Brevet FR3027555A1 — publié le 20160429

PROCEDE AMELIORE D'IMPRESSION D'UNE IMAGE SEMI-TRANSPARENTE SUR UNE PLAQUE LENTICULAIRE La présente invention se rapporte aux procédés d'impression de plaques lenticulaires. ETAT DE LA TECHNIQUE L'impression d'une image sur une plaque lenticulaire est utilisée en général pour créer une illusion de relief ou bien pour créer un phénomène dit de « flip », c'est-à-dire pour visualiser des images différentes suivant l'angle sous lequel on observe ladite plaque lenticulaire. Le principe consiste à utiliser comme support d'impression une plaque lenticulaire transparente composée d'un réseau de lentilles, les images à imprimer étant modifiées par un logiciel particulier qui calcule la position où les pixels de l'image seront imprimés par rapport à chacune des lentilles pour créer le phénomène optique désiré. Par exemple, pour créer un phénomène de « flip », la plaque lenticulaire est composée sur une de ses faces d'un réseau de lentilles rectilignes demi-cylindriques parallèles, l'autre face étant plane, et les deux images à visualiser indépendamment l'une de l'autre, suivant l'angle de vision d'un observateur, sont découpées en bandes parallèles puis imbriquées en alternance les unes avec les autres pour être imprimées à proximité du plan focal des lentilles, du côté de la face plane de la plaque lenticulaire. Cette dernière est généralement fabriquée par moulage ou extrusion de polymères transparents tels que le polycarbonate ou le polymétacrylate de méthyle (PMMA). La qualité du phénomène optique recherché est fonction de la précision avec laquelle chaque pixel de l'image est positionné par rapport aux lentilles. Or, pour certaines applications, il est intéressant d'avoir une haute définition de l'image donc d'utiliser des largeurs de lentilles très faibles de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres. L'imprimante, pour imprimer chaque pixel de l'image au bon endroit sur la plaque lenticulaire doit avoir des performances en termes de précision qui soient adaptées à la taille des lentilles. Mais ce type d'impression lenticulaire se heurte à un problème fondamental qui est celui de la qualité de la plaque lenticulaire. En effet, les procédés de fabrication des plaques lenticulaires conduisent à des déformations assez aléatoires de la forme des lentilles et à une variation des distances qui séparent deux lentilles consécutives, correspondant au « pas » du réseau de lentilles. Certaines lentilles rectilignes peuvent par exemple se courber légèrement et perdre leur rectitude. Le « pas » entre les lentilles peut également varier d'une plaque lenticulaire à l'autre, voire sur une même plaque. Ces défauts de fabrication sont d'autant plus présents que les lentilles sont de faibles dimensions et que les dimensions de la plaque sont grandes. En effet, la distance focale des lentilles, donc l'épaisseur de la plaque , 3027555 2 lenticulaire, est proportionnelle à la largeur des lentilles, ce qui signifie que plus la qualité du phénomène optique recherché est grande, plus les lentilles doivent être petites et donc plus les défauts sont présents. Toutefois, les logiciels utilisés en standard pour imprimer des images lenticulaires calculent la position d'impression des pixels par rapport aux lentilles en 5 prenant en compte les dimensions « idéales » du réseau de lentilles de la plaque lenticulaire, et non les dimensions « réelles » qui peuvent être différentes à cause des défauts de fabrications précités. Cela se traduit par des défauts optiques dans la visualisation des images lenticulaires sous certains angles. 10 Dans les techniques connues à ce jour, ce problème a été résolu soit d'une manière statistique, soit d'une manière optique. La manière statistique consiste à ne conserver que les plaques lenticulaires qui, avant ou après impression, sont de bonnes qualités, ce qui peut entraîner des taux de rebuts importants lorsque les plaques lenticulaires sont de faibles épaisseurs, ce qui est le cas lorsque l'on souhaite observer de près une image en haute 15 définition ou bien pour des raisons d'économie sur le coût de la matière première. La manière optique, décrite dans les brevets US8654390 (Chi) et US6709080 (Orasee), consiste dans un premier temps à déplacer une tête de lecture numérique à la surface de la plaque lenticulaire, perpendiculairement à l'axe rectiligne des lentilles, afin de mémoriser le positionnement relatif réel de chaque lentille, puis d'en déduire la position idéale des pixels 20 de l'image à imprimer car cette position idéale des pixels se calcule par rapport au centre de chaque lentille. Dans ce cas, l'impression se fait avec une tête d'impression qui se déplace sur un seul axe et perpendiculairement à l'axe rectiligne des lentilles (pour suivre le même parcours que celui de la tête de lecture optique) et la plaque lenticulaire se déplace périodiquement par incrément sous la tête d'impression et parallèlement à l'axe rectiligne 25 des lentilles afin que l'impression couvre toute la plaque lenticulaire. Ce mode d'impression de la plaque lenticulaire est donc limité à des imprimantes dont la tête d'impression et la plaque lenticulaire se déplacent suivant deux axes perpendiculaires l'un à l'autre. Dans le cas particulier où l'image à imprimer est composée d'une alternance de 30 bandes de pixels et de bandes de transparence, tel que décrit dans le brevet US8264775 (Sunpartner Technologies), l'impression se fait comme une suite d'alternances de zones d'impression et de non impression dont les dimensions sont de l'ordre de la moitié de la largeur d'une lentille; il y a donc un très grand nombre d'alternances d'impression et de non impression ce qui provoque des mouvements répétitifs d'accélération et de décélération de 35 la tête d'impression qui ont pour conséquence d'augmenter le temps total d'impression de la plaque lenticulaire comparativement à une impression qui serait faite en continu. Cette perte de temps, qui est spécifique aux impressions lenticulaires semi-transparentes, est souvent , 3027555 3 incompatible avec des exigences de rentabilité, notamment lorsque lesdites plaques semitransparentes recouvrent de grandes surfaces de panneaux solaires qui ont pour but de favoriser les économies d'énergie. 5 BUT DE L'INVENTION L'invention a pour but principal de décrire un nouveau procédé qui permet d'imprimer avec une grande précision des images lenticulaires comportant des alternances de bandes de pixels et de bandes de transparence, avec un temps global d'impression qui est amélioré comparativement aux procédés connus, notamment ceux qui utilisent une étape 10 préalable de mémorisation de l'état de plaque du lenticulaire puis une impression suivant un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal des lentilles. RESUME DE L'INVENTION Le procédé d'impression en bandes d'une image semi-transparente sur une plaque 15 lenticulaire suivant l'invention comporte trois étapes principales, et une caractéristique quant au sens de déplacement de la tête d'impression de l'imprimante par rapport à l'axe des lentilles de ladite plaque lenticulaire. L'imprimante comprend soit une tête d'impression se déplaçant suivant deux directions perpendiculaires (X,Y) au-dessus d'une plaque lenticulaire qui reste fixe, soit une 20 tête d'impression qui se déplace suivant une seule direction (X) au-dessus d'une plaque lenticulaire qui se déplace suivant un axe (Y) qui est perpendiculaire à l'axe (X) de déplacement de ladite tête d'impression. On définit ci-après par « image semi-transparente » une image composée d'une alternance de bandes de pixels et de bandes de transparence. On définit par « lentilles 25 rectilignes » des lentilles sensiblement demi-cylindriques dont l'axe longitudinal est aussi appelé « axe rectiligne ». Une « plaque lenticulaire » est composée d'une juxtaposition de lentilles rectilignes dont les axes rectilignes sont tous sensiblement parallèles. La première étape consiste à faire un repérage précis de la position de la plaque par 30 rapport au point (0,0), qui est défini par l'imprimante et imprimé sur la plaque lenticulaire, et à mémoriser la position et l'orientation des lentilles sur la plaque lenticulaire. Ce repérage s'effectue de préférence en attribuant à la plaque et à chaque lentille, ou partie de lentille, des coordonnées en abscisse (x) et en ordonnée (y) dans un repère plan orthonormé P(x,y), ledit plan orthonormé prenant son origine aux coordonnées (0,0) de l'impression. Pour 35 effectuer cette opération de repérage, appelée par la suite « scanning », il est possible de positionner une tête de lecture optique au-dessus de la surface plane de la plaque lenticulaire et de déplacer ladite tête de lecture optique afin de balayer en totalité chaque , 3027555 4 point de ladite plaque lenticulaire. Le déplacement de la tête de lecture peut s'effectuer par exemple en parcourant successivement chaque ligne d'abscisse (x) pour chaque valeur d'ordonnée (y). En même temps que ce balayage s'effectue, un enregistreur informatique mémorise en temps réel l'image transmise par la tête de lecture optique. La tête de lecture 5 optique est par exemple la lentille d'un appareil photo ou d'une caméra numérique et l'enregistreur informatique est par exemple la carte mémoire dudit appareil numérique ou un ordinateur. La plaque lenticulaire étant transparente, une partie de la lumière générée par le dispositif de scanning traverse et est déviée par chacune des lentilles ce qui produit, après compilation de toutes les images produites et mémorisées au cours du scanning, une image 10 finale qui est caractéristique de la forme et de la position de toutes des lentilles. Par exemple, un réseau de lentilles parfaites, sensiblement rectilignes et parallèles, formera une image finale composée de lignes sombres sensiblement parallèles dont le pas réel sera égal au pas théorique du réseau de lentilles. L'image finale résultant du scanning optique est alors une représentation très précise de la plaque lenticulaire et du positionnement de 15 chacune des lentilles dans le repère orthonormé P(x,y). La deuxième étape consiste à modifier l'image à imprimer de manière à ce que chaque pixel de ladite image à imprimer s'imprime correctement par rapport aux lentilles. Cette modification de l'image à imprimer utilise un premier calcul qui est celui de la position 20 P1 de chaque pixel à imprimer par rapport à la position théorique Li des lentilles. La position théorique Li des lentilles est donnée par les fabricants des plaques lenticulaires, elle est calculée à partir des caractéristiques du réseau de lentilles, notamment la valeur du ou des « pas » des lentilles suivant un ou plusieurs axes de référence positionnés par rapport aux bord de la plaque lenticulaire. Le calcul de la position P1 par rapport à la position Li est déjà 25 connu de l'homme de métier, il dépend essentiellement de l'effet d'optique que l'on souhaite observer. La modification de l'image à imprimer utilise ensuite un deuxième calcul qui est celui de la position P2 de chaque pixel à imprimer par rapport à la position réelle L2 des lentilles. La position réelle L2 des lentilles est donnée par le scanning de la première étape du procédé, ladite position réelle L2 diffère de la position théorique Li par un écart qui peut 30 être modélisé sous forme d'un segment de droite [SD] dont les extrémités ont pour coordonnées les coordonnées de Li et de L2. Le calcul de la position P2 des pixels à imprimer en regard de chaque lentille consiste alors à déplacer la position théorique P1 desdits pixels d'un segment de droite [SD] équivalent à celui qui a été calculé pour chacune des lentilles. L'image à imprimer résultante est une image modifiée qui s'adapte avec 35 précision à la position réelle des lentilles de la plaque lenticulaire. La troisième étape du procédé d'impression consiste à imprimer ladite image modifiée 12 sur la plaque lenticulaire après mise en correspondance de ladite image 12 et de , 3027555 5 ladite plaque lenticulaire, c'est-à-dire après avoir positionné les deux éléments avec la même origine (0,0) et la même orientation (entre 0 à 3600) autour de cette origine. Le procédé d'impression de ladite image modifiée 12 est caractérisé en ce que le déplacement de la tête d'impression (pendant l'impression) se fait suivant l'axe longitudinal 5 (y) des lentilles de manière à augmenter la vitesse de déplacement de ladite tête d'impression et donc à réduire le temps d'exécution dudit procédé d'impression en comparaison avec une impression qui se ferait suivant l'axe transversal (x) des lentilles. En résumé le procédé pour imprimer une image composée d'une alternance de 10 bandes images et de bandes de transparence sur une plaque lenticulaire constituée d'un réseau de lentilles rectilignes consiste en une première étape de lecture optique et de mémorisation de la position et des dimensions réelles desdites lentilles, puis une deuxième étape de modification de l'image à imprimer afin de repositionner les pixels en tenant compte de la position réelle des lentilles par rapport à leur position théorique, et de leur position 15 réelle sur la table d'impression, puis une troisième étape d'impression de ladite image modifiée sur la plaque lenticulaire. La caractéristique essentielle dudit procédé d'impression est que le sens de déplacement de la tête d'impression et l'impression des bandes images se fait suivant l'axe longitudinal des lentilles, de manière à privilégier le parcours de ladite tête d'impression au-dessus des zones imprimables, en limitant le parcours au-dessus des 20 zones non imprimables, afin de diminuer le temps global de l'impression. Dans un mode de réalisation particulier, une source de lumière fixe, éventuellement collimatée, colorée et/ou polarisée, est placée à proximité de ou sous la plaque lenticulaire afin d'augmenter le contraste de l'image numérique et d'uniformiser les mesures et de 25 s'affranchir de la position de la plaque lenticulaire par rapport au lecteur optique. Dans un autre mode de réalisation particulier, la plaque lenticulaire est composée de lentilles asymétriques et/ou asphériques. 30 Dans une variante du procédé d'impression selon l'invention, une étape additionnelle correspondant à un second scanning de la plaque lenticulaire est effectuée après l'étape d'impression et une analyse comparative est effectuée entre l'image numérique réalisée avant impression et l'image numérique réalisée après impression, de manière à vérifier la précision et la qualité de ladite impression. 35 Dans un autre mode de processus particulier, les pixels imprimés sont constitués, au moins en partie, de matériaux semi-conducteurs aptes à produire de l'énergie électrique lorsqu'ils sont éclairés par une source de lumière. DESCRIPTION DETAILLEE L'invention est maintenant décrite plus en détail grâce aux six figures annexées. La figure 1 est un schéma en coupe d'une plaque lenticulaire (Si) théoriquement parfaite et imprimée de bandes de pixels (Z1) La figure 2 est un schéma en coupe d'un exemple de plaque lenticulaire (S2) réelle 10 et imprimée de bandes de pixels (Z2) La figure 3 est un schéma vu du dessus d'une plaque lenticulaire (Si) théoriquement parfaite et imprimée de bandes de pixels (Z1) La figure 4 est un schéma vu du dessus d'un exemple de plaque lenticulaire (S2) réelle et imprimée de bandes de pixels (Z2) 15 La figure 5 illustre la première étape du procédé d'impression selon l'invention, qui correspond au scanning de la plaque lenticulaire (S2) La figure 6 illustre la troisième étape du procédé d'impression selon l'invention qui correspond à l'impression de la plaque lenticulaire (S2). 20 Le procédé d'impression selon l'invention fait la distinction entre d'une part une plaque lenticulaire (Si) théoriquement parfaite (figure 1) dont le réseau de lentilles (L1) est composé de lentilles, par exemple demi-cylindriques, dont les largeurs P1, P2, P3, P4 sont toutes égales entre elles, l'image imprimée est alors décomposée en bandes de pixels (Z1) qui sont toutes imprimées à la même position relative par rapport auxdites lentilles (L1) ; et 25 d'autre part une plaque lenticulaire (S2) qui présente en réalité (figure 2) des irrégularités dans les dimensions des lentilles (L2), notamment des différences dans les largeurs de lentilles P10, P20, P30, P40, ce qui nécessite de faire varier également la position d'impression des bandes de pixels (Z2) par rapport à la position d'impression théorique (Z1) de manière à conserver l'effet optique désiré. 30 La figure 3 montre (en vue de dessus) une plaque lenticulaire théoriquement parfaite (Si), composée d'un réseau de lentilles rectilignes et parallèles (L1) qui sont imprimées de bandes de pixels (Z1) également rectilignes et parallèles. La figure 4 montre une autre plaque lenticulaire réelle (S2), composée d'un réseau de lentilles (L2) légèrement 35 courbées et dont les « pas » varient, ce qui oblige à imprimer les « bandes » de pixels (Z2) en suivant la courbure des lentilles (L2). La figure 5 représente d'une manière schématique la première étape du processus d'impression selon l'invention qui consiste à réaliser un scanning de la plaque lenticulaire réelle (S2). Ledit scanning se fait en déplaçant une tête de lecture optique (1) sur une partie ou sur toute la plaque lenticulaire (S2) de manière à transmettre (2) et à mémoriser dans un 5 fichier (F1) l'emplacement (D1) de toutes les lentilles dans un repère orthonormé (X,Y). Cette image numérique de la plaque lenticulaire réelle est rendue possible du fait que ladite plaque lenticulaire (S2) renvoie une image qui est caractéristique de sa structure optique réelle. La deuxième étape du processus selon l'invention consiste à modifier le positionnement des bandes d'impression de l'image à imprimer, d'une position théorique 10 (D1) en une position réelle (D2) qui tient compte des déformations réelles de la plaque lenticulaire (S2). Le fichier de données numériques (F2) représente alors l'image définitive à imprimer sur la plaque lenticulaire (S2). La troisième étape du processus selon l'invention (figure 6) consiste à transférer (4) 15 les données d'impression de ladite image définitive (F2) à une imprimante avec comme consigne particulière de déplacer la tête d'impression (3) et d'imprimer les bandes de pixels (Z2) suivant l'axe longitudinal des lentilles (L2), c'est-à-dire suivant l'axe Y de la plaque lenticulaire (S2). La suite du déroulement de l'impression pouvant se faire, en fonction du type d'imprimante utilisé, soit en déplaçant l'axe Y d'impression de la tête (3) d'une distance 20 égale à l'intervalle entre deux bandes d'impression suivant l'axe X de l'imprimante; soit en gardant fixe l'axe Y d'impression de la tête (3) et en déplaçant la plaque lenticulaire S2 suivant son axe X d'une distance égale audit intervalle. L'intérêt d'effectuer l'impression lenticulaire suivant l'axe longitudinal des lentilles (Y) et non suivant son axe transversal (X), particulièrement lorsque l'image à imprimer est composée d'une alternance de bandes de 25 pixels et de bandes de transparence non imprimables, est que la vitesse de déplacement de la tête d'impression est plus importante et qu'il s'ensuit que la durée d'impression devient moindre. Ce gain de temps étant multiplié par le nombre d'impression lenticulaire à effectuer, il devient important pour de grandes séries d'impression, ce qui réduit avantageusement le coût global de l'opération. 30 EXEMPLE DE REALISATION L'impression d'une image sur une plaque lenticulaire composée de lentilles rectilignes demi-cylindriques est réalisée d'une part suivant un procédé déjà connu et d'autre part suivant le procédé qui fait l'objet de cette invention. Les résultats obtenus suivant ces 35 deux protocoles sont ensuite comparés afin de valider les avantages de l'un par rapport à l'autre. Les dimensions des bandes images qui alternent avec les bandes de transparence ont été calculées par un logiciel connu afin de s'adapter à une plaque lenticulaire de 1 x 1 mètre. L'impression est réalisée par une imprimante de type « FlatBed UV ». Le procédé connu comprend : 1 > Un pré-traitement qui consiste en - une mesure du pas moyen du réseau de lentilles de la plaque lenticulaire ; - une mise au rebut des supports présentant un niveau de défauts trop important ; - un traitement d'image qui prend en compte les dimensions et le positionnement théoriques de la plaque lenticulaire. 2 > L'impression de l'image traitée, le sens d'impression se faisant selon un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal des lentilles. 3 > Un contrôle de la qualité du résultat, les supports imprimés présentant des défauts de positionnement des bandes images étant mis au rebut. Le procédé suivant l'invention comprend : 1 > Un pré-traitement qui consiste en : - un scanning de la plaque lenticulaire posée sur la table d'impression ; - une détection automatique du positionnement de la plaque lenticulaire par rapport à l'origine de l'impression ; - un traitement de l'image qui tient compte de la position réelle des lentilles, y compris leurs défauts de structure. 2> L'impression de l'image traitée; le sens d'impression se faisant selon un axe parallèle à l'axe longitudinal des lentilles. 3> Un contrôle de la qualité du résultat; ledit contrôle se faisant par un nouveau scanning de 25 la plaque lenticulaire imprimée; les premiers contrôles permettant d'optimiser les paramètres d'impressions des plaques à imprimer suivantes, ceci afin de minimiser progressivement les défauts d'impression et de limiter au final le nombre de plaques imprimées mises au rebut. Les éléments comparatifs des deux procédés sont les suivants : Etapes Procédé connu Procédé selon l'invention Pré-traitement Temps > 30 min Temps 30% Taux de rebuts 20% Taux de rebuts REVENDICATIONS1 - Procédé d'impression d'une image composée d'une alternance de bandes images (Z2) et de bandes de transparence (T2) sur une plaque lenticulaire (S2) constituée 5 d'un réseau de lentilles rectilignes (L2) présentant un axe longitudinal (Y), ledit procédé consistant en une première étape de lecture optique et de mémorisation de la position et des dimensions réelles desdites lentilles, puis une deuxième étape de modification de l'image à imprimer (Z1) afin de repositionner les pixels (Z2) en tenant compte de la position réelle des lentilles (L2) par rapport à leur position théorique (L1) et de leur position réelle sur la table 10 d'impression, puis une troisième étape d'impression de ladite image modifiée (F2) sur la plaque lenticulaire (S2), ledit procédé d'impression étant caractérisé en ce que le sens de déplacement de la tête d'impression (3) et l'impression des bandes images (Z2) se fait suivant l'axe longitudinal (Y) des lentilles, de manière à privilégier le parcours de ladite tête d'impression 15 au-dessus des zones imprimables (Z2) en limitant le parcours au-dessus des zones non imprimables (T2) afin de diminuer le temps global de l'impression (Figure 4). 2 - Procédé d'impression selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une source de lumière, qui est éventuellement collimatée, colorée et/ou polarisée, est 20 placée à proximité de ou sous la plaque lenticulaire afin d'augmenter le contraste de l'image numérique (F1) de la plaque lenticulaire (S2). 3 - Procédé d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque lenticulaire (S2) est composée de lentilles asymétriques 25 et/ou asphériques. 4 - Procédé d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' un second scanning de la plaque lenticulaire est réalisé après l'étape d'impression et en ce qu'une analyse comparative est effectuée entre l'image numérique 30 (F1) réalisée avant impression et l'image numérique réalisée après impression, de manière à vérifier la précision et la qualité de ladite impression. - Procédé d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pixels imprimés (Z2) sont constitués, au moins en partie, de 35 matériaux semi-conducteurs aptes à produire de l'énergie électrique lorsqu'ils sont éclairés par une source de lumière.