Brevet FR2787206A1 — publié le 20000616

La présente invention concerne les systèmes de projection d'images comportant une source apte à émettre un faisceau de rayonnement, et plus particulièrement les systèmes de projection sur un écran courbe au moyen d'une lampe au xénon, ou de télé-projection vidéo ou cinématographiques, essentiellement les systèmes de projection dans lesquels les images visualisées sur l'écran peuvent être vues en transmission, du côté de l'écran opposé à celui qui les reçoit. Le problème qui se pose pour la projection d'images, par transmission, sur des écrans courbes du type sphérique est celui du contraste des images visualisées. En effet, la projection des images sur un écran courbe, par exemple sphérique, par l'intérieur de la sphère, entraîne une multiplicité de rayons lumineux réfléchis par diffraction qui interférent avec les rayons lumineux qui forment les images sur l'écran. Ce phénomène contribue incontestablement à diminuer le contraste de ces images vues de l'extérieur sur l'écran. Par exemple, les noirs deviennent gris. La présente invention a ainsi pour but de réaliser un système de projection d'images sur un écran courbe, qui pallie les inconvénients des systèmes similaires de l'art antérieur en améliorant nettement le contraste des images visualisées. La présente invention a aussi pour but de réaliser un système de projection d'images permettant d'augmenter la luminosité des images visualisées par rapport à celle des images obtenues avec les systèmes connus de l'art antérieur. Plus précisément, la présente invention a pour objet un système de projection d'images comportant une source apte à émettre un faisceau de rayonnement suivant un chemin de propagation défini et, en sortie de la source, selon le sens de propagation du faisceau de rayonnement, un support d'images à projeter, lesdites images étant définies sur une surface dite "surface objet", une lentille de focalisation et un écran de visualisation de forme courbe sensiblement de révolution autour d'un axe de révolution, l'écran de visualisation étant disposé de façon qu'il soit conjugué optiquement de la surface objet par rapport à la lentille de focalisation et que son axe de révolution soit sensiblement confondu avec le chemin de propagation, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre, des moyens pour obscurcir la portion de la surface objet se projetant sur la partie de l'écran de visualisation qui est sensiblement opposée à celle qui doit être percue par un ceil humain. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens pour -Uu=- lu1i obscurcir la portion de la surface objet se projetant sur la partie de l'écran de visualisation qui est sensiblement opposée à celle qui doit être perçue par un ceil humain comportent, disposé entre la source et la lentille de focalisation, un volet pour occulter un secteur angulaire de la section transversale du faisceau de rayonnement, ce secteur angulaire correspondant à la partie du faisceau de rayonnement illuminant la partie de la surface objet dont l'image se forme sur ladite partie de l'écran de visualisation sensiblement opposée à celle qui doit être percue par un oeil humain. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels: La figure 1 représente un schéma de principe d'un système de projection d'images selon l'invention sur un écran sphérique par transmission, La figure 2 représente, en vue de dessus et sous forme schématique, un mode de réalisation d'un élément entrant dans la constitution du système de projection d'images selon la figure 1, Les figures 3, 4 et 5 représentent un mode de réalisation d'une lentille de répartition du faisceau lumineux en sortie de la source de rayonnement schématiquement représentée sur la figure 1, la figure 3 étant une vue de dessus, la figure 4 étant une vue en coupe référencée IV-WIV sur la figure 3 et la figure 5 étant une vue en coupe référencée V-V sur la figure 3, La figure 6 représente une coupe partielle d'un mode de réalisation de l'écran schématiquement représenté sur la figure 1, et La figure 7 représente une vue de dessus d'un autre mode de réalisation du volet entrant dans la constitution de l'élément selon la figure 2. La Demanderesse tient à préciser que ces figures ne représentent que des exemples de mode de réalisation de l'objet selon l'invention, et qu'il peut exister d'autres modes de réalisation qui répondent à la définition de cette invention. Elle précise en outre que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte "au moins un" élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. Elle précise aussi que, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et que si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet XIF i de l'invention pourra être défini comme comportant "au moins un" de ces éléments. Ces précisions étant apportées, l'invention concerne un système de projection d'images, représenté schématiquement sur la figure 1, comportant une source 1 apte à émettre un faisceau de rayonnement 2 suivant un chemin de propagation défini 3. Cette source est par exemple une lampe au xénon. Quant au chemin de propagation 3, il a été représenté par une droite pour simplifier la représentation schématique sur la figure 1, mais il est bien évident qu'il pourrait suivre une ligne brisée obtenue en application des règles fondamentales de l'Optique, par exemple au moyen de miroirs, prismes de renvois ou analogues. Le système de projection comporte en outre au moins, en sortie 4 de la source 1 et en suivant le sens de propagation du faisceau de rayonnement 2: un support 5 d'images à projeter, ces images étant définies sur une surface dite "surface objet" 6, une lentille de focalisation 7 et un écran de visualisation 8 de forme courbe sensiblement de révolution autour d'un axe de révolution 9. Cet écran de visualisation 8 est disposé de façon qu'il soit conjugué optiquement de la surface objet 6 par rapport à la lentille de focalisation 7 et que son axe de révolution 9 soit sensiblement confondu avec le chemin de propagation 3. Il est bien entendu que ces images peuvent être de tous types, fixes ou animées, et réalisées sur tout support permettant leur projection optique ou analogue, par exemple des diapositives, des films, des matrices vidéo CCD, DLP ILA, etc. Quant à la lentille de focalisation 7, elle dépend de la forme de l'écran de visualisation. Par exemple, pour un écran de forme sphérique comme représenté sur la figure 1, la lentille de focalisation 7 est avantageusement constituée d'une lentille du type connu sous le nom de "FISH-EYE". Selon une caractéristique de l'invention, le système de projection d'images comporte en outre des moyens commandables 100 pour obscurcir la portion de surface objet 6 se projetant sur la partie 15 de l'écran de visualisation 8 qui est sensiblement opposée à celle 16 qui doit être perçue par un ceil humain 17. Ces moyens commandables 100 sont avantageusement constitués, comme représenté sur les figures 1 et 2, par un volet 10 disposé entre la source 1 et la surface objet 6, figure 1, pour occulter un secteur angulaire 11 de la section transversale 12 du faisceau de rayonnement 2, ce secteur angulaire 1 1 correspondant à la partie 13 du faisceau de rayonnement 2 illuminant la partie de la surface objet 6 dont l'image se forme sur la partie 15 de l'écran de w w- lui visualisation 8 qui est sensiblement opposée à celle 16 qui doit être perçue par un ceil humain 17. Il est avantageux que le système comporte en outre des moyens 18 pour entraîner le volet 10 en rotation autour d'un axe 19 sensiblement confondu avec le chemin de propagation 3 pour permettre à un oeil humain 17, qui tournerait autour de l'écran (dans un mouvement relatif par rapport à l'ensemble du système), de voir les images visualisées avec un bon contraste. Si l'oeil humain tourne autour de l'écran à une vitesse de n tours par seconde, le volet 10 sera entraîné en rotation à la même vitesse. Pour permettre à des yeux humains 17 se trouvant tout autour de l'écran 8 de voir des images visualisées avec le même bon contraste, la vitesse de rotation du volet 10 sera d'au moins seize tours par seconde, de préférence vingt-quatre tours par seconde, cette vitesse étant fonction du pouvoir de rémanence de l'oeil humain. La figure 2 représente un exemple de réalisation de ces moyens 18 pour entraîner le volet 10 en rotation. Dans le mode de réalisation illustré, ces moyens 18 comportent une couronne support 20 d'axe de révolution 25 et d'un diamètre intérieur supérieur à la section transversale 12 du faisceau de rayonnement 2, des moyens 21, par exemple des galets, pour guider en rotation la couronne support 20 et la maintenir centrée sur le chemin de propagation 3, des moyens pour solidariser le volet 10 avec la couronne support 20, et un moteur 26 pour entraîner la couronne support 20 en rotation autour de son axe 25. Les moyens pour solidariser le volet 10 avec la couronne support 20 peuvent être de tout type, par exemple vissage collage, rivetage, etc. Ces moyens ne poseront pas de difficulté de mise en ceuvre à un homme du métier et ne seront donc pas plus amplement décrits ici, dans le simple souci de simplifier la présente description. Quant au volet 10, il est constitué d'une paroi 23 opaque au rayonnement 2 et affectant la forme du secteur angulaire 11 défini ci- dessus dont le sommet 24 est situé sur l'axe 25 de la couronne support 20. Dans le cas d'un écran 8 de révolution sur un valeur d'angle de 360 capable de visualiser des images sur toute sa périphérie, l'angle au sommet a de ce secteur angulaire 11 est avantageusement sensiblement égal à 180 , comme représenté sur la figure 2. Dans un autre mode de réalisation comme celui illustré sur la figure 7, le volet 10 peut être formé de plusieurs secteurs. Il est de plus avantageux que la face 30 du volet 10 qui reçoit la partie 13 du faisceau de rayonnement 2 à occulter comporte un miroir concave permettant de renvoyer cette partie de faisceau 13 vers la source 1. Comme cette source comporte généralement un miroir de concentration, en orientant correctement le miroir concave, il est possible de renvoyer la partie de faisceau 13, via la source 1. et son miroir de concentration, dans la partie 14 du faisceau 2 non occultée. Le volet 10 décrit ci-dessus est un volet de type mécanique. Cependant, il est bien entendu qu'il peut être de tout autre type, notamment adapté à la façon dont les images sont projetées. Par exemple, ce volet 10 peut être constitué par un obturateur électro-optique, et même électronique pour le cas d'une projection à partir d'images vidéo. Dans une réalisation préférentielle, le système de projection d'images comporte en outre, entre la source 1 et la surface objet 6, une lentille de répartition 40 du rayonnement dans le faisceau 2. Cette lentille est constituée, pour une source de lumière comme une lampe au xénon, par une lentille divergente. Cette lentille de répartition 40, figure 3 à 5, est définie par deux faces opposées 41, 42, l'une 41 de ces deux faces étant concave, l'autre face 42 étant généralement plane. Selon une caractéristique de l'invention, la face concave 41 comprend une partie centrale 43 centrée sur le chemin de propagation 3 et une partie périphérique 44 entourant la partie centrale 43, les deux parties centrale 43 et périphérique 44 étant formées chacune par l'intersection de deux surfaces cylindriques 45-46, 47-48 d'axes 49-50, 51-52 sensiblement perpendiculaires entre eux, figures 3 et 4. Dans une réalisation avantageuse, les quatre surfaces cylindriques sont de révolution. De plus, les axes 49, 50 des deux surfaces cylindriques 45, 46 formant la partie centrale 43 sont respectivement parallèles aux axes 51, 52 des deux surfaces cylindriques 47, 48 formant la partie périphérique 44. Il a en outre été constaté que, pour obtenir une bonne répartition de la lumière dans toute la section du faisceau, il fallait que le rapport R des r rayons R, r des surfaces cylindriques de révolution formant respectivement les parties périphérique 44 et centrale 43, soit sensiblement égal à 1,6. De plus pour un rayonnement émis par une lampe au xénon, la Demanderesse a obtenu un bon résultat avec un rayon "R" des surfaces cylindriques de révolution formant la partie périphérique 44 et un rayon "r" des surfaces cylindriques de :I -: Iu t révolution formant la partie centrale 43 respectivement sensiblement égaux à 78mm et 50mm. Pour obtenir une bonne visualisation des images par transmission, il est avantageux que l'écran de visualisation courbe 8 soit constitué par au moins une couche extérieure 60 en un matériau translucide, comme une résine en fibres de verre ou analogue, et une couche intérieure 61 disposée sur la face concave de la couche extérieure 60, cette couche intérieure étant constituée d'un gel polymérisable translucide 62 dans lequel sont projetées des billes 63 en matériau transparent, par exemple en verre, avant que le gel ne soit polymérisé. Al Fil REVENDICATIONS 1- Système de projection d'images comportant une source (1) apte à émettre un faisceau de rayonnement (2) suivant un chemin de propagation défini (3) et, en sortie (4) de la source (1), selon le sens de propagation du faisceau de rayonnement (2), un support (5) d'images à projeter, lesdites images étant définies sur une surface dite "surface objet" (6), une lentille de focalisation (7) et un écran de visualisation (8) de forme courbe sensiblement de révolution autour d'un axe de révolution (9), l'écran de visualisation (8) étant disposé de façon qu'il soit conjugué optiquement de la surface objet (6) par rapport à la lentille de focalisation (7) et que son axe de révolution (9) soit sensiblement confondu avec le chemin de propagation (3), caractérisé par le fait qu'il comporte en outre, des moyens (100) pour obscurcir la portion de la surface objet (6) se projetant sur la partie (15) de l'écran de visualisation (8) qui est sensiblement opposée à celle (16) qui doit être perçue par un oeil humain (17). 2- Système de projection d'images comportant une source (1) apte à émettre un faisceau de rayonnement (2) suivant un chemin de propagation défini (3) et, en sortie (4) de la source (1), selon le sens de propagation du faisceau de rayonnement (2), un support (5) d'images à projeter, lesdites images étant définies sur une surface dite "surface objet" (6), une lentille de focalisation (7) et un écran de visualisation (8) de forme courbe sensiblement de révolution autour d'un axe de révolution (9), l'écran de visualisation (8) étant disposé de façon qu'il soit conjugué optiquement de la surface objet (6) par rapport à la lentille de focalisation (7) et que son axe de révolution (9) soit sensiblement confondu avec le chemin de propagation (3), caractérisé par le fait qu'il comporte en outre, disposé entre la source et la lentille de focalisation, un volet (10) pour occulter un secteur angulaire (11) de la section transversale (12) du faisceau de rayonnement (2), ce secteur angulaire (11) correspondant à la partie (13) du faisceau de rayonnement (2) illuminant la partie de la surface objet (6) dont l'image se forme sur la partie (15) de l'écran de visualisation (8) qui est sensiblement opposée à celle (16) qui doit être perçue par un oeil humain (17). 3- Système de projection d'images selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (18) pour entraîner le volet (10) en rotation autour d'un axe (19) sensiblement confondu avec le chemin de propagation (3), à une vitesse de n tours par seconde. XX IU] 4- Système de projection d'images selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la vitesse de rotation du volet est d'au moins seize tours par seconde. - Système de projection d'images selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les moyens (18) pour entraîner le volet (10) en rotation comportent une couronne support (20) d'un diamètre intérieur supérieur à la section transversale (12) du faisceau de rayonnement (2), des moyens (21) pour centrer la couronne support (20) sur le chemin de propagation (3), des moyens pour solidariser le volet avec la couronne support (20), et un moteur (26) pour entraîner la couronne support (20) en rotation autour de son axe (25), le volet (10) étant constitué d'une paroi (23) opaque audit rayonnement, ladite paroi affectant la forme du secteur angulaire (11) dont le sommet (24) est situé sur l'axe (25) de la couronne support (20). 6- Système de projection d'images selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'angle au sommet (ac) dudit secteur angulaire (11) est sensiblement égal à 180 . 7- Système de projection d'images selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que la face (30) du volet recevant la partie (13) du faisceau de rayonnement (2) à occulter comporte un miroir concave. 8- Système de projection d'images selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre, entre la source (1) et la surface objet (6), une lentille de répartition (40) du rayonnement dans ledit faisceau (2). 9- Système de projection d'images selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la lentille de répartition du rayonnement dans ledit faisceau est constituée par une lentille divergente définie par deux faces opposées (41, 42), l'une (41) des deux dites faces étant concave, cette face concave (41) comprenant une partie centrale (43) centrée sur le chemin de propagation (3) et une partie périphérique (44) entourant ladite partie centrale (43), les deux dites parties centrale (43) et périphérique (44) étant formées chacune par l'intersection de deux surfaces cylindriques (45-46, 47- 48) d'axes (49-50, 51-52) sensiblement perpendiculaires entre eux. - Système de projection d'images selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les deux surfaces cylindriques sécantes (4546, 47- 48) formant respectivement les parties centrale (43) et périphérique (44) sont de révolution. 11- Système de projection d'images selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que les axes (49, 50) des deux surfaces cylindriques (45, 46) formant la partie centrale (43) sont respectivement parallèles aux axes (51, 52) des deux surfaces cylindriques (47, 48) formant la partie périphérique (44). 12- Système de projection d'images selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le rapport R des rayons R, r des surfaces cylindriques de révolution formant respectivement les surfaces périphérique (44) et centrale (43), est sensiblement égal à 1,6. 13- Système de projection d'images selon la revendication 12, caractérisé par le fait que, pour un rayonnement émis par une lampe au xénon, le rayon "R" des surfaces cylindriques de révolution formant la surface périphérique (44) et le rayon "r" des surfaces cylindriques de révolution formant la surface centrale (43) sont respectivement sensiblement égaux à 78mm et 50mm. 14 - Système selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que, l'écran de visualisation courbe (8) étant un écran de visualisation par transmission, il est constitué par au moins une couche extérieure (60) en un matériau translucide et par une couche intérieure (61) disposée sur la face concave de la couche extérieure (60), cette couche intérieure étant constituée d'un gel polymérisable (62) dans lequel sont projetées des billes (63) en matériau transparent avant que le gel ne soit polymérisé. _Il ll i