TOUTE L'OPTIQUE DE LA DALLE LCD A L'ECRAN : PHENOMENES EN JEU
 
J'ai voulu faire ce post pour expliquer les phénomènes qui entrent en jeu sur le chemin des rayons lumineux dans un VP DIY. J'ai essayé, tant que possible, d'utiliser le moins de formules mathématiques.
 
POUR CEUX QUE LA THEORIE GONFLE, VOUS POUVEZ PASSER DIRECTEMENT AUX CHAPITRES 5 (CE QU'IL FAUT RETENIR) ET 6 (APPLICATIONS POSSIBLES)
 
Ce sujet traite ainsi, de façon théorique et géométrique, du trajet de la lumière de la dalle LCD jusqu'à l'écran de projection. J'ai réalisé moi-même cette étude, et comme je ne prétends pas être un érudit de l'optique, j'accepte bien volontier les critiques et commentaires sur le sujet.
 
Voici le plan de cette étude :  
 
1 - QUELQUES PRINCIPES DE BASE EN OPTIQUE
 1.1 - Les sources lumineuses
 1.2 - Les milieux et leur indice de réfraction
 1.3 - Les lentilles minces
 1.4 - Géométrie de déviation d'un rayon par une lentille convergente
 
2 - IMAGE D'UN OBJET (LA DALLE LCD) PAR UNE LENTILLE
 2.1 - Cas général
 2.2 - Cas d'éclairage HQI, Fresnel non splittées
 2.3 - Cas d'éclairage HQI, Fresnel splittées
 2.3.1 - Configuration 1
  2.3.2 - Configuration 2
  2.3.3 - Comparaison
 
3 - PRINCIPE DU FOCUS (la mise au point)
 3.1 - Avec un triplet mobile
 3.2 - Avec une varifocale
 3.3 - Avec Fresnel splittée
 
4 - LES ABBERATIONS
 4.1 - Chromatiques
 4.2 - Géométriques
 
5 - CE QU'IL FAUT RETENIR
 
6 - APPLICATIONS POSSIBLES
 6.1 - L'utilisation d'un réflecteur parabolique
 6.2 - L'arnaque des Fresnel eBay
 
 
 
 
 
 
1 - QUELQUES PRINCIPES DE BASE EN OPTIQUE
 
 1.1 - Les sources lumineuses
 
De façon conventionnelle, il existe deux types de sources lumineuses : les sources primaires et les sources secondaires.
- Les sources primaires sont émettrices de photons, donc de rayons lumineux.
  Exemples : le soleil, une lampe à incandescence, une lampe à décharge HQI, une LED...
- Les sources secondaires n'émettent pas de photons, elles rediffusent une partie des photons qu'elles reçoivent.
  Exemple : la lune éclairée par le soleil, un mur éclairé par une lampe, une dalle LCD éclairée par une HQI.
 

   
Qu'elle soit primaire ou secondaire, une source lumineuse est à l'origine de la trajectoire des photons qu'elle émet ou diffuse, donc des rayons lumineux correspondant : elle rayonne.
Sauf dans le cas de la source lumineuse ponctuelle idéale (voir tuto sur l'éclairage et les coins sombres), les rayons ainsi émis ou diffusés n'ont pas la même intensité dans toutes les directions de l'espace : par exemple, une LED a un angle d'ouverture, en dehors duquel elle n'émet que peu de rayons.
Une dalle LCD éclairée est une source secondaire : elle rediffuse donc la lumière qu'elle reçoit. L'intensité des rayons ainsi diffusés va dépendre des rayons incidents, comme l'illustre le schéma suivant, sur lequel la longueur des flèches rouges représente l'intensité des rayons diffusés :
 

 
Si vous n'en êtes pas persuadé, allumez votre VP, et pendant qu'il fonctionne, regardez la dalle LCD : sans que vous soyez placé dans le champ de projection, vous voyez une image : il y a donc des rayons lumineux issus de la dalle qui parviennent à votre oeil. Les rayons sont donc bien diffusés au passage de la dalle LCD.
 
Par conséquent, le schéma suivant que nous avons l'habitude d'utiliser est une approximation grossière :

En effet sur cette image, pour chaque point de la dalle LCD, le rayon représenté qui en est issu n'est que celui qui a la plus forte probabilité d'être le plus intense. Cette schématisation simplifiée ignore donc les rayons diffusés dans les autres directions de l'espace.
 
 
 1.2 - Les milieux et leur indice de réfraction
Lors du passage d'un milieu physique à un autre (par exemple de l'air à l'eau), un rayon lumineux peut être soumis à plusieurs effets :
- Il peut être réfléchi
- Il peut être réfracté
Comme l'illustre le schéma suivant :

La surface qui sépare ainsi deux milieux transparents est appelée dioptre.
L'existence ou non des rayons réfléchi ou réfracté dépend de l'angle d'incidence i1, ainsi que des indices de milieu.
Si un rayon réfléchi existe, alors l'angle de réflexion i'1 est égal à l'angle d'incidence i1.
Si un rayon réfracté existe, alors l'angle de réfraction i2 va dépendre de l'indice des milieux en jeu : en effet tout milieu homogène (l'air, l'eau, le verre ...) possède un indice de réfraction. Ces indices de réfraction vont déterminer la déviation du rayon réfracté par la relation suivante : n1*sin(i1) = n2*sin(i2)
 
 1.3 - Les lentilles minces
Les lentilles minces sont faites de verre (parfois d'acrylique ou de PVC) qui constitue un milieu transparent. Les lentilles présentent donc des dioptres avec l'air qui, par phénomène de réfraction précédemment cité, vont permettre de dévier les rayons qui leur parviennent. Ainsi l'illustre le schéma suivant :

Les lentilles sont habituellement symbolisées de la sorte :

 
Une des propriétés remarquables d'une lentille à bords minces (donc convergente), est que les rayons qui lui parviennent parallèlement à son axe optique sont tous déviés vers un même point : le foyer. La distance entre la lentille et ce foyer est appelée distance focale :

Une lentille possède donc deux foyers, notés f et f', situés de part et d'autre du plan de la lentille.
 
 1.4 - Géométrie de déviation d'un rayon par une lentille convergente
Comme l'explique le paragraphe précédent, une lentille convergente dévie vers son foyer les rayons qui lui parviennent parallèlement à son axe optique. La construction géométrique suivante explique comment déterminer géométriquement la déviation d'un rayon quelconque par une lentille convergente :

(1) Le rayon parvient à la lentille sous un angle d'incidence quelconque
(2) On construit la parallèle à ce rayon passant par le centre de la lentille.
(3) Le rayon est dévié vers le point situé à l'intersection de la droite parallèle tracée en (2) et du plan focal f'.
 
Remarque : conformément à cette construction géométrique, les rayons qui passent par le centre de la lentille ne sont pas déviés.  
 
 
(suite du tuto au post suivant)

2 - IMAGE D'UN OBJET (LA DALLE LCD) PAR UNE LENTILLE
 
 2.1 - Cas général
Le chapitre 1.1 nous montre que les sources lumineuses (dont les pixels d'une dalle LCD éclairée font partie) diffusent la lumière, et le chapitre 1.4 nous montre la façon dont les rayons lumineux sont déviés par une lentille convergente. Au moyen de ces éléments, déterminons le trajet de la lumière.
Supposons, pour notre exemple, que les rayons incidents sur la dalle soient dirigés vers l'objectif, comme dans le cas de lentilles de Fresnel non splittées. Voyons le trajet de quelques-uns de ces rayons à l'aide de l'animation suivante :

 
Décrivons ce qu'il se passe, image par image :
1 : Le rayon incident vient "frapper" la dalle. Le rayon A qui ressort ici de la dalle est le rayon qui n'est pas dévié. C'est celui dont l'intensité lumineuse est la plus forte.
2, 3, 4, 5 : Parmi les rayons diffusés, le rayon B est celui qui est dévié le plus vers le haut. On voit ici la construction de sa trajectoire.
6, 7, 8, 9 : Parmi les rayons diffusés, le rayon C est celui qui est dévié le plus vers le bas. On voit ici la construction de sa trajectoire.
9, 10 : Tous les rayons convergent vers un même point, c'est là où est faite la mise au point : ce point reçoit toute la lumière du pixel d'origine. De plus, il n'est éclairé que par la lumière de ce pixel d'origine.
Ainsi, c'est à cet endroit que l'on doit placer l'écran de projection.
Plus l'écran de projection est éloigné de ce point (avant ou après), plus on se situe dans des zones où la lumière du pixel est étalée et où on a de la lumière issue d'autres pixels : c'est flou.
 
De là, on peut déduire un certain nombre de caractéristiques :
 

• 1 - La zone spatiale utilisée pour la projection d'un pixel correspond donc au domaine grisé sur le schéma suivant :

Si vous n'en êtes pas convaincu, faites une expérience : allumez votre vidéoprojecteur, et placez un obstacle (par exemple votre doigt) devant l'objectif afin d'en occulter une partie :

En faisant cela, vous constatez que votre image projetée est plus sombre car vous bloquez des rayons. Mais vous avez encore toute votre image.
 

• 2 - Plus le diamètre de votre objectif est grand, plus ils sera capable de capter de la lumière et donc de donner une image projetée lumineuse. A l'inverse, plus l'objectif est petit, moins il captera de lumière, comme l'illustre le schéma suivant :

En réduisant le diamètre de l'objectif, on a donc une image plus sombre, mais on a encore toute l'image. C'est ce qui explique qu'une varifocale donne une image plus sombre qu'un triplet : son diamètre est plus petit.
De même, on retrouve cet effet du diamètre de la lentille sur la luminosité de l'image avec le diaphragme en photographie, ou encore avec l'iris dans nos yeux.
 

• 3 - La présence d'un filtre antiglare sur la dalle LCD n'a aucune incidence sur la netteté de l'image. En revanche, ce filtre aura pour conséquence un angle de diffusion plus grand des rayons lumineux par la dalle, ce qui nécessitera, pour conserver la même luminosité, d'avoir un objectif de diamètre plus grand. Un filtre antiglare est donc nuisible à la luminosité de l'image, mais pas à sa netteté. Néanmoins, du fait de sa surface granuleuse sur laquelle est faite la mise au point, le filtre antiglare peut donner un effet de voile : si on le retire, les couleurs appaissent alors plus vives.

• 4 - Il n'est pas nécessaire que les rayons soient parfaitement alignés ou parallèles entre eux. Ce qui importe, c'est qu'un maximum des rayons issus de la dalle LCD parviennent à l'objectif. Ce qui implique :

- qu'il n'est pas nécessaire d'avoir des rayons qui arrivent de façon géométriquement parfaite sur la dalle LCD : ça n'a aucune importance tant que les rayons résultants diffusés par la dalle parviennent à l'objectif.
- le respect strict des distances focales ou des alignements des éléments dans une box n'est pas une condition indispensable à l'obtention d'une image de qualité optimale.
 
 
 2.2 - Cas d'éclairage HQI, Fresnel non splittées
 
Un VP créé avec des Fresnel non splittées est assimilable à la description donnée au paragraphe 2.1. Les pixels sont des sources lumineuses secondaires, ne diffusant pas tous la même quantité de lumière. En effet, plus on s'éloigne du centre de la dalle, plus la luminosité diminue : c'est l'effet coins sombres, décrit dans le tuto "Eclairage et coins sombres".
 
 2.3 - Cas d'éclairage HQI, Fresnel splittées
 
Un VP avec Fresnel splittées se distingue par le fait qu'une lentille vient s'interposer entre la dalle LCD et l'objectif. De ce fait, la description donnée au paragraphe 2.1 n'est plus applicable. Néanmoins, la construction de déviation de rayon donnée au paragraphe 1.4 reste valable au passage de chacune des lentilles. Voyons la construction de la déviation des rayons pour deux configurations différentes, c'est-à-dire pour deux placements différents de F2 entre la dalle et l'objectif.
 
  2.3.1 - Configuration 1
 

 
  2.3.2 - Configuration 2
 
Eloignons maintenant la lentille de Fresnel F2 de la dalle LCD :

 
  2.3.3 - Comparaison
 
Superposons les résultats obtenus des configurations 1 et 2 :

 
Comme on peut le constater, le placement de F2 a une influence sur l'endroit où se fait la mise au point : plus F2 est éloignée de la dalle LCD, plus l'endroit où se fait la mise au point est proche de l'objectif. On réduit ainsi, pour une même taille d'image, la distance nécessaire entre le vidéoprojecteur et l'écran de projection pour avoir une image nette.
 
Si, lors du passage d'une configuration 1 à une configuration 2, on maintient la distance entre le vidéoprojecteur et l'écran, alors l'image est agrandie, mais l'image devient floue. L'image peut être alors rendue nette par le focus. (voir chapitre 3)
Le déplacement de F2 peut donc être utilisé pour faire un système de zoom.
 
Attention néanmoins : comme l'illustre la figure ci-dessus, le déplacement de F2 conduit à une différence de franchissement de l'objectif par le flux lumineux. Ainsi, si le déplacement ne F2 ne permet plus à tout le flux lumineux de passer par l'objectif, alors l'effet de zoom se fera au détriment de la luminosité de l'image.
 
Remarque : Les rayons sont diffusés au passage de la dalle LCD. Par conséquent, la F2 doit impérativement être de taille supérieure à la dalle LCD, sans quoi l'image projetée aura une bordure sombre.
 
 
(suite du tuto au post suivant)

3 - PRINCIPE DU FOCUS (la mise au point)
 
 Comme le montre le paragraphe 2.1, si l'on a une distance entre la dalle LCD et l'objectif qui est fixe, alors l'image projetée est nette à une distance fixe de l'objectif. Cette relation entre distances et image nette est régie par l'équation de conjugaison en optique (on l'obtient par simple application du théorème de Thalès) :

 
Cette équation montre la relation que l'on a entre la focale de la lentille, la distance de la dalle à la lentille, et la distance de la lentille à l'écran. Elle est donc vérifiée si l'on a une image nette.
De ce fait, si l'on fixe la distance Di entre la lentille et l'écran, alors il nous reste 2 paramètres sur lesquels on peut agir pour rendre l'image nette :

• la distance Do entre la dalle LCD et la lentille : c'est ce que l'on fait avec un triplet mobile.
• la focale f de la lentille : c'est ce que l'on fait avec une varifocale.

 3.1 - Avec un triplet mobile
 
Le focus avec le triplet consiste à déplacer ce dernier par rapport à la dalle LCD afin de faire la mise au point :

 
En réduisant la distance LCD - Triplet, j'augmente la distance objectif - écran nécessaire pour avoir une image nette. Par ailleurs, en éloignant ainsi le vidéoprojecteur de l'écran de projection, l'image nette obtenue est plus grande.
A l'inverse, en augmentant la distance LCD - Triplet, je réduis la distance objectif - écran nécessaire pour avoir une image nette. Par ailleurs, en rapprochant ainsi le vidéoprojecteur de l'écran de projection, l'image nette obtenue est plus petite.
 
Attention : un déplacement du triplet peut conduire à une situation où une partie du flux lumineux ne franchit plus l'objectif, ce qui entraine une perte de luminosité, comme l'explique le paragraphe 2.1.
 
 3.2 - Avec une varifocale
 
Le focus avec une varifocale consiste à faire varier la distance focale de l'objectif afin de faire la mise au point :

 
En augmentant la distance focale de l'objectif, j'augmente la distance objectif - écran nécessaire pour avoir une image nette. Par ailleurs, en éloignant ainsi le vidéoprojecteur de l'écran de projection, l'image nette obtenue est plus grande.
A l'inverse, en réduisant la distance focale de l'objectif, je réduis la distance objectif - écran nécessaire pour avoir une image nette. Par ailleurs, en rapprochant ainsi le vidéoprojecteur de l'écran de projection, l'image nette obtenue est plus petite.
 
Remarque : contrairement au focus par déplacement de triplet, un focus par varifocale n'a pas d'impact sur la quantité de flux lumineux qui franchit l'objectif, et donc n'a pas d'impact sur la luminosité globale de l'image. Par conséquent, une varifocale doit être dimensionnée pour une distance LCD - objectif fixe.
C'est la raison pour laquelle les varifocales ont bien souvent un diamètre inférieur aux triplets : en effet, pour tolérer des variations de flux lumineux dûs à un déplacement de l'objectif, les triplets ont un grand diamètre. Un tel problème ne se pose pas avec les varifocales, et par souci d'économie, les constructeurs en ajustent le diamètre au plus petit. Malheureusement pour nous, dans l'utilisation DIY que nous en avons, cela conduit à préférer les performances d'un triplet à celles d'une varifocale pour la luminosité obtenue, malgré ses aspects d'utilisation moins pratiques.
 
 3.3 - Avec Fresnel splittée
 
Dans le cadre d'un vidéoprojecteur avec des lentilles de Fresnel splittées, un focus peut être réalisé par la translation de F2. Ce principe est expliqué au paragraphe 2.3.3.
 
Attention : plus F2 sera proche de la dalle LCD, plus le focus de mise au point sur la dalle se rapprochera du focus de mise au point sur la lentille de Fresnel. En conséquence, plus F2 sera proche de la dalle LCD, plus on verra les stries qui la composent sur l'image projetée. Pour cette raison, il est conseillé de laisser au mimimum 1cm d'espace entre la dalle LCD et la lentille de Fresnel F2.
 
 
 
(suite du tuto au post suivant)

4 - LES ABBERATIONS
 
Les abbérations sont des déformations de l'image projetée, du fait du non-respect des conditions d'exploitation des lentilles / objectifs, ou de leurs défauts. Ces déformations peuvent être de deux types : chromatiques, ou géométriques.
 
 4.1 - Chromatiques
 
Le principe de déviation de la lumière tel qu'il est expliqué au paragraphe 1.3 est en réalité une simplification : le schéma donné n'est valable que pour une lumière monochromatique, c'est-à-dire composée d'une seule longueur d'onde. Cependant, la lumière blanche, telle que nous l'utilisons dans nos VP, est polychromatique c'est-à-dire qu'elle est composée d'une multitude de rayons lumineux de longueurs d'onde différentes.
Or, les indices des milieux varient en fonction de la longueur d'onde. De ce fait, les divers rayons qui composent la lumière blanche ne sont pas déviés de la même façon par un dioptre, comme le montre la figure suivante :

 
La lumière blanche est donc décomposée en rayons de couleurs différentes : c'est le phénomène de dispersion de la lumière. On retrouve ce phénomène dans le prisme, ou plus simplement avec l'arc-en-ciel que l'on observe quand la lumière du soleil traverse l'eau de la pluie.
 
Au niveau de la lentille, le phénomène est le même et on constate des effets d'arc-en-ciel sur l'image projetée : ce sont les abbérations chromatiques.

Cet effet est d'autant plus marqué que l'angle d'incidence du rayon par rapport à la normale au dioptre est important. Concrétement, ça signifie que sur l'image projetée, on a des effets d'arc-en-ciel davantage prononcés sur les bords de l'image plutôt qu'au centre.
 
Le triplet et la varifocale permettent de corriger ces abbérations : ils sont composés de 3 lentilles dont la disposition subtile permet de rattraper les différences de déviation des rayons. C'est donc pour cela que l'on utilise des triplets ou des varifocales plutôt que des lentilles simples, afin d'éviter les abbérations chromatiques.
 
 4.2 - Géométriques
 
La construction des déviations de rayons par les lentilles a été détaillée tout au long de ce dossier. Néanmoins, les procédés d'usinage des lentilles ne permettent pas de leur donner une forme idéale à coût raisonnable : de ce fait, la forme donnée aux lentilles est approchée, ce qui ne leur permet pas de traiter absolument tous les rayons qui leur parviennent de la façon exposée précédemment.
Plus on s'éloigne des conditions de Gauss, moins ces constructions sont valables : ces conditions de Gauss indiquent que les rayons qui frappent la lentille doivent la frapper à proximité du centre optique et que leur direction doit être proche de l'axe optique.
Dans la pratique, ces conditions sont généralement renseignées par le FOV (field of view) qui correspond à l'angle d'ouverture d'une lentille ou d'un objectif, c'est-à-dire l'angle au sommet du cône par lequel doivent parvenir les rayons pour qu'ils ne donnent pas lieu à des abbérations géométriques perceptibles, comme l'illustre la figure suivante :

 
Concrètement dans nos VP, les abbérations géométriques ont lieu lorsque la dalle est située hors du champ du FOV, par exemple lorsque l'objectif est placé trop près de la dalle. Le résultat est une image déformée ou floutée, comme le montre l'image suivante :

 
 
5 - CE QU'IL FAUT RETENIR
 
De façon synthétique, voici les quelques points essentiels mis en avant par ce dossier :

• Les pixels d'une dalle LCD sont des sources lumineuses secondaires qui diffusent la lumière (chap 1.1).
• Toute la lumière diffusée par un pixel et captée par l'objectif est focalisée en un unique point, celui où se fait le focus (chap 2.1.1 et chap 3)
• La projection d'un pixel de l'écran n'est pas la simple déviation d'un rayon mais l'exploitation d'une vaste zone spatiale (chap 2.1.1)
• Plus le diamètre de l'objectif est grand, plus l'image projetée est lumineuse (chap 2.1.2)
• Un filtre antiglare peut donner l'impression d'un voile terne, mais il n'affecte pas la netteté de l'image (chap 2.1.3)
• Pour obtenir une qualité d'image optimale, il n'est pas nécessaire que la géométrie des rayons soit parfaite ou que le positionnement des éléments aux distances focales soit scrupuleusement respecté. L'essentiel est que le maximum des rayons issus de la dalle parviennent à l'objectif (chap 2.1.4)
• Si les lentilles de Fresnel sont splittées, F2 peut être utilisée pour faire un zoom (chap 2.3.3)
• Si les lentilles de Fresnel sont splittées, F2 doit avoir une taille bien supérieure à celle de la dalle LCD, sinon l'image projetée aura une bordure sombre (chap 2.3.3)

• L'équation de conjugaison détermine les conditions de netteté de l'image (chap 3)
• La mise au point (focus)  peut se faire en modifiant la focale de l'objectif (varifocale), ou en modifiant la distance Dalle LCD - Objectif (triplet mobile). (chap 3.1 et chap 3.2)

• Les abbérations chromatiques se traduisent par des effets d'arc-en-ciel sur l'image projetée. On les évite en utilisant un triplet ou une varifocale, plutôt qu'une lentille simple. (chap 4.1)
• Les abbérations géométriques se traduisent par des déformations géométriques de l'image projetée. On les évite en respectant le FOV (angle d'ouverture) de l'objectif. (chap 4.2)

 
(suite du tuto au post suivant)

6 - APPLICATIONS POSSIBLES
 
 6.1 - L'utilisation d'un réflecteur parabolique
 
Comme l'indique le paragraphe 2.1.4, pour obtenir une qualité d'image optimale, il n'est pas nécessaire que la géométrie des rayons soit parfaite ou que le positionnement des éléments aux distances focales soit scrupuleusement respecté. L'essentiel est que le maximum des rayons issus de la dalle parvienne à l'objectif.
Ainsi, si l'on souhaite utiliser un réflecteur parabolique pour utiliser un maximum de rayons lumineux émis par la lampe, alors on peut contourner le souci lié à l'obstacle devant la lampe (par exemple une douille de l'ampoule), en n'utilisant pas une forme parabolique parfaite, ou en ne plaçant pas la lampe au foyer de la parabole :

Le but est ainsi d'éclairer tous les pixels de la dalle, et que les rayons lumineux diffusés ensuite par la dalle parviennent à l'objectif.
La difficulté peut résider alors dans l'uniformité de l'éclairage sur la dalle. Pour améliorer cette uniformité, on peut éventuellement ajouter un filtre diffusant entre l'éclairage et la dalle, qui diffuserait les rayons pour homogénéiser l'éclairage, mais pas trop afin de ne pas engendrer trop de pertes lumineuses (des rayons diffusés par la dalle qui ne parviendraient plus à l'objectif).
 
Même si cette géométrie imparfaite peut probablement entrainer des pertes lumineuses, celles-ci seront assurément bien moindres qu'avec un système classique composé d'un réflecteur sphérique et d'une lentille condensatrice.
 
 6.2 - L'arnaque des Fresnel eBay
 
On trouve sur eBay des lentilles de Fresnel, pour moins d'une dizaine d'euros, pour faire soi-même son vidéoprojecteur avec un écran de télévision.
Sur le principe, le raisonnement est correct : l'écran de télévision diffuse des rayons, comme le fait la dalle LCD dans nos VP. Ces rayons sont captés par la lentille de Fresnel qui joue le rôle d'objectif, et l'image est projetée. Cela respecte donc le principe optique mis en avant au paragraphe 2.1.
 
Néanmoins, ce montage simplissime ne prend pas en compte certains des aspects mentionnés dans ce dossier :

• Un tel montage introduit une lentille simple comme objectif, et pas un triplet : on a donc des abbérations chromatiques, c'est-à-dire des effets d'arc-en-ciel sur l'image projetée.
• Un tel montage ne respecte pas les conditions de Gauss, donc le FOV de la lentille : on a donc des abbérations géométriques. En clair, l'image est déformée et floutée sur les bords.
• Les pixels d'un écran de télévision, d'une part, ne sont pas très lumineux, et d'autre part diffusent leur lumière de façon très large : sur le peu de lumière émise, beaucoup va se perdre sur les bords en carton du montage. L'image sera donc très sombre.

En conséquence, même si le principe optique de base est bon, les images projetées seront déformées, seront sombres, et auront des effets d'arc-en-ciel. N'espérez pas regarder un film avec ça sans vous exploser les yeux. Bref, vous en aurez pour votre argent, mais n'en espérez surtout pas plus !

un seul mot.
 
passionnant.
 
j'ai lu tout ceci avec grande attention, et honnêtement, même les plus calés en la matière ont à y apprendre ici.
 
 
notamment j'ai appris des choses concernant le diamètre de l'objectif, mon ancienne idée du point de vue du diamètre s'avérait totalement fausse.
 
 
bravo

Très bon dossier .
 
 

oui c'est tres bien formulé surtout concernant les idees fausses que beaucoup de schemas vehiculent.
 
tres bel effort

One MP for u. A part ca beau boulot

Il est fort ppsoft quand il travail.....chapo bas.

Chui d'accord avec tout.
 
MAIS......  ça commence   .....: tu dit: "Pour obtenir une qualité d'image optimale, il n'est pas nécessaire que le positionnement des éléments aux distances focales soit scrupuleusement respecté. L'essentiel est que le maximum des rayons issus de la dalle parviennent à l'objectif."
OK pour la luminosité, c'est clair: tu balance la sauce de photons dans l'objectif, on s'en fout de l'angle qu'ils ont (en gros): faut qu'ils passent dans l'objectif (L'essentiel est que le maximum des rayons issus de la dalle parviennent à l'objectif). Mais pour la netteté de l'image, le focus se fait au micropoil pour que ça soit bien nette: c'est une distance a bien (scupuleusement) respecter.......? non?

génial
 
ya juste ça  

 
on devrait lire "non splitté" non

mich33 : NonNon, y s'est pas planté. ça concerne la diffusion. Dans le cas d'une non-splittée, y'a aucun intérêt à en avoir une + grande ...
 
A ce propos ppsoft, si tu veux rajouter une petite précision sur la diffusion : elle dépend de (dans cet ordre) :
 

• L'épaisseur du verre
• La dimension d'un pixel réel (rouge OU vert OU bleu)
• L'épaisseur du verre (encore)
• L'angle de vision du TFT : plus l'angle est large, plus la diffusion sera importante (c'est lié aux polarisants)

• et à titre d'anecdote, dans le domaine inframètrique, de la couleur du pixel    

danStech, je t'ai répondu en MP.
 
Grundraisin :
"OK pour la luminosité, c'est clair: tu balance la sauce de photons dans l'objectif, on s'en fout de l'angle qu'ils ont (en gros): faut qu'ils passent dans l'objectif" : oui, c'est l'idée. Quel que soit l'angle d'incidence du rayon sur l'objectif, il sera de toute façon focalisé. Il faut voir après comment, de façon pratique, on atteint cet objectif : le plus aisé est de se baser sur les distances focales et les alignements. Comme je l'ai dit, ce n'est pas indispensable ; mais ça aide drôlement quand on bricole ! Ce que le dossier montre ainsi, c'est qu'on a quand même une certaine tolérance dans ce que nous fabriquons en DIY. C'est pas parce qu'on n'a pas respecté une distance focale au 1/2 millimètre près que l'image obtenue sera pourrie, loin de là.
 
"Mais pour la netteté de l'image, le focus se fait au micropoil pour que ça soit bien nette: c'est une distance a bien (scupuleusement) respecter.......? non?" : De façon théorique, oui. De façon pratique, si tu t'éloignes un peu de cette position de focus, tu ne vas pas forcément voir la différence, soit parce que ce n'est pas perceptible, soit parce que ton cerveau fait lui-même une correction (attention quand même de ne pas choper une migraine ). D'ailleurs, quand on fait la mise au point avec nos VP, on le fait visuellement, on ne s'amuse pas à prendre un mètre pour aller mesurer les distances entre éléments pour que tout soit parfait.
 
mich33 :
"Si les lentilles de Fresnel sont splittées, F2 doit avoir une taille bien supérieure à celle de la dalle LCD, sinon l'image projetée aura une bordure sombre (chap 2.3.3)" : non, je ne me suis pas trompé. Je parle là de la lumière diffusée par un pixel situé au bord de la dalle. Par exemple, si c'est un pixel du haut de la dalle, il va diffuser vers le bas, mais aussi vers le haut. Si F2 n'est pas plus grande que la dalle, alors la lumière diffusée par le pixel vers le haut ne pourra pas être prise en compte et sera perdue.
 
Captain_FLAM :
"Dans le cas d'une non-splittée, y'a aucun intérêt à en avoir une + grande ... " : bin si, quand même. Dans le cas de Fresnel non-splittée, la dalle LCD se situe dans une pyramide de projection lumineuse ayant pour base la lentille de Fresnel. Si la lentille de Fresnel n'est pas plus grande que la dalle LCD, alors cette dernière ne pourra pas tenir entière dans la pyramide, et on aura des bords sombres.
 
Pour la diffusion, elle est liée à l'interaction lumière - matière qui caractérise les sources lumineuses secondaires, mais j'ai dit dans le sujet sur les LED que je n'entrerais pas dans les considérations quantiques. (même si j'en ai touché rapidement 2 mots à danStech en MP).

Certes. Je me suis mal exprimé (un peu pressé).
 
Ce que je voulais exprimer c'est qu'avec une Fresnel non-splitté, tu auras toujours des bords sombres, à cause du support de TFT, même si tu augmentes beaucoup sa taille par rapport à la taille standard utilisée, alors qu'augmenter la taille de F2, comme tu l'expliques, permet de capter + de surface de diffusion ...
 
A propos, sur le schéma 2.2.3, tu as deux fresnels 2 (F2) .

C'est normal, c'est la superposition des deux schéma au-dessus.
(T'étais probablement un peu pressé...)

Non, pas ce coup-ci    
 
Mais je pensais plutôt que tu l'aurais appellé F2 ' (prime) , genre  
 
Juste histoire de pinailler

Merci PPSoft, c'est un modèle de clarté, et une mine d'informations !
 
Je me disais que avec l'angle d'ouverture des LEDs 5mm je perdrais obligatoirement plein de lumière après le LCD, maintenant je sais quoi faire
 
As tu une idée de l'angle des rayons diffusés par rapport aux rayons incidents à la traversée du LCD ?
(je me doute que ca dépend des modèles, de la présence de l'antiglare, etc, mais c'est pour avoir une fourchette pour placer ma F2 à la distance nécessaire pour capter un max de lumière).
 
Bon courage pour ton projet.
 
Sam.

 
si je peut me permettre : du coup le nouveau triplet spécial LCD de izzoteck cumul les interrets : gros diamètre, offrant une bonne luminosité, et l'interret du varifocale, qui nous enleve l'obligation de faire un objectif mobile.
 
 
bref dès que j'ai quelques sous-sous je sais quoi prendre chez izzo

 
super dossier
bravo  ppsoft
j'ai tout lu, j'ai appris pas mal de choses  
   

 
clair il est sexy a mort ce triplet, et ce tuto est au pwal

super dossier...vraiment instructif.bravo

Bonjour,  
 
Tout d'abord, merci pour ces magnifiques explications techniques.
 
Venons en à ce qui me chagrine un peu, soit je n'ai pas compris, soit il y a un problème :
Je voudrais réaliser un Diy avec lequel on peut choisir la taille de l'image projetée sans le déplacer (Fresnel splité), tu expliques donc qu'on peut déplacer la fresnel 2 et ainsi réduire la distance objectif F2, parcontre, il y a un problème de mise au point. On peut régler ça avec le focus, tu propose donc d'avancer l'objectif vers le F2.  
 
Alors ici, soit je n'ai pas compris, soit je suis con, ou bien même les deux. Est-ce que ça ne revient pas au même d'avancer F2 vers l'objectif et de reculer l'objectif vers F2?? Je me suis dit que ce n'était pas grave, le varifocale est là pour ça, mais tu as écris qu'avec le varifocal, on ne peut pas chager la distace F2 objectif.
 
Alors, comment faire? merci
 
[Edit] A moins que le focus ne soit fait sur l'écran, mais j'ai cru comprendre que ça se faisait sur la F2, ce qui me semblerait logique

 
Bonjour à tous, je suis un newbees, et suis en plein listing des éléments
nécessaires à la construction de mon VP DIY.
Merci à ppsoft et aux nombreux pros ici pour leurs tutos très clairs...
 
Juste une question, de quel nouvel objectif de chez izzo parlez vous ?
Merci...

je parle des Triple objectif 200mm et des Triple objectif 240mm

Gloire a toi ppsoft pr ce magnifique tuto  

Merci  

je découvre seulement, et j'adore
 
merci

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http://forum.allinbox.com/aspectge [...] 8973_1.htm
KaKou aime la nature
Pour sauvez un arbre, il mange un castor !
http://www.youtube.com/watch?v=5ZT86m0L7_k  c'est assez bon ça

impéccable ce tuto, tout simplement !!!!
Cpdt un equestion à titre d'info qui je pense correspond à celui-ci.
Si l'on utilise deux F2 qui cumulent leurs capacitées à focaliser le flux lumineux, dans le but de réduire la distance focale, et donc de diminuer la taille de la box (avec un 15" ou 17" );on perdrait alors de la luminosité, mais avec un grand triplet de 100mm cela serait-il possible ???

Si le triplet est adapté au FOV important généré par la F2 résultante à focale courte, oui, ca devrait être possible...

Merci pour ta réponse, c'est ce que je pensais et en même temps avec un grand triplet on pourrait augmenter la distance focale et la luminosité !!!
En fait, un varifocal de 20cm de diam et une focale de 80 cm minimum !!!

Je viens de lire ce tuto : super bien. bravo ppsoft.  
 
J'ai une question :  
A partir d'une base simple lampe / fresnel non splittee / dalle / triplet :
en rajoutant un grand reflecteur "aleatoire" derriere la lampe (en plus du pimalator), parabolique ou pas, genre plaque recouverte de papier alu, ca ne devrait qu'ameliorer les choses non ? encore plus de rayons devraient arriver sur la dalle, meme si une bonne partie des rayons reflechis par cettre "plaque" vont etre perdus. Qu'en pensez vous ?

Ou meme remplacer le pimalator par un miroir , ce qui devrait augmenter l'homogeneite sur la dalle... votre point de vue ?

Avec un miroir tu auras plus de perte qu'avec un pimalator.
En plus je crois que ça va donner des problèmes de contraste.

d'accord je peux comprendre que je vais avoir des pertes... mais ca va pas augmenter mon homogeneite de lumiere sur ma dalle ? Pourquoi aurais-je des problemes de contraste ?

En fait on peint l'intérieure des box en noir mat pour éviter les reflet de lumière sur les paroies, le fond également, et ainsi gagner en contraste.
Donc si tu met un miroir tu feras exactement l'inverse.
 
Pour l'uniformité, je ne pense pas que ce soit une solution, mais tu peux toujours tester pour être fixé.

 
Donc dans ce cas le filtre diffusant se comporte comme une source secondaire, juste avant la dalle... Qu'est-ce qui empeche donc de mettre une veritable source etendue a la place, comme une plaque de tubes fluorescents, ou autre ? (en gardant eventuellement le filtre diffusant pour une bonne homogeneité)    
 
 

 
Desole mais je suis toujours pas convaincu : en quoi avoir les parois non reflechissantes (avant la dalle) va influer sur mon contraste ? pour moi le contraste est du principalement a la qualite de la dalle qui va laisser ou non passer la lumiere.  
En revanche peindre en noir apres la dalle, la d'accord, ca devrait jouer sur le contraste
 
Je pense que je vais tester pour voir...

Je suis d'accord avec ce point de vue.

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