Brevet FR2910140A1 — publié le 20080620

Ecran de rétroprojecteur et rétroprojecteur correspondant. 1. Domaine de l'invention. L'invention se rapporte au domaine de la projection d'image. Plus précisément, l'invention concerne un écran pour rétroprojecteur permettant de limiter les rayons parasites. 2. Etat de l'art. Selon l'état de la technique, un rétroprojecteur illustré schématiquement en regard de la figure 1, comprend une source d'imagerie 10, un miroir de repli 11 et un écran. La source d'imagerie 10 émet un faisceau d'imagerie vers le miroir 11 qui réfléchit le faisceau vers l'écran. L'écran comprend lui même une lentille de Fresnel 12 et un élément lenticulaire 13. La lentille de Fresnel 12 collimate le faisceau vers un spectateur. Le faisceau collimaté traverse l'élément lenticulaire 13 qui permet d'élargir l'angle de vision. Cette technique présente l'inconvénient de produire un faisceau d'imagerie avec des lumières parasites. Ainsi, un rayon 141 du faisceau d'imagerie se subdivise, à l'entrée de la lentille de Fresnel 12, en un rayon transmis vers un spectateur et un rayon parasite 150 qui est renvoyé par le miroir 11 vers la lentille de Fresnel 12 et l'élément lenticulaire 13. De même, un rayon 140 du faisceau d'imagerie traverse la lentille de Fresnel et se subdivise, à la sortie de la lentille de Fresnel 12, en un rayon transmis vers un spectateur et un rayon parasite 150 qui est renvoyé dans une autre direction et est renvoyé après une ou plusieurs réflexions vers l'élément lenticulaire 13 et le spectateur. L'élément lenticulaire à motifs linéaires verticaux, des bandes noires (ou black matrix ) absorbent certains rayons parasites. Néanmoins, malgré ce filtrage, des rayons parasites peuvent traverser l'écran. 3. Résumé de l'invention. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de réduire, voire d'éliminer les lumières parasites. 2910140 2 A cet effet, l'invention propose un écran pour rétroprojecteur, comprenant une lentille de Fresnel destinée à rediriger un faisceau d'imagerie et un élément lenticulaire sur la face de sortie de l'écran. Afin de 5 réduire, voire d'éliminer les lumières parasites, l'écran comprend des lamelles positionnées avant l'élément lenticulaire et sensiblement parallèles localement aux rayons du faisceau d'imagerie. Selon une caractéristique avantageuse, localement, l'angle entre les lamelles et les rayons du faisceau d'imagerie est inférieur ou égal à 2 . 10 Selon une caractéristique particulière, les lamelles sont placées après ou avant la surface de Fresnel de la lentille de Fresnel. Avantageusement, les lamelles sont planes ou cylindriques. Selon une caractéristique particulière les lamelles sont placées dans un film. Selon une caractéristique spécifique, le film est accolé à la 15 lentille de Fresnel. Selon une autre caractéristique, les lamelles sont placées dans la lentille de Fresnel. L'invention concerne également un rétroprojecteur comprenant une source d'imagerie et un écran tel que mentionné précédemment selon 20 l'invention. 4. Liste des figures. L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la 25 description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 illustre un système d'imagerie connu en soi ; la figure 2 est un synoptique très schématique d'un rétro-projecteur selon un mode de réalisation de l'invention ; les figures 3, 5, 6 et 8 présentent une vue éclatée et en 30 perspective de l'écran du rétroprojecteur de la figure 2 selon différents modes de réalisation de l'invention ; les figures 4, 7 et 9 illustrent une vue de coté schématique d'écrans présentés dans les figures 3, 5, 6 et 8 ; 2910140 3 la figure 10 présente une vue de face d'un élément des écrans des figures 6 et 8 selon une variante de réalisation de l'invention ; et la figure 11 illustre une lentille de Fresnel selon une variante de 5 l'invention. 5. Description détaillée de l'invention. Le principe général de l'invention repose donc sur des lamelles placées avant un élément lenticulaire pour éliminer la plupart voire la totalité 10 des rayons parasites créés par réflexion ou réfraction du faisceau d'imagerie sur une lentille de Fresnel. En effet, les rayons parasites ayant des angles différents des rayons directs de l'image destinée à un spectateur, des lamelles (par exemple dans un film à rideaux ou film à lamelles ou micro louver en anglais) placées avant l'élément lenticulaire, filtre finement 15 angulairement le faisceau d'imagerie. Selon une variante de l'invention, l'élément lenticulaire est remplacé par un écran diffusant pouvant être teinté. La figure 2 est un synoptique très schématique d'un rétro-projecteur 2 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le projecteur 2 comprend : 20 une source d'imagerie 20 produisant un faisceau d'imagerie 25 ayant un axe 26 ; un écran de rétroprojection 24 éclairé par le faisceau 25 ; et deux miroirs de repli 22 et 23 repliant le faisceau 25 et permettant de réduire la profondeur P du projecteur 2. 25 La source d'imagerie 20 et les miroirs 22 et 23, ainsi que leur agencement sont bien connus de l'homme du métier et ne sont pas détaillés davantage. Selon l'invention, l'écran 24 comprend une lentille de Fresnel, un élément lenticulaire 32 et un film à rideaux placé avant l'élément lenticulaire 30 32 sur le trajet du faisceau d'imagerie. La lentille de Fresnel collimate le faisceau vers un spectateur. Le faisceau collimaté traverse l'élément lenticulaire 32 qui permet d'élargir l'angle de vision. Préférentiellement, l'élément lenticulaire 32 comprend des bandes noires (ou black matrix ) qui absorbent les rayons extérieurs et d'éventuels rayons parasites issus du 35 faisceau d'imagerie, non absorbés par le film à rideaux. 2910140 4 La figure 3 présente une vue éclatée et schématique d'une partie de l'écran 24 selon un mode de réalisation comprenant un film 34 avec des lamelles 340 horizontales, placé derrière une lentille de Fresnel réfractive 33. Selon cette vue, le faisceau d'imagerie (comprenant des rayons 350 proches 5 de l'axe optique 26 et 351 plus éloignés de l'axe optique 26) a été représenté déplié, les miroirs de replis étant omis. L'écran 24 comprend également un élément lenticulaire 32 en sortie. La figure 4 présente schématiquement une vue de coté des principaux éléments optiques (source d'imagerie 30 et miroir de repli 31) et 10 de l'écran 24 correspondant au mode de réalisation de la figure 3. Le film à rideaux comprend des lamelles 340 absorbant les rayons les frappant, des zones 341 transparentes (par exemple en une matière acrylique, en matière plastique ou en verre) entre les lamelles 340 laissant passer les rayons incidents du faisceau d'imagerie. Les lamelles absorbantes 15 comprennent, par exemple, une encre noire. Ainsi, les rayons 350 et 351 émis par la source 30 sont réfléchis par le miroir 31 puis traversent la lentille de Fresnel 33 et sont réfractés en sortie de la lentille 33 suivant une direction horizontale. Les rayons réfractés 350 et 351 traversent alors le film 34 puis l'élément 32 en direction d'une 20 zone de vision d'une image, où se situe un spectateur. Selon le mode de réalisation illustré, les lamelles sont horizontales, ce qui permet de faciliter la fabrication du film à rideaux. Préférentiellement, les lamelles 340 sont équidistantes et séparées d'une distance h. Préférentiellement, les lamelles 340 s'étendent d'une face à 25 l'autre du film 34 (selon une variante, une partie ou la totalité des lamelles ne s'étendent pas d'une face à l'autre du film 34). Préférentiellement, la distance h et la largeur e des lamelles est telle que le rapport e/h est supérieur à la tangente d'un angle d'incidence a limite au delà duquel tous les rayons parasites sont absorbés par une lamelle. Avantageusement, a est inférieur 30 ou égal à 5 ; ainsi, le rapport e/h est préférentiellement supérieur ou égal à 11,5. Avantageusement, la distance h est comprise entre 0.8 fois et 5 fois la distance h1 (ou pitch en anglais) entre deux prismes consécutifs de la lentille 33 (Le pitch est généralement compris entre 50 et 200 m). Plus h est grand, moins les rayons désirés du faisceau d'imagerie sont absorbés, ce qui 35 améliore le rendement optique du film. Ainsi, avantageusement, la distance h 2910140 5 est comprise entre 40 m et 1 mm. Selon des modes de réalisation avantageux, la distance h est égale à un nombre entier de fois le pitch . Selon une variante de réalisation, les lamelles ne sont pas planes et horizontales mais sont cylindriques et axées sur l'axe optique 26 du 5 système ; les lamelles sont concentriques et le centre du cercle qu'elles décrivent est sur l'axe 26. Avantageusement, dans ce mode de réalisation, les lamelles sont situées dans les zones d'ombre, c'est-à-dire non éclairées par le faisceau d'imagerie ; dans le mode de réalisation décrit, les lamelles sont donc en face des faces optiques non actives 331 de la lentille 33 (par 10 opposition, aux faces 330 qui réfractent le faisceau d'imagerie. Selon la figure 4 qui peut également représenter une coupe verticale passant par l'axe 26, de cette variante, les lamelles 340 sont situées entre deux surfaces circulaires séparées d'une distance h2 et qui passent par les frontières entre les faces 330 et 331. 15 D'une manière générale, selon l'invention, les lamelles peuvent avoir une forme quelconque dans un plan perpendiculaire à l'axe 26, tout en restant parallèles aux rayons du faisceau d'imagerie traversant le film à rideaux. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, un film à 20 rideaux 100 englobe le faisceau d'imagerie. Selon une variante, tel qu'illustrée en figure 10 qui représente une vue de face du film à rideaux, seule une zone centrale 102 comprend des lamelles 101 (courbes ou non). Cette zone 102 est délimitée par deux plans 1021 et 1022 passant par l'axe 26 et perpendiculaires à cet axe. Avantageusement, les plans 1021 et 1023 25 font un angle 13 compris entre 20 et 60 . La figure 5 présente une vue éclatée et schématique d'une partie de l'écran 24 selon une variante de l'invention, comprenant un film 54 avec des lamelles 340 horizontales, placé derrière une lentille de Fresnel réflective 53. Selon cette vue, le faisceau d'imagerie (comprenant des rayons 350 et 30 351) a été représenté déplié, les miroirs de replis étant omis. L'écran comprend également un élément lenticulaire 32 en sortie. Les rayons 350 et 351 et l'élément 32 sont similaires à ceux de la figure 3 et portent les mêmes références. La figure 6 présente une vue éclatée et schématique d'une partie 35 de l'écran 24 selon une variante de l'invention, comprenant un film 61 avec 2910140 6 des lamelles 60 incurvées, placé derrière une lentille de Fresnel réflective 53. Plus précisément, les lamelles 60 sont circulaires suivant un plan perpendiculaire à l'axe optique 26 du système; les lamelles sont concentriques et le centre du cercle qu'elles décrivent est sur l'axe 26. Selon 5 cette vue, le faisceau d'imagerie (comprenant des rayons 350 et 351) a été représenté déplié, les miroirs de replis étant omis. L'écran comprend également un élément lenticulaire 32 en sortie. Les rayons 350 et 351, la lentille 53 et l'élément 32 sont similaires à ceux de la figure 5 et portent les mêmes références. 10 La figure 7 présente schématiquement une vue de coté des principaux éléments optiques (source d'imagerie 30 et miroir de repli 31) et de l'écran 24 correspondant au mode de réalisation de la figure 5. Le film à rideaux 54 comprend des lamelles 540 absorbant les rayons les frappant, des zones 541 transparentes entre les lamelles 540 15 laissant passer les rayons incidents du faisceau d'imagerie. Ainsi, les rayons 350 et 351 émis par la source 30 sont réfléchis par le miroir 31 puis traversent la lentille de Fresnel 53 et sont réfractés sur une des faces 731 de la lentille 53 puis réfléchis par d'autres faces 732 de la lentille 53 pour être renvoyés vers le film 54 suivant une direction horizontale. 20 Les rayons réfractés 350 et 351 traversent alors le film 54 puis l'élément 32 en direction d'une zone de vision d'une image, où se situe un spectateur. Selon le mode de réalisation illustré, les lamelles 540 sont horizontales. Le film 54 est similaire au film 34. Les variantes de réalisation du film 54 sont également similaires à celles du film 34. De la même manière 25 que le mode de réalisation de la figure 3, un rayon parasite 70 est réfracté par l'une des faces d'entrée de la lentille 73 et est absorbé par une lamelle 540. La figure 7 qui peut également représenter une coupe verticale passant par l'axe 26 de la variante présentée en regard de la figure 6. Les 30 lamelles 60 (correspondant aux lamelles 540 de la figure 7) sont situées entre deux surfaces cylindriques séparées d'une distance h2 et qui passent par les frontières entre les faces 730 et 731. Avantageusement, dans ce mode de réalisation, les lamelles sont situées dans les zones d'ombre; dans le mode de réalisation décrit, les lamelles sont donc en face des faces 35 réfractives 731 de la lentille 73. 2910140 7 D'une manière générale, les lamelles du film placé derrière la lentille de Fresnel réflective 73 peuvent avoir une forme quelconque dans un plan perpendiculaire à l'axe 26, tout en restant parallèles aux rayons du faisceau d'imagerie. 5 Selon une variante illustrée en regard de la figure 11, des lamelles 111 sont intégrées à la lentille de Fresnel 112 (et non pas dans un film). Les fonctions optiques de la lentille de Fresnel 112 sont les mêmes que celles de l'association du film 61 ou 54 et de la lentille 53, les faces d'entrées de la lentille 112 étant similaires à celle de la lentille 53 et les caractéristiques des 10 lamelles 111 sont les mêmes que celles des lamelles du film 61 ou 54, ou plus généralement de toute variante de ces films. La figure 8 présente une vue éclatée et schématique d'une partie de l'écran 24 selon une variante de l'invention, comprenant un film 80 avec des lamelles 340 incurvées parallèles localement aux rayons incidents du 15 faisceau d'imagerie, placé devant une lentille de Fresnel réfractive 53. Selon une variante, la lentille de Fresnel est réfractive. Selon une autre variante, les lamelles sont intégrées à la lentille de Fresnel réfractive (d'une manière similaire à la lentille de la figure 11). Selon la figure 8, le faisceau d'imagerie (comprenant des rayons 350 et 351) a été représenté déplié, les miroirs de 20 replis étant omis. L'écran comprend également un élément lenticulaire 32 en sortie. Les rayons 350 et 351 et l'élément 32 sont similaires à ceux de la figure 3 et portent les mêmes références. La figure 9 présente schématiquement une coupe verticale passant par l'axe 26 des principaux éléments optiques (source d'imagerie 30 25 et miroir de repli 31) et de l'écran 24 correspondant au mode de réalisation de la figure 8. Le film à rideaux 80 comprend des lamelles 800 absorbant les rayons les frappant, des zones 802 transparentes entre les lamelles 800 laissant passer les rayons incidents du faisceau d'imagerie. 30 Ainsi, les rayons 350 et 351 émis par la source 30 sont réfléchis par le miroir 31 puis traversent le film 80 et la lentille de Fresnel 33 et sont réfractés sur une des faces de la lentille pour être renvoyés suivant une direction horizontale. Les rayons réfractés 350 et 351 traversent alors l'élément 32 en direction d'une zone de vision d'une image, où se situe un 35 spectateur. 2910140 8 Les lamelles 800 sont situées entre deux surfaces coniques qui passent préférentiellement par les frontières entre les faces de la lentille 33. D'une manière générale, les lamelles sont parallèles localement aux rayons du faisceau d'imagerie (l'angle 13 que fait localement un rayon 5 incident du faisceau d'imagerie est le même qu'une lamelle adjacente à ce rayon, l'angle 13 variant en fonction de la distance à l'axe 26). Préférentiellement, la distance h et la largeur e des lamelles 800 est telle que le rapport e/h est supérieur à la tangente d'un angle d'incidence limite (par rapport à la lamelle considérée) au delà duquel tous les rayons 10 parasites sont absorbés par une lamelle. Avantageusement, a est inférieur ou égal à 5 ; ainsi, le rapport e/h est préférentiellement supérieur ou égal à 11,5. Avantageusement, la distance h est comprise entre 0.8 fois et 5 fois la distance h1 (ou pitch en anglais) entre deux prismes consécutifs de la lentille 33 Avantageusement, la distance h est comprise entre 40 m et I mm. 15 Selon des modes de réalisation avantageux, la distance h est égale à un nombre entier de fois le pitch . Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment. Selon des modes de réalisation, les lamelles ne sont pas 20 exactement parallèles localement aux rayons (utiles) du faisceau d'imagerie mais sensiblement parallèles (par exemple, pour des rayons de tolérance dans la fabrication). Ainsi, localement, l'angle entre les lamelles et les rayons du faisceau d'imagerie est avantageusement inférieur ou égal à 2 et encore plus avantageusement à 1 . 25 En particulier, l'invention est compatible avec des rétroprojecteurs ayant une structure différente de celle décrite précédemment. En particulier, l'invention est particulièrement bien adaptée à des projecteurs de faible profondeur avec des angles d'incidence du faisceau d'imagerie élevés, sur la lentille de Fresnel. Elle est également compatible avec des projecteurs plus 30 profonds avec un seul ou pas de miroir de repli. L'invention est, en outre, compatible avec des éléments optiques transparents, rigides ou souples, fait dans un matériau quelconque (par exemple verre ou plastique (par exemple acrylique)). 2910140 9 L'homme du métier peut également adapter l'invention avec des systèmes mettant en oeuvre des éléments optiques additionnels, notamment des lentilles de champ, des miroirs, des filtres optiques. Selon des modes de réalisation décrits précédemment, des 5 lamelles horizontales sont avantageusement mises en oeuvre avec un élément lenticulaire dont les lentilles d'axe vertical filtrent les rayons parasites ayant un angle horizontal non nul. Ainsi, le filtrage effectué par les lamelles et celui effectué par l'élément lenticulaire sont complémentaires. Plus généralement, les lamelles placées après la lentille de Fresnel sont 10 avantageusement perpendiculaires à l'axe des lentilles de l'élément lenticulaire. Avantageusement, une distance constante entre les lamelles permet de faciliter la fabrication. Selon des variantes de l'invention, l'espacement entre les lamelles n'est pas constant. 15 REVENDICATIONS 1. Ecran (24) pour rétroprojecteur (2), comprenant une lentille de Fresnel (33, 53) destinée à rediriger un faisceau d'imagerie et un élément lenticulaire (32) sur la face de sortie de l'écran, caractérisé en ce que l'écran comprend des lamelles (340, 540, 60, 800, 111) positionnées avant l'élément lenticulaire et sensiblement parallèles localement aux rayons (350, 351) du faisceau d'imagerie. 2. Ecran selon la revendication 1, caractérisé en ce que, localement, l'angle entre les lamelles et les rayons du faisceau d'imagerie est inférieur ou égal à 2 . 3. Ecran selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les lamelles (340, 540, 60, 111) sont placées après la surface de Fresnel de la lentille de Fresnel. 4. Ecran selon la revendication 3, caractérisé en ce que les lamelles (340, 540) sont planes. 5. Ecran selon la revendication 3, caractérisé en ce que les lamelles sont cylindriques (60). 6. Ecran selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé 25 en ce que les lamelles sont placées (800) avant la surface de Fresnel de la lentille de Fresnel. 7. Ecran selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les lamelles (340, 540, 60, 800) sont placées dans un film. 8. Ecran selon la revendication 7, caractérisé en ce que le film est accolé à la lentille de Fresnel. 9. Ecran selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en 35 ce que les lamelles (111) sont placées dans la lentille de Fresnel. 30 2910140 11 10. Rétroprojecteur (2) comprenant une source d'imagerie (20) et un écran (24) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 5