FR3001050A1

FR3001050A1 - Lentille de rearrangement d'images et appareil de projection

Info

Publication number: FR3001050A1
Application number: FR1450161A
Authority: FR
Inventors: Chih-Hsien Tsai; Wei-Hung Tsai; Hung-Chih Chou
Original assignee: Young Optics Inc
Current assignee: Young Optics Inc
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2014-07-18
Also published as: CN103926675A; DE102014100320A1; CN103926675B; US20140198302A1; US9268143B2

Abstract

Une lentille de réarrangement d'images (120) et un appareil de projection (100) sont proposés. La lentille de réarrangement d'images (120) est utilisée pour réarranger une pluralité de sous-images fournies par une source d'images (110) et arrangées le long d'une direction d'arrangement (y). La lentille de réarrangement d'images (120) comprend une pluralité de groupes de lentilles (122) disposés le long de la direction d'arrangement (y). Chacune des sous-images est représentée sur un groupe de lentilles (122) correspondant. Les axes optiques (X) des groupes de lentilles (122) ne sont pas alignés les uns par rapport aux autres le long de la direction d'arrangement (y). L'axe optique (X) de chacun des groupes de lentilles (122) et l'axe optique (X) des groupes de lentilles (122) voisins présentent un décalage δ le long d'une direction perpendiculaire à la direction d'arrangement (y).

Description

Lentille de réarrangement d'images et appareil de projection La présente demande revendique la priorité de la demande chinoise portant le numéro 201310012585.4, déposée le 4 janvier 2013. La totalité de la demande de brevet précitée est ici incorporée par référence et fait partie de la présente description. L'invention concerne une lentille et un appareil de projection. En particulier, l'invention concerne une lentille et un appareil de projection capables de réarranger des images.

Un appareil de projection classique est prévu pour utiliser une lentille de projection pour projeter une image à partir d'un modulateur de lumière vers un écran. Généralement, un rapport de forme de l'image projetée selon un tel procédé est mis en concordance avec un rapport de forme de l'image sur le modulateur de lumière. Par conséquent, lorsque la lentille de projection est destinée à projeter une image à bande longue, l'image sur le modulateur de lumière doit également avoir une forme de bande longue. Ainsi, une zone d'une région active du modulateur de lumière ne peut pas être utilisée. En outre, la résolution de l'image à bande longue projetée au moyen d'un tel procédé n'est pas élevée. La publication du brevet taïwanais n° 201219850 divulgue un dispositif de visualisation à images multiples, comprenant un réseau de prismes symétriques, une unité de traitement d'images, une unité de commande et une unité de visualisation d'images. Le réseau de prismes symétriques peut projeter respectivement des images différentes sur deux écrans. En outre, le brevet américain n° 7832874 divulgue un premier système optique et un deuxième système optique configurés dans une baie de visualisation. Le premier système optique guide une partie d'une image projetée par un projecteur sur l'arrière d'un écran, et le deuxième système optique guide une autre partie de l'image projetée par le projecteur jusqu'à un espace de chargement. L'invention concerne une lentille de réarrangement d'images qui est apte à réarranger une pluralité de sous-images arrangées le long d'une direction d'arrangement.

L'invention concerne un appareil de projection qui est apte à réarranger une pluralité de sous-images arrangées le long d'une direction d'arrangement. D'autres objets et avantages de l'invention peuvent en outre être illustrés par les caractéristiques techniques représentées et décrites ci-après. Pour atteindre un objet, une partie des objets ou tous les objets ou d'autres objets, un mode de réalisation de l'invention propose une lentille de réarrangement d'images. La lentille de réarrangement d'images est utilisée pour réarranger une pluralité de sous-images fournies par une source d'images et arrangées le long d'une direction d'arrangement. La lentille de réarrangement d'images comprend une pluralité de groupes de lentilles arrangés le long de la direction d'arrangement. Chacune des sous-images est représentée sur un groupe de lentilles correspondant. Les axes optiques des groupes de lentilles ne sont pas alignés les uns par rapport aux autres le long de la direction d'arrangement. L'axe optique de chacun des groupes de lentilles et l'axe optique des groupes de lentilles voisins présentent un décalage le long d'une direction perpendiculaire à la direction d' arrangement. Un mode de réalisation de l'invention propose un appareil de projection. L'appareil de projection comprend une source d'images, utilisée pour fournir des images, et la lentille de réarrangement d'images précitée. La lentille de réarrangement d'images est disposée sur un trajet de transmission d'un faisceau d'image. Conformément aux descriptions ci-dessus, la lentille de réarrangement d'images et l'appareil de projection selon l'invention peuvent guider les faisceaux de sous-images dans des directions différentes, sur la base d'une configuration où les axes optiques des groupes de lentilles ne sont pas alignés le long de la direction d'arrangement des sous-images, de manière à réarranger les sous-images. Afin de comprendre les caractéristiques et avantages précités, ainsi que d'autres caractéristiques et avantages de l'invention, plusieurs exemples de réalisation illustrés par des dessins seront décrits en détail ci-après. Les dessins annexés sont inclus pour mieux comprendre l'invention et sont incorporés à la présente description et en font partie. Les dessins illustrent des modes de réalisation de l'invention et, conjointement avec la description, servent à expliquer les principes de l'invention. La figure 1 est une vue de dessus d'un appareil de projection selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue de côté de l'appareil de projection de la figure 1 ; la figure 3 illustre un chemin optique d'image dans l'appareil de projection de la figure 1 ; la figure 4 est une vue tridimensionnelle d'une lentille de réarrangement d'images conforme à un mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est un schéma d'un appareil de projection selon un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 6 illustre une lentille de réarrangement d'images de la figure 5. La figure 1 représente une vue de dessus d'un appareil de projection selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue de côté de l'appareil de projection de la figure 1. La figure 3 illustre un chemin optique d'image dans l'appareil de projection de la figure 3. Pour plus de clarté, dans la figure 3, une lentille est utilisée pour représenter une lentille de projection de la figure 1, et une pluralité d'émoticônes est utilisée pour représenter des images fournies par une source d'images de la figure 1. En référence à la figure 1, la figure 2 et la figure 3, l'appareil de projection 100 comprend une source d'images 110, utilisée pour fournir un faisceau d'image L, et une lentille de réarrangement d'images 120 située sur un trajet de transmission du faisceau d'image L. Tel qu'illustré, la source d'images 110 est par exemple une unité de projection, et l'unité de projection comprend une source lumineuse (non représentée) utilisée pour émettre un faisceau d'éclairement (non représenté), un modulateur de lumière 112 utilisé pour convertir le faisceau d'éclairement en faisceau d'image L, et une lentille de projection 114 utilisée pour projeter le faisceau d'image L. Toutefois, la source d'images de l'invention n'est pas limitée au fait d'être générée via le modulateur de lumière 112 de l'unité de projection. En variante, la source d'images peut également être constituée d'un panneau de visualisation ou d'autres types de sources d'images. Dans le mode de réalisation, la source d'images 110 divise le faisceau d'image L en une pluralité de faisceaux de sous-image L1 arrangés le long d'une direction d'arrangement y, et la lentille de réarrangement d'images 120 est utilisée pour réarranger les faisceaux de sous-image Ll fournis par la source d'images 110. La figure 4 est une vue tridimensionnelle de la lentille de réarrangement d'images. En référence aux figures 1, 2, 3 et 4, la lentille de réarrangement d'images 120 comprend une pluralité de groupes de lentilles 122 arrangés le long de la direction d'arrangement y. Chacun des faisceaux de sous-image Ll est représenté sur un groupe de lentilles 122 correspondant. En détail, comme montré dans la figure 4, chacun des groupes de lentilles 122 comporte une partie de formation d'image F et une partie de déplacement K reliée à la partie de formation d'image F. L'un des faisceaux de sous-image Ll est représenté sur la partie de formation d'image F du groupe de lentilles 122 correspondant et n'est pas représenté sur la partie de déplacement K. En référence aux figures 1, 2 et 3, il convient de noter que les axes optiques X des groupes de lentilles 122 ne sont pas alignés les uns par rapport aux autres le long de la direction d'arrangement y, et l'axe optique X de chacun des groupes de lentilles 122 et l'axe optique X du groupe de lentilles 122 voisin présentent un décalage ô le long d'une direction x perpendiculaire à la direction d'arrangement y. Etant donné que les axes optiques des groupes de lentilles 122 ne sont pas alignés les uns par rapport aux autres le long de la direction d'arrangement y des faisceaux de sous-image L1, les groupes de lentilles 122 peuvent guider les faisceaux de sous-image L1 dans des directions différentes, de manière à réarranger les sous-images Ll sur un écran S. Dans un mode de réalisation de l'invention, la lentille de réarrangement d'images 120 peut réarranger les faisceaux de sous- image Ll arrangés le long de la direction d'arrangement y, pour obtenir que les faisceaux de sous-image Ll soient arrangés le long d'une direction D1 perpendiculaire à la direction d'arrangement y. D'autre part, grâce à une conception optique appropriée, la lentille de réarrangement d'images 120 peut en outre connecter les faisceaux de sous-image Ll pour construire une nouvelle image. Par exemple, les faisceaux de sous-image Ll peuvent porter respectivement des motifs de paysage locaux de différentes régions, et les faisceaux de sous-image Ll peuvent être réarrangés et connectés par l'intermédiaire de la lentille de réarrangement d'images 120 pour former une image panoramique à bande longue. Cependant, le procédé selon lequel la lentille de réarrangement d'images réarrange les sous-images n'est pas limité à celui décrit ci-dessus, et une conception adaptée d'une direction de déplacement et d'un décalage entre les axes optiques X des groupes de lentilles 122 permet de réarranger les faisceaux de sous-image Ll avec un autre procédé. Tel qu'illustré, la lentille de réarrangement d'images 120 est disposée entre la lentille de projection 114 et l'écran S, et chacun des groupes de lentilles 122 de la lentille de réarrangement d'images 120 comporte une première lentille 122a et une deuxième lentille 122b. La première lentille 122a et la deuxième lentille 122b sont disposées sur un trajet de transmission du faisceau de sous-image Ll correspondant. La première lentille 122a est située entre la source d'images 110 et la deuxième lentille 122b. La première lentille 122a a une première surface d'incidence de lumière I1 et une première surface d'émergence de lumière 01. La deuxième lentille 122b a une deuxième surface d'incidence de lumière 12 et une deuxième surface d'émission de lumière 02. Dans le mode de réalisation, la première surface d'incidence de lumière I1 peut être une surface convexe avançant en direction de la source d'images 110, la première surface d'émission de lumière 01 peut être un plan, la deuxième surface d'incidence de lumière 12 peut être un plan, et la deuxième surface d'émission de lumière 02 peut être une surface convexe avançant dans une direction déviant de la source d'images 110. Toutefois, les formes et la configuration des lentilles dans les groupes de lentilles de l'invention ne sont pas limitées à celles décrites ci-dessus, et les formes et la configuration des lentilles dans les groupes de lentilles peuvent être conçues de façon appropriée en fonction d'un besoin réel. Par exemple, dans un autre mode de réalisation, la première surface d'incidence de lumière I1 peut être un plan, la première surface d'émission de lumière 01 peut être une surface convexe avançant dans la direction déviant de la source d'images 110, la deuxième surface d'incidence de lumière 12 peut être un plan, et la deuxième surface d'émission de lumière 02 peut être une surface convexe avançant dans la direction déviant de la source d'images 110. Selon encore un autre mode de réalisation, la première surface d'incidence de lumière I1 peut être un plan, la première surface d'émission de lumière 01 peut être une surface convexe avançant dans la direction déviant de la source d'images 110, la deuxième surface d'incidence de lumière 12 peut être une surface convexe avançant en direction de la source d'images 110, et la deuxième surface d'émission de lumière 02 peut être un plan. D'après encore un autre mode de réalisation, la première surface d'incidence de lumière I1 peut être une surface convexe avançant en direction de la source d'images 110, la première surface d'émission de lumière 01 peut être un plan, la deuxième surface d'incidence de lumière 12 peut être une surface convexe avançant en direction de la source d'images 110, et la deuxième surface d'émission de lumière 02 peut être un plan.

En référence aux figures 1, 2, 3 et 4, chacun des groupes de lentilles 122 peut comprendre en outre une lentille de condensation 122c. La lentille de condensation 122c est disposée sur le trajet de transmission du faisceau de sous-image Ll correspondant. La deuxième lentille 122b se situe entre la première lentille 122a et la lentille de condensation 122c. La lentille de condensation 122c peut faire converger le faisceau de sous-image Ll correspondant pour représenter le faisceau de sous-image L1 sur l'écran S. Dans le mode de réalisation, la lentille de condensation 122c peut être une lentille sphérique. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à cette forme, et dans d'autres modes de réalisation, la lentille de condensation 122c peut également être une lentille asphérique, et la lentille asphérique peut réduire un degré d'aberration du faisceau de sous-image Ll, afin d'améliorer la qualité d'image du faisceau de sous-image Ll sur l'écran S. Les groupes de lentilles 122 peuvent être formés d'une seule pièce. En d'autres termes, les premières lentilles 122a, les deuxièmes lentilles 122b et les lentilles de condensation 122c des groupes de lentilles 122 peuvent être fabriquées ensemble. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation, et dans d'autres modes de réalisation, la lentille de condensation peut être fabriquée séparément et ne fait pas partie des groupes de lentilles 122. En détail, dans d'autres modes de réalisation, la lentille de condensation (non représentée) peut être disposée sur le trajet de transmission d'une pluralité des faisceaux de sous-image Ll, et le group de lentilles 122 se situe entre la source d'images 110 et la lentille de condensation. La lentille de condensation peut avoir une surface asphérique. La surface asphérique peut être formée en reliant une pluralité de surfaces sphériques, et les centres de sphères des surfaces sphériques peuvent être arrangés le long d'une direction perpendiculaire à la direction d'arrangement y. La fonction de la lentille de condensation fabriquée séparément avec le groupe de lentilles 122 est équivalente à celle des lentilles de condensation 122c, et ses détails ne sont pas répétés. La lentille de réarrangement d'images 120 de la figure 1 comprend deux groupes de lentilles 122. Toutefois, le nombre des groupes de lentilles 122 n'est pas limité par l'invention, et un concepteur peut déterminer le nombre des groupes de lentilles 122 en fonction du nombre de sous-images devant être réarrangées. Les figures 5 et 6 servent d'exemples pour la description. La figure 5 est un schéma d'un appareil de projection conforme à un autre mode de réalisation de l'invention. L'appareil de projection 100A de la figure 5 est similaire à l'appareil de projection 100 de la figure 1, de sorte que les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références, et la différence réside dans le nombre de groupes de lentilles 122, et les parties identiques ne sont pas décrites à nouveau. La figure 6 représente une lentille de réarrangement d'images de la figure 5. En référence aux figures 5 et 6, par exemple lorsque trois faisceaux de sous-image Ll doivent être réarrangés, la lentille de réarrangement d'images 120A comprend au moins trois groupes de lentilles 122. De façon similaire, les trois faisceaux de sous-image L disposés le long de la direction d'arrangement y peuvent être réarrangés sur l'écran S par les trois groupes de lentilles 122, les axes optiques X n'étant pas alignés les uns par rapport aux autres le long de la direction d'arrangement y. En résumé, la lentille de réarrangement d'images et l'appareil de projection de l'invention peuvent guider les faisceaux de sous-image dans des directions différentes, en fonction d'une conception prévoyant que les axes optiques des groupes de lentilles ne sont pas alignés le long de la direction d'arrangement des sous-images, de manière à réarranger les sous-images.

Claims

REVENDICATIONS1. Lentille de réarrangement d'images pour réarranger une pluralité de sous-images fournies par une source d'images et arrangées le long d'une direction d'arrangement, la lentille de réarrangement d'images comprenant : - une pluralité de groupes de lentilles arrangés le long de la direction d'arrangement, où chacune des sous-images est représentée sur un groupe de lentilles correspondant, et les axes optiques des groupes de lentilles ne sont pas alignés les uns par rapport aux autres le long de la direction d'arrangement, et l'axe optique de chacun des groupes de lentilles et l'axe optique des groupes de lentilles voisins présentent un décalage le long d'une direction perpendiculaire à la direction d'arrangement.
2. Lentille de réarrangement d'images selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des groupes de lentilles comprend : - une première lentille disposée sur un trajet de transmission d'un faisceau de sous-image correspondant; et - une deuxième lentille disposée sur le trajet de transmission du faisceau de sous-image correspondant, et la première lentille étant située entre la source d'images et la deuxième lentille.
3. Lentille de réarrangement d'images selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première lentille a une première surface d'incidence de lumière et une première surface d'émission de lumière, et la deuxième lentille a une deuxième surface d'incidence de lumière et une deuxième surface d'émission de lumière, où la première surface d'incidence de lumière est une surface convexe avançant en direction de la source d'images, la première surface d'émission de lumière est un plan, la deuxième surface d'incidence de lumière est un plan, et la deuxième surface d'émission de lumière est une surface convexe avançant dans une direction déviant de la source d'images.
4. Lentille de réarrangement d'images selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première lentille a une première surfaced'incidence de lumière et une première surface d'émission de lumière, et la deuxième lentille a une deuxième surface d'incidence de lumière et une deuxième surface d'émission de lumière, où la première surface d'incidence de lumière est un plan, la première surface d'émission de lumière est une surface convexe avançant dans une direction déviant de la source d'images, la deuxième surface d'incidence de lumière est un plan, et la deuxième surface d'émission de lumière est une surface convexe avançant dans la direction déviant de la source d'images.
5. Lentille de réarrangement d'images selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première lentille a une première surface d'incidence de lumière et une première surface d'émission de lumière, et la deuxième lentille a une deuxième surface d'incidence de lumière et une deuxième surface d'émission de lumière, où la première surface d'incidence de lumière est un plan, la première surface d'émission de lumière est une surface convexe avançant dans une direction déviant de la source d'images, la deuxième surface d'incidence de lumière est une surface convexe avançant en direction de la source d'images, et la deuxième surface d'émission de lumière est un plan.
6. Lentille de réarrangement d'images selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première lentille a une première surface d'incidence de lumière et une première surface d'émission de lumière, et la deuxième lentille a une deuxième surface d'incidence de lumière et une deuxième surface d'émission de lumière, où la première surface d'incidence de lumière est une surface convexe avançant en direction de la source d'images, la première surface d'émergence de lumière est un plan, la deuxième surface d'incidence de lumière est une surface convexe avançant en direction de la source d'images, et la deuxième surface d'émission de lumière est un plan.
7. Lentille de réarrangement d'images selon la revendication 2, caractérisée en ce que chacun des groupes de lentilles comprend en outre : - une lentille de condensation disposée sur le trajet de transmission du faisceau de sous-image correspondant, et la deuxièmelentille qui se situe entre la première lentille et la lentille de condensation.
8. Lentille de réarrangement d'images selon la revendication 1, comprenant en outre : - une lentille de condensation disposée sur le trajet de transmission des faisceaux de sous-image, et les groupes de lentilles étant situés entre la source d'images et la lentille de condensation.
9. Lentille de réarrangement d'images selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des groupes de lentilles a une partie de formation d'image et une partie de déplacement reliée à la partie de formation d'image, la sous-image correspondante étant représentée sur la partie de formation d'image du groupe de lentilles.
10. Appareil de projection, comprenant : - une source d'images, où une image fournie par celle-ci est divisée en une pluralité de sous-images arrangées le long d'une direction d'arrangement; et - une lentille de réarrangement d'images disposée sur un trajet de transmission des faisceaux de sous-image, la lentille de réarrangement d'images effectuant le réarrangement des sous-images fournies par la source d'images, et la lentille de réarrangement d'images comprenant : - une pluralité de groupes de lentilles arrangés le long de la direction d'arrangement, où chacune des sous-images est représentée sur un groupe de lentilles correspondant, les axes optiques des groupes de lentilles ne sont pas alignés les uns par rapport aux autres le long de la direction d'arrangement, et l'axe optique de chacun des groupes de lentilles et l'axe optique du groupe de lentilles voisin présentent un décalage le long d'une direction perpendiculaire à la direction d' arrangement.
11. Appareil de projection selon la revendication 10, caractérisé en ce que la source d'images comprend une lentille de projection, la lentille de réarrangement d'images étant disposée entre la lentille de projection et un écran.