Optimisation des propriétés visuelles de plateformes de visualisation multi-utilisateurs et multi-vues

Optimization of the visual properties of multi-user and muti-view visualization platforms

• Auteur / Autrice : Thomas Le Deun
• Direction : Jean-Louis de Bougrenet de la Tocnaye
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Photonique
• Date : Soutenance le 23/11/2020
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département Optique
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Eye triple shut
• Jury : Président / Présidente : Gilles Coppin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis de Bougrenet de la Tocnaye, Pierre Pellat-Finet, Julien Lumeau, Rozenn Coutellier, Daniel Stoenescu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Pellat-Finet, Julien Lumeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Terminaux à écran de visualisation

Polarisation (lumière)

Filtres optiques

Visualisation

Mots clés libres

Multi-vues

Multi-utilisateurs

Filtres spectraux

Séparation spectrale

Polarisation

Écran

Multi-view

Multi-user

Spectral filters

Spectral separation

Polarization

Display

Résumé

Les plateformes de visualisation multi-utilisateurs et multi-vues permettent de nouveaux types de collaboration pour des applications professionnelles. Tous les utilisateurs travaillent sur un même support tactile, chacun pouvant percevoir le contenu pertinent pour son expertise, dans le but de faciliter le processus de prise de décision. De telles plateformes nécessitent d’afficher simultanément plusieurs images indépendantes sur un même écran, et de permettre à chaque utilisateur de ne percevoir qu’une seule image en deux ou trois dimensions. Cette multiplication des canaux images posent des défis pour atteindre une bonne qualité visuelle finale liés principalement à la luminosité, la colorimétrie et la diaphotie. Dans cette thèse nous nous intéressons aux différents aspects scientifiques et techniques de telles plateformes, en étudiant les différentes sources projecteurs, les techniques pour séparer et filtrer les canaux images et les caractéristiques des écrans associés. Nous étudions plus spécifiquement la séparation spectrale à l’aide de filtres interférentiels et proposons une méthode pour les optimiser aux sources lumineuses, en prenant en compte un critère d’écart de couleurs à minimiser. Nous obtenons ainsi des filtres spectraux différents selon les sources lumineuses. Nous comparons les performances du filtrage spectral au filtrage par polarisation, et montrons les bonnes performances des filtres spectraux pour de telles applications ainsi que les limites des écrans conventionnels pour maintenir la polarisation. Enfin, nous proposons une méthode pour concevoir et réaliser des écrans préservant au mieux l’état de polarisation tout en distribuant la lumière uniformément dans une certaine zone de l’espace correspondant aux emplacement des utilisateurs. Nos échantillons montrent des résultats encourageant dans la maîtrise de l’angle de diffusion de tels écrans et nous détaillons les défis liés à la diffraction et la distribution uniforme de la lumière.

Multi-user and multi-view visualization platforms enable new types of collaboration for professional applications. All users work on the same tactile medium, each being able to perceive the content relevant to their expertise, in order to facilitate the decision-making process. Such platforms require the simultaneous display of several independent images on the same screen, allowing each user to perceive only one image in two or three dimensions. This multiplication of image channels raises challenges to achieve a good final visual quality mainly related to brightness, colorimetry and crosstalk. In this thesis we are interested in the different scientific and technical aspects of such platforms, studying the different projector sources, the separation techniques of the video channels and the characteristics of the associated screens. We study more specifically the spectral separation using interferential filters and propose a method to optimize them to light sources, taking into account a criterion of color difference to be minimized. We thus obtain different spectral filters according to the light sources. We compare the performances of spectral filtering to polarization filtering, and show the good performances of spectral filters for such applications as well as the limits of conventional screens to maintain polarization. Finally, we propose a method to design and realize screens that preserve the state of polarization while distributing the light uniformly in a certain area of the space corresponding to the users' locations. Our samples show encouraging results in controlling the scattering angle of such screens and we detail the challenges related to diffraction and uniform light distribution.