d'objectifs 111, 112 et suivants, et l'ensemble formé par ces objectifs forme une paroi transparente; le système de projection comporte un dispositif optique dit concentrateur constitué d'une lentille convexe 101 et d'une lentille concave 102 situées entre l'ensemble des objectifs 111, 112 et suivants et l'écran 4; un objectif 111 est associé à une lentille divergente ou un dispositif optique équivalent 211; le système de projection comporte une imprimante imprimant à la demande les images primaires; l'espacement des images primaires 61, 62 et suivantes entre elles peut être modifié à la demande; la hauteur de l'image perçue est modifiée simultanément.

L'invention sera bien comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 29 qui représentent toutes des vues de dispositifs selon l'invention.

Figure 1, une vue en perspective d'un dispositif comprenant quatre projecteurs la, lb, le et ld alignés horizontalement qui, dans l'art antérieur, seraient associés à un réseau lenticulaire vertical plan à lentilles cylindriques verticales 3 et un écran de projection 4 et selon l'invention sont associés par exemple à un réseau lenticulaire à lentilles sphériques; Figure 2, une vue en perspective d'un assemblage de quatre projecteurs la, lb, le et ld qui, dans l'art antérieur, seraient associés à un réseau lenticulaire vertical plan à lentilles cylindriques verticales 3 et un écran de projection 4 et selon l'invention sont associés par exemple à un réseau lenticulaire à lentilles sphériques; Figure 3, une vue en perspective d'un assemblage de quatre projecteurs 1, lb, le et ld pouvant être associés par exemple à un réseau lenticulaire à lentilles cylindriques inclinées selon l'invention; Figure 4, une vue en perspective d'une variante du dispositif représenté à la figure 2, dans lequel la pupille de la lentille de l'objectif est un rectangle selon l'invention.

Figure 5, une vue en perspective d'une variante du dispositif représenté à la figure 3, dans lequel la pupille de la lentille de l'objectif est un polygone selon l'invention.

Figure 6, une vue en perspective d'un dispositif selon un mode de réalisation ne comportant qu'un seul projecteur réel associé à un répartiteur optique 2, ce qui équivaut à quatre projecteurs dont trois virtuels.

Figure 7, une vue en perspective, vue du côté de l'écran opposé au projecteur 1, d'une lentille élémentaire 31 d'un réseau lenticulaire 3 à lentilles sphériques, et la portion de l'écran 4 associée à cette lentille élémentaire 31 qui comprend les pixels carrés 311 à 314 collectivement dénommés bandelette 31a; Figure 8, une vue en perspective de la lentille élémentaire 31 et la bandelette 31a qui sont décrits par la figure 5, vus du côté du projecteur 1 Figure 9, une vue en perspective de la lentille élémentaire 31 et de 4 pixels renseignés par les 4 déviateurs du répartiteur optique 2, vus du côté opposé au projecteur 1; Figure 10, une vue en perspective de deux lentilles élémentaires 31 et 32 semblables à celle de la figure 9, avec les pixels correspondants, ces lentilles étant vues du même point de vue que pour la figure 9; Figure 11, une vue en perspective d'un ensemble de lentilles élémentaires 31, 32 et suivantes semblables à celle de la figure 7, avec les bandelettes correspondantes, ces lentilles étant vues du même point de vue que pour la figure 5; Figure 12, une vue en perspective de l'ensemble de lentilles élémentaires de la figure 8 vues du même point de vue que pour la figure 8; Figure 13, une vue en perspective du détail de trois lentilles élémentaires représentées à la figure 7, montrant les bandelettes associées à ces lentilles; Figure 14 une vue de face d'un élément de réseau lenticulaire de grande épaisseur.

Figure 15, 16 et 17 des vues respectivement de face, de droite et de dessus d'un assemblage de 7 éléments de réseau lenticulaire tels que celui de la figure 14; Figure 18, une vue en perspective d'une variante du répartiteur optique 2 dans lequel les déviateurs élémentaires 21, 22, 23 et 24 sont des prismes, Figure 19, une vue en perspective d'une variante du répartiteur optique 2 comportant 16 déviateurs élémentaires 21, 22, 23 et 24 et suivants, avec o un dioptre sphérique concave par déviateur o et un dioptre sphérique convexe unique sur la face du répartiteur opposée au projecteur 1; Figure 20, une vue en perspective d'une variante du dispositif selon l'invention, projetant 16 images primaires avec un répartiteur optique composé de miroirs plans convexes ou concaves; Figure 21, une vue en perspective d'une variante du répartiteur optique 2, projetant 4 images primaires avec un projecteur unique la et trois projecteurs virtuels lb, le et ld (ce dernier non visible), ce répartiteur optique étant composé de 2 miroirs 21 et 22 formant deux côtés d'une pyramide; Figure 22, une vue en perspective d'une variante du dispositif décrit à la figure 21, projetant 9 images primaires avec un répartiteur optique composé de 4 miroirs 21, 22, 23 et 24 formant une pyramide; Figure 21, une vue en perspective d'une variante du dispositif selon l'invention, fonctionnant en rétro-projection, dans laquelle un réseau lenticulaire supplémentaire 5 est ajouté au dos de l'écran 4; Figure 22, une vue en perspective d'un composant d'un dispositif selon l'invention, dans laquelle le projecteur 1 comporte ^ une source lumineuse 12 qui est un tube néon, ^ un ensemble 6 de 8 images primaires convexes un ensemble 11 de 8 objectifs 111, 112 et suivants et est associé à un concentrateur composé d'une lentille cylindrique convergente 101 et d'une lentille cylindrique divergente 102; Figure 23, une vue en coupe du dispositif illustré à la figure 22; Figure 24, une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention composé d'une juxtaposition de projecteurs la, lb et suivants identiques à ceux des figures 22 et 23, associés à un écran convexe 4 comprenant un réseau lenticulaire 3 non représenté; Figure 25, une vue en perspective d'un composant d'un dispositif selon l'invention, comportant un ensemble d'objectifs 111, 112 et suivants formant une première paroi transparente et un ensemble de lentilles divergentes 211, 212 et suivantes formant une deuxième paroi transparente; Figure 26, une vue en perspective d'un assemblage selon l'invention d'une série de composants identiques à celui décrit à la figure 25.

Figure 27, une vue en perspective d'une version particulièrement économique et lumineuse d'un projecteur selon l'invention.

Figure 28, une vue en perspective d'un assemblage d'images primaires 61, 62 et suivantes sur une bande élastique 200, permettant d'écarter les images primaires les unes des autres en tendant plus ou moins la bande élastique rectangulaire 200 dans le sens de sa longueur.

Figure 29, une vue en perspective d'un accessoire pour automobile selon l'invention permettant au conducteur d'une automobile d'évaluer facilementla distance à laquelle il doit se situer de la voiture qui le précède.

La figure 1 illustre l'art antérieur ou l'invention selon le réseau lenticulaire utilisé. Les projecteurs sont alignés horizontalement.

Il s'agit de l'art antérieur lorsque le réseau lenticulaire est constitué de lentilles élémentaires cylindriques à axe vertical, et de l'invention lorsque les centres optiques des lentilles élémentaires 31 du réseau lenticulaire 3 forment des droites continues ou discontinues inclinées par rapport à la verticale d'un angle inférieur à 90 .

Cette disposition s'impose naturellement aux concepteurs de l'art antérieur parce que dans le cas où une portion d'un objectif d'un projecteur la serait située au dessus d'un autre projecteur lb, les images projetées à travers le réseau lenticulaire 3 sur l'écran 4 donneraient naissance à des lignes de pixels qui se superposeraient sur les mêmes portions de l'écran, et ne pourraient plus être vues séparément par les spectateurs.

La première règle à respecter pour que le spectateur voie une image de qualité dans toutes les positions qu'il peut prendre est ainsi que ces lignes de pixels ne se superposent pas ou se superposent peu. Dans le cas contraire, il verrait à partir de certains emplacements deux images en même temps, avec le même il, ce qui est contraire à l'objectif poursuivi.

La seconde règle à respecter pour que le spectateur voie une image de qualité dans toutes les positions cu'il peut prendre est que ces lignes de pixels aient une luminosité homogène sur toute leur largeur et soient bien accolées les unes aux autres.

En effet, si les pupilles des objectifs sont par exemple des disques comme illustré par la figure 1, les lignes de pixels sont espacées les unes des autres, et le spectateur situé dans l'alignement vertical d'un projecteur voit clairement l'image projetée par ce projecteur, mais il ne voit aucune image ou une image faiblement éclairée lorsqu'il se situe dans l'alignement vertical d'un espace libre entre les pupilles de deux projecteurs voisins.

La figure 2 montre une disposition dans laquelle les pupilles des objectifs la, lb et suivantes sont aussi des disques, mais cette fois espacés horizontalement de la valeur d'un diamètre de pupille. Cette disposition constitue un progrès dans la mesure où les lignes de pixels correspondantes sont maintenant accolées, mais la luminosité de chaque ligne est maximale au milieu de la ligne de pixels parce qu'elle reçoit la lumière de toute la hauteur de l'objectif, tandis qu'elle elle est minimale au bord de la ligne de pixels parce qu'elle reçoit alors la lumière d'une petite partie seulement de l'objectif.

La figure 3 est l'équivalent de la figure 2 lorsque le réseau lenticulaire a des lentilles cylindriques inclinées. Cela permet de voir que lorsque les centres optiques des lentilles élémentaires 31 du réseau lenticulaire 3 forment des droites continues ou discontinues inclinées par rapport à la verticale d'un angle inférieur à 90 , les projecteurs peuvent être parfaitement superposés.

Pour obtenir une luminosité constante, il est souhaitable que l'on adopte la disposition de la figure 4 dans laquelle les pupilles des objectifs la, lb et suivants sont des rectangles verticaux, chaque rectangle ayant son bord vertical droit aligné avec le bord vertical gauche de l'objectif voisin. Comme indiqué plus haut, on entend ici par pupille d'un objectif la partie efficace de cet objectif, et sur la figure 3, par exemple, seule la partie rectangulaire est transparente et constitue la pupille, tandis que le reste est opaque et noir.

La figure 5 est l'équivalent de la figure 4 lorsque le réseau lenticulaire a des lentilles cylindriques inclinées. Elle montre une pupille rectangulaire, mais cette pupille pourrait aussi bien être un polygone différent comme un parallélogramme qui peut être un losange, ou même par exemple un hexagone lorsque les lentilles élémentaires du réseau lenticulaire sont des lentilles sphériques arrangées en nids d'abeilles.

La règle à observer pour obtenir un bon résultat est dans tous les cas que les pupilles d'objectifs qui, à travers une lentille élémentaire du réseau lenticulaire, correspondent à des pixels immédiatement voisins de l'image entrelacée, doivent avoir des bords parallèles, et que ces pupilles doivent avoir une hauteur constante.

Le même résultat peut aussi être obtenu conformément à la présente invention avec des objectifs dont la pupille est circulaire mais uniquement dans le cas où la qualité du réseau lenticulaire ou de l'écran sont faibles, de telle sorte que les rayons lumineux issus des objectifs sont difractés à l'arrivée sur l'écran 4 et éclairent une partie de cet écran plus large que la surface homothétique de la pupille par rapport au centre focale de la lentille élémentaire du réseau lenticulaire.

D'une façon plus générale, et pour tenir compte du fait que l'on peut avantageusement, comme on le verra plus loin, utiliser des réseaux lenticulaires à lentilles sphériques, cette règle s'exprime de la façon suivante: l'image de la pupille d'un objectif réel ou virtuel à travers une lentille élémentaire du réseau lenticulaire doit être un polygone qui a un côté commun avec un côté de l'image voisine de la pupille d'un objectif réel ou virtuel à travers la même lentille élémentaire du réseau lenticulaire, comme cela est illustré par les figures 4 et 5.

Les figures 2 à 5 illustrent le principe commun à de nombreuses dispositions des dispositifs selon l'invention, qui consiste à rapprocher horizontalement les images primaires afin d'augmenter leur nombre, sans pour autant diminuer leur largeur qui conditionne leur qualité.

Les figures 2 à 5 montrent comment il est possible de disposer des projecteurs et donc les images primaires qu'ils projettent selon deux lignes horizontales même lorsqu'on utilise des réseaux lenticulaires à lentilles cylindriques dont les axes longitudinaux sont verticaux. Ce qui est important est que deux objectifs n'aient pas une portion de leurs pupilles superposées verticalement.

Les figures 3 et 5 montrent comment il est même possible de superposer verticalement des lignes de projecteurs et donc des lignes d'images primaires qu'ils projettent lorsqu'on utilise réseaux lenticulaires à lentilles cylindriques dont les axes longitudinaux sont inclinés ou des réseaux lenticulaires à lentilles sphériques.

Ce qui est important est que deux objectifs n'aient pas une portion de leurs pupilles alignées selon l'axe d'inclinaison des axes longitudinaux des lentilles cylindriques du réseau.

Lorsque l'objectif poursuivi est de projeter une image animée avec un vidéo-projecteur par exemple, il est évidemment moins coûteux de le faire avec un ensemble composé d'un seul vidéo-projecteur émettant plusieurs images primaires simultanément et d'un dispositif optique dit répartiteur optique 2 permettant de séparer les rayons lumineux correspondant aux différentes images projetées, comme cela est illustré par la figure 4 qui montre un dispositif selon l'invention dans un mode de mise en uvre particulier de l'invention. On obtient alors, vu de l'écran, quatre projecteurs virtuels vus chacun à travers l'un des déviateurs 21, 22 23 et 24.

12 Ce dispositif comporte: un dispositif de projection d'images fixes ou animées réel dit projecteur 1 comprenant un objectif 111.

un dispositif dit afficheur comportant: o un écran de projection dit écran 4 o et un réseau lenticulaire 3 situé entre le projecteur 1 et ledit écran 4, ce réseau lenticulaire étant constitué de plaques juxtaposées 81, 82 et suivantes.

L'image projetée par le projecteur 1 est constituée de 4 images primaires, juxtaposées en damier de 4 images, chacune de ces images primaires représentant la scène projetée vue sous un angle différent.

Ces quatre images parviennent sur le répartiteur 2, chaque image primaire étant projetée par le projecteur 1 sur l'un des déviateurs 21, 22 et suivants du répartiteur 2, l'image entière projeté par le projecteur 1 étant de préférence projetée sur la totalité du répartiteur 2.

Ce répartiteur optique 2 est constitué par un bloc de matière transparente dont la face côté écran est une portion convexe de sphère et la face côté projecteur 1 est constituée par 4 dioptres sphériques concaves chacun correspondant à un déviateur 21, 22 ou l'un des suivants.

Ce répartiteur optique 2 fonctionnerait aussi bien dans l'autre sens, la portion convexe de sphère étant côté projecteur 1 et les 4 dioptres sphériques concaves étant côté écran.

Ce répartiteur optique 2 est conçu par l'homme de l'art pour que les rayons lumineux en provenance de l'objectif 111 et se rapportant à une image primaire 61 soient déviés de telle sorte que cette image soit projetée sur la même surface de l'écran de projection 4 que les autre images primaires, par exemple sur la totalité de la surface de l'écran 4.

Ce répartiteur 2 à dioptres sphériques peut être remplacé par tout autre dispositif optique assurant la même fonction, par exemple les répartiteurs illustrés par les figures 18 à 20.

Pour simplifier la figure, la pupille du projecteur est ici représentée comme circulaire, mais il va de soi que, comme cela a été expliqué précédemment, cette pupille pourrait avantageusement être rectangulaire comme cela est illustré à la figure 5.

Il peut être intéressant que le répartiteur 2 soit amovible, par exemple pour que le projecteur 1 puisse aussi servir à projeter des images ordinaires (plates) destinées à être projetées sur la totalité de la surface de l'écran. Pour que ces images aient la même dimension sur l'écran que chacune des images primaires dans le cas de l'utilisation d'un répartiteur 2, il faut donc que les images primaires projetées à travers chacun des déviateurs soient agrandies. Ceci peut être réalisé par un répartiteur 2 dont les déviateurs 21, 22 et suivants comprennent des dioptres sphériques comme illustré aux figures 6 et 19, mais aussi en utilisant des prismes associés à des lentilles que l'homme de l'art sait calculer, ces lentilles pouvant être planes, convexes ou concaves selon les contraintes d'encombrement ou de rendu optique.

Ce répartiteur 2 ne peut pas fonctionner avec un réseau lenticulaire à lentilles cylindriques verticales. En effet, dans ce cas, les images primaires 22 et 24 seraient affichées sur l'écran 4 aux mêmes emplacements, puisqu'elles sont alignées verticalement. Il en serait de même pour les images primaires 21 et 23.

Une solution à ce problème consiste à utiliser un réseau lenticulaire dont les lentilles élémentaires ne sont pas disposées verticalement, mais inclinées par rapport à la verticale, comme cela est illustré par la figure 21 sur laquelle des droites notées 201 à 205 montrent l'inclinaison des lentilles cylindriques du réseau lenticulaire 3. On retrouve des droites parallèles sur le répartiteur 21 ce qui permet de vérifier qu'une droite passe bien par chacun des déviateurs 21, 22 et suivants qui sont ici des miroirs.

Le calcul montre que l'inclinaison optimale par rapport à la verticale a pour tangente [ N1/ x H / L] c'est à dire la racine carrée du nombre N d'images primaires multipliée par la hauteur d'une image primaire et divisée par la largeur d'une image primaire.

Le réseau lenticulaire 3 peut aussi, et c'est une solution plus avantageuse encore, être constitué par des lentilles élémentaires sphériques 31, 32 et suivantes qui sont juxtaposées en lignes inclinées comme on le voit sur la figure 10.

Dans toutes les dispositions illustrées aux figures 7 à 17, la lentille élémentaire 32 la plus proche d'une lentille élémentaire 31 est une lentille située à une hauteur légèrement différente, et c'est le respect de cette règle qui permet que l'ensemble des pixels affichés sur l'écran 4 par l'ensemble des projecteurs réels ou virtuels 111, 112 et suivants à travers une même lentille élémentaire 31 du réseau lenticulaire 3 ait une plus grande dimension supérieure à la plus grande dimension de la lentille élémentaire considérée.

Ce point est très important car, pcur un réseau lenticulaire de résolution donnée, donc offrant une précision d'image donnée, on peut avoir plus de pixels dans ladite plus grande dimension de l'ensemble des pixels si elle est plus grande que ladite plus grande dimension de la lentille élémentaire considérée; et cela a pour conséquence que l'on peut donc avoir plus d'images.

L'une de ces lentilles est illustrée par la figure 7 qui permet de voir la lentille 31 à laquelle est associée un ensemble de 4 pixels carrés 311, 312, 313 et 314. Il y a quatre pixels puisqu'il y a 4 images primaires 61, 62 et suivantes, et 4 déviateurs 21, 22 et suivants.

L'axe optique de cette lentille est horizontal et sa longueur focale est telle que l'image d'un objet situé à l'infini du côté sphérique de la lentille donne lieu à une image nette sur le plan de l'écran 4 contenant les pixels 311, 312, 313 et 314.

Ainsi, selon un principe connu et exposé notamment dans la demande de brevet FR96/13577, lorsqu'un spectateur se déplace horizontalement, parallèlement au plan contenant l'écran 4 il voit successivement la couleur de l'un des pixels 311, 312, 313 ou 314 sur l'ensemble de la surface sphérique de la lentille, puis la couleur du pixel adjacent, et ainsi de suite.

La figure 8 représente la même lentille sphérique 31, vue cette fois du côté du spectateur.

Ces lentilles 31, 32 et suivantes peuvent être juxtaposées de façon à constituer un réseau lenticulaire dont une portion est représentée par les figures 11, vue du côté écran, et 12 vue du côté spectateur.

Ainsi, le spectateur se déplaçant horizontalement, parallèlement au plan contenant l'écran 4 voit successivement o un ensemble de pixels dont le pixel 311 et ses correspondants des autres lentilles, dits pixels de rang 1 , formant une première image, o puis un ensemble de pixels dont le pixel 312 et ses correspondants des autres lentilles, dits pixels de rang 2 , formant une seconde image, o et ainsi de suite.

A la condition que les pixels dits de rang 1 proviennent de l'image primaire 61, que ceux dits de rang 2 proviennent de l'image 62 et ainsi de suite jusqu'à l'image primaire 64, le spectateur voit successivement l'image primaire 61, l'image primaire 62, l'image primaire 63 et l'image primaire 64 lors de son déplacement.

Comme cela est connu, o si les images primaires 61 et 62 forment un couple stéréoscopique, c'est-à-dire montrent la même scène vues d'emplacements différents mais voisins, o et si le spectateur voit l'image primaire 61 avec un oeil et l'image primaire 62 avec l'autre, il perçoit la scène en relief. L'homme de l'art sait calculer les focales et les positions des lentilles élémentaires 31, 32 et suivantes en fonction des positions qu'il souhaite proposer aux spectateur.

Dans le cas représenté aux figures 6 et 19, c'est-à-dire lorsque le projecteur projète un damier de 4 images primaires, que le répartiteur 2 comprend 4 déviateurs 21, 22, 23 et 24, que les lentilles sont calculées par l'homme de l'art pour que deux séries de pixels 311, 312, 313, et 314 se poursuivent par une autre série de pixels similaires correspondant à une autre lentille, le spectateur dispose de 4 séries de positions o celle dans laquelle ses yeux voient les images primaires 61 et 62, o celle dans laquelle ses yeux voient les images primaires 62 et 63, o celle dans laquelle ses yeux voient les images primaires 63 et 64, o celle dans laquelle ses yeux voient les images primaires 64 et 61, Trois de ces couples successifs peuvent être des couples stéréoscopiques, mais le quatrième est alors un couple stéréoscopique inversé. Ce phénomène est bien connu de l'homme de l'art et est particulièrement désagréable parce que le relief est à l'inverse de ce que perçoit normalement le spectateur. Pour citer un exemple, un visage est ainsi vu avec un nez qui est un creux au lieu d'être une bosse.

Pour diminuer le nombre de positions du spectateur où le relief est ainsi inversé par rapport au nombre total de positions possibles, il est tentant d'augmenter le nombre d'images primaires. Mais toute augmentation du nombre d'images primaires a pour conséquence soit une augmentation du poids des images projetées, soit une diminution de la résolution des images perçues.

Une option particulièrement intéressante consiste à ajouter une image primaire floue, moins lumineuse ou noire à la fin de la série. Ainsi, le spectateur ne voit jamais un couple stéréoscopique inversé, mais deux fois de suite des couples ne comportant qu'une seule image et une image noire.

Contrairement à ce que l'on peut penser, il peut en déduire une perception du relief très puissante. La perception du relief est en effet liée à l'appréciation, par le cerveau du spectateur, de la distance entre lui et les objets composant la scène qu'il regarde.

Pour apprécier ces distances, le cerveau du spectateur dispose de plusieurs moyens dont la convergence des deux yeux qui semble être utilisé par priorité, et qui est le moyen utilisé pour la stéréoscopie.

Suivent l'interprétation du contenu de l'image et, dans une moindre mesure, l'accommodation des yeux.

Si l'on supprime le moyen utilisé par priorité, c'est à dire la convergence des deux yeux, ce qui est le cas lorsque l'une des images est inexistante, floue, moins lumineuse ou noire, le cerveau utilise alors par priorité le moyen suivant, c'est à dire l'interprétation du contenu de l'image.

Le relief est d'autant mieux perçu que l'image contient de nombreuses informations permettant au cerveau du spectateur d'apprécier les distances des objets de la scène entre eux d'une part, et la distance entre au moins l'un de ces objets et le spectateur. Le mouvement des objets les uns par rapport aux autres est un élément qui permet au cerveau d'apprécier assez facilement et donc rapidement leur distance.

Par exemple, lorsqu'un objet A est caché par un objet B lors du mouvement, le cerveau peut en déduire que cet objet A est derrière l'objet B, donc plus loin. Le cerveau peut aussi apprécier la vitesse de défilement latérale apparente des objets lorsque la caméra elle-même se déplace, et en déduire la distance des objets par rapport à la caméra, laquelle sera interprétée par spectateur comme étant la mesure de la distance des objets considérés à lui-même.

Un mode de réalisation préféré de l'invention, non représenté, consiste donc à ce que le réseau lenticulaire ait un pas tel que le projecteur ne crée pas tous les pixels 311, 312 et suivants possibles derrière une lentille 31, et qu'à la fin d'une série horizontale de pixels 311, 312 et suivants, il existe un pixel non éclairé ou mal éclairé ou mal renseigné (flou par exemple).

Dans une variante, une des images primaires projetées, la première ou la dernière de la série stéréoscopique, peut être noire, moins lumineuse ou ou floue.

L'utilisation de réseaux lenticulaires à systèmes optiques élémentaires centrés comme ceux décrits dans les demandes de brevets FR96/13577 ou FR02/0013 est particulièrement favorable à une bonne mise en uvre de l'invention.

La portion du réseau lenticulaire représentée par la figure 13 représente 3 lentilles élémentaires 31 32 et 33 qui sont des systèmes optiques élémentaires centrés juxtaposées, et les bandelettes correspondantes.

On peut constater que les pixels 322, 323, 314 et 331 constituent un damier et peuvent donc être obtenus par les rayons lumineux issus du projecteur 1 ayant été déviés respectivement par chacun des 4 déviateurs en damier du répartiteur 2.

Il en résulte que ces pixels proviennent chacun d'une image primaire différente.

Cette disposition provient de ce que le haut de la bandelette associée à l'image 31 est colinéaire avec le bas de la bandelette associée à la lentille élémentaire 32 voisine; et que le bas de la bandelette associée à l'image 32 est aussi colinéaire avec le haut de la bandelette associée à la lentille élémentaire 33 voisine, ce qui est le cas pour les dispositifs décrits dans les demandes de brevets FR96/13577 ou FR02/0013.

Une mise en uvre particulièrement intéressante de la présente invention consiste donc à ce que les réseaux lenticulaires utilisés répondent aux descriptions des demandes de brevets FR96/13577 ou FR02/0013.

Avec de tels réseaux lenticulaires, le centre du damier formé par les pixels 322, 323, 314 et 331 n'est pas obligatoirement situé dans l'axe longitudinal de la lentille 32 comme cela est d'ailleurs le cas sur la figure 13.

Il est nécessaire d'avoir des réseaux très épais lorsque l'on souhaite diffuser un très grand nombre d'images, par exemple pour donner au spectateur une très forte sensation de relief. Une méthode économique pour réaliser industriellement de tels réseaux est de juxtaposer des petits éléments 81, 82 et suivants de réseau lenticulaire fabriqués par injection.

Une bonne façon de réaliser de tels réseaux lenticulaires à longue focale consiste coller entre eux des éléments 81, 82 et suivants de réseau lenticulaire fabriqués par injection, avec une colle dont l'indice de réfraction soit égal ou assez proche de l'indice du matériau constituant des éléments 81, 82 et suivants.

Le problème tient en effet à ce que lorsque l'on juxtapose des éléments épais, les rayons lumineux issus des projecteurs peuvent se refléter sur les parois latérales desdits petits éléments si ces éléments sont simplement juxtaposés sans être collés entre eux comme indiqué ci-dessus, mais ils sont alors plus difficiles à démonter et à ré-utiliser.

Les figures 14 à 17 montrent une méthode de réalisation de réseaux lenticulaires très épais démontables.

Le principe retenu consiste à faire en sorte que les rayons lumineux arrivent avec une incidence faible sur les parois des éléments 81, 82 et suivants. Ceci est possible lorsque ces parois latérales s'écartent le plus possible de la perpendiculaire à la surface d'écran au point considéré.

La figure 14 montre une vue de face et de droite d'un élément de réseau lenticulaire dont les parois sont ainsi fortement inclinées.

Les figures 15, 16 et 17 montrent des vues respectivement de face, de droite et de dessus d'un assemblage de tels éléments de réseau lenticulaire.

Une troisième façon, non représentée, de réaliser des réseaux lenticulaires à longue focale consiste à coller un réseau lenticulaire à longue focale mais à lentilles mince sur une feuille de matériau transparent très rigide comme du verre, et à ce que l'écran 4 soit constitué par l'autre face de cette feuille de verre, soit par une seconde feuille de verre maintenue par des moyens mécaniques à un écartement constant de la première.

Pour simplifier l'exposé et les illustrations, les réseaux lenticulaires ont été décrits comme ayant une face plane qui est confondue avec le plan focal des lentilles, comme c'est le plus généralement le cas, mais toute autre disposition peut être envisagée.

Il est à noter que les positions respectives de l'ensemble formé par l'objectif 111 du projecteur 1 et le répartiteur 2 d'une part, et de celui formé par l'écran 4 et le réseau lenticulaire 3 d'autre part n'ont pas grande importance, et que les seules caractéristiques de positionnement qui importent sont la mise au point des images projetées sur l'écran et le fait que les images primaires soient projetées à peu près sur la même surface.

Cette caractéristique est l'un des grands avantages de la solution proposée. En effet, la précision nécessitée par la plupart des dispositifs de l'art Antérieur est difficile à obtenir et rend les équipements très coûteux, tandis que le dispositif proposé peut être mis en oeuvre très facilement sans avoir à respecter des tolérances étroites dans le positionnement des éléments qui le composent.

Rien ne s'oppose en particulier à ce que réseau lenticulaire soit composé de plusieurs plaques élémentaires juxtaposées 81, 82 et suivantes comme illustré à la figure 6 et aux figures 14 à 17, chacune de ces plaques étant elle-même un réseau lenticulaire sphérique ou cylindrique.

La juxtaposition de ces plaques ne requiert pas non plus une grande précision, et il est possible de créer un écran en collant de telles plaques élémentaires 81, 82 et suivantes sur une surface (plane ou non), comme on collerait un carrelage sur un mur.

Ces plaques 81, 82 et suivantes peuvent aussi être articulées pour constituer un store qui peut être roulé lorsqu'on n'en a pas besoin.

Le dispositif selon l'invention peut être mis en oeuvre de très nombreuses façons différentes que l'homme de l'art pourra concevoir facilement.

Les dispositifs représenté aux figures 4 à 13 permettent d'afficher 4 points de vue, mais tout autre nombre de vues est possible.

Toutes les façons de juxtaposer les images primaires dans l'image projetées sont possibles mais, dans le cas où la source d'images a une résolution limitée comme c'est le cas pour un projecteur vidéo, un projecteur de diapositives ou un projecteur de cinéma par exemple, il est évidemment plus avantageux que les proportions des images primaires soient conservées, afin d'optimiser le ratio entre leur netteté et la taille du support de données correspondant (fichier informatique ou film argentique par exemple).

Il résulte du point précédent que, dans ce cas, une disposition des images primaires en damier est préférable à toute autre disposition, et que les meilleurs nombres d'images sont donnés par la formule N2 dans laquelle N est un nombre entier supérieur à 1. Dans la pratique, les meilleurs nombres d'images primaires projetées sont donc 4, 9, 16, 25, etc La figure 20 qui montre une solution à 16 images primaires fonctionnant avec deux séries de miroirs: les miroirs 210 à 240 réfléchissent les rayons lumineux issus de l'objectif 111 du projecteur respectivement vers les ensembles de miroirs 2101 à 2104, 2201 à 2204, 2301 à 2304, et 2401 à 2404. Pour des raisons d'encombrement ainsi que pour pouvoir limiter la distance entre les miroirs voisins des ensembles de miroirs 2101 à 2104, 2201 à 2204, 2301 à 2304, et 2401 à 2404, les miroirs 210 à 240 peuvent avantageusement être concaves (non représenté), et les autres peuvent être convexes.

Ce répartiteur optique à miroirs est particulièrement bien adapté à la projection sur un réseau lenticulaire à lentilles élémentaires cylindriques à 16 images dont les axes longitudinaux des lentilles cylindriques sont disposés verticalement, mais pourrait aussi être utilisé en coopération avec un réseau lenticulaire à lentilles élémentaires sphériques.

Il est à noter que la figure 20 pourrait aussi illustrer un dispositif de prises de vues dans laquelle le projecteur 1 serait remplacé par un système d'acquisition d'images fixes ou animées comme un appareil photo ou une caméra, alors que les autres répartiteurs représentés aux figures précédentes ne permettent pas une telle acquisition.

Un autre dispositif de prises de vues consiste à juxtaposer des caméras du commerce sur un élément de fixation commun comme cela pourrait être illustré par les figures 1 à 5 si les projecteurs la, lb et suivants étaient remplacés par des caméras.

La figure 21 montre une variante de réalisation dans laquelle le dispositif fonctionne en rétro-projection. Cette figure comporte des droites notées 201 à 205 qui montrent l'inclinaison des lentillescylindriques du réseau lenticulaire 3, mais l'inclinaison des lentilles cylindriques n'est pas particulièrement liée à la rétro-projection.

Le dispositif comporte comme précédemment un projecteur 1 avec un objectif 111, un répartiteur 2 comportant des déviateurs 21, 22 et suivants qui sont ici des miroirs, un réseau lenticulaire 3 et un écran 4. En supplément, il comporte un second réseau lenticulaire 5 situé du côté opposé au premier par rapport à l'écran 4 qui est dans ce cas un dépoli ou tout type de surface sur lequel une image peut se former. Une simple feuille de papier mince, blanc ou translucide, peut faire l'affaire, mais la meilleure solution consiste à associer deux réseaux lenticulaires collés l'un à l'autre par leurs faces planes, la face plane de l'un de ces réseaux ayant été dépolie. La colle doit avoir un indice de réfraction différent de celui de la matière du réseau dont la face plane a été dépolie. Le dépoli est avantageusement le plus fin possible.

Le second réseau lenticulaire 5 comporte idéalement autant de lentilles que le premier réseau lenticulaire 3, et ces lentilles sont de préférence sensiblement symétriques de celles du premier réseau lenticulaires 3 par rapport au plan de l'écran 4.

Le second réseau lenticulaire 5 n'est pas toujours parfaitement un symétrique du premier réseau lenticulaire 3 par rapport au plan de l'écran 4, parce qu'une légère diminution ou d'une légère augmentation de son pas peut être définie par l'homme de l'art pour définir une zone préférée dans laquelle le spectateur voit à travers les lentilles du second réseau lenticulaire 5 les pixels affichés par le projecteur 1 à travers le répartiteur 2 et les lentilles 31, 32 et suivantes du premier réseau lenticulaire 3.

Le pas du second réseau lenticulaire 5 est de préférence égal au produit / du pas du premier réseau lenticulaire 3 / par le rapport qui existe entre la distance de l'écran à la zone prévue pour le spectateur d'une part, et la distance de l'écran à l'objectif du projecteur au premier réseau lenticulaire 3, / par le rapport qui existe entre les longueurs focales des lentilles premier réseau lenticulaire 3 et de celles du second réseau lenticulaire 5, La demande de brevet FR2705009 décrit comme un avantage que le pas du deuxième réseau lenticulaire 3 soit égal ou sensiblement inférieur au pas du second réseau lenticulaire 5, dans le cas des lentilles cylindriques, mais cela est une évidence pour l'homme de l'art lorsque le spectateur est soit à la même distance de l'écran 4 que le centre optique de l'objectif du projecteur 1, soit lorsqu'il est plus près de l'écran que le centre optique de l'objectif du projecteur. C'est une erreur dans le cas inverse, c'est-à-dire dans le cas où le spectateur est plus près de l'écran 4 que le centre optique de l'objectif du projecteur.

Pour supprimer les phénomènes de moirage et bénéficier des avantages d'un dépoli fin sur le plan de l'écran4, il est recommandé d'utiliser des composants réalisés par injection, et que ces composants comportent des ergots de centrage venant de moulage.

La figure 22 montre un composant de projecteur permettant une mise en uvre particulièrement économique et efficace de l'invention.

La source lumineuse 12 est ici un simple tube fluorescent ou à incandescence qui éclaire par l'arrière un ensemble 6 de 8 images primaires auxquelles correspondent respectivement 8 lentilles convexes notées 111, 112 et suivantes, lesquelles peuvent être moulées en une seule pièce.

Ce dispositif est équivalent à 8 projecteurs juxtaposés.

Pour que l'utilisation de plusieurs dispositifs similaires permette de projeter des images primaires qui sont juxtaposées en au moins deux lignes d'images primaires à projeter, de nombreuses solutions sont possibles.

1. Chacun de objectifs de ces projecteurs peut être associé à un séparateur de n'importe lequel des types de séparateurs décrits plus haut.

2. On peut disposer devant une série d'objectifs 111, 112 et suivants un dispositif dit concentrateur composé d'une lentille convexe 101 et d'une lentille concave 102. Ces deux lentilles peuvent être sphériques, ou cylindriques à axe vertical.

Les dispositifs représentés sur les figures 24 à 26 comprennent de tels concentrateurs qui ont pour effet de diviser par deux la largeur apparente de chacun des objectifs 111, 112 et suivants et donc la largeur des pixels correspondants.

Ces deux lentilles 101 et 102 du concentrateur sont avantageusement inclinés simultanément lorsque l'on incline l'ensemble 6 des images primaires et l'ensemble 11 des objectifs, comme cela est illustré en détail par la figure 23.

Pour constituer un dispositif selon l'invention, il suffit de superposer des ensembles de projecteurs munis de tels concentrateurs, comme cela est illustré par la figure 24 où ils sont notés la, lb et suivants. La meilleure disposition est celle dans laquelle les lentilles divergentes 112 sont accolées.

3. Comme cela est décrit par la figure 25, les objectifs 111, 112, 133 et suivants peuvent être associés respectivement, en aval de ces objectifs, à des lentilles divergentes 211, 212, 213 et suivantes, ce qui a pour effet de limiter la largeur apparente des objectifs vus depuis l'écran.

Plusieurs ensembles de projecteurs comme celui décrit à la figure 25 peuvent alors être superposés comme indiqué cela est montré à la figure 26 pour constituer un dispositif selon l'invention.

4. Les trois solutions décrites ci-dessus peuvent être combinées les unes avec les autres.

La déperdition lumineuse est particulièrement faible parce que la totalité de la surface frontale du dispositif est constitué de lentilles, et que les rayons issus de la source lumineuse peuvent facilement être réfléchis vers le plan des lentilles.

Le fait de superposer plusieurs projecteurs comprenant chacun plusieurs objectifs comme cela est montré aux figures 26 et 28 a aussi pour avantage de permettre une augmentation de la luminosité et donc d'éclairer de très grands écrans tout en utilisant des sources lumineuses peu aveuglantes et peu onéreuses comme par exemple des tubes fluorescents.

De tels dispositifs peuvent fonctionner aussi bien en rétro-projection qu'en projection directe. Ils peuvent être juxtaposés verticalement et latéralement sans limitation, ce qui permet d'afficher un très grand nombre d'images primaires successives.

Dans les descriptions ci-avant des différentes variantes des dispositifs selon l'invention, l'on a indiqué que les différentes images primaires étaient projetées sur des surfaces identiques ou voisines de l'écran de projection.

En fait, il y a deux façons de faire: 1. ou bien toutes les images primaires sont projetées sur la même surface de l'écran, 2. ou bien chaque projection d'image primaire est décalée par rapport à la précédente dans une direction donnée, par exemple horizontalement.

La première solution est plus adaptée à la représentation de scènes en relief lorsque le nombre d'images primaires est limité.

La seconde a un grand intérêt lorsque le nombre d'images primaires est très grand, parce que dans ce cas le nombre d'images peut même devenir illimité.

Lorsque l'on projette une image sur un réseau lenticulaire, la source lumineuse se réfléchit sur le réseau, ce qui vient dans certains cas gêner la vision par le spectateur, par exemple quand le projecteur 11 est situé face à l'écran et que le spectateur se trouve également face à l'écran.

Avec les réseaux lenticulaires à lentilles sphériques, ce problème perd de son importance parce que le reflet est réparti sur toute la surface du réseau.

Une autre solution à ce problème consiste à utiliser des écrans concaves que l'homme de l'art sait calculer pour que les rayons réfléchis sur l'écran soient dirigés en dehors des emplacements où des yeux de spectateurs sont susceptibles de se trouver.

Un tel écran concave 4 est illustré par la figure 24.

Dans ce cas, il peut être intéressant que les images primaires ne soient pas planes mais convexes comme illustré à la figure 23. L'homme de l'art sait calculer en fonction de la longueur focale des objectifs 111 la forme qu'il convient de donner aux surfaces recevant les images primaires pour que les images projetées soient nettes sur la totalité de la surface de l'écran 4 concave.

Bien que le problème du reflet de la source lumineuse soit ainsi résolu, il peut être avantageux de ne pas disposer le projecteur 111 en vis-à-vis de l'écran 4, ne serait-ce que pour qu'il ne vienne pas gêner la vision de l'écran par les spectateurs. Pour éviter qu'une distorsion d'image résulte de ce décalage latéral du projecteur 111, la solution connue est de décaler les images latéralement dans le plan de convergence de l'objectif.

Une façon particulièrement favorable pour arriver à ce résultat consiste à ce que les images primaires 61, 62 et suivantes d'une part, et les objectifs 111, 112 et suivants d'autre part, soient orientables, chacun de ces ensembles pouvant pivoter autour d'un axe sensiblement horizontal. La figure 23 montre le détail d'une telle disposition dans laquelle l'ensemble 6 des images primaires et l'ensemble 11 des objectifs sont situés dans des plans parallèles qui ne sont pas perpendiculaires aux faces supérieure et inférieure de la carrosserie du projecteur 1.

La figure 25 montre une disposition particulièrement bon marché d'un projecteur selon l'invention. La carrosserie n'est pas représentée.

Cette mise en oeuvre a aussi l'avantage de procurer un très bon rendement lumineux.

Ce projecteur se compose d'une source lumineuse comme des tubes fluorescents notés 12a, 12b et suivants, une image à projeter 6 qui est glissée entre deux feuilles rigides transparentes, et deux plaques de lentilles.

La première plaque rassemble les objectifs 111, 112 et suivants qui sont des lentilles convergentes rectangulaires, et une seconde plaque rassemble les objectifs 211, 212 et suivants qui sont des lentilles divergentes rectangulaires.

Ces lentilles peuvent être disposées en damier lorsque le réseau lenticulaire 3 est à lentilles sphériques, ou lorsqu'il s'agit d'un réseau lenticulaire à lentilles cylindriques inclinées.

Pour que ce projecteur puisse coopérer avec un réseau lenticulaire 3 à lentilles cylindriques verticales, il faut que les lignes de lentilles soient légèrement décalées l'une par rapport à l'autre pour qu'aucune ne soit alignée verticalement.

Un tel projecteur selon l'invention peut être utilisé aussi bien en projection directe qu'en rétro-projection.

Une solution particulièrement intéressante, non représentée, consiste à adjoindre à un projecteur une imprimante produisant les images primaires à la demande, sur commande externe, par exemple via un réseau comme Internet. Une telle imprimante stocke avantageusement son support d'impression vierge sur un rouleau, tandis qu'un rouleau supplémentaire ou un autre type de réceptacle permet de conserver les images imprimées non utilisées.

Dans le même ordre d'idée, il est particulièrement facile de concevoir un dispositif selon l'invention dont les images primaires soient stockées sur des glissières ou des rouleaux, afin de diffuser séquentiellement des séries d'images primaires. Cela peut avoir un grand intérêt dans les applications publicitaires en particulier.

La distance horizontale entre les images primaires 61, 62 et suivantes conditionne la distance de l'écran à laquelle l'image est perçue par le spectateur.

Il peut être intéressant de faire varier cette distance horizontale entre les images primaires pour modifier la distance de l'écran à laquelle l'image est perçue par le spectateur.

Une façon simple de modifier cette distance peut par exemple consister par le fait de coller les supports rigides des images primaires 61, 62 et suivantes sur une bande élastique 200. En tendant cette bande élastique horizontalement, les images primaires s'écartent, et il en résulte un rapprochement des images 3D vues par le spectateur.

Faire varier cette distance horizontale entre les images primaires peut avoir un intérêt simplement pour optimiser l'image perçue, mais il existe une application qui est un accessoire utile à la conduite des automobiles.

Cet accessoire est décrit à la figure 29. La source lumineuse 12 éclaire par l'arrière, en passant par un concentrateur optique non représenté, l'ensemble 6 des images primaires 61, 62 et suivantes qui sont par exemple constituées ensemble par un écran à cristaux liquides. L'ensemble 11 des objectifs 111, 112 et suivants est constitué par une plaque transparente unique 11 comme décrit à la figure 27. A travers ces objectifs 111, 112 et suivants et un premier réseau lenticulaire 3, une image entrelacée est créée sur l'écran 4. Le spectateur voit l'image virtuelle correspondante se réfléchir sur le pare-brise de l'automobile à travers le second réseau lenticulaire 5.

Lorsque les images primaires 61, 62 et suivantes de l'ensemble 6 sont situées en vis-à-vis des objectifs 111, 112 et suivants correspondants de l'ensemble 11, l'image vue par le spectateur est à l'infini. Ces images primaires peuvent être rapprochées sur la commande de l'ordinateur de bord en fonction de la vitesse du véhicule, de telle sorte que l'image perçue par le spectateur s'éloigne de lui lorsque la vitesse du véhicule diminue.

En paramétrant convenablement le dispositif, ce que l'homme de l'art sait faire, il est possible que la distance à laquelle l'image apparaît au spectateur soit égale à la distance de sécurité qu'il doit maintenir entre lui et l'automobile qui le précède.

Dans la présente description et dans les revendications qui suivent, l'expression réseau lenticulaire est utilisée pour décrire des ensembles de lentilles de différents types. Il va de soi que cette expression doit être comprise au sens large, et que / les réseaux lenticulaires à systèmes optiques centrés, à lentilles cylindriques doubles ou annulaires peuvent être remplacés par des plaques opaques comportant des trous ou zones transparentes circulaires, ou de formes fantaisistes en lieu et place des systèmes optiques décrits.

/ les réseaux lenticulaires à lentilles cylindriques peuvent être remplacés par des barrières de parallaxe ou plus généralement des plaques opaques comportant des trous ou zones transparentes ayant la forme de longs rectangles.

Il est à noter que, d'une façon générale, la dimension des lentilles des réseaux lenticulaires doit être la plus petite possible compte tenu des limites imposées par la finesse de grain de la surface sur lequel se forme l'image entrelacée. La demande de brevet FR2705009 décrit comme un avantage que, dans le cas des lentilles cylindriques, cette dimension soit inférieure à la moitié de la taille de ce point mais aucun avantage n'y a été trouvé en pratique.

Il faut aussi noter que, pour simplifier les descriptions, on a volontairement omis de décrire la présence de concentrateurs de lumière entre la source lumineuse et les images primaires. L'homme de l'art sait calculer les caractéristiques de tels concentrateurs qui sont souvent de simples lentilles convexes et peuvent avantageusement être constitués de lentilles de Fresnel.

Les principales applications de la présente invention sont: - l'affichage publicitaire, les enseignes publicitaires, la promotion sur le lieu de vente, - toutes les applications de la télévision, de la vidéo et du cinéma, et en particulier les suivantes: - les retransmissions sportives, les films et feuilletons, les journaux télévisés et les reportages, - les jeux vidéo, - la publicité, - les attractions des parcs de loisirs, - les terminaux des postes de travail de création assistée par ordinateur; l'imagerie médicale (radiographies 3D, RMN, scanner, échographie, endoscopie, microchirurgie, etc.), - les systèmes d'aide au pilotage d'engins et les simulateurs de pilotage, - les films personnels, - les luminaires, les uvres d'art, les objets de décoration et les gadgets.

- Les dispositifs permettant aux conducteurs d'automobiles d'apprécier la distance qu'ils doivent conserver entre leur véhicule et celui qui le précède, en fonction de leur vitesse.

Note importante pour ce qui concerne les priorités internes Ce qui est imprimé en rouge a pour date de priorité la demande N 04 08 164 d'origine, en date du 26 août 2004 Ce qui est imprimé sur fond jaune a pour priorité la demande N 04 10 412 en date du ler octobre 2004

Claims (16)

Revendications

1. Système de projection comprenant: o plusieurs dispositifs de projection d'images réels ou virtuels dits projecteurs la, lb et suivants comportant chacun ^ au moins une image à projeter 61 dite image primaire ^ et au moins une lentille convergente ou un système optique équivalent dit objectif 111, o un écran de projection dit écran 4; o un dispositif dit réseau lenticulaire 3 situé entre l'objectif 111 du projecteur 1 et ledit écran 4, ce dispositif dit réseau lenticulaire comportant une pluralité de dispositifs optiques dits dispositifs élémentaires juxtaposés, lesdits dispositifs élémentaires comprenant chacun une lentille élémentaire ou un système optique équivalent dit lentille élémentaire 31.

caractérisé par le fait que les centres optiques desdites lentilles élémentaires 31 du réseau lenticulaire 3 forment des droites continues ou discontinues inclinées par rapport à la verticale d'un angle inférieur à 90 , étant précisé que l'on entend ci-avant par verticale une direction parallèle à la surface de l'écran 4 à l'emplacement considéré, cette direction n'étant pas obligatoirement verticale par rapport à la terre mais étant perpendiculaire à la direction prévue par le concepteur du dispositif comme étant: celle joignant les yeux d'un spectateur dans le cas où l'objectif poursuivi par le concepteur du dispositif est d'offrir une sensation de relief au spectateur, celle selon laquelle on suppose que le spectateur va se déplacer par rapport au dispositif, dans le cas où l'objectif poursuivi par le concepteur du dispositif est d'offrir une animation de type cinéma au spectateur.

2. Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'image de la pupille d'un objectif réel ou virtuel à travers une lentille élémentaire du réseau lenticulaire est un polygone qui a un côté commun avec un côté de l'image voisine de la pupille d'un objectif réel ou virtuel à travers la même lentille élémentaire du réseau lenticulaire.

3. Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'une lentille élémentaire 31 du réseau lenticulaire 3 est une lentille cylindrique dont l'axe longitudinal est incliné par rapport à la verticale.

4. Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les N images primaires 61, 62, 63 et suivantes sont juxtaposées en un damier comportant une ou plusieurs colonnes et une ou plusieurs lignes; et que l'angle d'inclinaison par rapport à la verticale de la droite continue ou discontinue comprenant les centres optiques des lentilles élémentaires a pour tangente [ N1/2 x H / L] c'est à dire la racine carrée du nombre d'images primaires multipliée par la hauteur d'une image primaire et divisée par la largeur d'une image primaire.

5. Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'une lentille élémentaire 31 du réseau lenticulaire 3 est un système optique centré ou pseudo-centré. 30

6. Système de projection selon la revendication 5 caractérisé par le fait que l'ensemble des pixels affichés sur l'écran 4 par l'ensemble des projecteurs réels ou virtuels 111, 112 et suivants à travers une même lentille élémentaire 31 du réseau lenticulaire 3 a une plus grande dimension supérieure à la plus grande dimension de la lentille élémentaire considérée.

7. Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif comprend un dispositif optique complémentaire dit répartiteur optique 2, constitué de plusieurs dispositifs optiques élémentaires dits déviateurs 21, 22 et suivants déviant chacun les rayons lumineux issus de l'objectif 111 du projecteur 1 de telle sorte que chacune des images primaires soit projetée sur la même surface de l'écran de projection 4.

8. Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le réseau lenticulaire 3 a des caractéristiques dimensionnelles telles qu'il correspond à la présentation de N+l images, N étant le nombre d'images primaires.

9. Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un second réseau lenticulaire 5 est disposé en aval de l'écran 4, c'est-à-dire du côté opposé au premier réseau lenticulaire 3, l'écran 4 étant constitué d'un dépoli.

10.Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'écran de projection est concave.

11.Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le projecteur 1 a une pluralité d'objectifs 111, 112 et suivants, et que l'ensemble formé par ces objectifs forme une paroi transparente.

12.Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif optique dit concentrateur constitué d'une lentille convexe 101 et d'une lentille concave 102 situées entre l'ensemble des objectifs 111, 112 et suivants et l'écran 4.

13.Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un objectif 111 est associé à une lentille divergente ou un dispositif optique équivalent 211.

14.Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte une imprimante imprimant à la demande les images primaires.

15.Système de projection selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'espacement des images primaires 61, 62 et suivantes entre elles peut être modifié à la demande.

16.Système de projection selon la revendication 15 caractérisé par le fait que la hauteur de l'image perçue est modifiée simultanément.