FR2851399A1 - Television 3d - Google Patents

Abstract

La présente invention fait partie de la famille des dispositifs de télévision en relief utilisant des réseaux lenticulaires, mais tout en affranchissant le spectateur du port de lunettes, il comporte des avantages importants :1. Les films sont des films ordinaires tournés avec une seule caméra,2. Le film diffusé par l'écran vidéo n'a pas besoin d'être retraité.3. La résolution perçue par le spectateur est identique à celle du film d'origine, sans aucune diminution.4. Toutes les positions du spectateur sont bonnes,5. Le spectateur peut se déplacer sans ressentir d'effet de saut.6. Un seul modèle de réseau lenticulaire peut convenir à la plupart des écrans de même surface ou de surface inférieure.7. Le dispositif est compatible avec tous types d'écrans, par exemple des écrans LCD, des écrans à plasma ou des écrans à tube cathodique.8. Le positionnement du réseau lenticulaire par rapport à l'écran vidéo n'a pas besoin d'être précis.

Description

Télévision 3D

On connaît de nombreux dispositifs permettant de donner au 5 spectateur une impression de relief lorsqu'il regarde la télévision ou un film de cinéma. Certains nécessitent des lunettes spéciales et d'autres non, ce qui est plus agréable pour le spectateur et permet aussi d'offrir du cinéma en relief à des spectateurs situés dans la rue, face à une 10 vitrine, dans un point de vente, un bureau ou un espace de loisirs.

Certains dispositifs ne requérant pas l'utilisation de lunettes spéciales sont réalisés en disposant devant l'écran du téléviseur une plaque de matériau transparent dont une face 15 au moins comporte un relief en forme de lentilles. De telles plaques sont ci-après dénommées " réseaux lenticulaires ".

Ces dispositifs de télévision en relief utilisant des réseaux lenticulaires ont généralement pour objectif de permettre de voir plusieurs points de vue différents de la même scène, 20 selon l'emplacement du spectateur, pour que les deux yeux du spectateur voient des images différentes et ressentent le relief par la stéréoscopie. Ces dispositifs comportent sept inconvénients principaux: 1. Les images du film diffusées sur l'écran vidéo doivent 25 être entrelacées, c'est à dire que chacune d'entre elles doit comporter simultanément des points lumineux dits pixels provenant de chacune des images correspondant aux différents points de vue. Ceci a pour conséquence que ces dispositifs ne fonctionnent que si le film a été tourné 30 avec plusieurs caméras 2. Les films doivent faire l'objet d'un traitement informatique qui n'est pas accessible au consommateur non équipé des moyens adéquats.

3. Chacune des images correspondant aux différents points de 35 vue ne contient qu'une fraction du nombre des pixels de l'écran, puisque plusieurs sont affichées simultanément, ce qui a pour effet que chacune de ces images a une résolution d'affichage inférieure et que la netteté perçue par le spectateur est moins bonne.

4. Les deux images que voient simultanément les deux yeux du spectateur sont le plus souvent un couple dans lequel l'oeil gauche voit une image filmée d'une position plus à gauche que celle vue par l'oeil droit, mais ce n'est pas toujours le cas. Il y a en effet des positions du 45 spectateur pour lesquelles le relief perçu est à l'inverse de la réalité.

5. Lorsque le spectateur se déplace par rapport à l'écran vidéo, il perçoit un saut d'image désagréable lorsqu'il passe par une position à laquelle il voit la vidéo en 50 relief inverse.

6. Les fabricants de réseaux lenticulaires doivent produire un modèle différent pour chaque référence d'écran vidéo, et les consommateurs ne peuvent pas utiliser un réseau lenticulaire prévu pour un écran vidéo sur un autre écran 55 vidéo qui n'aurait pas exactement les mêmes caractéristiques géométriques.

7. Il n'est pas possible de faire coopérer ces dispositifs avec des écrans vidéo comportant une vitre de protection trop éloignée des pixels, ce qui est souvent le cas, et en particulier, les dispositifs existants ne peuvent pas coopérer avec des écrans à tube cathodique; 8. Il faut disposer le réseau lenticulaire très précisément par rapport à l'écran vidéo, tout écart de positionnement même faible réduisant considérablement les performances du dispositif.

Le dispositif proposé fait partie de la famille des dispositifs utilisant des réseaux lenticulaires, mais tout en affranchissant le spectateur du port de lunettes, il permet de remédier à ces six inconvénients: 1. Les films sont des films ordinaires tournés avec une 15 seule caméra, 2. Le film diffusé par l'écran vidéo n'a pas besoin d'être retraité.

3. La résolution perçue par le spectateur est identique à celle du film d'origine, sans aucune diminution. 20 4. Toutes les positions du spectateur sont bonnes, 5. Le spectateur peut se déplacer sans ressentir d'effet de saut.

6. Un seul modèle de réseau lenticulaire peut convenir à la plupart des écrans de même surface ou de surface 25 inférieure.

7. Le dispositif est compatible avec tous types d'écrans, par exemple des écrans LCD, des écrans à plasma ou des écrans à tube cathodique.

8. Le positionnement du réseau lenticulaire par rapport à 30 l'écran vidéo n'a pas besoin d'être précis.

Le dispositif proposé est un dispositif de vision comportant une pluralité de dispositifs optiques juxtaposés dits " dispositifs optiques élémentaires ", lesdits dispositifs optiques élémentaires comprenant chacun: - Une lentille convergente 51 ou un système optique équivalent dit " système optique élémentaire ", - et une surface élémentaire 41 dite " jeu de filtres élémentaires ", située en vis à vis dudit système optique élémentaire 51, constituée d'au moins deux surfaces 411 40 et 412 dites " filtres élémentaires " que le spectateur peut voir à travers ledit système optique élémentaire 51, un oeil du spectateur voyant une ou plusieurs surface(s) élémentaire(s) différente(s) selon sa position par rapport audit système optique élémentaire 51, caractérisé par le fait qu'au moins deux surfaces dites filtres élémentaires visibles à travers un système optique élémentaire ont des caractéristiques optiques de filtrage différentes.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les filtres élémentaires ne dévient pas les rayons lumineux; - l'un au moins des filtres élémentaires est un filtre diffusant la lumière; - le filtre élémentaire est situé dans le plan dit plan 55 focal sur lequel convergeraient les rayons lumineux issus d'un oeil du spectateur et traversant le système optique élémentaire 51; - la distance entre deux filtres élémentaires adjacents horizontalement 411 et 412 est sensiblement égale à la 5 distance focale du système optique élémentaire 51 multipliée par la tangente de l'angle qui existe entre deux rayons optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux du spectateur et multipliée par le " coefficient de correction de parallaxe des 10 filtres ", ledit coefficient de correction de parallaxe des filtres étant le rapport entre d'une part la distance du spectateur au plan contenant les filtres élémentaires et d'autre part la distance du spectateur au plan contenant les centres optiques des systèmes optiques 15 élémentaires 51; - la distance entre deux filtres élémentaires identiques les plus proches horizontalement est sensiblement égale au double de la distance focale du système optique élémentaire 51 multipliée par la tangente de l'angle qui 20 existe entre deux rayons optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux du spectateur et multipliée par ledit coefficient de correction de parallaxe des filtres; - le système optique élémentaire 51 est une lentille 25 sphérique, - et la largeur d'une lentille élémentaire est sensiblement égale à la largeur d'un pixel de l'image vidéo produite par l'écran vidéo, divisée par le " coefficient de correction de parallaxe de l'écran 30 vidéo ", ledit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo étant le rapport entre d'une part la distance du spectateur au plan contenant les pixels des images vidéo produites par l'écran vidéo et d'autre part la distance du spectateur au plan 35 contenant les centres optiques des systèmes optiques élémentaires 51, - et la hauteur d'une lentille élémentaire est sensiblement égale à la hauteur d'un pixel de l'image vidéo produite par l'écran vidéo, divisée par ledit 40 coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo; - le système optique élémentaire 51 est une lentille cylindrique et la largeur d'une lentille élémentaire est sensiblement égale à la largeur d'un pixel de l'image 45 vidéo produite par l'écran vidéo, divisée par ledit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo; - la distance entre les pixels de l'écran vidéo et le plan focal est telle que l'oeil du spectateur voit à travers un 50 système optique élémentaire 51 une portion de l'écran vidéo d'une surface sensiblement égale à celle d'un système optique élémentaire 51 multipliée par le carré dudit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo.

- un jeu de filtres élémentaires - a une surface sensiblement égale à la surface d'un système optique élémentaire 51 multipliée par le carré dudit coefficient de correction de parallaxe des filtres; - et contient moins de 4 filtres différents seulement; - le dispositif de vision a simultanément toutes les caractéristiques suivantes: - un système optique élémentaire 51 a - une largeur sensiblement égale à la largeur d'un pixel de l'écran vidéo, divisée par ledit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo, - et une longueur focale égale à ladite largeur d'un 15 système optique élémentaire 51: - multipliée par ledit coefficient de correction de parallaxe des filtres, - et divisée par la tangente de l'angle qui existe entre deux rayons optiques allant du même système 20 optique élémentaire 51 aux deux yeux d'un spectateur moyen; - et un jeu de filtres élémentaires comprend moins de quatre filtres élémentaires qui: - ne dévient pas les rayons lumineux, - et sont tous différents les uns des autres, - et sont situés dans ledit plan focal.

- l'invention est un écran ou tout autre dispositif muni d'un dispositif de vision selon l'une quelconque des

revendications précédentes.

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 5 qui représentent toutes des vues de dispositifs selon l'invention.

Figure 1, un schéma optique d'un dispositif selon l'invention, montrant dans un plan horizontal: 1. les rayons lumineux issus des points A et B de l'écran vidéo 1, passant tous deux en C par le plan focal du dioptre convergent 51, puis respectivement par les 40 extrémités D et E de ce dioptre pour se poursuivre respectivement selon les droites 71a et 71b vers l'oeil droit du spectateur, 2. et les rayons lumineux issus des points A' et B' de l'écran vidéo 1, passant tous deux en C' par le plan 45 focal du dioptre convergent 51, puis respectivement par les extrémités D et E de ce dioptre pour se poursuivre respectivement selon les droites 72a et 72b vers l'oeil gauche du spectateur.

Figure 2, une vue en perspective d'un système optique 50 élémentaire selon l'invention, et de trois filtres élémentaires 411, 412 et 413 appartenant au jeu de filtres élémentaires, cet ensemble étant vu du côté du spectateur; Figure 3, une vue en perspective: - d'un dispositif selon l'invention, comportant un ensemble de systèmes optiques élémentaires 51, 52, 53 et suivants constitués d'une plaque de matériau transparent dont une face comporte les dioptres et l'autre face 4 les jeux de filtres élémentaires, - et d'un écran vidéo 1, cet ensemble étant vu du côté opposé au spectateur.

Figure 4, une vue en perspective comportant les mêmes éléments que la figure 3, vue du côté du spectateur, et montrant 10 schématiquement les rayons lumineux décrits dans le commentaire de la figure 1.

Figure 5, une vue en perspective d'une variante d'un dispositif optique selon l'invention, lequel est constitué de: - deux plaques de matériau transparent 3 et 3a - la plaque 3 comportant sur sa face avant, côté spectateur, les dioptres 51, 52, 53 et suivants, et ayant une face arrière plane, - et la plaque 3a étant une lame à face parallèles dont le 20 matériau a dans cet exemple le même indice de réfraction que celui de la plaque 3, et dont la face opposée au spectateur est dépolie, - et d'un ensemble de jeux de filtres élémentaires situé entre ces deux plaques, le film étant projeté directement sur la face arrière 1 de la plaque 3.

La perception du relief est 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. 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, ou même si l'on se contente de diminuer l'efficacité de ce moyen, le cerveau utilise alors par priorité le moyen suivant, c'est à dire l'interprétation du contenu de l'image.

Ainsi, lorsqu'un spectateur cache la scène à l'un de ses yeux, avec une main ou même avec un verre fumé, il peut dans percevoir l'image d'un film de cinéma avec une impression de relief bien que celle-ci soit projetée sur un écran plat, dès lors que l'interprétation de cette image par le cerveau donne 45 des informations sur la distance des objets qui composent la scène.

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 50 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 aussi un élément qui permet au cerveau d'apprécier 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 5 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.

Les mécanismes d'interprétation décrits ci-dessus fonctionnent d'autant mieux que la caméra est déplacée pendant le tournage. 10 La présente invention a pour but de bénéficier de ces mécanismes tout en évitant au spectateur d'avoir à masquer l'un de ses yeux avec une main ou un verre fumé.

Le principe général est de perturber la vision binoculaire du spectateur en traitant différemment les rayons lumineux 15 provenant d'un même point de l'image et parvenant à chacun de ses deux yeux.

Pour traiter différemment ces rayons, il faut leur faire emprunter des chemins différents, et donc les séparer, ce qui est possible en disposant sur leur trajet entre l'écran vidéo 20 et les yeux un réseau de lentilles convergentes ou de systèmes optiques équivalents.

Les rayons lumineux vus par le spectateur à travers une lentille convergent en effet du côté de la lentille opposé au spectateur, sur un plan dit " plan focal " 4 des systèmes 25 optiques élémentaires 51, et les rayons parvenant à l'un de ses yeux ne convergent pas au même emplacement (ci-après dénommé " emplacement de convergence ") que ceux destinés à l'autre oeil.

La présente invention consiste à insérer dans l'un des deux 30 dits emplacements de convergence un filtre, ou d'une façon plus générale un dispositif optique modifiant la luminosité ou la couleur du rayon lumineux, ou toute autre caractéristique comme la polarisation de la lumière.

Pour que les deux yeux reçoivent des rayons différents, dont 35 l'un au moins a été modifié, il faut qu'au moins deux surfaces dites filtres élémentaires soient installées entre un système optique élémentaire 51 et la portion d'image vidéo visible à travers ce système optique élémentaire, et que ces deux filtres aient des caractéristiques optiques différentes, l'un 40 laissant par exemple moins bien passer la lumière d'une longueur d'onde quelconque que l'autre.

Tout au long de la présente description, on ne fait pas la différence entre les différents types de réseaux lenticulaires utilisés. On peut utiliser aussi bien des réseaux constitués 45 de lentilles sphériques que des réseaux utilisant des lentilles cylindriques. De même le choix du profil, sphérique ou asphérique, est sans importance pourvu qu'il soit conforme aux règles de l'art.

Lorsque l'on utilise des lentilles cylindriques, l'axe 50 longitudinal des lentilles doit être sensiblement perpendiculaire au segment allant d'un oeil du spectateur à son autre oeil.

L'un des filtres peut par exemple être l'air, et l'autre une vitre légèrement fumée. D'une façon générale, il est 55 souhaitable que les filtres utilisés ne dévient pas les rayons lumineux et que leur rôle soit limité à une modification de la luminosité ou de la couleur des rayons qui les traversent.

Cependant, et en particulier lorsque les systèmes optiques élémentaires sont imparfaitement adaptés aux caractéristiques 5 de l'écran vidéo, il est possible soit d'utiliser pour un ou plusieurs filtres une surface qui diffuse la lumière, ou de placer sur un plan le plus proche possible de l'écran vidéo un écran diffusant la lumière.

La figure 1 illustre le principe de base de l'invention; 10 C'est un schéma optique d'un dispositif selon l'invention, montrant dans un plan horizontal.

1. les rayons lumineux issus des points A et B de l'écran vidéo 1, passant tous deux en C par le plan focal du dioptre convergent 51, puis respectivement par les 15 extrémités D et E de ce dioptre pour se poursuivre respectivement selon les droites 71a et 71b vers l'oeil droit du spectateur, 2. et les rayons lumineux issus des points A' et B' de l'écran vidéo 1, passant tous deux en C' par le plan 20 focal du dioptre convergent 51, puis respectivement par les extrémités D et E de ce dioptre pour se poursuivre respectivement selon les droites 72a et 72b vers l'oeil gauche du spectateur.

Ce schéma permet de voir que les rayons lumineux traversant un 25 même système optique élémentaire 51 convergent en des points différents du plan focal de ce système optique selon qu'ils se dirigent vers l'oeil droit ou vers l'oeil gauche du spectateur, les rayons 71a et 71b parvenant à l'oeil droit du spectateur ayant focalisé en C, tandis que les rayons 72a et 72b 30 parvenant à l'oeil gauche ont focalisé en C'.

Pour que l'un au moins de ces ensembles de rayons parvenant à un oeil du spectateur soit modifié, il faut donc installer, par exemple à proximité de C ou de C' un dispositif perturbant la lumière, comme un verre fumé par exemple.

Pour minorer la perte de luminosité due à la présence d'un filtre, il est souhaitable qu'une seule des surfaces dites filtre modifie la lumière.

Il existe une modification minimale de la lumière à opérer pour obtenir la perturbation de l'appréciation par le 40 spectateur de la distance avec la convergence de ses yeux. Ce niveau de perturbation varie selon les individus et est déterminé par essais successifs.

Mais lorsque le bon niveau de perturbation est trouvé par ces essais, il est souhaitable de le retenir comme définissant le 45 filtre.

L'efficacité du dispositif est maximale lorsque les deux yeux du spectateur reçoivent l'un un rayon non modifié et l'autre un rayon modifié au niveau de perturbation prévu. Elle est donc moindre lorsqu'un oeil ne reçoit qu'un rayon partiellement 50 modifié.

Il est donc souhaitable de limiter les solutions intermédiaires dans lesquelles une partie seulement des rayons destinés à un oeil traverserait le filtre. Pour cela la meilleure solution consiste à ce que le filtre soit disposé 55 dans le plan dit plan focal du système optique élémentaire 51, c'est à dire dans le plan sur lequel convergeraient des rayons issus de l'oeil du spectateur.

Il est souhaitable aussi tenir compte du fait que les spectateurs peuvent être situés à des endroits différents, et 5 que tous les emplacements doivent offrir la même qualité de vision.

Pour cela, il faut que, quelle que soit la position du spectateur, ses deux yeux voient un même pixel de l'écran vidéo à travers des surfaces dites filtres qui soient de 10 nature différente.

Cela est le cas lorsque la distance entre deux filtres élémentaires adjacents horizontalement 411 et 412 est sensiblement égale à la distance focale du système optique élémentaire 51 multipliée par la tangente de l'angle qui 15 existe entre deux rayons optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux du spectateur.

En d'autres termes, la distance entre deux filtres identiques doit être de préférence le double de cette distance.

Plus précisément, il faut tenir compte dans le calcul de la 20 différence de parallaxe induite par le fait que les trois plans contenant respectivement: - les centres optiques des systèmes optiques élémentaires, - les filtres - et les pixels de l'écran vidéo ne sont pas à la même distance du spectateur.

la distance entre deux filtres élémentaires adjacents horizontalement 411 et 412 doit donc de préférence être sensiblement égale à la distance focale du système optique élémentaire 51 multipliée par la tangente de l'angle qui 30 existe entre deux rayons optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux du spectateur et multipliée par le " coefficient de correction de parallaxe des filtres ", ledit coefficient de correction de parallaxe des filtres étant le rapport entre d'une part la distance du 35 spectateur au plan contenant les filtres élémentaires et d'autre part la distance du spectateur au plan contenant les centres optiques des systèmes optiques élémentaires 51.

Pour que toutes les positions des spectateurs situés à la même distance de l'écran vidéo soient telles que leurs deux yeux 40 voient un même pixel de l'écran vidéo à travers un filtre de caractéristiques différentes, il faut que la distance entre deux filtres élémentaires identiques les plus proches horizontalement soit sensiblement égale au double de la distance focale du système optique élémentaire 51 multipliée par la tangente de l'angle qui existe entre deux rayons optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux du spectateur et multipliée par ledit coefficient de correction de parallaxe des filtres; Il est recommandé de prévoir que les spectateurs ne sont pas 50 tous à la même distance de l'écran, et qu'ils n'ont pas tous leurs deux yeux écartés de la même distance. Les enfants, par exemple, on des yeux plus rapprochés que les adultes.

En fixant la distance entre deux filtres élémentaires adjacents par la méthode qui vient d'être décrite, c'est à 55 dire en définissant la distance entre deux filtres élémentaires adjacents à partir de la valeur de l'angle qui existe entre deux rayons optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux du spectateur, on n'optimise le dispositif que pour les spectateurs situés à la 5 distance prévue et ayant une morphologie conforme à la moyenne de la population.

Il est possible d'améliorer le dispositif en augmentant le nombre de types de filtres, par exemple en en prévoyant trois ou plus.

La règle exposée ci-dessus, selon laquelle la distance entre deux filtres élémentaires identiques les plus proches horizontalement soit sensiblement égale au double de la distance focale du système optique élémentaire 51 multipliée par la tangente de l'angle qui existe entre deux rayons 15 optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux du spectateur et multipliée par ledit coefficient de correction de parallaxe des filtres, doit cependant être respectée.

Le dispositif optique selon l'invention doit être adapté à 20 l'écran vidéo avec lequel il est appelé à coopérer. A cet égard, cinq critères doivent être respectés: 1. La surface du dispositif doit être au moins égale à celle de l'écran vidéo; 2. Lorsque l'on utilise des systèmes optiques élémentaires 25 51 qui sont des lentilles sphériques, chaque système optique élémentaire doit avoir une largeur et une hauteur correspondant respectivement à la largeur et à la hauteur d'un pixel de l'image vidéo produite par l'écran considéré, car si le système optique élémentaire 51 avait 30 une surface plus grande que celle d'un pixel de l'image vidéo produite par l'écran considéré, la résolution apparente de l'écran serait inférieure à celle de l'image vidéo d'origine; Il est à noter que l'image produite par l'écran vidéo a 35 souvent une résolution inférieure à celle de l'écran vidéo lui-même parce que la résolution de la plupart des caméras est inférieure en nombre de pixels à celle de la plupart des écrans de qualité informatique, et ce sont donc bien les dimensions des pixels de l'image vidéo 40 d'origine qui doivent être prise en compte pour l'application de cette règle et non celles des pixels de l'écran lui-même.

En tenant compte de la différence de parallaxe due au fait que le plan contenant les systèmes optiques 45 élémentaires est plus proche du spectateur que celui contenant les pixels de l'image produite par l'écran vidéo, cette règle s'exprime en disant: - que la largeur d'une lentille élémentaire est sensiblement égale à la largeur d'un pixel de l'image 50 vidéo produite par l'écran vidéo, divisée par le " coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo ", ledit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo étant le rapport entre d'une part la distance du spectateur au plan contenant les pixels 55 des images vidéo produites par l'écran vidéo et d'autre part la distance du spectateur au plan contenant les centres optiques des systèmes optiques élémentaires 51, - et que la hauteur d'une lentille élémentaire est sensiblement égale à la hauteur d'un pixel de l'image 5 vidéo produite par l'écran vidéo, divisée par ledit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo.

3. Lorsque l'on utilise des systèmes optiques élémentaires 51 qui sont des lentilles cylindriques, la même règle 10 s'exprime en disant que la largeur d'une lentille élémentaire est sensiblement égale à la largeur d'un pixel de l'image vidéo produite par l'écran vidéo, divisée par ledit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo.

4. Il est avantageux que la totalité des pixels de l'image produite par l'écran vidéo soit visible à tout moment par les deux yeux de tous les spectateurs, quels que soient leurs positions dans l'espace et l'écart entre leurs yeux, car s'il manquait des pixels, la résolution 20 apparente de l'écran serait amoindrie.

Cela est obtenu lorsque la distance entre les pixels de l'écran vidéo et le plan focal est telle que l'oeil du spectateur voit à travers un système optique élémentaire 51 une portion de l'écran vidéo d'une surface égale ou 25 inférieure à celle d'un système optique élémentaire 51 multipliée par le carré dudit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo.

Il est possible de réaliser des dispositifs selon l'invention en fixant la distance entre les pixels de 30 l'écran vidéo et le plan focal de telle façon que l'oeil du spectateur voie à travers un système optique élémentaire 51 une portion de l'écran vidéo d'une surface nettement inférieure à celle d'un système optique élémentaire 51, mais dans le cas o les pixels de l'écran 35 vidéo sont composés de trois zones colorées (généralement rouge vert et bleu), ce qui est souvent le cas, il ne faut pas que l'oeil du spectateur voie à travers un système optique élémentaire 51 une surface de l'écran vidéo inférieure à la surface d'un pixel de cet écran, 40 car l'oeil du spectateur verrait alors une partie seulement des couleurs du pixel considéré, et il en résulterait des effets de moirage de l'image perçue.

5. La distance entre les pixels de l'écran vidéo et la face arrière du dispositif doit être au moins égale à la 45 distance entre lesdits pixelset la face avant de l'écran - cette distance peut être très importante pour les écrans vidéo à tube cathodique - car dans le cas contraire il ne serait pas possible de disposer le dispositif devant l'écran. Pour cela, il est souhaitable 50 d'utiliser des systèmes optiques élémentaires 51 dont la longueur focale est la plus grande possible.

Pour réaliser un dispositif selon l'invention dont les caractéristiques le rende adaptable à la plupart des écrans du commerce d'une dimension déterminée, il faut donc que le 55 dispositif ait simultanément toutes les caractéristiques suivantes: il - un système optique élémentaire 51 a - une largeur sensiblement égale à la largeur d'un pixel de l'écran vidéo, divisée par ledit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo, - et une longueur focale égale à ladite largeur d'un système optique élémentaire 51: - multipliée par ledit coefficient de correction de parallaxe des filtres, - et divisée par la tangente de l'angle qui existe entre deux rayons optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux d'un spectateur moyen; - et un jeu de filtres élémentaires comprend moins de quatre filtres élémentaires qui - ne dévient pas les rayons lumineux, - et sont tous différents les uns des autres, - et sont situés dans ledit plan focal.

La fabrication des dispositifs selon l'invention est 20 particulièrement aisée. La figure 2 est une vue en perspective d'un système optique élémentaire selon l'invention, et de trois filtres élémentaires 411, 412 et 413 appartenant au jeu de filtres élémentaires 41, cet ensemble étant vu du côté du spectateur.

Si l'on utilise des lentilles cylindriques comme dans cette figure, ou des lentilles sphériques (solution non représentée) les filtres élémentaires peuvent être des rectangles verticaux courrant sur toute la hauteur de la face arrière du réseau, comme cela est représenté, mais toute disposition en damier ou 30 tout dessin libre peut aussi convenir, à la seule condition de respecter les règles décrites plus haut quant à la juxtaposition des filtres. Ces règles sont applicables à chacune des lignes de filtres, quelle que soit leur hauteur qui peut n'être que d'un seul pixel.

La figure 3, qui est une vue en perspective - d'un dispositif selon l'invention, comportant un ensemble de systèmes optiques élémentaires 51, 52, 53 et suivants constitués d'une plaque de matériau transparent dont une face comporte les dioptres et l'autre face 4 les jeux de 40 filtres élémentaires, - et d'un écran vidéo 1, cet ensemble étant vu du côté opposé au spectateur, montre que les dispositifs selon l'invention peuvent être constitués d'une plaque de plastique moulé ou calandré ou estampé, 45 recevant sur sa face arrière l'impression d'un dessin composant les filtres.

Dans le cas o les systèmes optiques élémentaires 51 ont une longueur focale importante, ce qui est souhaitable, il n'est pas pour autant obligatoire que la plaque de plastique 50 comportant les systèmes optiques élémentaires 51 ait une forte épaisseur. Cette plaque peut être mince et associée à une lame transparente à face parallèles dont l'une des faces est située dans le plan dit plan focal des systèmes optiques élémentaires 51 et reçoit les jeux de filtres élémentaires. Ces deux plaques peuvent être associées comme l'on assemble les deux vitre d'un double vitrage. Une telle disposition, non représentée, a l'avantage de donner à l'ensemble une bonne rigidité en conservant un cot de fabrication faible.

La figure 4, qui est une vue en perspective comportant les mêmes éléments que la figure 3, vue du côté du spectateur, montre schématiquement les rayons lumineux décrits dans le commentaire de la figure 1. Elle illustre la description suivante qui explique comment on peut réaliser facilement des 10 dispositifs selon l'invention avec des composants disponibles dans le commerce. Des dispositifs réalisés avec cette méthode seront moins performants que ceux réalisés spécialement pour l'application visée, mais conviennent pour obtenir une perception du relief lors de la diffusion de films à faible 15 résolution, par exemple sur un écran LCD.

Le moyen le plus simple pour y parvenir consiste à utiliser un réseau lenticulaire cylindrique classique dont la face avant est une série de portions de cylindres verticaux et la face arrière une face plane située dans le plan focal des lentilles 20 cylindriques.

Il suffit d'apposer sur cette face plane une feuille transparente, par exemple d'un modèle commercialisé pour permettre la réalisation de transparents de rétro-projection, sur laquelle on a imprimé avec une imprimante de bonne qualité 25 une série de segments de droites verticaux légèrement grisés, allant chacun du haut en bas du réseau lenticulaire. Ces segments de droites doivent être: - espacés entre eux d'une dimension égale au double de la distance focale des lentilles multipliée par la tangente de 30 l'angle qui existe entre deux rayons optiques allant du centre optique d'une lentille aux deux yeux du spectateur et multipliée par ledit coefficient de correction de parallaxe des filtres, - et d'une largeur égale à la moitié de cette dimension.

L'ensemble ainsi constitué doit être placé devant l'écran vidéo, la face comprenant les lentilles cylindriques étant du côté du spectateur, le plus près possible de l'écran mais pas trop pour ne pas obtenir des moirages. La bonne position se situe juste avant celle o l'on obtient ces moirages.

Le système fonctionne à la seule condition que la focale des lentilles soit suffisante pour que l'on puisse atteindre cette position. Les réseaux cylindriques du commerce ayant les plus longues longueurs focales étant généralement ceux qui ont des lentilles espacées entre elles, ces réseaux sont les plus 45 adaptés lorsque l'écran vidéo comporte une vitre de protection non amovible qui empêche d'approcher suffisamment le dispositif de l'écran vidéo.

Le dispositif selon l'invention est compatible avec toute source d'images animées. L'expression " écran vidéo " employée 50 n'est à cet égard pas limitative.

En particulier, il est possible de réaliser facilement un rétroprojecteur comme cela est illustré par la figure 5. Cette figure est une vue en perspective d'une variante d'un dispositif optique selon l'invention, lequel est constitué 55 de: - deux plaques de matériau transparent 3 et 3a - la plaque 3 comportant sur sa face avant, côté spectateur, les dioptres 51, 52, 53 et suivants, et ayant une face arrière plane, - et la plaque 3a étant une lame à face parallèles dont le matériau a dans cet exemple le même indice de réfraction que celui de la plaque 3, et dont la face opposée au spectateur est dépolie, - et d'un ensemble de jeux de filtres élémentaires situé 10 entre ces deux plaques.

L'image vidéo 1 est projetée directement sur la face arrière de la plaque 3, qui est dépolie. Il peut s'agir aussi bien d'une image numérique provenant d'un projecteur vidéo que d'une image analogique provenant d'un projecteur de cinéma; Les principales applications de la présente invention sont toutes celles 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 25 par ordinateur; l'imagerie médicale (radiographies 3D, RMN, scanner, échographie), - les systèmes d'aide au pilotage d'engins, - la réalisation de films personnels, - les films réalisés à partir d'un véhicule en mouvement comme une automobile, un avion, un hélicoptère, un bateau, etc.

Claims (12)

Revendications

1. Dispositif de vision comportant une pluralité de 5 dispositifs optiques juxtaposés dits " dispositifs optiques élémentaires ", lesdits dispositifs optiques élémentaires comprenant chacun: - une lentille convergente 51 ou un système optique équivalent dit " système optique élémentaire ", - et une surface élémentaire 41 dite " jeu de filtres élémentaires ", située en vis à vis dudit système optique élémentaire 51, constituée d'au moins deux surfaces 411 et 412 dites " filtres élémentaires " que le spectateur peut voir à travers ledit système 15 optique élémentaire 51, un oeil du spectateur voyant une ou plusieurs surface(s) dite(s) filtre(s) élémentaire(s) différente(s) selon sa position par rapport audit système optique élémentaire 51, caractérisé par le fait qu'au moins deux surfaces dites 20 filtres élémentaires visibles à travers un système optique élémentaire ont des caractéristiques optiques de filtrage différentes.

2. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les filtres élémentaires ne 25 dévient pas les rayons lumineux;

3. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'un au moins des filtres élémentaires est un filtre diffusant la lumière;

4. Dispositif de vision selon la revendication 1, 30 caractérisé par le fait que le filtre élémentaire est situé dans le plan dit plan focal sur lequel convergeraient les rayons lumineux issus d'un oeil du spectateur et traversant le système optique élémentaire 51;

5. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distance entre deux filtres élémentaires adjacents horizontalement 411 et 412 est sensiblement égale à la distance focale du système optique élémentaire 51 multipliée par la 40 tangente de l'angle qui existe entre deux rayons optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux du spectateur et multipliée par le " coefficient de correction de parallaxe des filtres ", ledit coefficient de correction de parallaxe des 45 filtres étant le rapport entre d'une part la distance du spectateur au plan contenant les filtres élémentaires et d'autre part la distance du spectateur au plan contenant les centres optiques des systèmes optiques élémentaires 51;

6. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distance entre deux filtres élémentaires identiques les plus proches horizontalement est sensiblement égale au double de la distance focale du système optique élémentaire 51 55 multipliée par la tangente de l'angle qui existe entre deux rayons optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux du spectateur et multipliée par ledit coefficient de correction de parallaxe des filtres;

7. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le système optique élémentaire 51 est une lentille sphérique, - et que la largeur d'une lentille élémentaire est sensiblement égale à la largeur d'un pixel de l'image 10 vidéo produite par l'écran vidéo, divisée par le " coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo ", ledit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo étant le rapport entre d'une part la distance du spectateur au plan contenant les pixels 15 des images vidéo produites par l'écran vidéo et d'autre part la distance du spectateur au plan contenant les centres optiques des systèmes optiques élémentaires 51, - et que la hauteur d'une lentille élémentaire est 20 sensiblement égale à la hauteur d'un pixel de l'image vidéo produite par l'écran vidéo, divisée par ledit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo;

8. Dispositif de vision selon la revendication 1, 25 caractérisé par le fait que le système optique élémentaire 51 est une lentille cylindrique et que la largeur d'une lentille élémentaire est sensiblement égale à la largeur d'un pixel de l'image vidéo produite par l'écran vidéo, divisée par ledit coefficient de 30 correction de parallaxe de l'écran vidéo;

9. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distance entre les pixels de l'écran vidéo et le plan focal est telle que l'oeil du spectateur voit à travers un système optique 35 élémentaire 51 une portion de l'écran vidéo d'une surface sensiblement égale à celle d'un système optique élémentaire 51 multipliée par le carré dudit coefficient de correction de parallaxe de l'écran vidéo.

10. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un jeu de filtres élémentaires - a une surface sensiblement égale à la surface d'un système optique élémentaire 51 multipliée par le 45 carré dudit coefficient de correction de parallaxe des filtres, - et contient moins de 4 filtres différents seulement

11. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il a simultanément toutes 50 les caractéristiques suivantes: - un système optique élémentaire 51 a -une largeur sensiblement égale à la largeur d'un pixel de l'écran vidéo, divisée par ledit coefficient de correction de parallaxe de l'écran 55 vidéo, -et une longueur focale égale à ladite largeur d'un système optique élémentaire 51: - multipliée par ledit coefficient de correction de parallaxe des filtres, - et divisée par la tangente de l'angle qui existe entre deux rayons optiques allant du même système optique élémentaire 51 aux deux yeux d'un spectateur moyen; - et un jeu de filtres élémentaires comprend moins de 10 quatre filtres élémentaires qui: -ne dévient pas les rayons lumineux, -et sont tous différents les uns des autres, -et sont situés dans ledit plan focal;

12. Ecran de tout type ou tout autre dispositif muni d'un 15 dispositif de vision selon l'une quelconque des

revendications précédentes.