Brevet FR2472891A1 — publié le 19810703

l 2472891 La présente invention concerne une installation de projection à tube cathodique et notamment une installation de projection agrandissant une image de télévision pour la projeter un spectateur. La figure 1 montre un projecteur connu qui est rétro- projecteur. Le projecteur de la figure 1 se compose d'un récep- teur de télévision 2, d'une lentille 3 pour focaliser la lumière de l'image du récepteur de télévision et un écran 4, des diffé- rents éléments étant en série l'un avec l'autre à l'intérieur d'un bottier 1. L'image du récepteur de télévision 2 est projetée sur l'écran 4. Le spectateur voit l'image projetée en regardant dans la direction de la flèche A. Comme cela découle clairement. de la figure 1, la distance entre le récepteur de télévision 2 et l'écran 4 est très importante. Par exemple la longueur hori- zontale 1 du projecteur de la figure 1 est d'environ 165 cm. La figure 2 montre un autre rétro-projecteur connu. Dans ce projecteur, il est prévu un miroir réfléchissant 5 à coté du récepteur de télévision 2, de la lentille 3 et de l'écran dans le bottier 1. La lumière émise par le récepteur de télévi- sion 2 est focalisée par la lentille 3, puis est réfléchie par le miroir réfléchissant 5 pour arriver sur l'écran 4. Pour un même agrandissement de l'image que dans l'exemple ci-dessus, la longueur horizontale 1 du projecteur de la figure 2 est d'envi- ron 90 cm; de façon générale, cette longueur horizontale du projecteur de la figure 2 est inférieure à celle du projecteur de la figure 1. Toutefois dans les projecteurs des figures 1 et 2, le récepteur de télévision 2, la lentille 3 et l'écran 4 sont pratiquement disposés en série les uns par rapport aux autres; l'image du récepteur de télévision 2 est réfléchie par le miroir pour tomber sur l'écran 4 suivant les lois de l'optique physique. La réduction de l'encombrement du projecteur est ainsi très limitée pour des raisons optiques. La présente invention a pour but de créer un système de projection d'image peu encombrant et compact, permettant d'afficher une image en trois dimensions. A cet effet, l'invention concerne une installation de projection d'image comportant une source d'image devant laquelle est placée une lentille de projection et un diviseur de fais- ceau en avant de la lentille de projection, le diviseur de fais- 2 2472891 ceau étant incliné par rapport à l'axe optique de la lentille de projection pour réfléchir la lumière de la source lumineuse dans une direction, un moyen réfléchissant étant prévu au voisi- nage du diviseur de faisceau pour réfléchir la lumière réfléchie par le diviseur de faisceau-dans une autre direction, qui est opposée à la précédente direction, et projeter la lumière de la source lumineuse vers le spectateur à travers le diviseur de faisceau. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'installation de projection tridimensionnelle se compose d'une première source d'image, d'une première lentille de projection placée en avant de la première source d'image4'une seconde source d'image disposée de façon opposée à la première source d'image, d'une seconde lentille de projection en avant de la seconde source d'image, d'un diviseur de faisceau placé entre la première source d'image et la seconde source d'image et qui est incliné par rapport à la première et la seconde sources d'image pour réfléchir la lumière de la première source d'image dans une direction ainsi que pour réfléchir la lumière de la seconde source d'image dans l'autre direction qui est opposée à celle de la première direction, ainsi qu'un moyen réfléchis- sant prévu au voisinage du diviseur de faisceau pour réfléchir la lumière de la seconde source d'image dans cette direction, la lumière de la première source d'image étant réfléchie par le diviseur de faisceau pour être projetée pour le spectateur, et la lumière de la seconde source d'image étant réfléchie par le diviseur de faisceau et le moyen réfléchissant pour être projetée pour le spectateur à travers le diviseur de faisceau. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une coupe transversale schématique d'un rétro-projecteur connu. - la figure 2 est une coupe transversale d'un autre rétro-projecteur connu. - la figure 3 est une vue de côté d'une installation de projection d'image correspondant à un premier mode de-réali- sation de l'invention. - la figure 4 est une vue de c8té d'une installation de projection d'image correspondant à un second mode de réali- sation de l'invention. - la figure 5 est une vue de côté d'une installation de projection d'image en trois dimensions correspondant à un troisième mode de réalisation de l'invention. - la figure 6 est une vue de face de l'installation de projection d'image en trois dimensions selon la figure 5. -,la figure 7 est une vue en perspective de l'instal- lation de projection d'image en trois dimensions selon la figure 5. DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFERENTIELS: Selon la figure 3, on décrira d'abord une installation de projection d'image correspondant à un premier mode de réali- sation de l'invention. Le tube cathodique (tube CRT) d'un récepteur de télé- vision il qui constitue la source d'image est dirigé vers le haut en regard de la partie inférieure d'un boîtier vertical 10. Une lentille (ou plus généralement un système optique susceptible d'être composé de plusieurs lentilles) 12 est prévue au-dessus du récepteur 11 d'un bottier 10. Au-dessus de la lentille 12 se trouve un diviseur de faisceau 14 tel que par exemple un semi- miroir; ce semi-miroir est incliné suivant un angle de 450 par rapport à l'axe du système. Le centre P du diviseur de faisceau 14 se trouve sur le prolongement de l'axe optique 13 de la len- tille 12 et du récepteur de télévision 11. Au-dessus du diviseur de faisceau 14 se trouve un miroir réfléchissant 15. L'axe normal au miroir réfléchissant 15 est aligné sur le prolongement de l'axe optique 13 de la lentille 12 et du récepteur de télévision 11. La lumière qui traverse le diviseur de faisceau 14 est réfléchie par le miroir réfléchissant 15. Un autre miroir réfléchissant 16 est prévu sur le c8té gauche du diviseur de faisceau 14. L'axe normal de l'autre miroir réfléchissant 16 est perpendiculaire à l'axe optique 13 de la lentille 12 et du récepteur de télévision 11. La distance 11 séparant le point central P du diviseur de fais- ceau 14 et le miroir réfléchissant 15 est égale à la distance 12 séparant le point central P du diviseur de faisceau 14 et l'autre miroir réfléchissant 16. Sur le côté droit du diviseur de faisceau 14 se trouve un écran 17; cet écran correspond à l'ouverture réalisée dans le bottier 10. Le spectacteur M voit l'image projetée sur l'écran 17. L'installation de projection d'image décrite ci-dessus sera expliquée ciaprès: La lumière de l'image générée par le récepteur de télévision 11 est focalisée par la lentille 12 pour être projetée sur le diviseur de faisceau 14. Une partie de la lumière projetée sur le diviseur de faisceau 14 traverse ce diviseur 14 alors que l'autre partie de la lumière est réfléchie par le diviseur de faisceau 14 pour tomber sur le miroir réfléchissant 16. La lumière qui traverse le diviseur de faisceau 14 est réfléchie par le miroir 15 pour tomber de nouveau sur le diviseur de fais- ceau 14. Cette lumière réfléchie par le diviseur de faisceau 14 est de nouveau réfléchie pour tomber sur le diviseur de faisceau 14. La lumière réfléchie par le miroir réfléchissant 16 et celle réfléchie par le miroir réfléchissant 15 coïncident l'une avec l'autre dans la zone qui part du point P1 jusqu'au point P2 du diviseur de faisceau 14. L'image du récepteur de télévision 11 est ainsi agrandie et réfléchie vers l'écran 17 par le divi- seur 14. Le spectateur M voit ainsi l'image agrandie de l'écran 17 en regardant dans la direction perpendiculaire à l'axe - optique 13 de la lentille 12 et du récepteur de télévision 11. Comme indiqué ci-dessus, la lumière chemine dans une direction,"puis dans l'autre entre le diviseur de faisceau 14 et le miroir réfléchissant 15 ainsi qu'entre le diviseur de faisceau 14 et l'autre miroir réfléchissant 16. Cela permet de réduire la longueur horizontale 1 de l'installation de projection d'image à la somme de la longueur 12 et d'une autre longueur prise entre le point central P du diviseur de faisceau 14, nécessaire pour recevoir le récepteur de télévision 11, la lentille 12 et le diviseur de faisceau 14. Par exemple la longueur horizontale 1 du système de projection d'image de la figure 3 correspond à -environ 40 cm tout en assurant le même agrandissement de l'image projetée que l'installation de pro- jection connue représentée à la figure 1. Le miroir réfléchissant 15 n'est pas toujours néces- saire dans l'installation de projection d'image de la figure 3. Toutefois on peut augmenter la clarté de l'image agrandie for- mée sur l'écran 17 par le miroir réfléchissant 15, bien que l'adjonction de ce miroir réfléchissant 15 n'augmente pas considérablement la hauteur de l'installation de projection d'image. On sait qu'une partie de l'image réfléchie par le diviseur de faisceau 15 revient à la lentille 12 et au récepteur -2472891 de télévision 11, ce qui est gênant. Pour diminuer ce retour de lumière gênante vers le récepteur de télévision 11, il est prévu une plaque de polarisation 18 représentée en traits mixtes ou encore une plaque portant un réseau optique, devant le récep- teur de télévision 11. Si le miroir réfléchissant 16 est un di- viseur de faisceau, le spectateur M' peut également voir l'image agrandie. La figure 4 montre un second mode de réalisation d'une installation de projection d'image selon l'invention. Les parties du mode de réalisation de la figure 4 qui correspondent à celles de la figure 3 portent les mêmes références numériques et leur description ne sera pas reprise. Une autre lentille 19 et un autre récepteur de télé- vision sont disposés directement au-dessus du diviseur de fais- ceau 14 de façon à Atre dirigés vers le bas. L'axe optique de la lentille 19 et du récepteur de télévision 20 coïncide avec l'axe optique 13 de la lentille 12 et du récepteur de télévision 11. L'autre lentille 19 et le récepteur de télévision 20 sont en regard de la lentille 12 et du récepteur de télévision 11. La distance 1A séparant le point central P du diviseur de fais- ceau 14 et le récepteur de télévision 11 est inférieure à la distance 1B séparant le point cental P du diviseur de faisceau 14 et l'autre récepteur de télévision 20 (lA d'image ci-dessus sera décrit ci-après. La lumière de l'image du récepteur de télévision inférieur il est focalisée par la lentille 12 pour être projetée sur la surface inférieure du diviseur de faisceau 14 alors que la lumière de l'image émise par le récepteur de télévision supérieur 20 est ficalisée par la lentille 19 et est projetée sur la face supérieure du diviseur de faisceau 14. Une partie de la lumière projetée sur la surface inférieure du diviseur de faisceau 14 par l'image du récepteur de télévision il est réflé- chie pour Atre envoyée sur le miroir réfléchissant 16 par le diviseur de faisceau 14, puis cette image est réfléchie pour être envoyée sur le diviseur de faisceau 14 par le miroir réflé- chissant 16. De cette façon, les images agrandies des récepteurs 11 et 20 coïncident l'une avec l'autre dans la zone comprise entre le point P1Et le point P2 sur le diviseur de faisceau 14; ces images sont projetées sur la lentille 21. Le spectateur M voit l'image agrandie à travers la lentille 21 et la lentille de fresnel 22. L'image agrandie de la lentille 21 et de la lentille de fresnel 22 constituant l'écran 17, est la même que l'image agrandie fournie par l'installation de projection représentée en traits mixtes à la figure 4. La longueur hori- zontale 1 de l'installation de projection d'image de la figure 4 est égale à la somme de la longueur 12 entre le point central P du diviseur de faisceau 14 et le miroir réfléchissant 16 ainsi que la longueur entre le point central P du diviseur de faisceau 14 nécessaire pour recevoir les récepteurs de télévision 11, 20 et les lentilles 12, 19. La longueur horizontale 1 de l'instal- lation de projection d'image de la figure 4 est inférieure à celle de l'installation représentée par les traits mixtes à la figure 4. Dans le mode de réalisation de la figure 4, les images des récepteurs de télévision 11 et 20 coincident l'une avec l'autre sur le diviseur de faisceau 14. Le spectateur M voit l'image agrandie, coincidante, en-deux dimensions. Toutefois, on peut également réaliser une stéréographie à parallaxe ou image en trois dimensions en utilisant l'installation de pro- jection de la figure 4. Pour cela, on incline le récepteur de télévision 20 par rapport au récepteur de télévision 11 pour que la lumière de l'image du récepteur de télévision 20 soit déviée sur le diviseur de faisceau 14 d'un angle de parallaxe par rapport à la lumière de l'image de l'autre réception de télévision 11. La stéréographie par parallaxe ou l'image est projetée sur la lentille 21. Le spectateur M voit l'image par parallaxe à travers la lentille 21. Ainsi, les programmes-de télévision sont affichés en trois dimensions. Les récepteurs de télévision 11, 20 inclinés l'un par rapport à l'autre peuvent être disposés côte à côte pour réaliser cette stéréo- graphie par parallaxe. Un troisième mode de réalisation de l'invention qui est un système de projection tridimensionnelle sera décrit ci-après à l'aide des figures 5 à 7. Les éléments de ce mode de réalisation qui correspondent à ceux du premier et du second 7 -472891 modes de réalisation portent les mêmes références numériques et leur description ne sera pas reprise. Deux récepteurs de télévision 30, 31 sont disposés en-dessous du diviseur de faisceau 14 de façon à être tournés vers le haut; ces récepteurs sont logés dans un boitier 10 non représenté aux figures 5, 6. Deux lentilles 32, 33 (ou plus généralement des systèmes optiques) sont placées entre le divi- seur de faisceau 14 et la paire de récepteurs de télévision 30, 31. Une autre paire de récepteurs de télévision 34, 35 est disposée au-dessus du diviseur de faisceau 14 de façon que les téléviseurs soient tournés vers le bas. Une seconde paire de lentilles 36, 37 est prévue entre le diviseur de faisceau 14 et la seconde paire de récepteurs de télévision 34, 35; les lentilles 32, 33, 36, 37 sont placées sur l'axe.A lorsqu'on regarde de côté selon la figure 5; ces éléments sont placés sur des arcs de cercle respectifs selon la vue de face de la figure 6. Les axes optiques 40, 41 des lentilles 32, 33 et des récepteurs de télévision 30, 31 se coupent alors que les axes optiques 42, 43 des lentilles 36, 37 et des récepteurs de télé- vision 34, 35 se coupent également. La paire de récepteurs de télévision 30, 31 est en regard de l'autre paire de récepteurs de télévision 34, 35. Toutefois, les points d'intersection des axes optiques 40, 41 et 42, 43 ne coïncident pas. Les lignes en pointillé désignent les positions de chevauchement impossibles dans la partie basse de la figure que les récepteurs de télé- vision 34, 35 et les lentilles 36, 37 devraient prendre si les quatre récepteurs étaient placés en ligne. La lentille 21 convexe horizontale et la lentille de fresnel 22 sont montées comme écran 17 au voisinage du diviseur de faisceau 14. La description ci-après concerne le fonctionnement de l'installation de projection d'image tridimensionnelle décrite ci-dessus. Les images des récepteurs de télévision-30, 31 sont projetées sur la surface inférieure du diviseur de faisceau 14 suivant les axes optiques 40, 41; les images des récepteurs de télévision 34, 35 sont projetées sur la face supérieure du diviseur de faisceau 14 suivant les axes optiques 42, 43. Les images des récepteurs de télévision 30, 31 sont réfléchies sur la lentille 21 qui constitue la surface du foyer par le diviseur de faisceau 140 Les images des récepteurs de télévision 34, 35 sont réfléchies sur le miroir réfléchissant 16 par le diviseur de faisceau 14, puis elles sont renvoyées vers la lentille 21 par le miroir 16. Les quatre images des récepteurs de télévision , 31, 34, 35 sont projetées pratiquement dans la même zone sur la lentille 21. Les images projetées ainsi par les récepteurs de télé- vision 34, 35 sont réfléchies en retour par la surface réflé- chissante du miroir et sortent selon les zones de vision portant les repères Q G GG à la figure 7. Les images projetées par les récepteurs de télévision 30, 31 sont directement réfléchies vers les zones de vision. La lentille 21 focaliÈe les images et la lentille de fresnel 22 agrandit l'image pour faciliter la vision. Les deux images des récepteurs de télévision supérieurs 34, 35 et les deux images des récepteurs de télévision inférieurs 30, 31 sont présentées au spectateur suivant une seule ligne et les images se chevauchent légèrement si bien que le spectateur perçoit une seule image stéréographique. Les récepteurs de télé- vision 30, 31, 34, 35 projettent quatre zones de vue séparées par exemple par 6,2 cm, ce qui correspond à la distance moyenne entre les deux yeux de l'homme. Pour ces quatre zones de vision, on obtient trois programmes stéréographiques qui sont présentés sans séparation.- Si les récepteurs de télévision 34, 35 supérieurs étaient placés dans les positions B1 et B2 représentées en traits mixtes, le spectateur recevrait les mémes stéréogrammes. Toutefois comme indiqué ci-dessus, ce montage est impossible. Comme cela est représenté aux figures 5-7, les récepteurs de télévision 30, 31, 34, 35 peuvent être disposés librement sans augmenter l'encombrement de l'installation. A la figure 7, on a représenté les zones de vision Q O pour les récepteurs de télévision 30, 34, 31, 35 respectifs. Dans l'installation des figures 5-7, on a trois paires de stéréogrammes dérivées des quatre images disponibles, si bien que lorsque le spectateur déplace sa t9te vers la droite ou vers la gauche, il ne perçoit pas l'image pseudoscopique. La première paire de stéréogrammes est engendrée par les récep- teurs de télévision 30, 34; la seconde paire de stéréiogrammes est engendrée par les récepteurs de télévision 31, 34; la troisième paire de stéréogrammes est engendrée par les récepteurs de télévision 31, 35. a L 472891 R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Installation de projection d'image composée d'une source d'image en face de laquelle se trouve une lèntille de projection pour l'image de la source, installation caractérisée par un diviseur de faisceau (14) placé devant la lentille (12), ce diviseur (14) étant incliné par rapport à l'axe optique de la lentille (12) pour réfléchir une partie de la lumière de la source lumineuse dans une direction, et un moyen réfléchissant (16) est placé au voisinage du diviseur de faisceau (14) pour réfléchir la lumière réfléchie envoyée par le diviseur de fais- ceau (14) dans l'autre direction qui est opposée à la direction ci-dessus, et projeter la lumière de la source lumineuse vers le spectateur à travers le diviseur de faisceau (14). ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une seconde source d'image (20) disposée en regard de la première source d'image (11) et une seconde lentille de projection (19) placée en avant de la seconde source d'image, la lumière de la seconde source d'image étant réfléchie par le diviseur de faisceau (14) pour être projetée au spectateur. ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un écran (17, 21, 22) placé au voisinage du diviseur de faisceau (14). ) Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'écran (17, 21, 22) est une lentille habituelle (21) ou une lentille de fresnel (22). ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un second moyen réfléchissant (15) placé au voisinage du diviseur de faisceau (14) et ce second moyen réfléchissant se trouve en regard de la source d'image. ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la source d'image se compose d'un premier groupe de deux sources (30, 31) et d'un second groupe de sources (34, 35), le moyen de projection se compose d'un premier groupe de len- tilles (32, 33) et d'un second groupe de lentilles (36, 37), les premières lentilles étant placées en face des premières sources d'image (30, 31) et les secondes sources d'images sont situées en regard des premières sources d'image, les secondes lentilles de projection étant placées en avant des secondes sources d'image, le diviseur de faisceau (14) étant disposé entre - 472891 les premières sources d'image et les secondes sources d'image, ce diviseur étant incliné par rapport aux premières et secondes sources d'image pour réfléchir la lumière envoyée par ces sources dans une direction et faire réfléchir la lumière des secondes sources dans l'autre direction opposée à la précédente, et un moyen réfléchissant (16) est placé au voisinage du divi- seur de faisceau pour réfléchir la lumière des secondes sources d'image dans une direction, de façon que la lumière des premières sources d'image soit réfléchie par le diviseur de faisceau pour être projetée vers le spectateur, et la lumière des secondes sources d'image est réfléchie par le diviseur de faisceau et le moyen réfléchissant est projeté vers le spectateur à travers le diviseur de faisceau. ) Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une lentille (21) et/ou une lentille de fresnel (22) entre le diviseur de faisceau (14) et le spectateur. ) Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les premières et secondes sources d'image sont des tubes cathodiques (30, 31, 34, 35). ) Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le diviseur de faisceau (14) est un miroir semi- transparent.