WO2003058343A1 - Reseau lenticulaire a dioptres specialises - Google Patents

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WO2003058343A1
WO2003058343A1 PCT/FR2003/000016 FR0300016W WO03058343A1 WO 2003058343 A1 WO2003058343 A1 WO 2003058343A1 FR 0300016 W FR0300016 W FR 0300016W WO 03058343 A1 WO03058343 A1 WO 03058343A1
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WO
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elementary
viewer
screen
images
optical system
Prior art date
Application number
PCT/FR2003/000016
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English (en)
Inventor
Franck Guigan
Antoine Guigan
Charles Guigan
Pierre Guigan
Martine Reinhard Guigan
Original Assignee
Franck Guigan
Antoine Guigan
Charles Guigan
Pierre Guigan
Martine Reinhard Guigan
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Publication date
Application filed by Franck Guigan, Antoine Guigan, Charles Guigan, Pierre Guigan, Martine Reinhard Guigan filed Critical Franck Guigan
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B25/00—Viewers, other than projection viewers, giving motion-picture effects by persistence of vision, e.g. zoetrope
    • G03B25/02—Viewers, other than projection viewers, giving motion-picture effects by persistence of vision, e.g. zoetrope with interposed lenticular or line screen
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F19/00—Advertising or display means not otherwise provided for
    • G09F19/12—Advertising or display means not otherwise provided for using special optical effects
    • G09F19/14—Advertising or display means not otherwise provided for using special optical effects displaying different signs depending upon the view-point of the observer

Definitions

  • the present invention is an improvement of the static screen for moving images which is the subject of patent application PCT / FR97 / 01976 of November 5, 1997, hereinafter referred to as the “GC screen”.
  • the screen GC comprises a plurality of optical devices called “elementary devices” juxtaposed, said elementary devices each comprising: an elementary lens 51 or an equivalent optical system called “elementary lens”, and an elementary image 41, located opposite said elementary lens, consisting of a set of points 411, 412, 413 and following said pixels that the viewer can see through said elementary lens 51, the viewer seeing one or more different pixel (s) according to its position with respect to the elementary lens 51, characterized in that the shape of said elementary image 41 is not identical to the projection of said elementary lens 51 on the surface of the screen, but on the contrary of an average height less than the projection of said elementary lens 51 on the screen, and of an average width greater than the projection of said elementary lens 51 on the screen, which has the effect that part of the elementary image is located opposite a part of an elementary lens close to the elementary lens 51 considered, and that two neighboring elementary images are offset in height relative to each other so as not to overlap, it being specified that above and below are understood by height and by width of the measurements made respectively along any two axe
  • the GC screen is an improvement on the screens of the prior art known as “cylindrical lenticular networks”. These arrays consist of a plurality of juxtaposed elementary lenses each having the shape of a cylinder portion, and of a set of elementary images located behind the elementary lenses.
  • These screens of the prior art to the GC screen allow the vision of animated images, the vision of relief images, and the vision of images which are both animated and in relief. These images are hereinafter referred to as “primary”images; the set of primary images is hereinafter referred to as the “primary film”; the set of elementary lenses is hereinafter referred to as the “lenticular network”; and the set of elementary images is hereinafter called the “interlaced image”.
  • These screens of the prior art to the GC screen have six major drawbacks:
  • the number of primary images is very limited: it is equal to the division of the width of an elementary lens by the width of a pixel of the elementary image located opposite.
  • the possible movement of the spectator in relation to the screen a movement hereinafter referred to as the “screen field” is also very limited.
  • This screen field is measured by the angle that exists between any elementary lens and the two ends of the segment traveled by the viewer to see all the primary images, ie the primary film. When the viewer has traversed this angle, he has seen the entire primary film, and if he continues to move, the primary film repeats.
  • This fourth drawback also has the unfavorable consequence that these lenticular networks cannot generally be used in cooperation with an electronic image such as an LCD screen or a plasma screen, because these screens include a protective glass located at a distance from the screen pixels which is more important than the thickness of the lenticular network.
  • the GC screen has two known limitations, however.
  • the first limitation occurs for example when the primary images are the successive images of a cinema film. In this case, which is one of the main applications of the GC screen, when the spectator moves along an axis which is not parallel to the so-called horizontal axis, for example parallel to the so-called vertical axis, the primary images which he sees successively are not always the primary images which follow each other chronologically in the cinema film.
  • the primary image n + 1 visible on the screen which succeeds the primary image n visible on the screen may not be the primary image depending on the image primary n in the cinema film, but a primary image of rank nk or n + k in the cinema film, k being an integer depending on the geometry of the screen GC.
  • This disadvantage is not significant when the GC screen is intended to be seen from a distance, because it then requires a significant displacement of the spectator along the so-called vertical axis for this phenomenon to occur. It becomes detrimental to the effectiveness of the GC screen when the spectator is near the screen, which is the case in particular for screens which for example are hung on the wall, in a house or a point of sale.
  • the second limitation of the GC screen occurs when the viewer is at a distance from the screen very different from the distance for which the GC screen was designed. In this case, there is a parallax error, all the more detrimental the greater the distance between the planes containing the elementary lens 51 and the elementary image 41, respectively.
  • This parallax error has the consequence that, instead of seeing through the set 4 of the elementary lenses 51 a set of points coming from the same primary image, the image visible on the screen is composed of horizontal bands coming from different primary images.
  • the GC screen can be thin, but it has the disadvantages described above.
  • the designer of a GC screen must therefore arbitrate between a large screen thickness which results in the two above limitations, and a small thickness which results in blurring between two very different successive primary images.
  • the screen proposed makes it possible to remedy these two known limitations of the GC screens without there being any blurring between two very different successive primary images. It also makes it possible to produce screens which can cooperate with elementary images produced by electronic means, such as an LCD screen or a plasma screen, when the pixels of these electronic screens consist not of surfaces of homogeneous color but of several pixels for example 3 pixels respectively red, green and blue. It therefore constitutes a solution for relief television.
  • the proposed device is a vision device comprising a plurality of optical devices called "elementary devices" juxtaposed, said elementary optical devices each comprising:
  • the optical system 51 is composed of at least two cylindrical dioptres 21 and 31 located between the elementary image 41 and the eye 111 of the spectator, or of at least two equivalent optical systems, it being specified that one means above and ci -after by height and by width of the measurements made respectively along any two axes perpendicular to each other said respectively vertical axis and horizontal axis, both located in the plane of the screen, none of these axes being necessarily vertical or horizontal to the earth.
  • the longitudinal axes of the two optical systems 21 and 31 are substantially orthogonal
  • the focal distance of the optical systems 21 closest to the viewer is such that a light source located at the distance from the spectator converges on plane 4 containing the elementary images 41, and the focal distance • of optical systems 31 farthest from the spectator is less, so that a light source situated at the distance from spectator also converges on plane 4 containing the elementary images
  • the vision device consists of:
  • the focal length of the optical systems 21 closest to the viewer is such that the rays coming from a light source located at the distance from the viewer converge not on the plane containing the elementary images 41, but on the whole of a pixel of an elementary image, this pixel not being of a homogeneous color but consisting of points of different colors.
  • the vision device is used in the opposite direction, the main subsets being placed in the following order from the viewer's eye:
  • one or more of the following sub-assemblies are mobile - the assembly 2 of the elementary optical systems 21 closest to the spectator,
  • the vision device is unwound from a cylinder 1005 to be wound on a cylinder 1006.
  • the invention is a construction game for making complex objects such as furniture or toys, some of which are screens.
  • the vision device is associated with a light source and a projection objective, constituting a projector or an overhead projector of moving images.
  • Figure 1 a perspective view of an elementary optical system 51, composed of two converging diopters 21 and 31 which are the opposite faces of the same block of transparent material, and of an elementary image 41 associated with this optical system.
  • FIG. 2 a perspective view of an elementary optical system 51 composed of two converging lenses 21 and 31 which are different blocks of transparent material, and an elementary image 41 associated with this optical system.
  • Figure 3 a perspective view of an elementary optical system 51, composed of two converging lenses 21 and 31 which are joined.
  • FIG. 4 a perspective view of an elementary optical system 51 composed o of a converging lens 21 o of a transparent planar plate 61 o of a converging lens 31 produced by depositing a transparent adhesive of high index between said converging lens 21 and said transparent planar plate.
  • Figure 5 an optical diagram representing
  • FIG. 6 a perspective view of a set of converging diopters 21, 22 and following, and of converging diopters 31, 32 and following which are the opposite faces of the same block of transparent material, and of an interlaced image 4 associated with this set.
  • Figure 7 a perspective view of an interlaced image 4 composed of elementary images 41, 42 and following, associated with a transparent plate comprising elementary optical systems 51, 52 and following arranged in a checkerboard pattern
  • Figure 8 three diagrams representing two screens joined horizontally 1010 and 1011, during the diffusion of a primary film successively proposing the representations of primary images 81, 82 and 83, in a configuration where each of these representations is offset with respect to the previous one parallel to the axis of displacement of the spectator.
  • FIG. 1 a perspective view of an interlaced image 4 composed of elementary images 41, 42 and following, associated with a transparent plate comprising elementary optical systems 51, 52 and following arranged in a checkerboard pattern
  • Figure 8 three diagrams representing two screens joined horizontally 1010 and 1011, during the diffusion of a primary film successively proposing the representations of primary images 81, 82 and 83, in a configuration where each of these representations is offset with respect to the previous one parallel to the axis of displacement of the spectator.
  • FIG. 10 a perspective view of a lamp according to the invention, comprising
  • FIG 11 a perspective view of a raised cinema display according to the invention, consisting of a screen 1 according to the invention can be moved vertically in a plane parallel to that of the screen, this set 4 s' winding on two cylinders 1005 and 1006.
  • the converging lenses of the GC screen are described as conventional lenses whose surface is on one side a portion of a sphere and on the other either a portion of a sphere or a flat surface. It follows that :
  • the distance A'B ' is large so that a small horizontal displacement of the spectator allows a change of the image seen through the screen.
  • the lens 31 conditioning the ratio between the distance A'C and the distance AC.
  • the ratio A'C '/ AC to be lower than the ratio A'B' / AB, it suffices that the lens 31 is closer to the elementary image 41 than the lens 21.
  • the elementary optical system 51 of FIG. 1 meets this rule. It consists of two converging lenses 21 and 31 which are the opposite faces of the same block of transparent material.
  • the two converging lenses 21 and 31 are located in parallel planes, these two planes themselves being parallel to the plane in which the elementary image 41 is located.
  • This organization provides the following six advantages compared to GC screens: 1.
  • the images change little when the viewer moves along an axis orthogonal to the axis for which the screen was intended, and the viewer can therefore move without inconvenience along a vertical axis facing a screen provided for horizontal movement.
  • the depth of field of the device is so improved that it is possible to produce visible screens from a very short distance to infinity.
  • the number of images of GC screens is limited because by increasing the number of images, the sensitivity of the GC screen to vertical displacement is increased at the same time, which produces the two disadvantages described. 4.
  • images can be printed with a lower resolution, which opens up new possibilities and in particular the use of technologies used for printing images. directly on glass or plastic.
  • the screen becomes double glazing which has improved acoustic and thermal insulation characteristics, which is important in certain applications.
  • the elementary optical system 51 of FIG. 2 also meets this rule. It consists of two converging lenses 21 and 31 which are different blocks of transparent material, and of an elementary image 41 associated with this optical system.
  • the elementary optical system 51 of FIG. 3 is a variant of that of FIG. 2, the difference being that the two series of cylindrical lenses, that is to say the two lenticular networks, are placed side by side.
  • a good solution for maintaining these two lenticular networks in position consists in welding them on their periphery at a high temperature, for example 50 °, so that the air trapped between the two networks, when it cools, maintains the two networks against each other.
  • the elementary optical system 51 of FIG. 4 is also a variant of that of FIG. 2, the difference being that the lenses 31 composing the rear cylindrical lenticular network are obtained by a thickness of glue. This screen is made up
  • the production of such a screen is particularly easy, since the transparent sheet called the “main screen” can be thick, and molded by injection of a thermoplastic material, that said flat sheet 61 can be obtained by extrusion, and that the adhesive constituting said rear cylindrical lenticular network is obtained by depositing a layer of glue on one of the two aforementioned elements, and that this glue then takes the desired shape by simple pressing of these two elements against each other.
  • FIG. 5 allows a person skilled in the art to calculate the focal lengths of the two dioptres, both for the arrangement illustrated in FIG. 1 and for that illustrated in FIGS. 2, 3 and 4 as a function of the position of the two lenses. and the distance from the spectator.
  • the optical paths in the horizontal and vertical planes are superimposed: o in the horizontal plane, the light rays coming from point 411 of the elementary image 41 in Z converge horizontally through the lens 21 of optical center M, o and in the vertical plane, the light rays coming from point 412 of the elementary image 41 in Z 2 converge horizontally through the lens 31 of optical center M 2 .
  • These rays thus reach the eye of the viewer 111 in V.
  • the points F and F ', F 2 and F' 2 are the object and image focal lengths of the lenses 21 and 31 respectively.
  • the manufacture of the lenses represented by FIG. 1 is particularly easy, since these lenses are combined in a single plate of transparent material described by FIG. 6, according to a checkerboard.
  • the relief of the so-called face closest to the viewer of said single plate is a juxtaposition of portions of cylinders whose axes of longitudinal symmetry are vertical or slightly inclined relative to the vertical.
  • the relief of the so-called farthest face from the viewer of said single plate is a juxtaposition of portions of cylinders whose longitudinal axes of symmetry are horizontal or slightly inclined relative to the horizontal.
  • the two diopters making up the optical system 51 operate in association. These two diopters form a virtual optical system equivalent to a single converging lens, the virtual optical center of which is a point whose position varies during the movement of the spectator.
  • the movement of the optical center is weak and can be neglected.
  • the two lenses are distant, which is desirable in order to benefit from all the advantages of the present invention, the virtual optical center moves significantly during the movement of the spectator.
  • the elementary lens 51 or the equivalent optical system called the “elementary lens” is then composed of a part of a lens 21 and a part of a lens 31, which are not always the same when the spectator is moving.
  • the method for calculating lenses is simple. For a viewer located at an infinite distance from the screen, the focal length of a lens 31 said to be the farthest from the viewer is equal to the distance between the optical center of this lens and the plane containing the elementary images 41. Man of art can calculate this focal length for a spectator placed closer, with known formulas.
  • the focal length of a so-called nearest lens 21 is calculated according to the same method if the straight line which forms its optical center is orthogonal to that which forms the optical axis of lens 31. This is desirable, because if the axes of the two cylindrical gratings are not orthogonal, the combination of the two lenses is no longer the equivalent of a single convex lens, and the rays no longer converge at a single point.
  • the calculation is done in a plane which is simultaneously parallel to the optical axis of the lens 31 and perpendicular to the plane containing the elementary images 41.
  • the lens 31 in fact behaves like a blade with faces parallel.
  • the shape obtained is a section of the lens 21 by this plane, and we easily deduce the shape of the lens 21 which is obtained by translating this section along a generatrix which is the optical center of the lens 21.
  • the lens 31 is not a classic cylindrical lens since its section is not a circle, but an ellipse.
  • FIG. 7 shows a lenticular network 5 according to the invention arranged in an orthogonal checkerboard.
  • the two series of cylindrical lenticular networks are not represented other than by a checkerboard inclined with respect to the horizontal and the elementary optical systems 51, 52 and following are represented by the boxes of this checkerboard.
  • Behind the plane containing this checkerboard is the plane of elementary images 51 52 and following.
  • the elementary images are also inclined relative to the horizontal, but not at the same angle as that of the inclination of the checkerboard. The difference in the inclination depends on the distances between the plane containing the optical centers of the elementary lenses 21 and the plane containing those of the elementary lenses 31, as well as on the distance between these planes and the plane containing the elementary images 41.
  • the method of calculating all of these elementary images is within the reach of those skilled in the art knowing geometry in space, but it is complicated.
  • the amateur can more simply use a practical method: it suffices to place in place of all 4 elementary images 41 a sheet of photographic paper, and, in the dark room, to project with a projector onto the screen two successive images of different colors, each from one end of the field of visibility of the spectator, and then revealing the photographic paper with the conventional photographic printing methods to obtain all of the ends of elementary images 41.
  • Joining two at two these ends of elementary images a segment is obtained which it suffices to repeat, in a direction perpendicular to the segment considered, up to the neighboring segment, to obtain the complete elementary image 41.
  • This method is also a way of making elementary images. This requires successively projecting all the primary images and not only the two images of different colors.
  • an elementary image 41 as the juxtaposition of identical segments, but these pixel segments constituting an elementary image may be different.
  • the set of segments situated on one side or the other of said pixel segment situated in the center of the elementary image 41 may be different to produce a different image when the spectator moves perpendicular to the axis of its planned displacement when creating the screen.
  • second generation images right 1 images from all the pixels located immediately to the right of the central pixel are hereinafter referred to as “second generation images right 1", those located immediately to the right of the pixel immediately to the right of the central pixel are hereinafter referred to as the “images second generation right 2 ", and so on.
  • images from all the pixels located immediately to the left of the central pixel are hereinafter referred to as “second generation images left 1”, those located immediately to the left of the pixel immediately to the left of the central pixel are hereinafter referred to as “second generation images left 2 ", And so on.
  • the set of so-called second generation left images 1 may correspond to a series of different views of the proposed scene, for example views taken from a higher point;
  • the set of so-called second generation left images 2 can correspond to a series of views taken from a point located even higher, and so on;
  • all of the so-called second generation right images 1 can correspond to a series of different views of the proposed scene, for example views taken from a point located lower.
  • the set of so-called second generation right images 2 can correspond to a series of views taken from a point located even lower, and so on.
  • the screen thus allows not only to see a scene in 3D and to turn around in the horizontal plane, but also to raise or lower to see the scene proposed from higher or lower.
  • Patent application PCT / FR97 / 01976 of November 5, 1997 describes two methods for producing sets of elementary images 41. On the one hand, a method making it possible to offer the viewer images of a cinema film on a fixed screen, and on the other hand a method allowing him to offer images on a part of a screen which seems to move itself when the spectator moves.
  • the screens according to the invention allow the same possibilities.
  • FIG. 8 shows that two screens 1010 and 1011 can be placed side by side, and that the produced images 81, 82 and 83 can be shifted laterally.
  • the method is identical to that used for producing images on a screen which does not offer such a displacement: it suffices to shift the pixels of the primary images before the calculation of the elementary images 41.
  • Figure 10 shows a lamp made up of two main sub-assemblies:
  • the movement of the rotating part has the effect that the spectator can be motionless while seeing animated images on the screen.
  • the parallax effect does not allow you to see the sharp images on the parts of the screen that are in planes that are too different from a plane perpendicular to the axis going from the viewer to the device. In order for this device to function satisfactorily, it is therefore necessary to be satisfied with producing images in the center of the used part of the screen. This is possible with the technique of
  • FIG. 11 illustrates another application of the technique of “moving virtual screens” described above. It is a perspective view of a raised cinema display according to the invention, composed of a screen according to the invention winding on two cylinders 1005 and 1006. This screen can be flexible, or cut out. in horizontal strips glued to a flexible support or connected by hinges. When the screen is unrolled from the roll 1006 to be rolled up on the roll 1005, or vice versa, the motionless spectator sees the primary film unfold on the screen.
  • the images produced by the screen must move, according to the technique of “moving virtual screens” described above, vertically this time, at a speed such that they remain permanently in front of the spectator during the unfolding. of the set 4 of elementary images 41.
  • the device can be improved in the following way: - the set of second generation left images 1 can correspond to a series of views taken from a point located more to the right than those corresponding to the points located at the pixels located in the center of the width of the elementary image 1; - the set of second generation images left 2 can correspond to a series of views taken from a point located even further to the right, and so on;
  • all of the right-hand second generation images 1 can correspond to a series of views taken from a point located more to the left.
  • All of the second generation right images 2 can correspond to a series of views taken from a point located even further to the left, and so on.
  • the motionless viewer sees with his two eyes two different sets of images corresponding to different viewpoints in width, and therefore benefits from a stereoscopic vision giving him the impression of relief, while watching a primary film whose length is only conditioned by the volume of the cylinders 1005 and 1006.
  • all the stereoscopic couples obtained are not correct, some not corresponding to a stereoscopic view of the proposed scene, but a significant part of them is, and it is enough for the spectator to move slightly to be located in a location where they are.
  • the GC screen When an electronically produced image consists of pixels, each of which has a uniform color over its entire surface, the GC screen is sufficient to produce a transparent plate which, placed in front of the electronic screen, makes it possible to see different images depending on the location from the eye of the beholder. In this application, the fact that the number of images offered to the viewer is not high is immaterial. A large field of vision is also not important since the change of images is produced by electronic means and the viewer can remain motionless.
  • the GC screen is however not suitable when the image produced by the electronic screen is made up of non-homogeneous pixels, such as for example three surfaces respectively red, green and blue whose brightness varies in a different way so that the whole of the pixel gives the illusion of a single color which is the color that the pixel should represent.
  • each elementary optical system 51 focuses on a parallelogram called "focusing parallelogram" whose width is substantially equal to the entire width of the three red, green and blue surfaces, and the height of which is as small as possible.
  • the screens according to the invention allow this to be done, since the focal distance of the two elementary lenses 21 and 31 may be different.
  • the method consists in that the lens 21 has a focal length lower or higher than that which is suitable, so that the light rays coming from the whole width of the pixel reach the eye of the spectator, and not only those coming from a point of this pixel.
  • the rule when the pixels of an electronic screen are not of a homogeneous color but consist of points of different colors, is to determine the focal distance of the optical systems 21 closest to the spectator so that the rays emitted of a light source located at the distance from the viewer converge not on the plane containing the elementary images 41, but on the whole of a pixel of an elementary image.
  • the focal distance of the optical systems 31 farthest from the viewer is such that the rays coming from a light source located at the distance from the viewer converge on the plane containing the elementary images 41.
  • said focusing parallelogram is slightly inclined relative to the horizontal, but when this angle is small, it is practically without consequence. This angle is all the smaller since: o the distance between the plane containing the optical systems
  • the screens according to the invention can have free forms.
  • the set of elementary optical systems 51 is then contained in a volume comprised between a first non-planar surface homothetic to said non-planar surface containing the elementary images 41, 42 and following and a second non-planar surface obtained by a vector transformation, from of the viewer's eye, of said non-planar surface containing the elementary images 41, 42 and following.
  • the set of positions that the viewer's eye can take forms a third non-planar surface obtained by the same vector transformation of said non-planar surface containing the elementary images 41, 42 and following.
  • the lenses described can be replaced by Fresnel lenses. This technique is particularly good suitable for making the lamp illustrated in FIG. 19.
  • the present invention can also be implemented by reducing the lenses to their simplest expression: the converging lens 21 said to be closest to the viewer and / or the converging lens 31 said to be the most distant from the viewer is replaced by a day, for example rectangular, in an opaque plate.
  • a day for example rectangular, in an opaque plate.
  • the days can be practiced as well by perforating a cardboard or metal plate for example as by not printing anything on designated locations of transparent materials.
  • a spherical lens then has the equivalent of a circular hole of small size, and a cylindrical lens a slot of small width.
  • These days can be of various forms to obtain decorative effects. For example, a circular hole can be replaced by a star, and a straight slot can be replaced by a sinusoid.
  • the converging lenses 21 or 31 have been described as being lenses, but those skilled in the art can replace these elements with all types of objectives having similar functions;
  • the set of converging lenses 21 has been described as being closest to the viewer, the set of converging lenses 31 as being said to be the most distant from the viewer, and the set 4 of elementary images 41 as being even more distant from the viewer, but most of the screens described above can be viewed in reverse, i.e. with image 4 viewed directly by the viewer, the two sets 3 and 2 of lenses being successively located behind this image 4, on the condition that, behind the screen, that is to say on its face furthest from the spectator, is a light source such as an electric bulb or a surface lit by any known means.
  • the screen has been described as a plane, and all of the elementary images 41 as assembled on a plane parallel to the plane of the screen.
  • Those skilled in the art can produce screens of all shapes, for example spheres, cylinders, or free shapes, on the sole condition of calculating the optical characteristics of each elementary device accordingly;
  • the sets whose movement is sufficient to provide animation are any combination of one or more of the following sets:
  • This movement whose optimal amplitude is that which makes it possible to see all of the images produced by the screen, can for example be a simple reciprocating movement of translation of the selected subsets.
  • the movement can be an alternating translational movement or alternatively a pivoting movement around an axis close to a parallel to a straight line formed by the optical center of a set of lenses.
  • converging cylinders 21 said to be closest to the spectator. It can be caused by an engine, but also by any natural phenomenon such as wind, acting for example on a vertical screen fixed to the ground, at its base, by springs.
  • the invention can be implemented to produce a moving image projector, in many simple ways (not shown).
  • the following is understood by the front face of the screen the face containing the lenses 21 said to be closest to the viewer, and by the rear face that which contains the image.
  • a lens can be placed on the side of the front face, at the distance provided for the viewer's eye, and a means of lighting, for example a light projector or a lamp associated with a plate diffusing light, on the side back.
  • the device projected on a conventional projection screen for moving images.
  • the screen can be turned over, its rear face on the side of the objective, a means of lighting, for example a light projector or a lamp associated with a diffusing glass, on the side which has become its rear face after this reversal, and a plate diffusing the light from the side which has become its front face after this reversal, this plate being slightly spaced from the plane containing the image which can be printed on a film of transparent type. The image is then projected onto said light-diffusing plate.
  • the elementary images can be of all kinds. It can be for example:
  • - points of sale (facades, shop windows, interior decoration);
  • - posters virtual windows giving for example a view on a tourist site, virtual statues, various images produced in series);
  • the screen can also be tilted 90 ° without changing the plane of the image - the primary film is then seen when the viewer moves vertically, but the viewer changes primary film moving horizontally);

Abstract

La présente invention est une amélioration de l'écran statique pour images animées objet de la demande de brevet PCT/FR97/01976 du 5 novembre 1997, qui permet au spectateur de voir à travers l'écran un grand nombre d'images différentes selon sa position par rapport à l'écran, lorsqu'il se déplace parallèlement à l'axe dit horizontal. Elle apporte des solutions aux limitations connues de cet écran lorsque le spectateur s'approche trop près de l'écran ou change de position selon un axe vertical. Ses principales applications sont la publicité, la décoration, le mobilier, les façades d'immeubles, les cloisons, le carrelage, les jeux et jouets, les attractions des parcs de loisirs, l'éducation, les terminaux informatiques, l'imagerie médicale, les systèmes d'analyse de mouvement, la photographie personnelle, la photographie aérienne, les cartes postales, la signalisation.

Description

Réseau lenticulaire à dioptres spécialisés
La présente invention est une amélioration de l'écran statique pour images animées objet de la demande de brevet PCT/FR97/01976 du 5 novembre 1997, ci-après dénommé l'« écran GC ».
L'écran GC comporte une pluralité de dispositifs optiques dits « dispositifs élémentaires » juxtaposés, lesdits dispositifs élémentaires comprenant chacun : une lentille élémentaire 51 ou un système optique équivalent dit « lentille élémentaire », et une image élémentaire 41, située en vis à vis de ladite lentille élémentaire, constituée d'un ensemble de points 411, 412, 413 et suivants dits pixels que le spectateur peut voir à travers de ladite lentille élémentaire 51, le spectateur voyant un ou plusieurs pixel (s) différent (s) selon sa position par rapport à la lentille élémentaire 51, caractérisé par le fait : que la forme de ladite image élémentaire 41 n'est pas identique à la projection de ladite lentille élémentaire 51 sur la surface de l'écran, mais au contraire d'une hauteur moyenne inférieure à la projection de ladite lentille élémentaire 51 sur l'écran, et d'une largeur moyenne supérieure à la projection de ladite lentille élémentaire 51 sur l'écran, ce qui a pour effet qu'une partie de l'image élémentaire est située en vis à vis d'une partie d'une lentille élémentaire voisine de la lentille élémentaire 51 considérée, et que deux images élémentaires voisines sont décalées en hauteur l'une par rapport à l'autre afin de ne pas se chevaucher, étant précisé que l'on entend ci-avant et ci-après par hauteur et par largeur des mesures faites respectivement selon deux axes quelconques perpendiculaires entre eux dits respectivement axe vertical et axe horizontal, situés tous les deux dans le plan de l'écran, aucun de ces axes n'étant obligatoirement vertical ou horizontal par rapport à la terre.
L'écran GC est un perfectionnement des écrans de l'art antérieur dits « réseaux lenticulaires cylindriques ». Ces réseaux sont constitués d'une pluralité de lentilles élémentaires juxtaposées ayant chacune la forme d'une portion de cylindre, et d'un ensemble d'images élémentaires situé derrière les lentilles élémentaires.
Ces écrans de l'art antérieur à l'écran GC permettent la vision d'images animées, la vision d'images en relief, et la vision d'images qui sont à la fois animées et en relief. Ces images sont ci-après dénommées les images « primaires » ; l'ensemble des images primaires est ci-après dénommé le « film primaire » ; l'ensemble des lentilles élémentaires est ci- après dénommé le « réseau lenticulaire » ; et l'ensemble des images élémentaires est ci-après dénommé l'« image entrelacée ». Ces écrans de l'art antérieur à l'écran GC comportent six inconvénients importants :
1. le nombre d'images primaires est très limité : il est égale à la division de la largeur d'une lentille élémentaire par la largeur d'un pixel de l'image élémentaire située en vis à vis.
2. Le déplacement possible du spectateur par rapport à l'écran, déplacement dénommé ci-après le « champ de l'écran » est lui aussi très limité. Ce champ de l'écran se mesure par l'angle qui existe entre une lentille élémentaire quelconque et les deux extrémités du segment parcouru par le spectateur pour voir toutes les images primaires, c'est à dire le film primaire. Lorsque le spectateur a parcouru cet angle, il a vu la totalité du film primaire, et s'il poursuit son déplacement, le film primaire se répète.
3. Pour ne pas limiter excessivement le champ de l'écran, ces écrans doivent utiliser des lentilles dont la section est proche d'un demi-cercle, alors que de telles lentilles ont l'inconvénient d'avoir une mauvaise qualité optique parce que les rayons lumineux qui passent par la périphérie de la lentille ne convergent pas exactement comme ceux qui passent par son centre. Dans ce cas, l'œil du spectateur voit simultanément plusieurs pixels de l'image entrelacée à travers une lentille élémentaire au lieu d'un seul, et donc plusieurs images primaires à travers le réseau lenticulaire; et lorsque deux images primaires successives du film primaire sont très différentes, l'oeil du spectateur voit une image floue.
4. Cette obligation d'utiliser de telles lentilles a aussi pour conséquence que la longueur focale des lentilles est faible, par exemple égale à deux à trois fois la largeur de la lentille, et que les réseaux lenticulaires sont donc obligatoirement très minces, difficiles à fabriquer par des méthodes d'injection de matériaux thermoplastiques .
5. Ce quatrième inconvénient a pour conséquence défavorable que les réseaux de l'art antérieur doivent être collés à l'image entrelacée, et qu'il faut donc consommer un réseau lenticulaire chaque fois que l'on veut visionner un nouveau film primaire.
6. Ce quatrième inconvénient a aussi pour conséquence défavorable que ces réseaux lenticulaires ne peuvent généralement pas être utilisés en coopération avec une image électronique comme un écran LCD ou un écran à plasma, parce que ces écrans comportent une vitre de protection située à une distance des pixels de l'écran qui est plus importante que l'épaisseur du réseau lenticulaire.
Les six avantages de l'écran GC par rapport à l'art antérieur à cet écran sont les suivants
1. l'augmentation du nombre d'images primaires, et donc l'allongement du film primaire, 2. l'augmentation du champ, 3. la possibilité d'utiliser des lentilles dont la section est une portion faible d'un arc de cercle, ayant une meilleure qualité optique,
4. la possibilité de réaliser des réseaux lenticulaires épais, qui peuvent être produits de façon économique en grande série par injection de matériaux thermoplastiques ;
5. la possibilité d'utiliser des réseaux amovibles, permettant le changement de l'image entrelacée 6. la possibilité d'associer un réseau lenticulaire avec une image électronique. L'écran GC comporte cependant deux limitations connues. La première limitation se produit par exemple lorsque les images primaires sont les images successives d'un film de cinéma. Dans ce cas, qui est l'une des applications principales de l'écran GC, lorsque le spectateur se déplace selon un axe qui n'est pas parallèle à l'axe dit horizontal, par exemple parallèlement à l'axe dit vertical, les images primaires qu'il voit successivement ne sont pas toujours les images primaires qui se suivent chronologiquement dans le film de cinéma. Pour un déplacement donné du spectateur selon l'axe dit vertical, l'image primaire n+1 visible à l'écran qui succède à l'image primaire n visible à l'écran peut ne pas être l'image primaire suivant l'image primaire n dans le film de cinéma, mais une image primaire de rang n-k ou n+k dans le film de cinéma, k étant un nombre entier dépendant de la géométrie de l'écran GC. Cet inconvénient est peu important lorsque l'écran GC est destiné à être vu de loin, parce qu'il faut alors un déplacement important du spectateur selon l'axe dit vertical pour que ce phénomène se produise. Il devient préjudiciable à l'efficacité de l'écran GC lorsque le spectateur est près de l'écran, ce qui est le cas en particulier pour les écrans qui par exemple sont accrochés au mur, dans une maison ou un point de vente. La seconde limitation de l'écran GC se produit lorsque le spectateur est à une distance de l'écran très différente de la distance pour laquelle l'écran GC a été conçu. Dans ce cas, il existe une erreur de parallaxe, d'autant plus préjudiciable que la distance entre les plans contenant respectivement la lentille élémentaire 51 et l'image élémentaire 41 est importante. Cette erreur de parallaxe a pour conséquence que, au lieu de voir à travers l'ensemble 4 des lentilles élémentaires 51 un ensemble de points issus de la même image primaire, l'image visible à l'écran est composée de bandes horizontales provenant d'images primaires différentes.
Pour limiter les conséquences de ces deux limitations, l'écran GC peut être de faible épaisseur, mais il a lors les inconvénients décrits plus haut. Le concepteur d' un écran GC doit donc arbitrer entre une épaisseur d'écran importante qui entraîne les deux limitations ci-dessus, et une épaisseur faible qui entraîne un flou entre deux images primaires successives très différentes. L'écran proposé permet de remédier à ces deux limitations connues des écrans GC sans pour autant qu' il y ait de flou entre deux images primaires successives très différentes. Il permet aussi de réaliser des écrans qui peuvent coopérer avec des images élémentaires produites par des moyens électroniques, comme un écran LCD ou un écran à plasma, lorsque les pixels de ces écrans électroniques sont constitués non pas de surfaces de couleur homogène mais de plusieurs pixels par exemple 3 pixels respectivement rouge, vert et bleu. Il constitue donc une solution pour la télévision en relief.
Le dispositif proposé est un dispositif de vision comportant une pluralité de dispositifs optiques dits « dispositifs élémentaires » juxtaposés, lesdits dispositifs optiques élémentaires comprenant chacun :
- un système optique élémentaire 51 ou un système optique équivalent dit « système optique élémentaire », - et une image élémentaire 41, située en vis à vis de ladite lentille élémentaire, constituée d'un ensemble de points
411, 412, 413 et suivants dits pixels que le spectateur peut voir à travers ladite lentille élémentaire 51, le spectateur voyant un ou plusieurs pixel (s) différent (s) selon sa position par rapport à la lentille élémentaire
51, la forme de ladite image élémentaire 41 n'étant pas identique à la projection dudit système optique élémentaire 51 sur la surface de l'écran, mais au contraire d'une hauteur moyenne différente de la projection dudit système optique élémentaire
51 sur l'écran, et d'une largeur moyenne différente de la projection dudit système optique élémentaire 51 sur l'écran, ce qui a pour effet qu'une partie de l'image élémentaire est située en vis à vis d'une partie d'un système optique voisin du système optique élémentaire 51 considéré, deux images élémentaires voisines étant décalées en hauteur et/ou en largeur l'une par rapport à l'autre afin de ne pas se chevaucher, caractérisé par le fait que le système optique 51 est composée d'au moins deux dioptres cylindriques 21 et 31 situés entre l'image élémentaire 41 et l'œil 111 du spectateur, ou d'au moins deux systèmes optiques équivalents, étant précisé que l'on entend ci-avant et ci-après par hauteur et par largeur des mesures faites respectivement selon deux axes quelconques perpendiculaires entre eux dits respectivement axe vertical et axe horizontal, situés tous les deux dans le plan de l'écran, aucun de ces axes n'étant obligatoirement vertical ou horizontal par rapport à la terre. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les axes longitudinaux des deux systèmes optiques 21 et 31 sont sensiblement orthogonaux, - la distance focale des systèmes optiques 21 les plus proches du spectateur est telle qu'une source lumineuse située à la distance du spectateur converge sur le plan 4 contenant les images élémentaires 41, et que la distance • focale des systèmes optiques 31 les plus lointains du spectateur est inférieure, de telle sorte qu'une source lumineuse située à la distance du spectateur converge également sur le plan 4 contenant les images élémentaires - le dispositif de vision est constitué par :
1. une feuille transparente dite « écran principal » dont la face la plus proche du spectateur, dite « face avant », est constituée de portions de cylindres 21 convexes, et dont la face la plus lointaine du spectateur, dite « face arrière », est constituée de portions de cylindres 31 concaves,
2. une feuille plane 61 recevant l'ensemble des images élémentaires 41, 3. une épaisseur de colle transparente, d'un indice de réfraction plus élevé que celui de l'écran principal, remplissant l'espace situé entre la face dite
« arrière » de la feuille dite « écran principal » et ladite feuille plane 61. - le système optique 31 le plus lointain du spectateur est constitué de deux lentilles cylindriques superposées, dont les axes longitudinaux sont sensiblement parallèles entre eux.
- la distance focale des systèmes optiques 21 les plus proches du spectateur est telle que les rayons issus d'une source lumineuse située à la distance du spectateur convergent non pas sur le plan contenant les images élémentaires 41, mais sur l'ensemble d'un pixel d'une image élémentaire, ce pixel n'étant pas d'une couleur homogène mais constitué de points de couleurs différentes.
- Le dispositif de vision est utilisé dans le sens inverse, les principaux sous-ensembles étant placés dans l'ordre suivant à partir de l'œil du spectateur :
- En premier l'ensemble 4 des images élémentaires, - En second l'ensemble 3 des systèmes optiques élémentaires 31 les plus lointains du spectateur,
- En troisième l'ensemble 2 des systèmes optiques élémentaires 21 les plus proches du spectateur.
- un ou plusieurs des sous-ensembles suivants sont mobiles - l'ensemble 2 des systèmes optiques élémentaires 21 les plus proches du spectateur,
- l'ensemble 3 des systèmes optiques élémentaires 31 les plus lointains du spectateur,
- l'ensemble 4 des images élémentaires. - Le dispositif de vision se déroule d'un cylindre 1005 pour s'enrouler sur un cylindre 1006.
- le système optique élémentaire 21 le plus proche du spectateur et/ou le système optique élémentaire 31 le plus lointain du spectateur est un jour dans une plaque opaque. - l'invention est un jeu de construction permettant de réaliser des objets complexes comme des éléments de mobilier ou des jouets, dont certains éléments sont des écrans.
- le dispositif de vision est associé à une source lumineuse et à un objectif de projection, constituant un projecteur ou un rétroprojecteur d'images animées. 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 11 qui représentent toutes des vues de dispositifs selon l'invention.
Figure 1, une vue en perspective d'un système optique élémentaire 51, composé de deux dioptres convergents 21 et 31 qui sont les faces opposées d'un même bloc de matériau transparent, et d'une image élémentaire 41 associée à ce système optique.
Figure 2, une vue en perspective d'un système optique élémentaire 51 composé de deux lentilles convergentes 21 et 31 qui sont des blocs différents de matériau transparent, et d'une image élémentaire 41 associée à ce système optique. Figure 3, une vue en perspective d'un système optique élémentaire 51, composé de deux lentilles convergentes 21 et 31 qui sont accolées. Figure 4, une vue en perspective d'un système optique élémentaire 51 composé o d'une lentille convergente 21 o d'une plaque plane transparente 61 o d'une lentille convergente 31 réalisée par dépôt d'une colle transparente d'indice élevé entre ladite lentille convergente 21 et ladite plaque plane transparente. Figure 5, un schéma optique représentant
- le trajet dans un plan horizontal des rayons lumineux issus d'un point 411 d'une image élémentaire 41 situé en Z, allant jusqu'à l'œil 111 d'un spectateur situé en V en passant par une lentille convergente dont le centre optique passe par le point M.
- Et le trajet dans un plan vertical des rayons lumineux issus d'un point 412 situé en Z2 d'une image élémentaire 41, allant jusqu'à l'œil 111 situé en V d'un spectateur en passant par une lentille convergente dont le centre optique passe par le point M2.
Figure 6, une vue en perspective d'un ensemble de dioptres convergents 21, 22 et suivants, et de dioptres convergents 31, 32 et suivants qui sont les faces opposées d'un même bloc de matériau transparent, et d'une image entrelacée 4 associée à cet ensemble.
Figure 7, une vue en perspective d'une image entrelacée 4 composée d'images élémentaires 41, 42 et suivantes, associée à une plaque transparente comprenant des systèmes optiques élémentaires 51, 52 et suivants disposés en damier Figure 8, trois schémas représentant deux écrans accolés horizontalement 1010 et 1011, lors de la diffusion d'un film primaire proposant successivement les représentations d'images primaires 81, 82 et 83, dans une configuration où chacune de ces représentations est décalée par rapport à la précédente parallèlement à l'axe de déplacement du spectateur. Figure 9, deux schémas représentant deux écrans accolés verticalement 1010 et 1011, lors du passage d'un film primaire proposant successivement les représentations d'images primaires 81 et 91, et les images représentations d'images primaires 82 et 92, dans une configuration où chacune de ces représentations est décalée par rapport à la précédente perpendiculairement à l'axe de déplacement du spectateur. Figure 10, une vue en perspective d'une lampe selon l'invention, comprenant
- un socle 1003 solidaire
- d'un bâti 1002 - d'une ampoule 1001
- et des ensembles 2 et 3, respectivement de lentilles 21 et suivantes et de lentilles 31 et suivantes, d'un écran selon l'invention,
- un ensemble 4 d'images élémentaires 41 et suivantes, tournant autour d'un axe vertical 1000, sous l'effet de la chaleur produite par l'ampoule 1001, laquelle fait s'élever l'air ambiant qui crée une dépression sur l'extrados des ailettes 1004a, 1004b et suivantes.
Figure 11, une vue en perspective d'un afficheur de cinéma en relief selon l'invention, composé d'un écran 1 selon l'invention pouvant être déplacé verticalement dans un plan parallèle à celui de l'écran, cet ensemble 4 s' enroulant sur deux cylindres 1005 et 1006.
Les lentilles convergentes de l'écran GC sont décrites comme des lentilles classiques dont la surface est d'un côté une portion de sphère et de l'autre soit une portion de sphère soit une surface plane. Il en résulte que :
- lorsque l'œil 111 du spectateur se déplace d'un point A à un point B selon un axe de déplacement vertical, les points de l'image élémentaire 41 qu'il voit sont successivement un point A' et un point B' éloignés l'un de l'autre d'une distance proportionnelle au déplacement AB.
- lorsque l'œil 111 du spectateur se déplace d'un point A à un point C selon un axe de déplacement vertical, les points de l'image 4 qu'il voit sont successivement un point A' et un point C éloignés l'un de l'autre d'une distance également proportionnelle au déplacement AC.
Pour un écran destiné à être vu par un spectateur se déplaçant horizontalement, il est avantageux que la distance A'B' soit importante pour qu'un faible déplacement horizontal du spectateur permette un changement de l'image vue à travers 1' écran.
Dans la construction proposée par l'écran GC, une augmentation de la distance A'B' a pour conséquence une augmentation proportionnelle de la distance A'C. Or cette distance devient supérieure à la hauteur d'une image élémentaire 41 lorsque le déplacement vertical du spectateur est trop important. Au lieu de voir à travers la lentille un point de la même image élémentaire 41, le spectateur voit alors un point d'une autre image élémentaire. L'image alors vue par le spectateur à travers l'ensemble des lentilles provient non pas d'une seule image primaire, mais d'images primaires différentes. Cet inconvénient peut être limité à la condition que le rapport entre la distance A'C et la distance AC soit inférieur au rapport entre la distance A'B' et la distance AB. Cela peut être obtenu en utilisant non pas une lentille sphérique mais un système optique 51 composée de deux lentilles convergentes cylindriques 21 et 31 situées entre l'image élémentaire 41 et l'œil 111 du spectateur, - la lentille 21 conditionnant le rapport entre la distance • A'B' et la distance AB,
- et la lentille 31 conditionnant le rapport entre la distance A'C et la distance AC. Pour que le rapport A'C'/AC soit inférieur au rapport A'B'/AB, il suffit que la lentille 31 soit plus proche de l'image élémentaire 41 que la lentille 21.
Le système optique élémentaire 51 de la figure 1 répond à cette règle. Il composé de deux lentilles convergentes 21 et 31 qui sont les faces opposées d'un même bloc de matériau transparent. La lentille 21, en fait un simple dioptre, est une lentille cylindrique dont le centre optique est une droite proche de la verticale. Ce dioptre est le plus proche du spectateur. La lentille 31, en fait également un simple dioptre, est une lentille cylindrique dont le centre optique est une droite proche de l'horizontale. Ce dioptre 31 est le plus lointain du spectateur et donc le plus proche de l'image élémentaire 41.
Pour éviter toute distorsion, il est souhaitable que les deux lentilles convergentes 21 et 31 soient situées dans des plans parallèles, ces deux plans étant eux-mêmes parallèles au plan dans lequel se situe l'image élémentaire 41.
Cette organisation procure les six avantages suivants par rapport aux écrans GC : 1. Les images changent peu lorsque le spectateur se déplace selon un axe orthogonal à l'axe pour lequel l'écran a été prévu, et le spectateur peut donc sans inconvénient se déplacer selon un axe vertical face à un écran prévu pour un déplacement horizontal. 2. La profondeur de champ du dispositif est tellement améliorée qu'il est possible de réaliser des écrans visibles d'une très faible distance à l'infini. 3. On peut concevoir des écrans plus épais (donc permettant de voir plus d'images différentes lors d'un mouvement horizontal du spectateur). En effet, le nombre d'images des écrans GC est limité car en augmentant le nombre d'images, on augmente du même coup la sensibilité de l'écran GC au déplacement vertical, ce qui produit les deux inconvénients décrits . 4. Pour la même raison, mais cette fois à nombre d'images égal, on peut imprimer les images avec une résolution plus faible, ce qui ouvre de nouvelles possibilités et en particulier l'utilisation des technologies utilisées pour l'impression d'images directement sur du verre ou sur du plastique.
5. Lorsque l'on dispose les lentilles 21 sur une première vitre et les lentilles 31 sur une seconde, l'écran devient un double-vitrage qui a des caractéristiques d'isolation acoustique et thermique améliorées, ce qui est important dans certaines applications.
6. Les lentilles cylindriques pouvant être obtenues par calandrage, ce qui n'est pas le cas des lentilles sphériques, les sous-ensembles de lentilles peuvent être produits par cette méthode très économique et efficace, maintenant bien au point chez les spécialistes de la production de réseaux lenticulaires de l'art antérieur à l'écran GC. Le système optique élémentaire 51 de la figure 2 répond également à cette règle. Il composé de deux lentilles convergentes 21 et 31 qui sont des blocs différents de matériau transparent, et d'une image élémentaire 41 associée à ce système optique.
Le système optique élémentaire 51 de la figure 3 est une variante de celui de la figure 2, la différence étant que les deux séries de lentilles cylindriques, c'est à dire les deux réseaux lenticulaires, sont accolées. Une bonne solution pour maintenir ces deux réseaux lenticulaires en position consiste à les souder sur leur périphérie à une température élevée, par exemple 50°, de telle sorte que l'air emprisonné entre les deux réseaux, lorsqu'il se refroidit, maintienne les deux réseaux l'un contre l'autre.
Le système optique élémentaire 51 de la figure 4 est aussi une variante de celui de la figure 2, la différence étant que les lentilles 31 composant le réseau lenticulaire cylindrique arrière est obtenu par une épaisseur de colle . Cet écran est constitué
1. d'une feuille transparente dite « écran principal » dont la face la plus proche du spectateur, dite « face avant », est constituée de portions de cylindres 21 convexes, et dont la face la plus lointaine du spectateur, dite « face arrière », est constituée de portions de cylindres 21 concaves,
2. d'une feuille plane 61 recevant l'ensemble des images élémentaires 41, 3. et d'une épaisseur de colle transparente d'indice élevé remplissant l'espace situé entre la face dite « arrière » de la feuille dite « écran principal » et ladite feuille plane.
La réalisation d'un tel écran est particulièrement facile, puisque la feuille transparente dite « écran principal » peut être épaisse, et moulée par injection d'un matériau thermoplastique, que ladite feuille plane 61 peut être obtenue par extrusion, et que la colle constituant ledit réseau lenticulaire cylindrique arrière est obtenue par dépôt d'une couche de colle sur l'un des deux éléments précités, et que cette colle -prend ensuite la forme voulue par simple pressage de ces deux éléments l'un contre l'autre.
La figure 5 permet à l'homme de l'art de calculer les focales des deux dioptres, aussi bien pour la disposition illustrée par la figure 1 que pour celle illustrées par les figure 2, 3 et 4 en fonction de la position des deux lentilles et de la distance du spectateur. Sur cette figure, les trajets optiques dans les plans horizontal et vertical sont superposés : o dans le plan horizontal, les rayons lumineux issus du point 411 de l'image élémentaire 41 en Z convergent horizontalement à travers la lentille 21 de centre optique M, o et dans le plan vertical, les rayons lumineux issus du point 412 de l'image élémentaire 41 en Z2 convergent horizontalement à travers la lentille 31 de centre optique M2. Ces rayons parviennent ainsi à l'œil du spectateur 111 en V. Les points F et F' , F2 et F' 2 sont respectivement les focales objet et image des lentilles 21 et 31.
La fabrication des lentilles représentée par la figure 1 est particulièrement aisée, puisque ces lentilles s'associent dans une plaque unique de matériau transparent décrit par la figure 6, selon un damier.
Le relief de la face dite la plus proche du spectateur de ladite plaque unique est une juxtaposition de portions de cylindres dont les axes de symétrie longitudinal sont verticaux ou légèrement inclinés par rapport à la verticale. Le relief de la face dite la plus lointaine du spectateur de ladite plaque unique est une juxtaposition de portions de cylindres dont les axes de symétrie longitudinal sont horizontaux ou légèrement inclinés par rapport à l'horizontale. Ces deux axes peuvent être perpendiculaires entre eux, mais il faut alors que ni l'un ni l'autre ne soient vertical ou horizontal, faute de quoi l'on ne se situerait plus dans le cadre de l'invention GC et des avantages qui s'y rapportent.
Les deux dioptres composant le système optique 51 fonctionnent en association. Ces deux dioptres forment un système optique virtuel équivalent à une lentille convergente unique, dont le centre optique virtuel est un point dont la position varie lors du mouvement du spectateur.
Lorsque les deux dioptres sont très proches l'un de l'autre le mouvement du centre optique est faible et peut être négligé. En revanche, lorsque les deux lentilles sont éloignées, ce qui est souhaitable pour bénéficier de tous les avantages de la présente invention, le centre optique virtuel se déplace significative ent pendant le déplacement du spectateur. La lentille élémentaire 51 ou le système optique équivalent dit « lentille élémentaire » est alors composé d'une partie d'une lentille 21 et d'une partie d'une lentille 31, qui ne sont pas toujours les mêmes lors du déplacement du spectateur.
La méthode pour calculer les lentilles est simple. Pour un spectateur situé à une distance infinie de l'écran, la focale d'une lentille 31 dite la plus lointaine du spectateur est égale à la distance entre le centre optique de cette lentille et le plan contenant les images élémentaires 41. L'homme de l'art sait calculer cette focale pour un spectateur placé plus près, avec des formules connues. La focale d'une lentille 21 dite la plus proche est calculée selon la même méthode si la droite qui forme son centre optique est orthogonal à celle qui forme l'axe optique de la lentille 31. Ceci est souhaitable, car si les axes des deux réseaux cylindriques ne sont pas orthogonaux, la combinaison des deux lentilles n'est plus l'équivalent d'une lentille convexe unique, et les rayons ne convergent plus en un point unique. II est cependant possible de réaliser des écrans selon l'invention sans que ces réseaux soient orthogonaux. Dans ce cas, le calcul se fait dans un plan qui est simultanément parallèle à l'axe optique de la lentille 31 et perpendiculaire au plan contenant les images élémentaires 41. Dans ce plan, la lentille 31 se comporte en effet comme une lame à faces parallèles. La forme obtenue est une coupe de la lentille 21 par ce plan, et l'on en déduit facilement la forme de la lentille 21 qui est obtenu par translation de cette coupe selon une génératrice qui est le centre optique de la lentille 21. Dans ce cas, la lentille 31 n'est pas une lentille cylindrique classique puisque sa section n'est pas un cercle, mais une ellipse.
La figure 7 montre un réseau lenticulaire 5 selon l'invention disposé en damier orthogonal. Pour simplifier, les deux séries de réseaux lenticulaires cylindriques ne sont pas représentées autrement que par un damier incliné par rapport à l'horizontal et les systèmes optiques élémentaires 51, 52 et suivants sont représentés par les cases de ce damier. Derrière le plan contenant ce damier se trouve le plan des image élémentaires 51 52 et suivantes. Les images élémentaires sont elles aussi inclinées par rapport à l'horizontale, mais pas du même angle que celui de l'inclinaison du damier. L'écart de l'inclinaison dépend des distances entre le plan contenant les centres optiques des lentilles élémentaires 21 et le plan contenant ceux des lentilles élémentaires 31, ainsi que de la distance entre ces plans et le plan contenant les images élémentaires 41.
La méthode de calcul de l'ensemble de ces images élémentaires est à la portée de l'homme de l'art connaissant la géométrie dans l'espace, mais elle est compliquée. L'amateur peut utiliser plus simplement une méthode pratique : il suffit de placer en lieu et place de l'ensemble 4 des images élémentaires 41 une feuille de papier photographique, et, en chambre noire, de projeter avec un projecteur sur l'écran deux images successives de couleurs différentes, chacune à partir d'une extrémité du domaine de visibilité du spectateur, et de révéler ensuite le papier photographique avec les procédés de tirage photographique classique pour obtenir l'ensemble des extrémités d'images élémentaires 41. En rejoignant deux à deux ces extrémités d'images élémentaires, on obtient un segment qu'il suffit de répéter, dans une direction perpendiculaire au segment considéré, jusqu'au segment voisin, pour obtenir l'image élémentaire 41 complète. Cette méthode constitue d' ailleurs une façon de réaliser les images élémentaires. Il faut pour cela projeter successivement toutes les images primaires et non seulement les deux images de couleurs différentes.
On vient de décrire une image élémentaire 41 comme la juxtaposition de segments identiques, mais ces segments de pixels constituant une image élémentaire peuvent être différents. Dans ce cas, l'ensemble des segments situés d'un côté ou de l'autre dudit segment de pixels situé au centre de l'image élémentaire 41 peuvent être différents pour produire une image différente lorsque le spectateur se déplace perpendiculairement à l'axe de son déplacement prévu lors de la création de l'écran.
Les images provenant de tous les pixels situés immédiatement à droite du pixel central sont ci-après dénommées les « images de seconde génération droite 1 », celles situées immédiatement à droite du pixel immédiatement à droite du pixel central sont ci-après dénommées les « images de seconde génération droite 2», et ainsi de suite. De même, les images provenant de tous les pixels situés immédiatement à gauche du pixel central sont ci-après dénommées les « images de seconde génération gauche 1 », celles situées immédiatement à gauche du pixel immédiatement à gauche du pixel central sont ci-après dénommées les « images de seconde génération gauche 2 », et ainsi de suite.
Pour un écran proposant successivement au spectateur des vues situées de points différant par leur position dans un même plan horizontal, - l'ensemble des images dites de seconde génération gauche 1 peut correspondre à une série de vues différentes de la scène proposée, par exemple des vues prises d'un point situé plus haut ;
- l'ensemble des images dites de seconde génération gauche 2 peut correspondre à une série de vues prises d'un point situé encore plus haut, et ainsi de suite ;
- de même, l'ensemble des images dites de seconde génération droite 1 peut correspondre à une série de vues différentes de la scène proposée, par exemple des vues prises d'un point situé plus bas.
- l'ensemble des images dites de seconde génération droite 2 peut correspondre à une série de vues prises d'un point situé encore plus bas, et ainsi de suite.'
L'écran permet ainsi non seulement de voir une scène en 3D et de tourner autour dans le plan horizontal, mais aussi de s'élever ou de s'abaisser pour voir la scène proposée de plus haut ou de plus bas .
Symétriquement, le raisonnement qui vient d'être fait peut être refait en inversant l'axe horizontal et l'axe vertical. II est connu de combiner plusieurs lentilles convergentes pour obtenir le même effet qu'en utilisant une seule lentille de focale inférieure. Cette technique peut être utilisée avec profit pour créer des écrans de faible épaisseur en limitant la focale de la lentille 31. Il faut pour cela remplacer chaque lentille cylindrique 31 par deux lentilles cylindriques superposées, dont les axes longitudinaux sont parallèles entre eux
La demande de brevet PCT/FR97/01976 du 5 novembre 1997 décrit deux méthodes pour réaliser des ensembles d'images élémentaires 41. D'une part une méthode permettant de proposer au spectateur des images d'un film de cinéma sur un écran fixe, et d'autre part une méthode permettant de lui proposer des images sur une partie d'un écran qui semble se déplacer elle-même lors du déplacement du spectateur. Les écrans selon l'invention permettent les mêmes possibilités.
La figure 8 montre que l'on peut accoler deux écrans 1010 et 1011, et que les images produites 81, 82 et 83 peuvent être décalées latéralement. La méthode est identique à celle utilisée pour produire des images sur un écran ne proposant pas un tel déplacement : il suffit de décaler les pixels des images primaires avant le calcul des images élémentaires 41. La technique qui vient d' être décrite est ci-après dénommée la technique des « écrans virtuels mouvants » Comme cela est illustré par la figure 9, ce mouvement apparent de l'écran peut aussi être fait verticalement, et il est même possible d'afficher deux images superposées 81 et 91, qui seront ensuite remplacées par les deux images 82 et 92, et ainsi de suite jusqu'à ce que l'image 91 finisse par apparaître à l'emplacement où était affichée l'image 81. Tout au long de cette description, pour simplifier l'exposé, on a décrit les images élémentaires 41 comme disposées de façon fixe par rapport aux lentilles élémentaires 51, mais il peut être intéressant au contraire d'organiser le déplacement horizontal de l'ensemble 4 des images élémentaires 41 par rapport à l'ensemble des lentilles élémentaires 51, sans que lesdites images élémentaires changent de plan. Ce mouvement, dont l'amplitude optimale est égale à plus grande dimension d'une image élémentaire (par exemple la longueur du rectangle si l'image élémentaire est un rectangle), permet à un spectateur de voir l'ensemble des images produites par l'écran selon l'invention, sans avoir à se déplacer.
La figure 10 montre une lampe constituée de deux sous- ensembles principaux :
- une partie fixe comprenant - un socle 1003
- un bâti 1002
- et une ampoule 1001
- et une partie tournante :
- un ensemble 4 d'images élémentaires 41 et suivantes, - et les ensembles 2 et 3, respectivement de lentilles 21 et suivantes et de lentilles 31 et suivantes, d'un écran selon l'invention.
Ces ensembles sont non pas des plans mais des cônes ho othétiques entre eux tournant ensemble autour d'un axe vertical 1000, sous l'effet de la chaleur produite par l'ampoule 1001, laquelle fait s'élever l'air ambiant qui crée une dépression sur l'extrados des ailettes 1004a,
1004b et suivantes.
Le mouvement de la partie tournante a pour effet que le spectateur peut être immobile tout en voyant des images animées sur l'écran. L'effet de la parallaxe ne permet pas de voir les images nettes sur les parties de l'écran qui sont dans des plans trop différents d'un plan perpendiculaire à l'axe qui va du spectateur au dispositif. Pour que ce dispositif fonctionne de façon satisfaisante, il faut donc se contenter de réaliser des images au centre de la partie utilisée de l'écran. Cela est possible avec la technique des
« écrans virtuels mouvants » décrite ci-avant. Il suffit que les images produites par l'écran se déplacent à une vitesse telle qu'elles restent en permanence face au spectateur. Le réglage d'un tel déplacement virtuel de l'écran peut être obtenu par essais successifs ou par des calculs accessibles à l'homme de l'art.
La figure 11 illustre une autre application de la technique des « écrans virtuels mouvants » décrite ci-avant. Il s'agit d'une vue en perspective d'un afficheur de cinéma en relief selon l'invention, composé d'un écran selon l'invention s' enroulant sur deux cylindres 1005 et 1006. Cet écran peut être souple, ou découpé en bandes horizontales collées sur un support souple ou reliées par des charnières. Lorsque l'écran se déroule du rouleau 1006 pour s'enrouler sur le rouleau 1005, ou inversement, le spectateur immobile voit le film primaire se dérouler sur l'écran. Ici aussi, il faut que les images produites par l'écran se déplacent, selon la technique des « écrans virtuels mouvants » décrite ci-avant, verticalement cette fois, à une vitesse telle qu'elles restent en permanence face au spectateur lors du déroulement de l'ensemble 4 des images élémentaires 41.
Le dispositif peut être perfectionné de la façon suivante : - l'ensemble des images de seconde génération gauche 1 peut correspondre à une série de vues prises d'un point situé plus à droite que celles correspondant aux points situés aux pixels situés au centre de la largeur de l'image élémentaire 1 ; - l'ensemble des images de seconde génération gauche 2 peut correspondre à une série de vues prises d'un point situé encore plus à droite, et ainsi de suite ;
- de même, l'ensemble des images de seconde génération droite 1 peut correspondre à une série de vues prises d'un point situé plus à gauche.
- et l'ensemble des images de seconde génération droite 2 peut correspondre à une série de vues prises d'un point situé encore plus à gauche, et ainsi de suite.
Ainsi, le spectateur immobile voit avec ses deux yeux deux ensembles d'images différents correspondant à des points de vue différents en largeur, et bénéficie donc d'une vision stéréoscopique lui donnant l'impression du relief, tout en visionnant un film primaire dont la longueur n'est conditionnée que par le volume des cylindres 1005 et 1006. Bien évidemment tous les couples stéréoscopiques obtenus ne sont pas corrects, certains ne correspondant pas à une vue stéréoscopique de la scène proposée, mais une part importante d'entre eux l'est, et il suffit au spectateur de se déplacer légèrement pour se situer à un emplacement où ils le sont. Lorsqu'une image produite électroniquement se compose de pixels dont chacun a une couleur homogène sur toute sa surface, l'écran GC suffit à réaliser une plaque transparente qui, disposée devant l'écran électronique, permet de voir des images différentes selon l'emplacement de l'œil du spectateur. Dans cette application, le fait que le nombre d'images proposé au spectateur ne soit pas élevé est sans importance. Un grand champ de vision n'est pas non plus important puisque le changement des images est produit par des moyens électroniques et que le spectateur peut rester immobile. L'écran GC n'est cependant pas adapté lorsque l'image produite par l'écran électronique est composée de pixels non homogènes, comme par exemple trois surfaces respectivement rouge, verte et bleue dont la luminosité varie de façon différente pour que l'ensemble du pixel donne l'illusion d'une couleur unique qui est la couleur que doit représenter le pixel.
Le problème est que les lentilles sphériques de l'écran GC focalisent sur un point unique ou sur toute la surface d'un cercle. Or ce qu'il faut, c'est que chaque système optique élémentaire 51 focalise sur un parallélogramme dit « parallélogramme de focalisation » dont la largeur soit sensiblement -égale à toute la largeur des trois surfaces rouge, verte et bleue, et dont la hauteur soit la plus faible possible.
Les écrans selon l'invention permettent de le faire, puisque la distance focale des deux lentilles élémentaires 21 et 31 peuvent être différentes. La méthode consiste à ce que la lentille 21 ait une focale inférieure ou supérieure à celle qui convient, de telle sorte que les rayons lumineux provenant de toute la largeur du pixel parviennent à l'œil du spectateur, et pas uniquement ceux provenant d'un point de ce pixel.
La règle, lorsque les pixels d'un écran électronique ne sont pas d'une couleur homogène mais sont constitués de points de couleurs différentes, est de déterminer la distance focale des systèmes optiques 21 les plus proches du spectateur de telle sorte que les rayons issus d'une source lumineuse située à la distance du spectateur convergent non pas sur le plan contenant les images élémentaires 41, mais sur l'ensemble d'un pixel d'une image élémentaire. Avantageusement, la distance focale des systèmes optiques 31 les plus lointains du spectateur est telle que les rayons issus d'une source lumineuse située à la distance du spectateur convergent sur le plan contenant les images élémentaires 41. Comme on l'a vu à la figure 7, ledit parallélogramme de focalisation est légèrement incliné par rapport à l'horizontale, mais lorsque cet angle est faible, c'est pratiquement sans conséquence. Cet angle est d' autant plus faible que : o la distance entre le plan contenant les systèmes optiques
21 les plus proches du spectateur et celui contenant les systèmes optiques 31 les plus lointains du spectateur est grande, o la distance entre le plan contenant les systèmes optiques 31 les plus lointains du spectateur et celui contenant les images élémentaires 41 est plus petite.
Pour y parvenir, il est souhaitable de déterminer la distance focale des systèmes optiques 21 les plus proches du spectateur de telle sorte que les rayons issus d'une source lumineuse située à la distance du spectateur convergent entre le plan contenant les systèmes optiques 31 les plus lointains du spectateur et celui contenant les images élémentaires 41. Les écrans selon l'invention peuvent avoir des formes libres. L'ensemble des systèmes optiques élémentaires 51 est alors contenu dans un volume compris entre une première surface non plane homothétique à ladite surface non plane contenant les images élémentaires 41, 42 et suivantes et une seconde surface non plane obtenue par une transformation vectorielle, à partir de l'œil du spectateur, de ladite surface non plane contenant les images élémentaires 41, 42 et suivantes. L'ensemble des positions que peut prendre l'œil du spectateur forme une troisième surface non plane obtenue par la même transformation vectorielle de ladite surface non plane contenant les images élémentaires 41, 42 et suivantes. Les lentilles décrites peuvent être remplacées par des lentilles de Fresnel. Cette technique est en particulier bien adaptée à la réalisation de la lampe illustrée par la figure 19.
La présente invention peut aussi être mise en œuvre en réduisant les lentilles à leur plus simple expression : la lentille convergente 21 dite la plus proche du spectateur et/ou la lentille convergente 31 dite la plus lointaine du spectateur est remplacée par un jour, par exemple rectangulaire, dans une plaque opaque. Ceci peut être utilisé pour réaliser de nombreux objets comme des abats-jour, des lampes, et des bibelots. Les jours peuvent être pratiqués aussi bien en perforant une plaque de carton ou de métal par exemple qu'en n'imprimant rien sur des emplacements désignés de matériaux transparents . Une lentille spherique a alors pour équivalent un trou circulaire de faible taille, et une lentille cylindrique une fente de faible largeur. Ces jours peuvent être de formes diverses pour obtenir des effets décoratifs. Par exemple, un trou circulaire peut être remplacé par une étoile, et une fente droite peut être remplacée par une sinusoïde. Tout au long de cette description, pour simplifier l'exposé,
- l'on a décrit les lentilles convergentes 21 ou 31 comme étant des lentilles, mais l'homme de l'art peut remplacer ces éléments par tous types d'objectifs ayant des fonctions similaires ; - l'on a décrit l'ensemble des lentilles convergentes 21 comme étant le plus proche du spectateur, l'ensemble des lentilles convergentes 31 comme étant dites les plus lointaines du spectateur, et l'ensemble 4 des images élémentaires 41 comme étant encore plus éloignées du spectateur, mais la plupart des écrans décrits ci-avant peuvent être visionnés en sens inverse, c'est à dire avec l'image 4 vue directement par le spectateur, les deux ensembles 3 et 2 de lentilles étant situées successivement derrière cette image 4, à la condition que, derrière l'écran, c'est à dire sur sa face la plus éloignée du spectateur, se trouve une source lumineuse comme une ampoule électrique ou une surface éclairée par tout moyen connu.
- l'on a décrit l'écran comme un plan, et l'ensemble des images élémentaires 41 comme assemblées sur un plan parallèle au plan de l'écran. L'homme de l'art peut réaliser des écrans de toutes formes, par exemple des sphères, des cylindres, ou des formes libres, à la seule condition de calculer en conséquence les caractéristiques optiques de chaque dispositif élémentaire ;
- l'on a décrit les écrans comme étant fixes, faits pour être vus par un spectateur en mouvement, mais il peut être intéressant au contraire d'organiser un léger mouvement d'un ou plusieurs sous-ensembles de l'écran par rapport au spectateur qui peut alors être fixe. Les ensembles dont le mouvement suffit à procurer l'animation sont toute combinaison d'un ou plusieurs des ensembles suivants :
- l'ensemble 2 des lentilles 21
- l'ensemble 3 des lentilles 31 - l'ensemble 4 des images élémentaires 41 Ce mouvement, dont l'amplitude optimale est celle qui permet de voir l'ensemble des images produites par l'écran, peut être par exemple un simple mouvement alternatif de translation des sous ensembles choisis. Lorsque tout l'écran est mis en mouvement, le mouvement peut être un mouvement alternatif de translation ou bien un mouvement de pivotement alternatif autour d'un axe proche d' une parallèle à une droite formée par le centre optique d' un ensemble de lentilles convergentes cylindriques 21 dites les plus proches du spectateur. Il peut être provoqué par un moteur, mais aussi par tout phénomène naturel comme le vent, agissant par exemple sur un écran vertical fixé au sol, à sa base, par des ressorts.
On peut mettre en œuvre l'invention pour réaliser un projecteur d'images animées, de nombreuses façons simples (non représentées). Pour simplifier l'exposé, on entend ci-après par face avant de l'écran la face contenant les lentilles 21 dites les plus proches du spectateur, et par face arrière celle qui contient l'image. - On peut disposer un objectif du côté de la face avant, à la distance prévue pour l'œil du spectateur, et un moyen d'éclairage, par exemple un projecteur de lumière ou une lampe associée à une plaque diffusant la lumière, du côté arrière. En déplaçant dans un plan parallèle au plan de l'écran, selon un axe parallèle à l'axe 11 dit axe de déplacement du spectateur
- soit l'ensemble 4 des images élémentaires 41,
- soit l'objectif, - soit l'écran lui-même, le dispositif projeté sur un écran de projection classique des images animées. - On peut retourner l'écran, sa face arrière du côté de l'objectif, disposer un moyen d'éclairage, par exemple un projecteur de lumière ou une lampe associée à un verre diffusant, du côté devenu sa face arrière après ce retournement, et une plaque diffusant la lumière du côté devenu sa face avant après ce retournement, cette plaque étant légèrement espacée du plan contenant l'image qui peut être imprimée sur une pellicule de type transparent. L'image est alors projetée sur ladite plaque diffusant la lumière.
En déplaçant dans un plan parallèle au plan de l'écran, selon un axe parallèle à l'axe 11 dit axe de déplacement du spectateur
- soit l'ensemble 2 des lentilles élémentaires 21
- soit l'ensemble 3 des lentilles élémentaires 31
- soit l'ensemble 4 des image élémentaires 41,
- soit la source lumineuse, - soit l'objectif le dispositif projeté sur un écran de projection classique des images animées . Pour tous les écrans et dispositifs décrits ci-avant, les images élémentaires peuvent être de toutes natures. Il peut s'agir par exemple :
- d' images imprimées sur un support comme une feuille de papier ou sur une pellicule transparente comme celle utilisée en photographie, ou sur la face de la plaque de. lentilles convergentes 31 proprement dite dite la plus lointaine du spectateur,
- ou bien d' images électroniques (écran d' ordinateur ou de téléviseur) ,
- ou encore d'images projetées par un projecteur sur la face de l'écran dite la plus lointaine du spectateur.
Les principales applications de la présente invention sont les suivantes : - la publicité :
- panneaux d'affichage offrant successivement aux spectateurs des centaines ou des milliers d'affiches virtuelles différentes selon l'emplacement de chacun, pour permettre le partage d'un même espace publicitaire entre différents annonceurs ;
- panneaux d' affichage permettant de produire des films de publicité en relief, sans mouvement du spectateur ;
- panneaux offrant au spectateur une animation de type cinématographique, lorsqu'il se déplace dans la zone de visibilité optimale (couloirs piétonniers, tunnels utilisés par les automobiles, les trains et les métros, cages d'ascenseurs., parois d'escaliers automatiques ou de tapis roulants) ;
- afficheurs lumineux ou non, fixes ou mobiles (rotatifs par exemple) , par exemples les enseignes de points de vente ou les publicités permanentes situées au sommet des immeubles ;
- façades de distributeurs automatiques ;
- panneaux publicitaires situés sur les flancs des autobus, des automobiles comme des taxis, des trains ;
- réalisation d'objets publicitaires et de gadgets ;
- la décoration :
- points de vente (façades, vitrines, décoration intérieure) ; - posters (fenêtres virtuelles donnant par exemple une vue sur un site touristique, statues virtuelles, images diverses produites en série) ;
- éléments de décoration et bricolage (carrelages des salles de bains, des cuisines, des laboratoires, des hôpitaux, etc.) ;
- motifs de décoration ;
- cloisons des immeubles de bureaux ;
- objets divers (objets plans ou non plans comme luminaires, bibelots, vaisselle, etc.) ; - le mobilier, et en particulier le mobilier par éléments, le mobilier de salles de bains et les pare-douches ;
- les façades d' immeubles ; - le carrelage de salles d'eaux, les jeux et jouets ;
- les attractions des parcs de loisirs, par exemple de nouvelles animations donnant l'illusion aux spectateurs de naviguer dans un environnement visuel virtuel en trois dimensions tout en étant transportés par un wagonnet leur procurant ou non des sensations physiques liées à la variation de la force s' appliquant à leur corps, les labyrinthes ;
- Les jouets et les jeux de société. - l'éducation (planches explicatives en trois dimensions) ;
- les terminaux des postes de travail de création assistée par ordinateur ;
- l'imagerie médicale (radiographies 3D, RMN, scanner, échographie) ; - les systèmes d'analyse de mouvement ;
- la photographie personnelle :
- statues virtuelles de personnes;
- reproduction d'objets et de sculptures en trois dimensions ; - paysages en trois dimensions ;
- créations artistiques abstraites ;
- séries de photos fixes sur un support unique, (l'écran peut aussi être incliné de 90° sans changer le plan de l'image - le film primaire est alors vu lorsque le spectateur se déplace verticalement, mais le spectateur change de film primaire en se déplaçant horizontalement) ;
- la photographie aérienne ;
- les cartes postales ; - la signalisation :
- signalisation routière ;
- signalisation des bureaux et des bâtiments publics ;
- feux de signalisation des automobiles, autocollants apposés à l'arrière des automobiles, permettant au conducteur suivant d'apprécier sa distance à cette automobile.

Claims

Revendications
1. Le dispositif proposé est un dispositif de vision comportant une pluralité de dispositifs optiques dits « dispositifs élémentaires » juxtaposés, lesdits dispositifs optiques élémentaires comprenant chacun :
- un système optique élémentaire 51 ou un système optique équivalent dit « système optique élémentaire »,
- et une image élémentaire 41, située en vis à vis de ladite lentille élémentaire, constituée d'un ensemble de points 411, 412, 413 et suivants dits pixels que le spectateur peut voir à travers ladite lentille élémentaire 51, le spectateur voyant un ou plusieurs pixel (s) différent (s) selon sa position par rapport à la lentille élémentaire 51, la forme de ladite image élémentaire 41 n'étant pas identique à la projection dudit système optique élémentaire 51 sur la surface de l'écran, mais au contraire d'une hauteur moyenne différente de la projection dudit système optique élémentaire 51 sur l'écran, et d'une largeur moyenne différente de la projection dudit système optique élémentaire 51 sur l'écran, ce qui a pour effet qu'une partie de l'image élémentaire est située en vis à vis d'une partie d'un système optique voisin du système optique élémentaire 51 considéré, deux images élémentaires voisines étant décalées en hauteur et/ou en largeur l'une par rapport à l'autre afin de ne pas se chevaucher, caractérisé par le fait que le système optique 51 est composée d'au moins deux dioptres cylindriques 21 et 31 situés entre l'image élémentaire 41 et l'œil 111 du spectateur, ou d'au moins deux systèmes optiques équivalents, étant précisé que l'on entend ci-avant et ci-après par hauteur et par largeur des mesures faites respectivement selon deux axes quelconques perpendiculaires entre eux dits respectivement axe vertical et axe horizontal, situés tous les deux dans le plan de l'écran, aucun de ces axes n'étant obligatoirement vertical ou horizontal par rapport à la terre.
2. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les axes longitudinaux des deux systèmes optiques 21 et 31 sont sensiblement orthogonaux,
3. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distance focale des systèmes optiques 21 les plus proches du spectateur est telle qu'une source lumineuse située à la distance du spectateur converge sur le plan 4 contenant les images élémentaires 41, et que la distance focale des systèmes optiques 31 les plus lointains du spectateur est inférieure, de telle sorte qu'une source lumineuse située à la distance du spectateur converge également sur le plan 4 contenant les images élémentaires 41.
4. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de vision est constitué par :
1. une feuille transparente dite « écran principal » dont la face la plus proche du spectateur, dite « face avant », est constituée de portions de cylindres 21 convexes, et dont la face la plus lointaine du spectateur, dite « face arrière », est constituée de portions de cylindres 31 concaves, 2. une feuille plane 61 recevant l'ensemble des images élémentaires 41, 3. une épaisseur de colle transparente, d'un indice de réfraction plus élevé que celui de l'écran principal, remplissant l'espace situé entre la face dite « arrière » de la feuille dite « écran principal » et ladite feuille plane 61.
5. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le système optique 31 le plus lointain du spectateur est constitué de deux lentilles cylindriques superposées, dont les axes longitudinaux sont sensiblement parallèles entre eux.
6. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distance focale des systèmes optiques 21 les plus proches du spectateur est telle que les rayons issus d'une source lumineuse située à la distance du spectateur convergent non pas sur le plan contenant les images élémentaires 41, mais sur l'ensemble d'un pixel d'une image élémentaire, ce pixel n'étant pas d'une couleur homogène mais constitué de points de couleurs différentes.
7. Dispositif de vision selon la revendication 1, utilisé dans le sens inverse, les principaux sous-ensembles étant placés dans l'ordre suivant à partir de l'œil du spectateur : - En premier l'ensemble 4 des images élémentaires,
- En second l'ensemble 3 des systèmes optiques élémentaires 31 les plus lointains du spectateur,
- En troisième l'ensemble 2 des systèmes optiques élémentaires 21 les plus proches du spectateur.
8. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un ou plusieurs des sous-ensembles suivants sont mobiles
- l'ensemble 2 des systèmes optiques élémentaires 21 les plus proches du spectateur, - l'ensemble 3 des systèmes optiques élémentaires 31 les plus lointains du spectateur,
- l'ensemble 4 des images élémentaires.
9. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il se déroule d'un cylindre 1005 pour s'enrouler sur un cylindre 1006.
10. Dispositif de vision selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le système optique élémentaire 21 le plus proche du spectateur et/ou le système optique élémentaire 31 le plus lointain du spectateur est un jour dans une plaque opaque.
11. Application d'un dispositif de vision selon la revendication 1 à un jeu de construction permettant de réaliser des objets complexes comme des éléments de mobilier ou des jouets, dont certains éléments sont des écrans .
12. Dispositif de vision selon la revendication 1 associé à une source lumineuse et à un objectif de projection, constituant un projecteur ou un rétroprojecteur d'images animées.
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