Brevet FR2639751A1 — publié le 19900601

La présente invention concerne un système d'affichage de données visuelles disposées sur un support-image primaire au moins partiellement transparent, destiné à agrandir ces données sur un panneau d'affichage, supportimage secondaire, comprenant au moins une source de lumière visible, un bloc optique, comportant le supportimage primaire pour moduler la lumière de la source, un faisceau de conduits de lumière éclairés par le bloc optique pour transmettre chacun, un élément d'image (pixel) des données du support primaire entre le bloc optique et le panneau d'affichage recevant les extrémités visibles des conduits de lumière. Les applications d'un tel système d'affichage sont nombreuses. De façon générale il permet l'affichage de données et de messages en provenance d'une régie centrale. Ces données peuvent être de toutes natures, analogiques ou numériques, en couleir ou en noir et blanc, constituées de lettres, de chiffres ou de dessins, dans les domaines de la communication, de I'information, de la publicité, par exemple. Le panneau d'affichage peut être implanté en tous lieux, privés ou publics, comme par exemple dans des halls de gare, d'aéroport, de palais des congrès, notamment. On connait déjà de tels systèmes d'affichage. Certains utilisent, à titre de conduits de lumière, des fibres optiques monomode supportées, à une extrémité, par un support matriciel et, à l'autre extrémité, par le panneau d'affichage également matriciel. A titre de Sup- port-image primaire, peuvent être utilisées des diapositives, des films, des écrans à cristaux liquides (LCD) commandés par un récepteur. Toutefois, aucun de ces systèmes ne permet l'affichage de données en relief. La présente invention a pour but de pallier cette lacune. A cet effet, la présente invention concerne un système d'affichage de données visuelles disposées sur un supportimage primaire au moins partiellement transparent, destiné à agrandir ces données sur un panneau d'affichage, support-image secondaire, comprenant au moins une source de lumière visible, un bloc optique, comportant le support-image primaire pour moduler la lumière de la source, un faisceau de conduits de lumière éclairés par le bloc optique pour transmettre, chacun, un élément d'image (pixel) des données du support primaire entre le bloc optique et le panneau d'affichage recevant les extrémités visibles des conduits de lumière, caractérisé par le fait qu'il comporte un second bloc optique comportant un second support-image primaire de modulation, au moins partiellement transparent, des mêmes données visuelles que celles du premier support-image primaire, éclairé par une source de lumière visible, un second faisceau de conduits de lumière, éclairés par le second bloc optique et en nombre sensiblement égal à celui des conduits du premier faisceau, et transmettant respectivement des pixels correspondant à ceux des conduits du premier faisceau, le panneau d'affichage étant agencé pour recevoir les extrémités visibles des conduits de lumière des deux faisceaux, associées par paires d'extrémités adjacentes de deux conduits transmettant deux pixels correspondants. Comme le système de l'invention vise à agrandir des images de données et que le panneau d'affichage est par conséquent destiné à être observé à une certaine distance, les deux extrémités visibles adjacentes des deux conduits de lumière de chaque paire de conduits associés, compte-tenu de la résolution de ltoeil humain, sont vues confondues. Comme approximation, on peut admettre que l'oeil humain ne distingue pas, à 6 m, deux points espacés de 2 mm. Qu'il s'agisse de deux images légèrement différentes des mêmes données, correspondant aux deux vues de ces mêmes données sous deux angles différents qu'en auraient respectivement les deux yeux d'un même observateur, obtenues naturellement toutes deux ou l'une des deux sealement, l'autre en découlant, ou qutil s'agisse de deux images identiques, l'une décalée par rapport à l'autre, le système de l'invention offre l'avantage d'une perception en relief des données, dans le premier cas de façon stéréoscopique, dans le second de façon artificielle, et ce, sans l'aide aucune d'un quelconque moyen supplémentaire comme par exemple une paire de lunettes appropriées. I1 faut ici souligner que c'est dans l'association deux à deux des pixels des images de données que réside l'essentiel de l'activité inventive qui est impliquée dans le système de l'invention. En effet, dans les procédés de projection ou d'affichage en relief de l'art antérieur, on avait toujours associé deux à deux et juxtaposé côte à côte les images, identiques ou correspondantes, dans leur ensemble, avant de les rapprocher ensuite mais sans les confondre, l'observateur les recombinant enfin de lui-même. Pour proposer son invention, la demanderesse a donc eu le mérite de briser pareille habitude pour considérer les images, non plus dans leur globalité, mais dans leurs pixels considres isolément. Les moyens d'agrandissement du système de l'invention peuvent se situer à deux niveaux - celui des blocs optiques, et il s'agit d'un agrandisse ment optique classique, - celui des faisceaux de conduits de lumière. Dans le dernier cas, l'agrandissement des images résulte de l'éclatement des faisceaux de conduits, depuis la sortie du bloc optique jusqu'au panneau d'affichage, l'écartement des paires d'extrémités de conduit visibles entre elles, dans le plan du panneau d'affichage étant supérieur à l'écartement des conduits dans le plan de leurs extrémités opposées. Les deux supports-images primaires de modulation du système de l'invention peuvent être identiques. Il s'agit alors d'un affichage en pseudo-relief, les plans de ces deux supports devant être légèrement décalés. Les deux supports-images primaires de modulation du système de l'invention peuvent aussi, et de préférence, entre légèrement différents pour correspondre à deux prises de vues différentes depais les deux yeux d'un observateur. Les deux supports peuvent avoir été obtenus réellement par deux prises de vues différentes avec deux objectifs. I1 est également possible d'obtenir l'un d'eux seulement par prise de vue réelle avec un seul objectif et l'autre à partir du premier par rotation et changement de repère, par exemple à l'aide d'un logiciel approprié simple et parfaitement à la portée de l'homme de métier si non conna de lui. Le système de l'invention peut comporter une source de lumière commune aux deux blocs optiques. De façon avantageuse, les extrémités visibles des conduits de lumière respectives des deux faisceaux sont associées dans le panneau d'affichage par paires de deux extrémités de conduit juxtaposées, de préférence en ligne. De préférence toujours, le panneau d'affichage comporte des moyens d'inhibition de la lumière ambiante pour améliorer le contraste. Le panneau d'affichage peut comporter des logements de réception des conduits de lumière ou être constitué d'un stratifié multicouche dans lequel les extrémités-de conduit sont noyées dans un matériau avantageusement composite. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante du système d'affichage, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble du système d'affichage; - la figure 2 représente une des deux voies de transmis sion optique classique; - la figure 3 représente une vue du support matriciel double de réception des extrémités des fibres optiques éclairées par les voies de transmission classique; - la figure 4 représente une vue en coupe verticale du panneau d'affichage, selon un plan parallèle à la direction dbobservation et - la figure 5 représente une vue d'une partie de la face avant du panneau d'affichage. Le système d'affichage qui va maintenant être décrit comprend - un bloc double d'alimentation et d'émission 1, - deux voies parallèles et contiguës de transmission optique d'images classique dans l'air 2, 3, - deux voies de transmission de pixels d'images par fibres optiques 4, 5, - un panneau d'affichage 6. Les deux moitiés du bloc d'alimentation et d'émission sont identiques et comprennent chacune, une lampe 7, ici de 250 W, alimentée en basse tension, pour que la luminance, en sortie du panneau 6, soit d'environ 2 2500 Cd/m2 en lumière blanche, et un réflecteur arrière 8 (figure 1). Le faisceau lumineux émis par chaque lampe 7 emprunte la voie-de transmission correspondante 2 (3), le long de l'aspe optique de laquelle sont disposés un condenseur 9, ici une lentille de Fresnel, un support-image primaire 10 de modulation de la lumière du faisceau émis par la lampe 7, un objectif ll et, ici encore, un miroir 12 de réflection et d'éclairement des fibres des voies de transmission 4, 5 (figure 2). Les condenseurs 9 peuvent être retatus d'un dispositif de protection contre la température, en l'espèce un filtre anti-calorique 13. Les obJectifs ll sont avantageusement du type comprenant trois lentilles, comme représenté sur la figure 2, à bon pouvoir séparateur. Dans l'exemple représenté, il est donc fait usage d'un miroir de renvoi 12, compte-tenu de ltencombrement préconisé du système, mais on appréciera qu'il ne s'agit pas là d'une caractéristique limitative de l'invention. Comme supports-images primaires de modulation, on peut en envisager de plusieurs types : par exemple des diapositives ou, mieux, des écrans couleurs à cristaux liquides (LCD), comme celui représenté sur la figure 2 auquel a été associé son récepteur 14. De préférence, il sera fait usage d'écrans LCD de type rétroprojection, plutôt que de type télévision, dont la transmission est meilleure. A cet endroit, on notera que la surface de la section des fibres optiques des voies 4, 5 est sensiblement égale à celle de 1'ensemble de trois cristaux juxtaposés respectivement des trois couleurs primaires rouge, vert, bleu des écrans LCD, et que cette surface, par conséquent, est à considérer comme celle d'un pixel des images à afficher. 2 A titre indicatif, la luminance de 2500 Cd/m , évoquée plus haut, correspond à une transparence d'écran LCD d'environ 0,4. Les données d'images reçues sur les récepteurs 14 des écrans LCD 10 des deux voies 2, 3 correspondent à deux vues prises sous deux angles légèrement différents pour l'affichage en relief. Dans la solution ainsi adoptée, une seale prise de vue suffit, les images correspondent à l'autre prise de vue, non effectuée, étant déterminées à partir de celles effectivement prises par changement de repère réalisé par simple logiciel mise en oeuvre dans un processeur d'une régie centrale dont il sera question plus loin. En option, le miroir de renvoi 12 peut être revêtu d'un filtre. Ainsi, les faisceaux de lumière émis par les lampes 7, modulés par les écrans LCD 10, supports-images primaires, transmis par les objectifs 11, réfléchis sur le miroir 12 éclairent les extrémités des fibres optiques des voies 4, 5 tournées vers le miroir 12. Chaque voie 4, 3 comporte an faisceau de fibres optiques 18, 19, de même section, chacun, et ici, d'un même nombre de fibres, ici 30 000. Leurs extrémités éclairées par les faisceaux de lumière sont disposées dans un support matriciel 15 à deux compartiments 16, 17 respectivement pour les deux voies 4, 5 (figure 3). Les fibres y sont ordonnées de façon correspondante pour que, chaque compartiment comportant n lignes et p colonnes de fibres, les deux extrémités de fibre de coordonnées i, j des deux compartiments reçoivent le mdme pixel ou, plas exactement, l'une, un pixel ij de l'image de l'écran 10 associé et, l'autre, le pixel correspondant ij de l'image du même objet mais sous l'autre angle. Les autres extrémités 20, 21 des fibres optiques 18, 19 sont disposées dans le panneau 6 sur la face avant 22 duquel apparaissent leurs surfaces frontales qui, pour un observateur regardant cette face avant de panneau, permettent de reconstituer 1'image agrandie et en relief, le panneau 6 pouvant entre assimilé & un support-image secondaire. Dans le panneau 6, les fibres 18, 19 sont associées deux à deux en np paires de fibres adjacentes de coordonnées ij, chaque fibre 18, 19 des supports matriciels 16, 17 de coordonnées ij constituant l'une des fibres de chaque paire du panneau 6 de coordonnées ij (figure 4). Dans le panneau 6, les fibres de chaque paire 23 sont juxtaposées l'une à l'autre en ligne dans des alvéoles de réception 25. Chaque paire est légèrement éloignée d'une paire adjacente, de la mime ligne de paires et de la même colonne de paires, d'une distance ici sensiblement égale à deux pixels, soit le double du diamètre d'un pixel si les pixels sont comme ici circulaires. Les faisceaux de fibres 18, 19 des voies 4, 5 sont donc éclatés depuis les supports 16, 17 jusqu'au panneau 6, gracie à quoi les images 10 des voies optiques 2, 3 sont agrandies dans le rapport des surfaces du panneau 6 et de chaque compartiment 16, 17 du support 15. Du fait de la résolution de l'oeil humain et de la distance d'observation du panneau 6, l'observateur recombine les deux pixels de chaque paire de fibres et voit les images affichées sur le panneau 6 en relief. On notera ici que si les faisceaux ne comportent pas exactement le mme nombre de fibres, ce n'est préjudiciable qu'à la qualité et à la définition des images secondaires affichées, certains pixels n'étant alors pas vus en relief. Pour améliorer le contraste en lumière ambiante trop forte, la face avant 22 du panneau d'affichage est ici pourvue de petites parois 24, s'étendant orthogonalement à la face avant 22 du panneau 6, formant guides de lumière, parallélépipédiques, ou cornets d'émission, protégeant les fibres de la lumière parasite. Le système d'affichage qui vent d'être décris stin-gre facilement à un réseau plus vaste de transmission d'images en comportant d'autres, commandé depuis une régie centrale et comprenant par exemple un émetteur central, un satellite de distribution et une série de récepteurs, répartis à la surface d'une zone géographique importante, et contrôlant les récepteurs des écrans LCD. Comme réseau d'ensemble, on peut considérer par exemple le réseau téléphonique commuté ou un réseau numérique à intégration de services (RNIS). On notera que les faisceaux lumineux émis par les lampes 7 traversent les écrans LCD 10 de l'arrière vers l'avant. Mais dans le système d'affichage de l'invention, ces faisceaux lumineux pourraient tout aussi bien éclairer ces écrans depuis l'avant, c'est-à-dire du côté vers lequel ils seraient ainsi réfléchis après modulation. Revend cations 1. Système d'affichage de données visuelles disposées sur un support-image primaire au moins partiellement transparent (10), destiné à agrandir ces données sur un panneau d'affichage (6), support-image secondaire, comprenant au moins une source de lumière visible (7), un bloc optique (2), comportant le support-image primaire pour moduler la lumière de la source, un faisceau (4) de conduits de lumière (18) éclairés par le bloc optique (2) pour transmettre, chacun, un élément d'image (pixel) des données du support primaire (10) entre le bloc optique (2) et le panneau d'affichage (6) recevant les extrémités visibles (20) des conduits de lumière (18), caractérisé par le fait qu'il comporte un second bloc optique (3) comportant un second support-image primaire de modulation, au moins partiellement transparent, des mêmes données visuelles que celles du premier supportimage primaire, éclairé par une source de lumière visible (7), un second faisceau (5) de conduits de lumière (19), éclairés par le second bloc optique (3) et en nombre sensiblement égal à celui des conduits (18) du premier faisceau (4), et transmettant respectivement des pixels correspondant à ceux des conduits (18) du premier faisceau (4), le panneau d'affichage (6) étant agencé pour recevoir les extrémités visibles (20, 21) des conduits de lumière (18, 19) des deux faisceaux (4, 5), associées par paires d'extrémités adjacentes de deux conduits transmettant deux pixels correspondants. 2. Système d'affichage selon la revendication 1, dans lequel les faisceaux (4, 5) de conduits de lumière (18, 19) sont éclatés depuis la sortie des blocs optiques (2, 3) jusqu'au panneau d'affichage (6), pour agrandir les images des blocs optiques (2, 3). 3. Système d'afìchaçe selon I une des revendicaeios 1 et 2, dans lequel la source de lumière t7t est commune aux deux blocs optiques (2, 3). 4. Système d'affichaDe selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les extrémités visibles des conduits de lumière (18, 19) respectifs des deux faisceaux (4, 5) sont associées par paires (23) de deux extrémités de conduit juxtaposées (20, 21). 5. Système d'affichage selon la revendication 4, dans lequel les extrémités visibles (20, 21) des paires d'est trémités de conduit sont juxtaposées en ligne. 6. Système d'affichage selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel chaque paire (23) de deux extrémités de conduit visibles est éloignée d'une paire adjacente d'une distance sensiblement égale à deux pixels. 7. Système d'affichage selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le panneau d'affichage (6) comporte des moyens (24) d'inhibition de la lumière ambiante. 8. Système d'affichage selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le panneau d'affichage (6) comporte des logements (25) de réception des extrémités visibles (20, 21) des conduits de lumière (18, 19). 9. Système d'affichage selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les extrémités visibles des conduits de lumière sont noyées dans un matériau pour former un panneau d'affichage stratifié. 10. Système d'affichage selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les conduits de lumière sont des fibres optiques (18, 19) et les supports-images primaires sont des écrans à cristaux liquides (io)