Brevet FR2781594A1 — publié le 20000128

Dispositif d'affichage par rétroprojection La présente invention concerne un dispositif d'affichage par rétroprojection utilisant notamment, comme source d'image, un dispositif à cristaux liquides à matrice active appelé LCD. Il est connu dans l'art antérieur des systèmes de rétroprojection utilisant notamment des dispositifs à cristaux liquides à matrice active, et des systèmes mettant en oeuvre des projections sur des écrans constitués de lentilles de Fresnel. Cependant, ces systèmes sont très volumineux et nécessitent une structure propre adaptée à leur fonctionnement. La présente invention a donc pour objet de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif d'affichage à rétroprojection adaptable à une structure existante ou conçue spécialement pour le dispositif, ne nécessitant qu'un volume réduit pour son installation tout en permettant une surface d'affichage importante par rapport à la surface de génération de l'image et ne nécessitant aucun réglage optique une fois mis en place. Ce but est atteint par le fait que le dispositif d'affichage par rétroprojection comprend, des moyens de création d'une image, des moyens de projection de cette image sur un écran de dimensions déterminées, ces moyens de projection comprenant une pluralité de miroirs, et est caractérisé en ce que les moyens de création de l'image, les moyens de projection sur l'écran et l'écran sont disposés dans une structure autoporteuse de volume déterminé par le volume d'un caisson sur lequel est montée la structure par l'intermédiaire de moyen de fixation. Selon une autre particularité, les moyens de création d'une image comprennent d'amont en aval, une source lumineuse, des moyens d'éclairage homogène d'un dispositif de génération d'images, I'axe optique des moyens de création de l'image étant sensiblement parallèle à la fois au plan correspondant au dessus du caisson et au plan correspondant à l'arrière du caisson, les moyens de projection de l'image comprennent au moins trois miroirs et un objectif à courte focale, dont un premier miroir est disposé entre le dispositif de 2 2781594 génération d'images et l'objectif à courte focale pour dévier, orthogonalement et dans le plan horizontal, les rayons lumineux sur un deuxième miroir disposé en aval de l'objectif et à une distance déterminée de celui-ci, ce deuxième miroir déviant les rayons lumineux vers l'arrière du caisson et sur un troisième miroir qui dévie les rayons lumineux vers l'écran. Selon une autre particularité, le dispositif de génération d'une image comprend un écran à cristaux liquides à matrice active. Selon une autre particularité, les dimensions de l'image créée par le dispositif de génération de l'image sont comprises entre 9 et 10 cm de large et 13 et 15cm de longueur. Selon une autre particularité, le caisson sur lequel est montée la structure de type profilé est, soit une structure existante, soit une structure spécialement aménagée pour le dispositif selon l'invention. Selon une autre particularité, le rapport d'agrandissement de l'image générée par rapport à l'image projetée est d'au moins 6,5. Selon une autre particularité, la surface de l'écran est dépolie et ses dimensions sont sensiblement de 80 cm de longueur et 60 cm de largeur. Selon une autre particularité, l'écran est situé à une distance maximale de la face avant du caisson comprise entre 10 et 25 cm. Selon une autre particularité, la forme de chaque miroir est, soit plane, soit cylindrique. Selon une autre particularité, le volume du caisson est sensiblement un parallélépipède à base trapèze rectangle, les dimensions du trapèze rectangle étant comprises, pour la petite base entre 10 et 20 cm, pour la grande base entre 20 et 30cm, et pour le côté perpendiculaire à la petite et grande base entre 60 et 70cm, la longueur du caisson étant égale à au moins 75 cm. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue de côté du dispositif selon l'invention lorsqu'il est monté sur un caisson. 3 2781594 - la figure 2 représente une vue de dessus du dispositif selon l'invention. La figure 1 représente une vue de côté du dispositif selon l'invention lorsqu'il est monté sur un caisson. La section transversale du caisson (1) sur lequel est monté le dispositif selon l'invention est sensiblement un trapèze rectangle dont la petite base (2), correspondant au-dessous du caisson (1), mesure, par exemple, environ 15 cm, la grande base (3), correspondant au dessus du caisson (1), mesure par exemple, environ 25 cm et le côté (4) perpendiculaire à la petite (2) et grande (3) base, correspondant à l'arrière du io caisson (1), mesure par exemple, environ 65cm. La longueur du caisson est par exemple, au moins égale à 75cm. Ainsi, le volume disponible pour mettre en place un système de projection d'images animées est relativement réduit. La face avant du caisson est ouverte. Le dispositif d'affichage selon l'invention comprend essentiellement une structure (10) autoporteuse montée sur le caisson (1) et constituée de deux volumes (11, 12) de dimensions déterminées de sorte que la structure (10) s'engage dans presque sa totalité dans le volume intérieur du caisson (1). Un premier volume (12), situé entièrement dans la partie supérieure du volume intérieur du caisson (1), est de forme sensiblement parall1lépipèdique. Ce premier volume (12) comprend des moyens de création d'une image (décrit ultérieurement) et des moyens (110, 112, 114) de projection de cette image sur un écran (121) contenu dans le deuxième volume (12). Ces moyens de création d'une image et ces moyens (110, 112, 114) de projection de cette image sont contenus dans un coffret (30) réalisé par exemple en tôles pliées et/ou soudées. L'axe longitudinal du coffret (33) est parallèle à la fois au dessous (3) et à l'arrière (4) du caisson. Le coffret (33) est rendu solidaire du deuxième volume (12) par l'intermédiaire d'au moins une patte (31, 32) de fixation, décrite ultérieurement. Les moyens de projection de l'image comprennent notamment un premier miroir (110) formant un angle déterminé avec l'arrière (4) du caisson (1) pour diriger dans le plan horizontal et orthogonalement, les rayons lumineux, symbolisés par les lignes (R) brisées en 4 2781594 pointillés, issus des moyens de création de l'image, sur un deuxième miroir (112). Ce deuxième miroir (112) est situé à l'extérieur du coffret (30) et forme un angle déterminé avec une première paroi (33) du coffret située la plus proche de l'avant du caisson (1), pour dévier les rayons lumineux vers l'arrière et sur un troisième miroir (123) compris dans le deuxième volume (12). Les moyens de projection de l'image comprennent également un objectif (114) monté dans le coffret (30) et situé entre le premier (110) et deuxième (112) miroirs, par exemple sur un support (1141) vertical. Avantageusement, l'objectif (114) est un objectif à courte focale pour obtenir une image de grande taille et o10 suffisamment nette sur l'écran (121) du deuxième volume (12). Afin de positionner le deuxième miroir (112) pour qu'il forme l'angle voulu avec la première paroi (33) du coffret (30), celui-ci est monté, par exemple sur une plaque (113) solidaire du coffret (30). Afin de permettre le passage des rayons lumineux du premier miroir (110) vers le deuxième miroir (112), le coffret (30) E5 comprend un perçage par exemple de forme rectangulaire dans la première paroi (33) du coffret (30) située la plus proche de l'avant du caisson. La forme du deuxième volume (10) est sensiblement une pyramide à base carrée, dont la base constitue l'écran (121) du dispositif. Avantageusement, l'écran (121) est parallèle à la face avant du caisson (1), cependant il est possible de prévoir que l'écran (121) fasse un angle déterminé avec l'horizontale. L'écran (121) est, par exemple dépoli et mesure, par exemple environ 80cm de longueur, et 60 cm de largeur. Le côté supérieur (127) de la pyramide, formant le deuxième volume (12) comprend une portion horizontale (1271), située vers l'arrière du caisson (1), sur laquelle est monté le coffret (33) du premier volume (11). Avantageusement, cette portion forme également le fond du coffret (30). Afin de laisser passer les rayons lumineux déviés par le deuxième miroir (112) vers le troisième miroir (123), le côté (127) supérieur de la pyramide formant le deuxième volume (12) comprend un perçcage (124) de dimensions appropriées. Le troisième miroir (123) est monté sur le côté (128) inférieur de la pyramide formant le deuxième volume (12). La valeur de l'angle formé par le troisième miroir (123) et l'arrière (4) du caisson 2781594 (1) est déterminé pour que l'image finale formée sur l'écran (121) ne soit ni déformée, ni tronquée par rapport à l'image initiale et que sensiblement toute la surface de l'écran (121) soit utilisée pour projeter l'image. Comme décrit précédemment, le premier volume comprend au moins une patte (31, 32) de fixation permettant son montage sur le deuxième volume (12). Dans la variante de réalisation représentée figure 1, le coffret (30) comprend deux pattes (31, 32) de fixation. Une première patte (31) est située sur la partie inférieure de la première paroi (33) du coffret (30), située la plus proche de la face avant du caisson (1). Cette patte est fixée sur le côté supérieur (127) de la pyramide, par exemple par soudage, vissage, collage, ou tout autre mode de fixation. La deuxième patte (32) est en fait un prolongement vers le bas d'une deuxième paroi du coffret (30) située la plus proche du fond (4) du caisson (1). Dans cette zone, le côté (128) de la pyramide portant le troisième miroir (123) est parallèle à la deuxième patte (32) pour permettre une solidarisation de la dite patte (32) avec le deuxième volume (12), par exemple par soudage, vissage, collage ou tout autre moyen de fixation. Les dimensions de la pyramide formant le deuxième volume (12) sont telles que l'écran (121) est situé à une distance maximale déterminée de la face avant du caisson (1). Cette distance est comprise entre 10 et 15 cm. La structure (10) autoporteuse du dispositif est montée sur le caisson par l'intermédiaire de moyens (125, 126) de fixation situés dans la partie supérieure et inférieure du deuxième (12) volume au niveau de la face correspondant à la base de la pyramide formant le deuxième volume (12). Ces moyens (125, 126) de fixation sont déterminés en fonction des éléments disponibles sur le caisson (1). Par exemple, si le caisson dispose de crochets (5a), les moyens de fixation de la structure autoporteuse comprennent des crochets complémentaires (non représentés), pour assurer le montage et le soutien de la structure (10) autoporteuse. De même, si le caisson (1) dispose de rebords (5b) situés sur les parties avant du dessus (3) et du dessous (2) du caisson (1), les moyens de fixation sont alors constitués de pattes (125, 126) qui lors de montage viennent s'ajuster parallèlement aux rebords (5b) du 6 2781594 caisson (1). Le montage de ces pattes (125, 126) est par exemple ensuite complété par des systèmes vis/écrous qui traversent à la fois chaque patte (125, 126) de la structure (10) autoporteuse et les rebords (5b) correspondant du caisson (1). La figure 2 représente une vue de dessus du dispositif selon l'invention. Sur cette figure, apparaît plus clairement la disposition des moyens (20, 21, 22, 23, 24) de création d'une image et des moyens (110, 112) de projection de cette image. De façon non limitative, les moyens (20, 21, 22, 23, 24) de création de l'image comprennent une source de lumière (20), de préférence de type lumière du jour, des moyens (21, 22) pour homogénéiser l'éclairage d'un dispositif (23) de génération d'images. Ces moyens pour homogénéiser l'éclairage comprennent un système (21) de condenseurs et un filtre (22) catathermique. Le dispositif de génération d'images comprend par exemple un écran (23) à cristaux liquides à matrice active de type LCD ou TFT et avantageusement un polariseur (24). Les dimensions de l'écran (23) à cristaux liquides sont par exemple d'environ 9cm de largeur sur 13cm de longueur. L'écran (23) à cristaux liquides permet, par l'intermédiaire d'un système informatique (non représenté) de type connu, de visualiser une image ou une animation. Il est à la portée de l'homme de métier de substituer l'écran (23) à cristaux liquides et le polariseur (24) par un autre dispositif de génération d'images équivalent. Avantageusement l'axe optique des moyens (20, 21, 22, 23, 24) de création de l'image est sensiblement parallèle à la fois à l'arrière (4) et au dessus (3) du caisson. Les rayons lumineux de la source (20) projettent alors cette image sur le premier (110) miroir. Ce premier miroir est monté sur un deuxième support (117) solidaire du fond du coffret (30), pour former un angle déterminé avec la paroi du coffret (30) la plus proche du fond (4) du caisson. Cet angle est déterminé pour que le premier miroir (110) dévie les rayons lumineux vers le deuxième miroir (112) en traversant l'objectif (114). Avantageusement, tout ou partie des miroirs (110, 112, 123) utilisés dans le dispositif sont, soit des miroirs plans, soit des miroirs cylindriques. 7 2781594 Ainsi, il apparaît que le dispositif selon l'invention est une structure monobloc et autoporteuse capable de s'adapter sur un caisson de volume réduit, mais également sans augmenter considérablement le volume total du caisson. De plus, tous les éléments du système optique permettant d'une part de créer une image ou une animation puis de projeter cette image ou animation sur un écran sont montés de façon à éviter tout réglage après la mise en place du dispositif selon l'invention dans le caisson. Cette caractéristique simplifie considérablement l'installation d'un tel système qui nécessite habituellement un soin particulier pour le réglage des divers éléments du système. Ensuite, o0 compte tenu des dimensions possibles de l'écran et de l'image créée par le dispositif de génération d'images, il est possible d'obtenir par l'intermédiaire du dispositif selon l'invention, un agrandissement de l'image créée au moins égale à 6,5. De plus, lorsque le caisson (1) est suffisamment long, il est possible d'envisager l'installation de plusieurs dispositifs optiques (moyens de création et de projection d'une image) tels que décrit précédemment. Ainsi, une image de grande largeur, formée par la projection côte à côte des images produites par chaque dispositif optique, peut être crée en disposant les dispositif optiques côte à côte dans le caisson (1). Enfin, on conçoit aisément que le système selon l'invention permet de réduire les coûts d'installation d'un système de rétroprojection, puisque selon l'invention le dispositif est adaptable à un caisson existant, et ne nécessite donc pas de transformations importantes de celui-ci. Il est clair que d'autres modifications à la portée de l'homme du métier entrent dans le cadre de l'invention REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage par rétroprojection, comprenant des moyens (20, 21, 22, 23, 24) de création d'une image, des moyens (110, 112, 114, 123) de projection de cette image sur un écran (121) de dimensions déterminées, ces moyens (110, 112, 114, 123) de projection comprenant une pluralité de miroirs (110, 112, 123), caractérisé en ce que les moyens (20, 21, 22, 23, 24) de création de l'image, les moyens (110, 112, 114, 123) de projection sur l'écran et l'écran (121) sont disposés dans une structure (10) auto-porteuse de volume déterminé par le volume d'un caisson (1) sur lequel est monté la 1o structure par l'intermédiaire de moyens de fixation (125, 126). 2. Dispositif d'affichage par rétroprojection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (20, 21, 22, 23, 24) de création d'une image et les moyens (110, 112, 114, 123) de projection de cette image comprennent d'amont en aval, une source lumineuse (20), des moyens (21, 22) d'éclairage homogène d'un dispositif (23) de génération d'images, I'axe optique des moyens de création de l'image étant sensiblement parallèle, à la fois au plan correspondant au dessus (3) du caisson (1), et au plan correspondant à l'arrière (4) du caisson (1), les moyens (110, 112, 123, 114) de projection de l'image comprennent, un objectif (114) à courte focale, et au moins trois miroirs (110, 112, 123), dont un premier miroir (110) est disposé entre les moyens (20, 21, 22, 23, 24) de création d'image et l'objectif (114) pour dévier, orthogonalement et dans le plan horizontal, les rayons lumineux sur un deuxième miroir (112) disposé en aval de l'objectif (114) et à une distance déterminée de celui-ci, ce deuxième miroir (112) déviant les rayons lumineux vers l'arrière (4) du caisson (1) sur un troisième miroir (123) qui dévie les rayons lumineux vers l'écran (121). 3. Dispositif d'affichage par rétroprojection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif (23, 24) de génération d'images comprend un écran (23) à cristaux liquides à matrice active. 4. Dispositif d'affichage par rétroprojection selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que les dimensions de l'image créée par le dispositif (23) de génération de l'image sont comprise entre 9cm et 10cm de large et 13cm et 15cm de longueur. 5. Dispositif d'affichage par rétroprojection selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que le caisson (1) sur lequel est monté la structure (10) auto-porteuse est, soit une structure existante, soit une structure spécialement aménagée pour le dispositif selon l'invention. 6. Dispositif d'affichage par rétroprojection selon l'une des io revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rapport d'agrandissement de l'image générée par rapport à l'image projetée est d'au moins 6,5. 7. Dispositif d'affichage par rétroprojection selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface de l'écran est dépolie et ses dimensions sont sensiblement de 80 cm de longueur et 60 cm de largeur. 8. Dispositif d'affichage par rétroprojection selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'écran est situé à une distance maximale de la face avant du caisson comprise entre 10 et 25 cm. 9. Dispositif d'affichage par rétroprojection selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la forme de chaque miroir est, soit plane, soit cylindrique. 10. Dispositif d'affichage par rétroprojection selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le volume du caisson (1) est sensiblement un parallélépipède à base trapèze rectangle, les dimensions du trapèze rectangle étant comprises, pour la petite base (2) entre 10 et 20 cm, pour la grande base (3) entre 20 et 30cm, et pour le côté (4) perpendiculaire à la petite (2) et grande base (3) entre 60 et 70cm, la longueur du caisson (1) étant égale à au moins 75 cm.