NUMÉRIQUES, EN PARTICULIER D'UNE IMAGE AUTO- STÉRÉOSCOPIQUE OU D'UNE SÉQUENCE D'IMAGES AUTO- STÉRÉOSCOPIQUES

1. Domaine technique de l'invention

L'invention concerne un dispositif de projection aérienne et dématérialisée d'une image ou d'une séquence d'images. L'invention concerne également un dispositif de projection aérienne et dématérialisée d'une image auto-stéréoscopique ou d'une séquence d'images auto-stéréoscopiques formant un contenu vidéo.

2. Arrière-plan technologique

Un dispositif de projection aérienne et dématérialisée d'un objet est un dispositif qui permet de projeter une image de l'objet en avant d'une fenêtre pratiquée dans un boîtier et qui donne à l'observateur l'illusion d'un objet tridimensionnel qui flotte dans l'espace.

Un tel dispositif est connu pour la projection d'objets réels. Un tel dispositif comprend typiquement un boîtier (opaque ou non) dans lequel est ménagée une ouverture destinée à former une fenêtre d'observation de l'image dématérialisée, un système optique, en général une lentille de Fresnel ou une lentille ou ensemble de lentilles ou un miroir concave, et un objet agencé à distance du système optique qui est configuré pour orienter l'image de l'objet vers la fenêtre d'observation.

Par exemple, le document US6817716 décrit un tel dispositif comprenant un compartiment inférieur dans lequel un objet réel est éclairé par une source de lumière, un compartiment supérieur comprenant une fenêtre d'observation ménagée en face avant, un miroir concave et un miroir plan semi-réfléchissant incliné à 45 degrés sur l'axe optique du miroir concave sur lequel est centré la fenêtre d'observation, ledit miroir semi-réfléchissant étant agencé entre la fenêtre d'observation et le miroir concave au droit de l'objet réel. Ainsi, l'image de l'objet est réfléchie partiellement par le miroir semi-réfléchissant incliné à 45 degrés en direction du miroir concave qui renvoie l'image vers le miroir semi-réfléchissant qui laisse passer une partie de l'image vers la fenêtre d'observation. L'observateur a alors l'impression de voir l'objet réel flotter en avant de la fenêtre d'observation.

L'un des problèmes de cette solution, si on remplace l'objet réel par une image numérique, est qu'une partie de l'image réfléchie par le miroir concave est également réfléchie par le miroir semi-réfléchissant vers la source. Cette image retour n'a que rarement d'incidence dans le cas d'un objet réel car elle est tridimensionnelle et à l'envers de sorte qu'elle éclaire l'objet en retour sans en altérer l'aspect et les détails. En effet, l'objet réel est un objet en 3 dimensions et est très fortement éclairé directement ce qui rend l'image réfléchie peut destructrice. En d'autres termes, dans le cas d'un objet réel, l'image retour constitue au plus (à de rares exceptions près, par exemple : le cadran d'une montre) un éclairage additionnel de l'objet réel, ce qui ne perturbe pas le fonctionnement du dispositif. En revanche, si à la place d'un objet réel, on place un écran plan d'affichage d'une image numérique pour être perçu à l'échelle 1, l'image retour interfère avec l'image source car elle se forme exactement au même niveau et avec une netteté maximum à la surface dudit écran, de sorte que l'image projetée est fortement dégradée. L'une des solutions possibles pour contrer ce phénomène pourrait être de rapprocher l'écran d'affichage de l'image numérique à projeter du système optique pour obtenir un effet de grossissement de l'image projetée parce qu'elle est projetée plus loin vers l'observateur et par conséquent dé-focaliser l'image retour de sorte qu'elle soit diffuse et n'interfère donc plus avec l'image d'origine n'étant plus sur le même plan, mais très en arrière. En revanche, le rapprochement de l'écran d'affichage du miroir concave dégrade la qualité de l'image en lui donnant une apparence très bombée liée à la perspective conique utilisée loin des conditions de conjugaison du plan objet avec le plan image à l'échelle 1.

Les inventeurs ont cherché à améliorer les dispositifs connus et à adapter la technique de projection aérienne et dématérialisée d'un objet réel aux images numériques, et en particulier aux images auto stéréoscopiques.

Une image auto-stéréoscopique est constituée d'une pluralité d'images élémentaires imbriquées correspondant chacune à un point de vue différent d'un objet ou d'une scène. La visualisation d'une image auto stéréoscopique implique l'utilisation d'un dispositif optique sélecteur, du type réseau de lenticules cylindriques, agencé devant l'écran d'affichage auto stéréoscopique. Ce dispositif optique sélecteur permet de faire en sorte que les yeux de l'observateur ne perçoivent que deux images élémentaires respectives correspondants à deux points de vue différents, ce qui donne une illusion de volume stéréoscopique 3D en jaillissement et en profondeur.

3. Objectifs de l'invention

L'invention vise à fournir un dispositif de projection aérienne et dématérialisée d'une image numérique qui pallie au moins certains des inconvénients des solutions connues.

L'invention vise aussi à fournir un tel dispositif qui soit adapté à une image auto stéréoscopique ou à une séquence d'images autostéréoscopiques.

L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un dispositif de projection aérienne et dématérialisée d'une image numérique, notamment auto stéréoscopique, qui améliore le confort visuel de l'observateur.

L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un dispositif de projection aérienne et dématérialisée d'une image numérique, notamment auto stéréoscopique, qui soit compact.

L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un dispositif de projection aérienne et dématérialisée d'une image numérique, notamment auto stéréoscopique, qui permet une interaction de l'observateur avec l'image dématérialisée.

L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un dispositif de projection aérienne et dématérialisée d'une image numérique, notamment auto stéréoscopique, qui soit utilisable dans tous types d'industrie, en particulier dans le domaine médical, automobile, aéronautique, ferroviaire, publicitaire, les musées, l'éducation et la formation etc.

L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un dispositif clôt de projection aérienne et dématérialisée d'une image numérique permettant de voir l'image sans la possibilité d'avoir accès aux composants du dispositif et sans les reflets multiples occasionnés par la présence d'une vitre perpendiculaire à l'axe optique principale de sortie.

4. Exposé de l'invention

Pour ce faire, l'invention concerne un dispositif de projection aérienne et dématérialisée d'une image numérique autostéréoscopique comprenant :

- un boîtier comprenant une paroi avant, une paroi arrière, reliées l'une à l'autre au moins par une paroi supérieure et une paroi inférieure, ladite paroi avant comprenant une ouverture formant une fenêtre d'observation de ladite image numérique autostéréoscopique projetée,

- un système optique comprenant au moins un miroir sphérique concave présentant un axe optique, une focale F, un centre de rayon de courbure C situé sur ledit axe optique, ledit système optique étant agencé dans ledit boîtier de sorte qu'il puisse orienter au moins une partie de la lumière incidente reçue vers ladite fenêtre d'observation pour y former une image dématérialisée et flottante de l'image numérique,

- un écran d'affichage d'images autostéréoscopiques à N points de vues surmonté d'un réseau de lenticules cylindriques formant un composant optique sélecteur des points de vues de ladite image numérique autostéréoscopique à projeter, logé dans ledit boîtier en regard dudit miroir sphérique à une distance sensiblement égale au double de la focale F, et écarté dudit axe optique dudit miroir sphérique, perpendiculairement à cet axe optique d'une distance au moins égale à la demie-hauteur de l'écran d'affichage, ladite hauteur étant définie selon l'axe perpendiculaire audit axe optique.

Un dispositif selon l'invention permet la projection dématérialisée à travers une fenêtre d'observation ménagée dans un boîtier d'une image numérique affichée sur un écran d'affichage logé dans le boîtier. Selon l'invention, l'écran d'affichage est décalé par rapport à l'axe optique du miroir sphérique d'une distance au moins égale à la demie-hauteur de l'écran d'affichage, pour éviter que l'image réfléchie par le miroir sphérique ne vienne interagir avec l'image d'origine affichée sur l'écran d'affichage. Cette image réfléchie par le miroir sphérique peut soit être directement visualisée par l'observateur en ménageant la fenêtre d'observation en regard de cette image retour, auquel cas l'image réfléchie par le miroir sphérique forme l'image dématérialisée, soit subir une ou plusieurs réflexions additionnelles par un ou plusieurs miroirs, tels que des miroirs semi-réfléchissants, et en ménageant la fenêtre d'observation en regard de l'image réfléchie par le dernier composant optique sur le chemin optique ainsi formé par les miroirs semi- réfléchissants.

L'écran d'affichage étant logé dans le boîtier à une distance sensiblement égale au double de la focale F du miroir sphérique, au même niveau que le centre du miroir concave, l'image projetée au niveau de la fenêtre d'observation est inversée à l'échelle 1. L'image projetée étant à l'échelle 1, elle garde la qualité de l'image source, sans présenter de grandis sèment, ce qui minimise les déformations géométriques de la perspective conique introduite par l'optique de projection.

Selon le type d'image à projeter, l'écran peut avantageusement être pivoté de 180 degrés pour que l'image projetée soit à l'endroit pour l'observateur.

En outre, l'écran d'affichage est un écran d'affichage d'images autostéréoscopiques à N points de vues surmonté d'un réseau de lenticules cylindriques formant un composant optique sélecteur des points de vues de l'image.

Cet aspect de l'invention permet de projeter des images en relief aériennes et flottantes qui jaillissent de la fenêtre d'observation. Contrairement à la projection de l'image tridimensionnelle d'un objet réel qui se trouve affectée d'un grandis sèment perspectif conique important, l'image tridimensionnelle reste équivalente à celle que l'on percevrait en vision directe sans grandissement exagéré. En effet, le relief est dû à la vision binoculaire mais les images auto stéréoscopiques sont plates et coplanaires.

Selon une première variante de l'invention, ledit miroir sphérique est agencé au niveau de la paroi arrière du boîtier, et ledit écran est agencé au niveau de ladite fenêtre d'observation ménagée dans ladite paroi avant dudit boîtier, en symétrie de ladite fenêtre d'observation par rapport à l'axe optique dudit miroir sphérique, de sorte que l'image de l'écran réfléchie par ledit miroir sphérique forme directement l'image flottante et dématérialisée de l'image au niveau de la fenêtre d'observation. L'image est bien dématérialisée et flottante mais se situe dans la fenêtre d'observation.

Selon une deuxième variante de l'invention, ledit miroir sphérique est agencé au niveau de ladite paroi supérieure dudit boîtier, ledit écran est agencé au niveau de ladite paroi inférieure dudit boîtier, ledit système optique comprend en outre un miroir semi-réfléchissant agencé incliné sur le chemin optique reliant ledit écran et ledit miroir sphérique au niveau de la fenêtre d'observation de sorte que l'image affichée par ledit écran apparaît, après une transmission par le miroir semi- réfléchissant, une réflexion sur le miroir sphérique et une réflexion sur le miroir semi-réfléchissant, dématérialisée et flottante à travers la fenêtre d'observation pour un observateur.

Selon cette variante, le miroir semi-réfléchissant ou semi-transparent présente avantageusement une face arrière anti reflet et une face avant partiellement réfléchissante pour éviter l'effet d'une double réflexion sur les deux faces du verre. Ainsi, le miroir semi-réfléchissant est transparent en transmission par l'arrière, mais il réfléchit une partie du rayonnement en face avant. Dès lors, en inclinant le miroir semi-transparent suivant un angle de l'ordre de 45° sur le chemin optique entre l'écran d'affichage et le miroir sphérique, une partie de la lumière issue de l'image source de l'écran traverse le miroir plan semi-transparent sans être déviée (une partie est réfléchie vers l'intérieur en se perdant vers l'arrière), puis vient frapper la surface du miroir sphérique, est réfléchie, puis rebondit sur la face réfléchissante du miroir semi-transparent et une partie de la lumière est donc déviée vers la fenêtre d'observation pour former l'image aérienne et dématérialisée de l'image source en avant de la fenêtre. Cette image est à l'endroit si l'écran est placé à l'envers dans le boîtier. L'autre partie des rayons lumineux traverse en ligne droite le miroir semi- réfléchissant, comme s'il n'existait pas, pour venir former une image de l'écran en symétrie de l'écran, mais à l'envers. L'écran étant décalé suivant la direction perpendiculaire à l'axe optique du miroir sphérique, cette image en symétrie n'interagit pas avec l'écran d'affichage, et la qualité de l'image est préservée.

Cette architecture du dispositif selon la deuxième variante avec le miroir sphérique, la fenêtre d'observation et l'écran agencés respectivement au niveau des parois supérieure, avant et inférieure, et la présence d'un miroir semi-réfléchissant sur le chemin optique, permet d'éviter que la lumière venant de l'extérieur par la fenêtre d'observation ne vienne, après réflexion sur le miroir concave, perturber l'image aérienne formée par le dispositif. En effet, la présence du miroir semi- réfléchissant incliné à 45° sur le chemin optique entre la fenêtre d'observation et le miroir concave, assure que seule une partie du rayonnement venant de l'extérieur atteint le miroir concave. Ce dernier réfléchit également ce rayonnement dont seule une partie est à son tour transmis vers la fenêtre d'observation. En d'autres termes, l'image de l'environnement réfléchie par le miroir concave, lorsque ce dernier est agencé suivant l'architecture de cette deuxième variante, apparaît très sombre au niveau de la fenêtre d'observation et ne perturbe donc pas l'image aérienne et dématérialisée formée par le dispositif.

Selon une variante de l'invention, la paroi arrière du boîtier est transparente ou présente une ouverture sur l'extérieur de sorte que l'observateur puisse, par transparence, visualiser des éléments réels en arrière plan ou affichés virtuellement sur un écran plat ou auto stéréoscopique, en combinaison avec l'image jaillissante de la fenêtre d'observation.

Avantageusement et selon l'invention, ledit miroir sphérique est pivoté autour dudit centre du rayon de courbure C d'un angle prédéterminé et ledit écran d'affichage est incliné par rapport au miroir sphérique de telle sorte que la normale au centre de l'écran est perpendiculaire au plan tangent dudit miroir sphérique, de manière à compenser un effet de trapèze de l'image projetée introduit par le décalage dudit écran d'affichage par rapport à l'axe optique du miroir sphérique.

Selon cet aspect de l'invention, un effet de trapèze introduit par le décalage de l'écran par rapport à l'axe optique du miroir sphérique est compensé en inclinant l'écran pour qu'il épouse au mieux une courbure symétrique à celle du miroir sphérique agencé en regard. En pratique, l'écran d'affichage présente une extrémité distale correspondant au bas de l'image affichée et située vers la paroi arrière du boîtier, et une extrémité proximale correspondant au haut de l'image affichée et située vers la paroi avant du boîtier. L'écran est incliné de sorte que ladite extrémité distale de l'écran d'affichage soit surélevée par rapport à ladite extrémité proximale de manière à compenser l'effet de trapèze de l'image projetée introduit par le décalage dudit écran d'affichage par rapport à l'axe optique du miroir sphérique.

En outre, le miroir sphérique est pivoté autour du centre du rayon de courbure C d'un angle prédéterminé. Autrement dit, le miroir est avancé vers la paroi avant du boîtier selon le plan de sa courbure, ce qui permet de recentrer l'image par rapport à la pupille d'observation et à la fenêtre d'observation. La fenêtre d'observation est constituée par l'ouverture pratiquée en face avant du dispositif et la pupille d'observation est constituée par le reflet du miroir concave dans le miroir semi transparent à 45° perçu comme s'il était disposé verticalement au fond du dispositif en regard de la fenêtre. Bien que la pupille soit en arrière et l'image aérienne en avant, cette dernière disparaît dès que l'œil de l'observateur ne voit plus la pupille en arrière de l'image flottante. Ainsi, le reflet du miroir se comporte bien comme une pupille d'observation. Plus le miroir est grand au regard de sa focale et plus l'observation hors axe principal est facilitée. Il devient possible de s'écarter de l'axe central sans voir disparaître l'image flottante. La difficulté réside dans la réalisation de miroir très ouvert, c'est-à-dire avec un diamètre le plus large possible et une focale la plus courte possible.

Avantageusement et selon l'invention, le dispositif comprend un dispositif de pré-compensation des distorsions de l'image plate affichée par ledit écran d'affichage de sorte que l'image projetée, après réflexion par ledit miroir sphérique qui forme un dispositif optique convergent, retrouve une géométrie conforme à la géométrie originale de l'image auto stéréoscopique.

Les distorsions sont la courbure sphérique du plan de l'image (peu gênant en général, il peut faire l'objet d'une légère correction grâce à l'aspect tridimensionnel de l'image affichée. On simule une courbure inverse du plan image pour le compenser). Pour les autres déformations en x et en y, la distorsion en ballon des lignes droites plus on s'éloigne de l'axe du miroir concave (le bas de l'image est relativement déformé alors que le haut de l'image ne l'est pas), la solution procède du traitement d'images.

Avantageusement et selon cet aspect de l'invention, ladite image projetée s'étendant dans un repère prédéterminé d'axes x, y, z, ledit dispositif de compensation est formé, dans la direction de l'axe z, par ledit réseau de lenticules cylindriques dudit écran d'affichage d'images autostéréoscopiques dans lequel un pas dudit réseau a été réduit par rapport au pas optimal permettant une observation à une distance nominale prédéterminée desdits images auto stéréoscopiques en l'absence du miroir sphérique.

L'utilisation d'un écran d'affichage d'une image auto stéréo scopique en lieu et place d'un écran d'affichage d'une image plate génère des difficultés additionnelles du fait de la présence du miroir sphérique concave qui modifie le rapport de pas entre le réseau lenticulaire et le pas de l'écran et soumet l'ensemble aux lois de perspective conique. En effet, on détermine le pas d'un réseau lenticulaire pour une distance d'observation idéale choisie en déterminant le pas dudit réseau en tenant compte de sa focale (distance des centres optiques des micros lentilles à la surface de l'écran, et du pas dudit écran. Selon une position idéale théorique d'un œil placé à la distance voulue, on lance des rayons qui doivent passer par chaque centre optique des micros lentilles pour viser les points de l'écran modulo N (N étant le nombre de points de vue choisi). Les effets de la perspective conique générée par la présence du système optique de projection, modifie le pas apparent du réseau lenticulaire en l'agrandissant un peu par rapport au pas de l'écran. L'alignement souhaité n'est plus possible, l'ensemble produira un grand nombre de moirés incompatible avec le résultat souhaité. Pour corriger la distorsion du pas apparent du réseau lenticulaire du dispositif auto stéréoscopique, une première solution est de dévier les rayons lumineux issus de l'écran vu au travers les micros lentilles au niveau de l'écran par un dispositif optique réfractant de même focale que le miroir pour renvoyer les rayons parallèles à l'infini après le miroir concave (dans ce cas, il faut des lentilles suffisamment grandes pour couvrir toute la surface de l'écran et de focale suffisamment courte pour compenser les effets du miroir). En pratique, il est difficile de réaliser cela avec des lentilles standards parce qu'elles seraient alors trop épaisses pour pouvoir être intégrées dans un boîtier compact. En revanche, un ensemble de lentilles de Fresnel pourrait, grâce à leur très faible épaisseur, être combinée pour y parvenir. Cela étant, les lignes concentriques de lentilles de Fresnel moirent avec les lignes des lentilles du réseau lenticulaire de l'écran auto stéréoscopique et les surfaces lisses et réfléchissantes occasionnent de très nombreuses réflexions dans ce dispositif totalement optique. Cette solution pour former un dispositif de pré-compensation est donc en pratique difficile à mettre en œuvre, quand bien même elle permet de compenser les effets de la perspective conique, la courbure de champs et le changement de grandissement différentiel entre le pas de réseau et le pas de perçage (pitch) de l'écran considéré.

Une autre solution avantageuse est de calculer un nouveau pas de réseau lenticulaire appliqué à l'écran auto stéréoscopique. Bien que la focale du réseau lenticulaire soit très petite (sa distance à l'écran est en moyenne de 1mm), le fait d'être utilisé dans le cadre de la perspective conique, le grandissement différentiel du réseau lenticulaire et de l'écran ne se corresponde plus. Le dixième de micron de précision (voire moins) est d'ordinaire nécessaire au réglage de la distance d'usage de ces écrans. Les calculs faits pour la fabrication de ces composants optiques prennent en compte la taille des sous-pixels des écrans, la focale des microlentilles (distances des centres optiques à la surface de l'écran), la distance théorique idéale d'observation, le nombre de points de vue et les conditions de bases stéréoscopiques choisies pour l'application.

En d'autres termes, selon cet aspect de l'invention, le dispositif de pré- compensation est formé par ledit réseau de lenticules cylindriques dudit écran d'affichage d'images autostéréoscopiques pour lequel le pas est réduit par rapport au pas optimal permettant une observation à une distance nominale prédéterminée desdits images autostéréoscopiques en l'absence du miroir sphérique.

Avantageusement et selon cet aspect de l'invention, ladite image projetée s 'étendant dans un repère prédéterminé d'axes x, y, z, ladite image numérique affichée sur ledit écran d'affichage auto stéréoscopique est également pré-déformée pour compenser les déformations géométriques en x et en y de l'image projetée liées au décalage dudit écran d'affichage par rapport à l'axe optique dudit miroir sphérique et à la présence d'un miroir sphérique concave formant un système optique soumis aux règles de la perspective conique.

Cette pré-déformation numérique des images combinée à la précompensation conique du réseau lenticulaires permet d'obtenir une image projetée qui retrouve ses dimensions originales dans les 3 dimensions.

Avantageusement et selon l'invention, le dispositif comprend en outre au moins un capteur de détection et de reconnaissance de mouvements d'un observateur monté sur ladite paroi avant ou supérieure dudit boîtier au voisinage de ladite fenêtre d'observation et une unité de traitement reliée audit capteur et/ou audit écran d'affichage de sorte que des mouvements de l'observateur permettent la commande de l'écran d'affichage pour modifier l'image projetée, donnant ainsi à l'observateur l'illusion de manipuler ladite image projetée et/ou permettent la commande d'équipements annexes reliés à l'unité de traitement, ladite image aérienne et dématérialisée formant ainsi une interface de commande de ces équipements annexes.

Selon cet aspect de l'invention, le dispositif comprend un capteur de détection de mouvement calibrée par rapport à l'écran de manière à ce que les mouvements de l'observateur devant ce capteur donnent le sentiment d' interagir avec l'image dématérialisée.

Par exemple, dans le cas d'une projection d'une image auto stéréoscopique, le détecteur de mouvement peut être configuré pour que l'observateur fasse tourner l'image projetée comme s'il s'agissait d'un objet réel, par exemple en affichant successivement les différents points de vue de l'image.

Le capteur de détection et de reconnaissance de mouvements permet aussi à l'observateur, selon certains modes de réalisation, de commander des équipements annexes reliés à l'unité de traitement. Ainsi, l'image aérienne et dématérialisée projetée forme une interface de commande de ces équipements annexes.

Cet aspect de l'invention présente une multitude d'applications dans une multitude de domaines techniques, notamment en médicine, dans l'automobile, l'aéronautique, la muséographie, etc.

En effet, il est possible avec un dispositif selon cet aspect de l'invention d'établir une interface virtuelle de tout ce qui se trouve dans le cockpit d'un avion, l'habitacle d'une voiture, etc., et de commander ainsi l'ensemble des équipements à commandes numériques par une interaction avec l'image virtuelle en relief projetée par le dispositif selon l'invention.

Dans un musée, les visiteurs pourront manier sans risque des représentations d'objets rares et précieux et pourront accéder à de nombreuses informations de façon ludiques, interactives et efficaces.

Dans le domaine du luxe, il devient possible d'afficher en très haute résolution des images d'objets précieux, rares, voir uniques et de permettre aux clients et curieux d'en découvrir toutes les qualités sans prendre aucun risque et en optimisant l'illusion de la présence réelle de l'objet.

L'effet de jaillissement produit par un dispositif selon l'invention, dans le cadre d'une image auto-stéréoscopique, permet également de présenter un objet à l'extérieur d'une vitrine, à quelques centimètres de la vitrine, en donnant ainsi la sensation de pouvoir prendre l'objet dans sa main et d'interagir avec lui.

Avantageusement et selon l'invention, ledit écran d'affichage est configuré pour pouvoir afficher une séquence d'images numériques formant un contenu vidéo.

Avantageusement et selon l'invention, au moins une image numérique est une image destinée à une application médicale, automobile, ferroviaire aéronautique, publicitaire, etc.

Avantageusement et selon l'invention, le dispositif comprend en outre une vitre antireflet s 'étendant dans ladite fenêtre d'observation. En variante ou en combinaison cette vitre antireflet est configurée pour former une vitre de protection, anti effraction, par exemple dans le cadre de l'utilisation d'une dispositif selon l'invention dans une bijouterie.

L'invention concerne également un dispositif de projection aérienne et dématérialisée d'une image numérique ; notamment auto-stéréoscopique, caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci- dessus ou ci-après.

5. Liste des figures

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :

- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention,

- la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. 6. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention

Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d'illustration et de clarté.

Les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références dans toutes les figures.

Les modes de réalisation décrits en lien avec les figures concernent l'affichage d'une image auto-stéréoscopique, étant entendu qu'ils peuvent également être mis en œuvre pour l'affichage d'une image numérique non auto- stéréoscopique.

Tel que représenté sur la figure 1, le dispositif comprend un boîtier 10, par exemple un boîtier opaque comprenant une paroi avant 11, une paroi arrière 12, reliées l'une à l'autre par une paroi supérieure 13 et une paroi inférieure 14, ainsi que des parois latérales non visibles sur la vue en coupe de la figure 1.

Dans toute la suite, le dispositif est décrit tel qu'il est lorsque la paroi inférieure 14 s'étend dans un plan horizontal. Aussi, sur la figure 1, la paroi arrière 12 s'étend suivant la verticale, donnée par la direction de la gravité.

La paroi avant 11 comprend une ouverture formant une fenêtre d'observation 15. Cette fenêtre d'observation 15 est de préférence formée d'une vitre anti-reflet inclinée (de l'ordre de 80° par rapport à l'horizontale).

Selon un mode de réalisation non représenté sur les figures, la paroi arrière du boîtier peut être transparente ou présenter une ouverture sur l'extérieur de sorte que l'observateur puisse, par transparence, visualiser des éléments réels en arrière plan ou affichés virtuellement sur un écran plat ou auto stéréoscopique, en combinaison avec l'image jaillissante de la fenêtre d'observation.

Le dispositif selon l'invention comprend également un écran 23 d'affichage d'une image auto-stéréoscopique à projeter. Cet écran 23 est un écran d'affichage d'images auto-stéréoscopiques à N points de vues surmonté d'un réseau de lenticules cylindriques formant un composant optique sélecteur des points de vues de l'image. Cet écran est par exemple un écran ALIOSCOPY® tel que décrit dans le brevet FR2995713 au nom du demandeur. Cet écran peut être monté dans le boîtier par tous types de moyens, collage, vissage, blocage mécanique, etc.

Le dispositif comprend également un système optique comprenant un miroir sphérique 24 concave d'axe optique 20, de focale F, et de centre de rayon de courbure C situé sur ledit axe optique 20. Il comprend également un miroir semi- réfléchissant 22 agencé incliné sur le chemin optique reliant ledit écran 23 et ledit miroir sphérique 24 au niveau de la fenêtre d'observation 15 de sorte que l'image 31 affichée par l'écran 23 apparaît, après une transmission par le miroir semi- réfléchissant 22, une réflexion sur le miroir sphérique 24 et une réflexion sur le miroir semi-réfléchissant 22, dématérialisée et flottante à travers la fenêtre d'observation 15 pour un observateur. Le miroir sphérique peut être monté dans le boîtier par tous types de moyens, collage, blocage mécanique, etc.

Selon l'invention, l'écran 23 est agencé en regard du miroir sphérique 24 à une distance sensiblement égale au double de la focale F du miroir sphérique 24, c'est à dire à une distance de l'ordre de deux fois la distance focale F.

En outre, l'écran 23 est décalé par rapport à l'axe optique 20, perpendiculairement à cet axe optique 20 d'une distance au moins égale à la demie- hauteur H/2 de l'écran d'affichage, ladite hauteur H étant définie selon l'axe perpendiculaire audit axe optique.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'écran est un écran de 14 cm de haut, qui est donc décalé de 7 cm perpendiculairement à l'axe optique du miroir sphérique 24.

En outre, le miroir sphérique 24 est pivoté autour du centre du rayon de courbure C d'un angle prédéterminé et l'écran 23 d'affichage est incliné par rapport au miroir sphérique de telle sorte que la normale au centre de l'écran est perpendiculaire au plan tangent du miroir sphérique 24, de manière à compenser un effet de trapèze de l'image projetée introduit par le décalage de l'écran 23 d'affichage par rapport à l'axe optique 20 du miroir sphérique.

Ce pivotement du miroir sphérique se traduit par exemple par un avancement du miroir sphérique 24 vers la paroi avant 11 du boîtier 10 selon le plan de la courbure du miroir. Cet avancement est par exemple de 7cm pour un miroir de 30cm de focale.

Selon le mode de réalisation de la figure 1, l'angle du miroir semi- réfléchissant est légèrement différent de 45 degrés pour que l'image aérienne et dématérialisée soit bien verticale. L'homme du métier pourra sans difficultés faire les tests de réglage pour obtenir l'effet souhaité en fonction des dispositifs optiques utilisés.

Selon le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif comprend un dispositif de pré-compensation des distorsions de l'image plate affichée par l'écran

23 d'affichage de sorte que l'image projetée, après réflexion par le miroir sphérique

24 retrouve une géométrie conforme à la géométrie originale de l'image auto stéréoscopique.

Si l'on considère un repère d'axes x, y, z au niveau de l'image projetée, le dispositif de pré-compensation comprend par exemple un module de traitement d'images pour compenser les déformations en x et en y.

Le dispositif de pré-compensation pour l'axe z est formé par le réseau de lenticules cylindriques de l'écran 23 d'affichage dans lequel un pas du réseau a été réduit par rapport au pas optimal permettant une observation à une distance nominale prédéterminée des images auto-stéréoscopiques en l'absence du miroir sphérique.

En d'autres termes, le réseau de lenticules cylindriques de l'écran 23 présente un pas réduit par rapport au pas optimal permettant une observation à une distance nominale prédéterminée des images auto-stéréoscopiques en l'absence du miroir sphérique. Par exemple, si l'on considère un écran pour un usage à 80 cm, et un miroir sphérique de 30 cm de focale, le réseau lenticulaire doit idéalement correspondre au réseau lenticulaire qui aurait été nécessaire pour une observation à 20 cm.

Sur la figure 1, l'image source affichée par l'écran 23 est schématiquement représentée par la référence 31. L'image virtuelle projetée à l'extérieur du boîtier 10 est schématiquement représentée par la référence 32. L'image retour de l'image source 31 est schématiquement représentée par la référence 33.

Les traits en tirets représentent les trajets des rayons lumineux de l'image source 31 vers le plan de l'image 32 aérienne et dématérialisée. Les traits en pointillés représentent les trajets des rayons lumineux qui forment l'image retour 33. Ainsi, si l'on considère le rayon 41 émis par une extrémité de l'image source 31, il traverse d'abord le miroir semi-réfléchissant 22 par sa face arrière non réfléchissante. Le rayon est réfléchi par le miroir sphérique 24. Une partie de ce rayon lumineux est ensuite réfléchie par le miroir semi-transparent 22 pour former le rayon 41a en direction de la fenêtre d'observation 15 pour former l'image 32 aérienne et dématérialisée. La partie du rayon lumineux non réfléchie traverse le miroir 22 semi-réfléchissant pour former le rayon 41b qui forme l'image retour 33.

Les rayons émis par l'autre extrémité de l'image source 31 et représentés sur la figure 1 sont issus du centre du rayon de courbure du miroir sphérique de sorte que la partie du rayonnement formant l'image retour coïncide avec la direction de l'émission du rayonnement de l'image source.

Le dispositif selon le mode de réalisation des figures comprend également un capteur 40 de détection et de reconnaissance de mouvements d'un observateur monté sur la paroi avant 11 dudit boîtier 10 sous la fenêtre d'observation 15.

Ce capteur est par exemple un capteur Leap Motion® configuré pour pouvoir détecter le mouvement des mains ou d'un objet agité devant le capteur. Ce capteur est relié à une unité de traitement et au capteur 23 d'affichage de manière à pouvoir interagir avec l'image. Cette interaction avec l'image détectée par le capteur et interprétée par l'unité de traitement peut par exemple servir à contrôler tous types d'équipements, par exemple situé dans une voiture, un cockpit d'avion, une salle d'opération médicale, et reliés à l'unité de traitement par tous types de moyens. Ainsi, en fonction des zones de l'image aérienne et dématérialisée que l'observateur touche virtuellement, les équipements peuvent être actionnés, commandés ou réagir suivant les paramétrages préalablement effectués. Le capteur peut également être relié à l'écran 23 pour que les interactions avec l'image virtuelle consistent à modifier l'affichage de l'image, par exemple pour la faire pivoter dans tous les sens souhaités.

La figure 2 représente un autre mode de réalisation selon l'invention. Selon ce mode de réalisation, le système optique comprend uniquement un miroir sphérique concave et un écran d'affichage. Le miroir sphérique est agencé au niveau de la paroi arrière du boîtier, et l'écran est agencé au niveau de la paroi avant du boîtier, en symétrie de la fenêtre d'observation par rapport à l'axe optique dudit miroir sphérique.

Ainsi, selon ce mode de réalisation, l'observateur visualise directement l'image retour de l'image source à travers la fenêtre d'observation. Cette image retour correspond à 100% de la lumière réfléchie par le miroir sphérique étant donné que contrairement au mode de réalisation de la figure 1, il n'y a pas de miroir semi- réfléchissant qui dévie une partie de la lumière. Par ailleurs, une symétrie droite/gauche est appliquée aux images affichées comme dans l'observation par un seul miroir plan.

A l'instar du mode de réalisation de la figure 1 , écran est incliné par rapport au miroir sphérique de telle sorte que la normale au centre de l'écran est perpendiculaire au plan tangent du miroir sphérique 24, de manière à compenser un effet de trapèze de l'image projetée introduit par le décalage de l'écran 23 d'affichage par rapport à l'axe optique du miroir sphérique.

Un dispositif selon l'invention ne se limite pas uniquement aux modes de réalisation décrits et illustrés sur les figures. En particulier, selon d'autres modes de réalisation, le système optique peut comprendre d'autres éléments optiques agencés les uns par rapport aux autres pour pouvoir amener l'image aérienne dématérialisée vers une fenêtre d'observation aménagée ailleurs sur la boite.

Un dispositif selon l'invention peut également être utilisé avec un objet réel même si son objet principal est d'être adapté aux images numériques, et notamment aux images autostéréoscopiques.