FR2926144A1 - Lunette de visualisation en trois dimensions de contenus video numeriques emis par un projecteur. - Google Patents

Abstract

Il est proposé une lunette (10) à base de cristal liquide (18) et permettant la visualisation en trois dimensions de contenus vidéo numériques émis par un projecteur. La lunette (10) de visualisation comprend uniquement un premier polariseur rectiligne (12) et un second polariseur rectiligne (13), d'axe de polarisation P1 et P2 respectivement, les axes de polarisation P1 et P2 étant parallèles ou perpendiculaires entre eux. En outre, le cristal liquide (18) possède une angle de tilt intrinsèque alpha adapté (préférentiellement 22,5 degres ) et est utilisé dans une configuration de lame demi onde. Le cristal liquide (18) comprend également des première et seconde zones distinctes (181, 182) respectivement situées chacune en regard d'un axe de vision. La première zone (181) comporte un premier directeur et la seconde zone (182) comporte un second directeur. Les premier et second directeurs sont orientés de manière à faire entre eux un angle adapté (préférentiellement 45 degres ). Ceci permet d'obtenir une vision « non borgne » en attendant le début de la projection du film et d'obtenir le meilleur contraste possible entre les deux yeux de l'utilisateur lors de la visualisation du contenu vidéo numérique.

Description

Lunette de visualisation en trois dimensions de contenus vidéo numériques émis par un projecteur. 1. Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine de la conception et de la réalisation de lunettes de visualisation alternée à base de cristal liquide notamment pour la visualisation en trois dimensions (3D) de contenus vidéo numériques. 2. Arrière plan technologique On connaît, à travers le document US6943852, une lunette à base de cristal liquide notamment utilisée pour la visualisation en 3D. Cette lunette se compose d'une cellule unique formée par un premier et un second substrat situés en regard l'un de l'autre. L'espace entre les deux substrats forme une cavité accueillant un cristal liquide de type nématique ou ferro-électrique (sans toutefois préciser la configuration pour ce dernier). Pour rappel, les matériaux à base de cristal liquide constituent des matériaux dont on peut modifier les propriétés optiques et notamment la biréfringence en leur appliquant un champ électrique crée par application d'une tension entre les deux substrats. Lorsque placé, par exemple, entre polariseur et analyseur croisés, on obtient alors un obturateur optique commandé en tension. Un tel obturateur optique à base de cristal liquide observe alors au moins deux états suivant l'application ou non d'une tension aux bornes des deux substrats : - un état dit passant selon lequel il laisse passer la lumière et, - un état obturé ou bloquant, selon lequel il ne laisse pas passer la lumière ou selon lequel ils ne laissent passer qu'une faible partie de celle-ci.

Dans le document US6943852 précité, afin de polariser la lumière en entrée et en sortie et laisser passer (ou bloquer) la lumière en sortie, trois polariseurs sont utilisés de part et d'autre de la cellule : un premier polariseur rectiligne d'axe de polarisation P1 est déposé sur la totalité d'une face externe du premier substrat, un second polariseur rectiligne d'axe de polarisation P1 également est déposé sur une partie d'une face externe du second substrat, en regard de l'axe de vision de l'oeil droit et, un troisième polariseur rectiligne d'axe de polarisation P2 orthogonal à l'axe de polarisation P1 est déposé sur une partie de la face externe du second substrat, en regard de l'axe de vision de l'oeil gauche. La cellule de la lunette est commutable, c'est-à-dire que son obturation, commandée par la tension, est déclenchée et cadencée par un signal de synchronisation. La lunette du document US6943852 précité comporte également un interrupteur permettant d'activer une électronique d'alimentation de la cellule. Ainsi, la lunette est constamment alimentée dès lors que l'interrupteur est actionné.

Bien qu'intéressante et efficace, cette technique connue du document US6943852 présente plusieurs inconvénients. Un premier inconvénient concerne le nombre d'éléments nécessaires à la réalisation d'une telle lunette. En effet, une telle lunette comporte nécessairement trois polariseurs, une cellule unique à base de cristal liquide et l'électronique de génération du signal de synchronisation. Le coût de fabrication est donc important. Un deuxième inconvénient concerne la consommation électrique de ce type de lunette à base de cristal liquide nématique. En effet, pour être transparent, un tel cristal liquide doit être alimenté en permanence. Dans le document US6943852, une électronique adaptée permet de piloter le cristal liquide contenu dans la cellule. La mise en marche de cette électronique est réalisée par actionnement de l'interrupteur (position marche ). Classiquement, une telle lunette comporte une batterie autonome. Par actionnement de l'interrupteur, la batterie alimente donc en permanence l'électronique de la lunette de visualisation. Il existe alors un risque réel d'oublier de commuter l'interrupteur en position arrêt et de sélectionner une lunette défaillante dont la batterie est en fin de vie. Un changement de lunette est dans ce cas nécessaire pour continuer à visualiser le film. Un troisième inconvénient concerne la vision perçue par l'utilisateur dès lors que la lunette de visualisation est placée en face du champ de vision de l'utilisateur. En mode arrêt (interrupteur en position arrêt ), c'est-à-dire lorsque l'électronique de commutation de la cellule n'est pas activée, la cellule n'est pas commutée et la vision perçue par l'utilisateur est une vision dite borgne . Seul un champ de vision (oeil droit ou oeil gauche) laisse passer la lumière. En effet, l'axe de polarisation de l'unique polariseur d'entrée est croisé avec l'axe de polarisation du premier polariseur de sortie et parallèle avec l'axe de polariseur du second polariseur de sortie. La lumière traverse donc la cellule uniquement au niveau de la zone définie par les polariseurs croisés lorsqu'il s'agit, par exemple, d'un cristal liquide nématique torsadé. Cette structure impose donc à l'utilisateur une vision borgne . Le dispositif de vision n'est donc pas transparent pour l'utilisateur dès lors que l'interrupteur de l'électronique de commutation n'est pas actionné en position marche pour cadencer la commutation des cristaux liquides de la cellule et éviter ainsi une vision borgne . 3. Objectifs de la présente invention L'invention, dans au moins un mode de réalisation, a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique. Plus précisément, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un objectif est de proposer une lunette de visualisation en trois dimensions, à base de cristal liquide, qui est facile à fabriquer pour un moindre coût de fabrication.

Au moins un mode de réalisation de l'invention a également pour objectif de fournir une lunette de visualisation robuste adaptée à être manipulée un grand nombre de fois.

Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une lunette de visualisation peu consommatrice d'énergie. Un objectif complémentaire d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une lunette de visualisation transparente pour l'utilisateur dès lors que la lunette de visualisation est placée sur le champ de vision de l'utilisateur en attendant le début de la projection du film (mode "veille"). Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une lunette de visualisation adaptée à suivre les cadences d'affichage de contenus numériques en trois dimensions. 4. Exposé de l'invention Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé une lunette de visualisation en trois dimensions de contenus vidéo numériques émis par un projecteur, ladite lunette comprenant : - une unique cellule comprenant des premier et second substrats disposés en regard l'un de l'autre pour former un espace libre; - un cristal liquide placé dans ledit espace libre et utilisé dans une configuration de lame demi onde; - un premier polariseur rectiligne d'axe de polarisation P1 adapté à polariser une lumière en provenance dudit projecteur et disposé sur une première surface externe du premier substrat de la cellule. De manière remarquable, ladite lunette de visualisation est caractérisée en ce que : - un second polariseur rectiligne d'axe de polarisation P2 est disposé sur une seconde surface externe du second substrat, lesdits axes de polarisation des premier et second polariseurs étant parallèles ou perpendiculaires entre eux, - le cristal liquide comporte des premières et secondes zones distinctes situées chacune en regard d'un axe de vision, droit et gauche 20 25 respectivement, la première zone comportant un premier directeur et la seconde zone comportant un second directeur, lesdits premier et second directeurs : * étant symétriques et formant chacun un angle (3 par rapport à une première direction B1 définie comme la bissectrice des deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs respectivement, si lesdits deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs sont perpendiculaires entre eux, * ou étant symétriques et formant chacun un angle (3 par rapport à une deuxième direction B2 faisant un angle de 45° par rapport à un axe commun de polarisation P des premier et second polariseurs, si lesdits deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs sont parallèles entre eux, * ou étant symétriques et formant chacun un angle 7c/2-13 par 15 rapport à une troisième direction B3 perpendiculaire à la bissectrice des deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs respectivement, si lesdits deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs sont perpendiculaires entre eux, * ou étant symétriques et formant chacun un angle 7c/2-13 par 20 rapport à une quatrième direction B4 faisant un angle de -45° par rapport à un axe commun de polarisation P des premier et second polariseurs, si lesdits deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs sont parallèles entre eux. Le principe général de l'invention consiste alors à limiter les coûts de 25 fabrication de la lunette de visualisation ainsi que sa consommation. Ainsi, dans ce mode de réalisation particulier, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive de réalisation d'une lunette de visualisation 10 basée sur l'utilisation d'un cristal liquide comportant deux zones distinctes permettant ainsi de réduire le nombre d'éléments nécessaires pour sa réalisation. Egalement, l'utilisation de polariseurs dont les axes de polarisation sont parallèles ou perpendiculaires permet de polariser la lumière entrante et sortante et d'obtenir une vision transparente hors tension appliquée sur le cristal liquide (encore appelé mode veille ). Ainsi, une fois placée suivant le champ de vision de l'utilisateur, la lunette de visualisation selon le mode de réalisation de l'invention permet à l'utilisateur une vision transparente de la scène et ce même lorsque le film n'a pas encore débuté. Contrairement à l'état de l'art ou la vision perçue par l'utilisateur est borgne tant le film n'a pas encore débuté. De façon avantageuse, le cristal liquide possède un angle de tilt intrinsèque a compris entre 15° et 30° ou bien encore le cristal liquide possède un angle de tilt intrinsèque a compris entre 21, 5° et 23,5°. De manière avantageuse, l'angle [3 est compris entre 15° et 30° ou bien encore, l'angle [3 est compris entre 21,5° et 23,5°. Pour obtenir le contraste optimum entre les deux yeux, l'angle de tilt intrinsèque a et l'angle [3 prennent idéalement une valeur de 22,5°. Une telle disposition permet de couvrir les deux cas optimum correspondant à un passage total de la lumière pour un oeil et une extinction de la lumière pour l'autre oeil et ce alternativement. Ces deux cas optimum correspondent à une polarisation d'entrée parallèle (passage de la lumière) ou perpendiculaire (extinction de la lumière) à l'axe de polarisation du polarisateur de sortie. Avantageusement, le cristal liquide est du type gel smectique ferroélectrique (FLC).

L'utilisation de ce cristal liquide de type gel smectique ferroélectrique (ou encore gel FLC pour Ferroelectric Liquid Cristal en anglais) permet notamment de concevoir des obturateurs oculaires rapides adaptés à suivre la cadence d'affichage du projecteur en trois dimensions.

Avantageusement, le cristal liquide est du type gel smectique ferroélectrique stabilisé par un polymère (PSFLC). L'utilisation de ce cristal liquide de type gel smectique ferroélectrique stabilisé par un polymère (ou encore PSFLC pour Polymer stabilized Ferroelectric Liquid Crystal en anglais) permet, en plus de concevoir des obturateurs oculaires rapides, de réaliser une lunette de visualisation robuste. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les premier et second substrats sont flexibles. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les premier et second substrats sont non flexibles. Avantageusement, le premier substrat est confondu avec le premier polariseur et/ou en ce que le second substrat est confondu avec le second polariseur. Ainsi, les substrats ne sont plus nécessaires pour la réalisation de la cellule de la lunette de visualisation. Le coût de fabrication de la lunette de visualisation de la présente invention s'en trouve alors réduit. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la lunette de visualisation comprend un dispositif de mise sous tension de la cellule comprenant : - un module de détection d'un signal de synchronisation en provenance du projecteur ; - un module d'alimentation du module de détection et de la cellule, - un module de commande comprenant un module de commutation et de conversion relié au module d'alimentation et à ladite cellule, ledit module de commutation et de conversion étant commandé par ledit module de détection pour alimenter sous une tension utile V ladite cellule si le signal de synchronisation est détecté par le module de détection. Le dispositif de mise sous tension permet ainsi d'alimenter la cellule de la lunette de visualisation uniquement lorsque le film a débuté, c'est-à-dire lorsque le module de détection détecte un signal de synchronisation. La consommation s'en trouve ainsi réduite. En effet, seul le module de commande est alimenté en permanence mais celui-ci consomme peu. Il n'est donc pas nécessaire d'avoir un interrupteur marche/arrêt contrairement à l'état de l'art.

Dans un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, la lunette de visualisation est caractérisée en ce que : - le module de commande et le module de détection sont reliés à un module de mise en forme de ladite tension utile V délivrée par le module de commande et, - ladite cellule est reliée au module de commande par l'intermédiaire du module de mise en forme, - ledit module de mise en forme est adapté à générer une tension d'adressage en créneau à la fréquence du signal de synchronisation. Ainsi, la tension d'adressage est synchronisée avec le signal de synchronisation de façon à alimenter la cellule suivant la même cadence d'affichage du contenu numérique. Selon une caractéristique avantageuse, le module de commande comprend en outre un module de mise en forme d'une tension U délivrée par le module d'alimentation, ledit module de mise en forme étant relié au module de commutation et de conversion et au module de détection de façon à générer une tension d'adressage en créneau à la fréquence du signal de synchronisation. De façon avantageuse, le module d'alimentation est une batterie autonome. De façon avantageuse, le module de commande comporte en outre un module de signalement automatique de la baisse de charge de la batterie autonome.

Selon une caractéristique avantageuse, lorsque le module de détection ne détecte pas de signal de synchronisation et lorsqu'une baisse de charge de la batterie est détectée par le module de signalement automatique, ledit module de signalement automatique : - délivre une tension utile (V') en créneau à une basse fréquence perceptible sur l'entrée du module de mise en forme et, - délivre simultanément un signal de commande (S2') pour commander ledit module de mise en forme, de façon que ledit module de mise en forme restitue ladite tension utile (V') à ladite cellule. Le signalement automatique de la baisse de niveau de la charge de la batterie d'alimentation permet alors d'anticiper la défaillance d'une lunette de visualisation et la retirer du lot de lunettes disponibles pour l'utilisateur. 5. Liste des figures D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de la lunette de visualisation selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique des différents éléments composant l'écran de visualisation de la lunette selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 illustre le diagramme du signal de synchronisation et le diagramme associé de mise sous tension de la cellule, - les figures 4.1.a, 4.2.a et 4.3.a illustrent, pour les trois états possibles de mise sous tension de la cellule de la figure 2 (0 volts, +V volts, - V volts), le régime d'obturation des deux zones de l'écran de la lunette de visualisation correspondant à l'oeil droit et l'oeil gauche de l'utilisateur, - les figures 4.1.b, 4.2.b et 4.3.b illustrent, pour les trois états possibles de mise sous tension de la cellule de la figure 2 (0 volts, +V volts, - V volts), la position des axes de polarisation des deux polariseurs et la position des directeurs du cristal liquide pour chaque zone de la cellule, - la figure 5 illustre schématiquement un premier mode de réalisation du dispositif de mise sous tension de la cellule apparaissant sur la figure 2 et, - la figure 6 illustre schématiquement un second mode de réalisation du dispositif de mise sous tension de la cellule apparaissant sur la figure 2. 6. Description détaillée Pour rappel, différentes techniques sont utilisées aujourd'hui pour la réalisation de lunettes de visualisation de films numériques 3D. L'exigence de la qualité du rendu des mouvements en vision 3D a conduit par exemple à développer des techniques de projection basées sur un triple flash cadencé à 144Hz au lieu d'une technologie basée sur un double flash cadencé à 96Hz (une image alternativement sur chaque oeil à une cadence non perceptible par l'oeil) pour un cycle d'échantillonnage standard du cinéma à 48Hz. Ces types de solutions imposent une technologie d'obturateurs oculaires rapides et de grand confort.

Dans la suite de la description d'un mode de réalisation de l'invention, il est décrit une lunette de visualisation adaptée à visualiser des contenus numériques en trois dimensions. Selon le mode de réalisation décrit par la suite, les directeurs du cristal liquide des deux zones sont symétriques et forment chacun un angle R par rapport à une première direction B1 définie comme la bissectrice des deux axes de polarisation des premier et second polariseurs respectivement, si lesdits deux axes de polarisation des premier et second polariseurs sont perpendiculaires entre eux, La figure 1 illustre schématiquement la lunette 10 de visualisation selon le mode de réalisation de l'invention, tout à fait nouvelle et inventive basée sur l'utilisation d'un cristal liquide rapide de type gel smectique ferroélectrique (FLC).

Pour englober le champ de vision de chaque oeil, la lunette 10 de visualisation comporte un écran 11. Comme illustré sur la figure 2, cet écran 11 comporte plusieurs éléments nécessaires à sa mise en oeuvre.

Ainsi, l'écran 11 se compose d'un premier et second substrat (14, 15) respectivement disposés en regard l'un de l'autre. Classiquement, lors de l'assemblage des premier et second substrats (14, 15), des microbilles (non représentées) permettent de créer un espace entre ces deux substrats une fois assemblés. Une cellule 17 est ainsi réalisée. Un cristal liquide 18 de type smectique ferroélectrique y est ensuite introduit par un orifice (non représenté). Pour ce type de cristal liquide, chaque directeur est un axe neutre du cristal liquide. Selon le mode de réalisation de l'invention, ce cristal liquide 18 est utilisé suivant une configuration en lame demi-onde. Les premier et second substrats (14, 15) comportent chacun respectivement une face externe (141, 151) et une face interne (142, 152). Chaque face interne (142, 152) comporte en outre un dépôt d'électrodes conductrices 24.

Pour réaliser la mise sous tension du cristal liquide 18 contenue dans la cellule 17, ces électrodes 24 sont reliées par deux liaisons filaires électriques 221 à un dispositif de mise sous tension 30 de la cellule 17. Les premier et second substrats (14, 15) sont donc reliés électriquement au dispositif de mise sous tension 30.

Le dispositif de mise sous tension 30 est ainsi adapté à délivrer une tension d'adressage 22 aux deux substrats (14, 15) de la cellule 17. Cette tension d'adressage 22, en forme de créneau (comme détaillée ci-après), permet de commuter le cristal liquide 18. Astucieusement, le dispositif de mise sous tension 30 délivre la tension d'adressage 22 uniquement lors de la détection d'un signal de synchronisation 20 en provenance du projecteur. Le fonctionnement plus détaillé de ce dispositif de mise sous tension 30 ainsi que ses avantages associés seront décrits dans la suite de la description en relation avec les figures 5 et 6.

Pour réduire les coûts de fabrication, selon le mode de réalisation de la présente invention, la réalisation de lunette 10 de visualisation comprend un minimum d'éléments. Tout d'abord, la cellule 17 de l'écran 11 est unique.

Ensuite, afin de polariser la lumière entrante et sortante, les premier et second substrats (14, 15) de la cellule 17 comprennent respectivement sur leur face externe (141, 151) uniquement un premier et second polariseur rectiligne (12, 13) d'axe de polarisation Pl et P2 respectivement tel qu'illustré sur les figures 4.1 à 4.3. Les axes de polarisation Pl et P2 de ces deux polariseurs (12, 13) sont soit parallèles soit perpendiculaires. Dans le mode de réalisation ci-après décrit, les deux axes de polarisation Pl et P2 sont perpendiculaires. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le premier substrat (14) est confondu avec le premier polariseur (12) et/ou le second substrat (15) est confondu avec le second polariseur (13).

Une telle configuration comprenant une cellule unique 17 et uniquement deux polariseurs (12, 13) impose alors de créer deux zones (181, 182) distinctes du cristal liquide 18. Ces deux zones (181, 182) sont respectivement situées dans l'axe de vision d'un oeil droit 23 et d'un oeil gauche 23' de l'utilisateur. Comme nous le verrons dans la suite de la description en relation avec les figures 4.1.b à 4.3.b, la création de ces deux zones distinctes est essentielle pour la mise en oeuvre du mode de réalisation selon l'invention En pratique, la présente invention propose d'utiliser un cristal liquide 18 de type gel FLC stabilisé par une chaîne polymérique. Un tel cristal liquide est plus connu sous le nom de gel PSFLC. Ce choix permet de garantir une très bonne résistance du cristal liquide 18 aux chocs ainsi qu'une qualité optique sur toute la surface de la cellule 17 favorisant ainsi la réalisation d'une cellule 17 unique. L'utilisation d'un tel cristal liquide est déjà connue d'un document de demande de brevet du même auteur que la présente invention (numéro de dépôt 0702441).

Egalement, en comparaison avec un cristal liquide nématique nécessitant une tension alternative d'alimentation permanente, l'utilisation d'un tel cristal liquide PSFLC permet de réduire la consommation, en mode veille ou de fonctionnement. La figure 3 présente un diagramme du signal de synchronisation 20 en provenance de l'écran du projecteur et un diagramme de la tension d'adressage 22 du cristal liquide 18 contenu dans la cellule 17. Le signal de synchronisation 20 est typiquement un signal créneau cadencé à une fréquence compatible avec les techniques de projection en 3D bien connues, par exemple du type double flashs (cadence de 96Hz).

La mise sous tension de la cellule 17 est activée par chacun des fronts montant et descendant du signal de synchronisation 20. Par exemple, le cristal liquide 18 est alimentée sous une tension de - V volts à chaque front montant du signal de synchronisation 20 et sous une tension de + V volts à chaque front descendant du signal de synchronisation 20.

Sans détection d'un signal de synchronisation 20, le cristal liquide 18 n'est pas alimenté (0 volt). Les figures 4.1.a à 4.3.a illustrent, pour les trois états possibles de mise sous tension de la cellule de la figure 2 (0 volts, +V volts, - V volts), le régime d'obturation (bloquant ou passant) des zones (181, 182) de l'écran 11 correspondant respectivement à l'oeil droit 23 et l'oeil gauche 23'. Une description de chaque état d'obturation de chaque oeil pour les trois états possibles de mise sous tension de la cellule (0 volts, +V volts, - V volts) est détaillée par la suite. Dans la suie de la description, à chaque zone (181, 182) correspond un directeur distinct du cristal liquide (D181, D182) respectivement.

Les figures 4.1.b à 4.3.b illustrent la position des directeurs (D181, D182) du cristal liquide 18 en fonction de la tension d'adressage 22 appliquée sur le cristal liquide 18 selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel : - les deux axes de polarisation (P1, P2) des premier et second polariseurs (12, 13) sont perpendiculaires entre eux et, - l'angle de tilt a du cristal liquide 18 est de 22,5° et, - les directeurs (D181, D182) du cristal liquide 18 des deux zones (181, 182) de cristal liquide sont symétriques et forment chacun un angle R de 22,5° par rapport à une première direction B1 définie comme la bissectrice des deux axes de polarisation (P1, P2) des premier et second polariseurs (12, 13) respectivement. Pour réaliser alternativement l'obturation des deux zones (181, 182) du cristal liquide 18 situées en regard de l'oeil droit 23 et l'oeil gauche 23' respectivement (figure 2), il est nécessaire d'avoir le meilleur contraste possible entre l'oeil droit 23 et l'ail gauche 23'. Les deux axes de polarisation P1 et P2 des deux polariseurs (12, 13) respectivement étant perpendiculaires, il est alors nécessaire d'utiliser le cristal liquide 18 selon une configuration dite configuration en lame demi-onde. Une telle configuration permet notamment de couvrir les deux états de contraste maximum correspondant à une polarisation de la lumière incidente parallèle (état passant) ou perpendiculaire (état bloqué) à l'axe de polarisation P2 du polariseur 13 de sortie. Pour rappel, une configuration d'un cristal liquide en lame demi onde permet de faire tourner un état de polarisation rectiligne incident d'un angle quelconque 8 si l'un des axes propres (ou neutres) de la lame est orienté à 8/2 de l'azimut de l'état incident. Ainsi, lorsque 8 prend la valeur 45°, l'état de polarisation émergent est perpendiculaire à l'état de polarisation incidente. Egalement, de manière connue, le directeur d'un cristal liquide est également un axe neutre du cristal liquide. Selon le mode de réalisation de l'invention, la bissectrice B1 des deux axes de polarisation (P1, P2) correspond ainsi idéalement à un axe neutre du cristal liquide 18 configuré en lame demi onde suivant la tension appliquée au cristal liquide (+V ou ù V volts).

Egalement, de manière optimale pour optimiser le contraste, le directeur D181 du cristal liquide 18 contenu dans la première zone 181 et le directeur D182 du cristal liquide 18 contenu dans la deuxième zone 182 font un angle de 45° entre eux. Par exemple, pour réaliser cette opération, une méthode dite de peignage consiste à orienter à 45° les deux directions de peignage qui vont orienter les deux directeurs (D181, D182) de chaque zone (181, 182) du cristal liquide 18. Par exemple, de manière connue, cette opération de peignage peut être réalisée par un dépôt de photopolymère d'alignement effectué sur toute la surface de la cellule 17. Le photo-alignement s'effectue ensuite avec des polariseurs tournés de 45° l'un par rapport à l'autre pour chaque zone (181,182). Pour réaliser cette opération de peignage, il est nécessaire que la normale aux couches smectiques de chaque zone (181, 182) du cristal liquide 18 soit parallèle à la direction du film d'alignement des deux directeurs (D181, D182) Les deux directions du film d'alignemeent doivent également être symétrique d'un angle R par rapport à la bissectrice B1 des deux axes de polarisations (P1, P2). Pour avoir le contraste maximum entre l'oeil droit 23 et l'oeil gauche 23', l'angle de tilt intrinsèque a du cristal liquide 18 (correspondant à l'angle que fait l'orientation du directeur du cristal liquide avec la direction de peignage) doit faire un angle de 22,5° par rapport à la normale aux couches smectiques. De cette manière, pour chaque tension appliquée (+V, -V) appliquée sur le cristal liquide 18, un directeur, par exemple D181, se trouve paralèlle à un axe de polarisation P1 ou P2 tandis que l'autre directeur D182 se trouve placé parallèle à la bissectrice B1. Après avoir traversé le polarisateur d'entrée 12 d'axe de polarisation P1, la polarisation de la lumière incidente se trouve parallèle à l'axe de polarisation P1 du polarisateur d'entrée. Par action de la lame demi onde, la rotation de la polarisation de la lumière de chaque zone (181, 182) s'effectue ensuite uniquement si la polarisation de la lumière incidente n'est pas parallèle à un directeur (Dl 81, D182).

En pratique, l'angle de tilt intrinsèque a peut être compris entre 15° et 30° mais dans ce cas le contraste entre l'oeil droit 23 et l'oeil gauche 23' n'est pas optimum. Ainsi, le contraste est optimum : - si la bissectrice B1 des deux axes de polarisation (Pl, P2) est parallèle à un directeur (D181 ou D182) du cristal liquide 18 suivant la tension appliquée (+V ou ûV volts), - si les deux directeurs (D181, D182) sont symétriques d'un angle [3 de 22,5° par rapport à la bissectrice B1 et, - si l'angle de tilt intrinsèque a du cristal liquide 18 fait un angle de 22, 5° par rapport au directeur associé La figure 4.1.b correspond au cristal liquide 18 non alimenté par le dispositif de mise sous tension 30. Le film n'a pas encore débuté. Aucun signal de synchronisation 20 n'est donc détecté en provenance du projecteur. Le dispositif de mise sous tension 30 du cristal liquide 18 n'est donc pas déclenché. Dans ce cas, aucun champ électrique n'est appliqué sur le cristal liquide 18. Les deux directeurs (D181, D182) des deux zones (181, 182) ne subissent donc aucune rotation. Les deux directeurs (D181, D182) sont alors ni parallèles ni perpendiculaires avec l'axe de polarisation P2 du polariseur 13 (ou analyseur) de sortie. De plus, les deux directeurs (D181, D182) sont symétriques d'un angle [3 de 22,5° par rapport à la bissectrice B1 et la lumière incidente (ou lumière ambiante) est polarisée suivant la direction de l'axe de polarisation Pl du polariseur d'entrée 12. La cellule 17 de cristal liquide 18 étant configurée en lame demi onde et chaque directeur (D181, D182) de chaque zone (181, 182) n'étant pas parallèle avec l'axe de polarisation incidente Pl, la polarisation incidente de la lumière se trouve alors ni parallèle ni perpendiculaire à l'axe de polarisation P2 du polarisateur de sortie 13. Plus précisément, la polarisation de la lumière incidente se trouve alors à 45° de l'axe de polarisation P2 du polarisateur de sortie 13 pour chaque zone (181, 182). La lumière traverse alors partiellement la cellule 17 pour chaque zone (181, 182) du cristal liquide 18. La lunette de visualisation 10 est alors partiellement transparente (ou du moins non borgne ) pour l'utilisateur bien que le film n'ait pas débuté. Ce qui n'est pas le cas dans le document US6943852 où la vision perçue par l'utilisateur est une vision borgne tant que le film n'a pas débuté. La figure 4.1.a illustre cette configuration de l'écran 11 de la lunette de visualisation 10. Aucune zone (181, 182) correspondant respectivement à la vision perçue par l'oeil droit 23 et l'oeil gauche 23' n'est obturée. La vision perçue par l'utilisateur n'est pas borgne bien que le film n'ait pas encore débuté.

Les figures 4.2.b et 4.3.b correspondent respectivement à un cristal liquide 18 alimenté sous une tension d'adressage 22 négative (-V volts) et positive (+V volts) délivrée par le dispositif de mise sous tension 30. Un champ électrique est alors généré perpendiculairement aux faces des substrats (14, 15). Le directeur D181 ou D182, ou encore axe neutre, de chaque zone (181, 182) du cristal liquide 18 tend alors à s'aligner dans le sens d'application du champ électrique créé par la tension d'adressage 22 appliquée aux bornes des deux substrats (14, 15). Suivant la valeur positive ou négative de la tension d'adressage 22, le cristal liquide 18 commute alors entre deux positions d'adressages définies par un cône d'angle de tilt a selon un axe défini par le directeur D181 ou D182.

Par exemple, une tension de - V volts est appliquée au cristal liquide 18 pour chaque front montant du signal de synchronisation 20 et une tension de +V volts est appliquée pour chaque front descendant du signal de synchronisation 20 (figure 3). Sous une tension d'adressage 22 prenant la valeur ùV volts (figure 4.2.b), l'angle de tilt a du cristal liquide étant de 22,5°, les directeurs (D181, D182) tournent de 22,5° dans le sens horaire, et aussi : - le directeur D181 de la zone 181 correspondant à l'axe de vision de l'oeil droit fait un angle de 45° avec l'axe de polarisation P2 du polariseur 13 et se trouve parallèle à la bissectrice B1 et, - le directeur D182 de la zone 182 correspondant à l'axe de vision de l'oeil gauche se trouve perpendiculaire à l'axe de polarisation P2 du polariseur 13. Pour la zone 181 correspondant à l'oeil droit, la polarisation incidente d'axe de polarisation P1 se trouve alors à 45° de l'axe neutre défini par le directeur D181. Le cristal liquide 18 étant configuré en lame demi-onde, la polarisation incidente de la lumière se trouve parallèle à l'axe de polarisation P2 du polarisateur de sortie 13. La zone 181 n'est dans ce cas pas obturée. Pour la zone 182 correspondant à l'oeil gauche, la polarisation incidente d'axe de polarisation Pl se trouve parallèle à l'axe neutre défini par le directeur D182. Le cristal liquide 18 étant configuré en lame demi-onde, la polarisation incidente de la lumière ne subit aucune rotation et se trouve alors perpendiculaire à l'axe de polarisation P2 du polarisateur de sortie 13. La zone 182 est dans ce cas obturée. La figure 4.2.a illustre cette configuration de l'écran 11 de la lunette de visualisation 10. La zone 181 correspondant à la vision perçue par l'oeil droit 23 n'est pas obturée et la zone 182 correspondant à la vision perçue par l'oeil gauche 23' est obturée. Sous une tension d'adressage 22 prenant la valeur +V volts (figure 4.3.b), l'angle de tilt a du cristal liquide étant de 22,5°, les directeurs (D181, D182) tournent de 22,5° dans le sens anti horaire, et aussi : - le directeur D181 de la zone 181 correspondant à l'axe de vision de l'oeil droit est parallèle à l'axe de polarisation P2 du polariseur 13 et, - le directeur D182 de la zone 182 correspondant à l'axe de vision de l'oeil gauche se trouve à 45° de l'axe de polarisation P2 du polariseur 13 et parallèle à la bissectrice B1. Pour la zone 181 correspondant à l'oeil droit, la polarisation incidente d'axe de polarisation P1 se trouve alors à 90° de l'axe neutre défini par le directeur D181. Le cristal liquide 18 étant configuré en lame demi-onde, la polarisation incidente de la lumière subit une rotation de 180° pour se trouver alors perpendiculaire à l'axe de polarisation P2 du polarisateur de sortie 13. La zone 181 est dans ce cas obturée. Pour la zone 182 correspondant à l'oeil gauche, la polarisation incidente d'axe de polarisation P1 se trouve à 45° de l'axe neutre défini par le directeur D182. Le cristal liquide 18 étant configuré en lame demi-onde, la polarisation incidente de la lumière subit une rotation de 90° et se trouve alors parallèle à l'axe de polarisation P2 du polarisateur de sortie 13. La zone 182 n'est pas dans ce cas obturée. La figure 4.3.a illustre cette configuration de l'écran 11 de la lunette de visualisation 10. La zone 181 correspondant à la vision perçue par l'oeil droit 23 est obturée et la zone 182 correspondant à la vision perçue par l'oeil gauche 23' n'est pas obturée. Ainsi, le mode de réalisation de la présente invention propose d'agir sur l'orientation particulière des directeurs (D181, D182) de chaque zone (181, 182) du cristal liquide grâce à l'utilisation d'un cristal liquide ferroélectrique en configuration symétrique. Ceci permet de réduire le nombre de polariseurs nécessaires à la réalisation de la lunette de visualisation 10 en comparaison avec le document US6943852. Le coût de fabrication est alors réduit (surtout lorsque le substrat est le polariseur lui-même). De plus, l'utilisation d'un gel cristal liquide 18 polymérisé PSFLC offre une bonne résistance aux chocs. L'utilisation d'un tel cristal liquide 18 permet ainsi de réaliser une lunette de visualisation 10 adaptée à être manipulée fréquemment. La figure 5 représente l'architecture détaillée du dispositif de mise sous tension 30 du cristal liquide 18 de la cellule 17. Ce dispositif de mise sous tension 30 comprend un module de détection 19 du signal de synchronisation 20 émis par le projecteur. Par exemple, ce signal de synchronisation 20 est un signal infrarouge. En réponse à la détection du signal de synchronisation 20, le module de détection 19 délivre un signal de commutation S1. Ce signal de commutation S1 est ensuite fourni à un module de commande 24.

Ce module de commande 24 comprend en outre un module de commutation et de conversion 241 muni d'une entrée E, d'une sortie S et d'une entrée de commande C. Ce module de commutation et de conversion 241 est notamment adapté à traiter le signal de commutation S1 appliqué sur son entrée de commande C.

Le dispositif de mise sous tension 30 comprend également un module d'alimentation 21 adapté à délivrer une tension continue d'alimentation U en volts. Par exemple, ce module d'alimentation 21 est une pile à longue durée de stockage. Cette tension U permet notamment d'alimenter le module de détection 19. Le module de commutation et de conversion 241 du module de commande 24 est également relié au module d'alimentation 21 par son entrée E. La tension d'alimentation U est alors appliquée sur l'entrée E du module de commutation et de conversion 241. Dès que l'entrée de commande C du module de commutation et de conversion 241 reçoit le signal de commutation S1, c'est-à-dire lorsque le module de détection 19 a détecté un signal de synchronisation 20, l'entrée E commute sur la sortie S du module de commutation et de conversion 241. Le module de commutation et de conversion 241 réalise alors une conversion de la tension d'alimentation U en une tension utile V plus élevée. Cette tension utile V est ensuite appliquée à un module de mise en forme 25 de la tension utile V muni d'une entrée E', d'une sortie S' et d'une entrée de commande C'. La tension utile V est reliée à l'entrée E'. Ce module de mise en forme 25 est également relié au module de détection 19. Le module de détection 19 délivre alors un signal S2 reproduisant à l'identique le signal de synchronisation 20. Ce signal S2 est ensuite délivré sur l'entrée de commande C' du module de mise en forme 25. Dès que le module de détection 19 détecte un signal de synchronisation 20, le module de mise en forme 25 reçoit le signal S2 sur son entrée de commande C'. le module de mise en forme 25 délivre alors sur la sortie S' une tension d'adressage 22 en créneau. Cette tension d'adressage 22 prend les valeurs (+V, -V, 0) volts selon les mêmes caractéristiques temporelles que le signal de synchronisation 20, tel que décrit sur la figure 3. La commutation du cristal liquide 18 est ensuite réalisée grâce à cette tension d'adressage 22. Ainsi, selon le mode de réalisation de l'invention, le dispositif de mise sous tension 30 est alimenté uniquement si un signal de synchronisation 20 est détecté par le module de détection 19. Sans détection de ce signal, le module de détection 19 est inactif et la tension d'adressage 22 délivrée par le dispositif de mise sous tension 30 est nulle. Le cristal liquide 18 contenu dans la cellule 17 n'est alors pas alimenté pour être commuté. Contrairement à la lunette du document US6943852 nécessitant un interrupteur de mise en marche, il n'est donc pas nécessaire d'employer un interrupteur de mise en marche pour se positionner en attente de réception d'un signal de synchronisation. La consommation de module d'alimentation 21 pendant l'attente du début de la projection s'en trouve alors réduite. Bien évidemment la lunette 10 de visualisation de la présente invention est adaptée à l'ensemble des modes de répartition bien connus des images oculaires : double flash cadencé à 96 Hz, triple flash cadencé à 144Hz.

Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention illustré sur la figure 6, le module d'alimentation 21 est une batterie autonome. Le module de commande 24 comprend alors un module supplémentaire de signalement automatique 242 de baisse du niveau de la tension U délivrée par la batterie. Ce module de signalisation automatique 242 est actif uniquement lorsque le film n'a pas encore débuté, c'est-à-dire lorsque le module de détection 19 ne détecte aucun signal de synchronisation 20. Le module de commutation et de conversion 241 est dans ce cas inactif car aucun signal de commande S1 n'est reçu sur son entrée de commande C. Le module de signalisation automatique 242 se substitue alors au module de commutation et de conversion 241 pour commander le module de mise en forme 25. Ainsi, dès que le niveau de tension U de la batterie passe sous un seuil U1 prédéterminé, le module de signalisation automatique 242 génère alors un signal de commande S2' et une tension utile V' en forme de créneau basse fréquence perceptible. La tension utile V' et le signal S2' sont respectivement fournies sur l'entrée E' et la commande C' du module de mise en forme 25. Le signal de commande S2' sert notamment à commander le module de mise en forme 25, de façon que ledit module de mise en forme 25 restitue en sortie S' ladite tension utile V' à ladite cellule 17. La lunette 10 de visualisation produit alors un battement basse fréquence perceptible indiquant la fin de vie de la batterie autonome. Ainsi, la présente invention propose une lunette 10 de visualisation en trois dimensions à base d'un cristal liquide rapide de type gel smectique ferroélectrique (PSFLC) adapté aux temps de commutation rapide.

Avantageusement, la lunette 10 de visualisation de la présente invention est transparente pour l'utilisateur dès lors que la projection n'a pas encore débutée (ou encore (mode veille), c'est-à-dire lorsque le cristal liquide 18 de la cellule 17 ne commute pas. Particulièrement, l'utilisation du cristal liquide de type gel PSFLC permet de 20 concevoir une lunette 10 de visualisation robuste adaptée à un nombre important de manipulations. De manière intéressante, la lunette 10 de visualisation est active uniquement lorsque le signal de synchronisation 20 émis par le projecteur est détecté, c'est-à-dire lorsque le film a déjà débuté. Hors ce régime, la consommation est quasi nulle. La 25 durée de vie de la lunette 10 de visualisation est donc augmentée dans le cas de l'utilisation d'une batterie d'alimentation autonome. La présente invention permet en outre le signalement automatique de la baisse de niveau de la charge de la batterie autonome d'alimentation au moyen d'un clignotement basse fréquence de la lunette 10 de visualisation. Il est alors possible d'anticiper la défaillance d'une lunette de visualisation et la retirer du lot de lunettes disponibles pour l'utilisateur. Avantageusement, la simplicité de conception de la lunette 10 de visualisation permet de limiter les coûts de fabrication. Notamment, il n'est pas nécessaire de disposer d'un commutateur marche/arrêt et le nombre nécessaire de polariseurs est réduit. 5 15 20 25

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Lunette (10) de visualisation en trois dimensions de contenus vidéo numériques émis par un projecteur, ladite lunette comprenant : - une unique cellule (17) comprenant des premier et second substrats (14, 15) disposés en regard l'un de l'autre pour former un espace libre; - un cristal liquide (18) placé dans ledit espace libre et utilisé dans une configuration de lame demi onde; - un premier polariseur rectiligne (12) d'axe de polarisation P1 adapté à polariser une lumière en provenance dudit projecteur et disposé sur une première surface externe (141) du premier substrat (14) de la cellule (17), ladite lunette (10) de visualisation étant caractérisée en ce que : - un second polariseur rectiligne (13) d'axe de polarisation P2 est disposé sur une seconde surface externe (152) du second substrat (15), lesdits axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs (12, 13) étant parallèles ou perpendiculaires entre eux, - le cristal liquide (18) comporte des premières et secondes zones distinctes (181, 182) situées chacune en regard d'un axe de vision, droit et gauche respectivement, la première zone (181) comportant un premier directeur (D181) et la seconde zone (182) comportant un second directeur (D182), lesdits premier et second directeurs (D181, D182) : * étant symétriques et formant chacun un angle (3 par rapport à une première direction B1 définie comme la bissectrice des deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs (12, 13) respectivement, si lesdits deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs (12, 13) sont perpendiculaires entre eux,* ou étant symétriques et formant chacun un angle [3 par rapport à une deuxième direction B2 faisant un angle de 45° par rapport à un axe commun de polarisation P des premier et second polariseurs (12, 13), si lesdits deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs (12, 13) sont parallèles entre eux, * ou étant symétriques et formant chacun un angle it/2-(3 par rapport à une troisième direction B3 perpendiculaire à la bissectrice des deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs (12, 13) respectivement, si lesdits deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs (12, 13) sont perpendiculaires entre eux, * ou étant symétriques et formant chacun un angle 7t/2-(3 par rapport à une quatrième direction B4 faisant un angle de -45° par rapport à un axe commun de polarisation P des premier et second polariseurs (12, 13), si lesdits deux axes de polarisation P1 et P2 des premier et second polariseurs (12, 13) sont parallèles entre eux.

2. Lunette (10) de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cristal liquide (18) possède un angle de tilt intrinsèque a compris entre 15° et 30°.

3. Lunette (10) de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cristal liquide (18) possède un angle de tilt intrinsèque a compris entre 21,5° et 23,5°.

4. Lunette (10) de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit angle 13 est compris entre 15° et 30°.

5. Lunette (10) de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit angle [3 est compris entre 21,5° et 23,5°.

6. Lunette (10) de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le cristal liquide (18) est du type gel smectique ferroélectrique (FLC).

7. Lunette (10) de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le cristal liquide (18) est du type gel smectique ferroélectrique stabilisé par un polymère (PSFLC).

8. Lunette (10) de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les premier et second substrats (14, 15) sont flexibles.

9. Lunette (10) de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les premier et second substrats (14,15) sont non flexibles.

10. Lunette (10) de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le premier substrat (14) est confondu avec le premier polariseur (12) et/ou en ce que le second substrat (15) est confondu avec le second polariseur (13).

11. Lunette (10) de visualisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de mise sous tension (30) de la cellule (17) comprenant : un module de détection (19) d'un signal de synchronisation (20) en provenance du projecteur ; - un module d'alimentation (21) du module de détection (19) et de la cellule (17), - un module de commande (24) comprenant un module de commutation et de conversion (241) relié au module d'alimentation (21) et à ladite cellule (17), ledit module de commutation et de conversion (241) étant commandé par ledit module de détection (19) pour alimenter sous une 25tension utile V ladite cellule (17) si le signal de synchronisation (20) est détecté par le module de détection (19).

12. Lunette (10) de visualisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que: - le module de commande (24) et le module de détection (19) sont reliés à un module de mise en forme (25) de ladite tension utile V délivrée par le module de commande (24) et, - ladite cellule (17) est reliée au module de commande (24) par l'intermédiaire du module de mise en forme (25), - ledit module de mise en forme (25) est adapté à générer une tension d'adressage (22) en créneau à la fréquence du signal de synchronisation (20).

13. Lunette (10) de visualisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que le module de commande (24) comprend en outre un module de mise en forme d'une tension U délivrée par le module d'alimentation (21), ledit module de mise en forme étant relié au module de commutation et de conversion (241) et au module de détection (19) de façon à générer une tension d'adressage en créneau à la fréquence du signal de synchronisation (20).

14. Lunette (10) de visualisation selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que le module d'alimentation (21) est une batterie autonome.

15. Lunette (10) de visualisation selon la revendication 14, caractérisée en ce que le module de commande (24) comporte en outre un module de signalement automatique (242) de la baisse de charge de la batterie.

16. Lunette (10) de visualisation selon les revendications 14 et 15, caractérisée en ce que lorsque le module de détection (19) ne détecte pas de signal de synchronisation (20) et lorsqu'une baisse de charge de la batterie est 5détectée par le module de signalement automatique (242), ledit module de signalement automatique (242) : délivre une tension utile (V') en créneau à une basse fréquence perceptible sur l'entrée du module de mise en forme (25) et, délivre simultanément un signal de commande (S2') pour commander ledit module de mise en forme (25), de façon que ledit module de mise en forme (25) restitue ladite tension utile (V') à ladite cellule (17).