FR2860602A1

FR2860602A1 - SECURE OPTICAL MOTOR PROJECTION SYSTEM

Info

Publication number: FR2860602A1
Application number: FR0311728A
Authority: FR
Inventors: Lilian Lacoste
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2005-04-08
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: WO2005034522A1; FR2860602B1

Abstract

Le domaine de l'invention est celui des systèmes de projection d'images à moteur optique, et plus particulièrement des systèmes sécurisés ayant une grande résistance aux pannes.Classiquement, les systèmes de projection possèdent un moteur optique couleur (1) comprenant 3 sources d'images primaires monochromes. L'objet de l'invention est de réaliser un projecteur à moteur optique couleur sécurisé comportant une source d'images supplémentaire (34, 44) ou de secours capable de suppléer à la panne d'une des trois sources d'images primaires monochromes. La source d'images supplémentaire comporte simplement un imageur (34) du même type que les imageurs des sources d'images primaires et une source de lumière (44) capable d'émettre dans une bande spectrale sélectionnable. Un bloc optique mélangeur spécifique (2) permet de mélanger les quatre images provenant des quatre sources d'images.Les avantages de cette disposition sont nombreux. On obtient une grande fiabilité du moteur optique sans dégradation de la qualité de l'image au prix d'une augmentation de coût, d'encombrement et de complexité marginale.The field of the invention is that of image projection systems with an optical engine, and more particularly of secure systems having a high resistance to failures. Classically, projection systems have a color optical engine (1) comprising 3 sources of light. 'monochrome primary images. The object of the invention is to provide a projector with a secure color optical engine comprising an additional image source (34, 44) or backup capable of making up for the failure of one of the three primary monochrome image sources. The additional image source simply comprises an imager (34) of the same type as the imagers of the primary image sources and a light source (44) capable of emitting in a selectable spectral band. A specific optical mixer unit (2) makes it possible to mix the four images coming from the four image sources. The advantages of this arrangement are numerous. High reliability of the optical engine is obtained without degradation of image quality at the cost of increased cost, space requirement and marginal complexity.

Description

SYSTEME DE PROJECTION A MOTEUR OPTIQUE SECURISESECURE OPTICAL MOTOR PROJECTION SYSTEM

Le domaine de l'invention est celui des systèmes de projection notamment à valves optiques, et plus particulièrement des systèmes sécurisés ayant une grande résistance aux pannes. The field of the invention is that of projection systems including optical valves, and more particularly secure systems having a high resistance to breakdowns.

Pour réaliser des présentations d'informations, on utilise généralement des visualisations à vision directe de type écrans plats, par exemple à matrices à cristaux liquides. Pour certaines applications, notamment pour les présentations d'informations sur planches de bord d'aéronefs, la présentation d'informations au moyens de plusieurs grandes visualisations présente certains inconvénients. Ce sont essentiellement: É La résistance aux pannes. Lorsqu'un écran est en panne, la surface totale de présentation d'informations diminue. Ce problème est d'autant plus important que le nombre d'écrans initial est faible. Or, pour certaines applications aéronautiques, la présentation se fait sur seulement 4 écrans principaux. On peut, bien entendu, reconfigurer les écrans encore fonctionnels pour limiter la perte d'informations mais toujours au prix d'une ergonomie de présentation dégradée, surtout si l'écran en panne est placé devant le pilote. Dans ce cas, la disponibilité de l'information peut en être affectée. In order to produce information presentations, it is generally possible to use direct-view visualisations of the flat screen type, for example to liquid crystal matrices. For some applications, especially for the presentation of information on aircraft dashboards, the presentation of information by means of several major visualizations has certain disadvantages. These are essentially: É The resistance to breakdowns. When a screen is down, the total display area decreases. This problem is all the more important as the number of initial screens is small. However, for some aeronautical applications, the presentation is done on only 4 main screens. We can, of course, reconfigure screens still functional to limit the loss of information but always at the cost of a degraded presentation ergonomics, especially if the broken screen is placed in front of the driver. In this case, the availability of information may be affected.

É L'adaptabilité. En fonction du porteur, les dimensions et l'ergonomie de la planche de bord varient. La taille, la forme et la résolution des écrans doivent alors être adaptées, or il n'est pas possible d'adapter les tailles d'écrans sans étudier et développer de nouvelles matrices et de nouvelles boîtes à lumière, ce qui nécessitent des coûts et des délais de développement considérables. É Adaptability. Depending on the wearer, the dimensions and ergonomics of the dashboard vary. The size, shape and resolution of the screens must then be adapted, but it is not possible to adapt the screen sizes without studying and developing new dies and new light boxes, which require costs and considerable development time.

É L'ergonomie. Chaque écran possède un cadre mécanique nécessaire pour loger les circuits de commande des visualisations de type matriciel, ce qui limite nécessairement la surface disponible pour afficher des informations. É Ergonomics. Each screen has a mechanical framework necessary to house the control circuits of matrix-type visualizations, which necessarily limits the available area for displaying information.

Aussi, depuis quelques années, d'autres dispositifs de visualisation ont été développés. Il s'agit de dispositifs de projection d'images. Also, in recent years, other visualization devices have been developed. These are image projection devices.

La figure 1 représente un dispositif de ce type. II comprend: É Une source d'images couleur 1 encore appelée moteur optique fournissant une image couleur de petite taille (typiquement de quelques centimètres de coté) et à haute résolution (typiquement quelques millions de pixels). Figure 1 shows a device of this type. It includes: É A color image source 1 also called optical engine providing a small color image (typically a few centimeters on the side) and high resolution (typically a few million pixels).

É Un écran de projection 11 placé devant les yeux 12 de 10 l'utilisateur. A projection screen 11 placed in front of the eyes 12 of the user.

É Une optique de projection 10 qui focalise l'image fournie par le moteur optique sur l'écran de projection 11 et présente ainsi à l'utilisateur une image finale agrandie. La propagation des faisceaux est représentée en traits pointillés sur la figure 1. A projection optics 10 which focuses the image provided by the optical engine on the projection screen 11 and thus presents the user with an enlarged final image. The propagation of the beams is shown in dotted lines in FIG.

Généralement, le moteur optique est constitué de trois sources d'images primaires monochromes générant chacun une des trois composantes de l'image couleur initiale. Ces sources d'images comprennent un imageur primaire et une source de lumière associée. Les imageurs sont encore appelés micro-displays en terminologie anglo-saxonne. Les imageurs primaires fonctionnent par modulation de la lumière issue de la source de lumière colorée associée. La superposition des trois images provenant des sources d'images primaires par un dispositif mélangeur forme l'image couleur initiale. Generally, the optical engine consists of three sources of monochrome primary images each generating one of the three components of the initial color image. These image sources include a primary imager and an associated light source. Imagers are also called micro-displays in English terminology. Primary imagers operate by modulating the light from the associated colored light source. Superimposition of the three images from the primary image sources by a mixing device forms the initial color image.

Les imageurs peuvent fonctionner soit par réflexion, soit par transmission. Les imageurs fonctionnant par réflexion sont notamment des imageurs de type LCOS (acronyme anglo-saxon pour Liquid Crystal On Silicon) ou DMD (acronyme anglo-saxon pour Digital Mirror Device) ou DLP (acronyme anglo-saxon pour Digital Light Projector). Imagers can work either by reflection or by transmission. Imagers operating by reflection are in particular imagers type LCOS (acronym for Liquid Crystal On Silicon) or DMD (acronym for Digital Mirror Device) or DLP (Anglo-Saxon for Digital Light Projector).

Les imageurs fonctionnant par transmission sont encore appelés valves optiques. Les valves optiques sont, par exemple, des matrices à cristaux liquide. Chaque valve optique est alors éclairée par une source de lumière monochrome. Le schéma de la figure 2 montre un imageur couleur fonctionnant à partir de valves optiques. II comprend trois valves optiques 31, 32 et 33 éclairées par des sources de lumière 41, 42 et 43 émettant dans des bandes spectrales différentes, typiquement dans le bleu, le vert et le rouge. Un cube mélangeur 2 comportant deux lames semi-réfléchissantes 21 et 22 perpendiculaires entre elles permet de mélanger les trois faisceaux optiques 61, 62 et 63 provenant des valves optiques 31, 32 et 33 pour reconstituer l'image couleur. Imagers operating by transmission are still called optical valves. Optical valves are, for example, liquid crystal matrices. Each optical valve is then illuminated by a monochrome light source. The diagram in Figure 2 shows a color imager operating from optical valves. It comprises three optical valves 31, 32 and 33 illuminated by light sources 41, 42 and 43 emitting in different spectral bands, typically in blue, green and red. A mixing cube 2 comprising two semi-reflecting strips 21 and 22 perpendicular to each other makes it possible to mix the three optical beams 61, 62 and 63 coming from the optical valves 31, 32 and 33 to reconstitute the color image.

Ce système a plusieurs avantages. A partir d'un moteur optique couleur unique, il est bien entendu possible, en modifiant les paramètres optiques du système de projection, de changer le grandissement du système et par conséquent la taille de l'image finale. L'encombrement du système peut facilement être adapté aux différentes configurations de planches de bord. De plus, en plaçant plusieurs dispositifs de visualisation côte à côte, il est possible de réaliser une visualisation panoramique sans coupures d'images. This system has several advantages. From a single color optical engine, it is of course possible, by modifying the optical parameters of the projection system, to change the magnification of the system and consequently the size of the final image. The size of the system can easily be adapted to different configurations of dashboards. In addition, by placing several display devices side by side, it is possible to perform panoramic viewing without image interruptions.

II est également possible de bâtir une architecture sécurisée de système de visualisation à partir de dispositifs de projection primaires. Pour sécuriser le système de visualisation, on sépare alors la zone d'affichage en zones indépendantes (screen tiling) associées à un ou plusieurs dispositifs de projection primaires redondants. Le brevet américain 6 497 486 décrit un système de ce type comportant au moins deux dispositifs de projection. Comme il est montré sur la figure 1 de ce brevet, une optique de grandissement spécifique placée devant l'un des imageurs couleur permet de doubler la taille de l'image issue dudit projecteur en cas de panne du second projecteur. L'utilisateur conserve ainsi une image de taille constante en cas de panne. Bien entendu, la résolution de l'image est divisée par deux et ce système nécessite au moins deux projecteurs pour être opérationnel. It is also possible to build a secure visualization system architecture from primary projection devices. To secure the display system, the display area is separated into independent zones (screen tiling) associated with one or more redundant primary projection devices. US Pat. No. 6,497,486 describes a system of this type comprising at least two projection devices. As shown in FIG. 1 of this patent, specific magnification optics placed in front of one of the color imagers make it possible to double the size of the image coming from said projector in the event of failure of the second projector. The user thus maintains an image of constant size in case of failure. Of course, the resolution of the image is halved and this system requires at least two projectors to be operational.

L'objet de l'invention est d'améliorer la sécurisation d'un système à plusieurs projecteurs redondants à partir d'un seul projecteur à moteur optique couleur unique comportant une source d'images supplémentaire ou source de secours capable de suppléer à la panne d'une des trois sources d'images primaires monochromes. La source d'images supplémentaire comprend un imageur du même type que celui des imageurs primaires et une source de lumière capable d'émettre dans un spectre sélectionnable. Cette source peut ainsi sensiblement émettre l'un quelconque des trois spectres des 3 sources de lumière des afficheurs primaires. Un bloc optique mélangeur spécifique permet de mélanger les quatre images provenant des quatre sources d'images. The object of the invention is to improve the security of a system with several redundant projectors from a single single-color optical engine projector comprising an additional image source or backup source capable of supplying the breakdown one of the three sources of monochrome primary images. The additional image source includes an imager of the same type as that of the primary imagers and a light source capable of emitting in a selectable spectrum. This source can thus substantially emit any of the three spectra of the 3 light sources of the primary displays. A specific blender optical block mixes the four images from the four image sources.

Plus précisément, l'invention a pour objet un moteur optique pour dispositif de projection d'images en couleur comportant un premier imageur éclairé par une première source de lumière émettant dans un premier spectre, un second imageur éclairé par une seconde source de lumière émettant dans un second spectre, un troisième imageur éclairé par une troisième source de lumière émettant dans un troisième spectre et un mélangeur optique, les images des trois imageurs à travers le mélangeur optique étant parfaitement confondues de façon à former une image couleur unique, caractérisé en ce que ledit moteur optique comporte également au moins un quatrième imageur éclairé par une quatrième source de lumière émettant dans un spectre réglable par des moyens de commande, l'image dudit quatrième imageur à travers le mélangeur optique étant également parfaitement confondue avec les images du premier, du second et du troisième imageur de sorte que, en cas de panne d'un des trois imageurs ou de leur source de lumière associée, le quatrième imageur puisse le remplacer sans altérer la qualité de l'image couleur finale. More specifically, the subject of the invention is an optical engine for a color image projection device comprising a first imager illuminated by a first light source emitting in a first spectrum, a second imager illuminated by a second light source emitting in a first light source. a second spectrum, a third imager illuminated by a third light source emitting in a third spectrum and an optical mixer, the images of the three imagers through the optical mixer being perfectly combined to form a single color image, characterized in that said optical engine also comprises at least a fourth imager illuminated by a fourth light source emitting in an adjustable spectrum by control means, the image of said fourth imager through the optical mixer also being perfectly merged with the images of the first, second and third imager so that in case of pan If one of the three imagers or their associated light source, the fourth imager can replace it without altering the quality of the final color image.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages 20 apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles: É La figure 1 représente une vue générale d'un dispositif de projection à moteur optique; É La figure 2 représente un moteur optique à 3 valves optiques selon 25 l'art antérieur; É La figure 3 représente un premier mode de réalisation du moteur optique selon l'invention; É La figure 4 représente un second mode de réalisation du moteur optique selon l'invention; É La figure 5 représente une vue éclatée du mélangeur optique selon ce second mode de réalisation; É La figure 6 représente un premier mode de réalisation de l'éclairage dans le cas où les imageurs sont des valves optiques; É La figure 7 représente un second mode de réalisation de 35 l'éclairage des valves optiques; É La figure 8 représente l'architecture électronique de commande d'un moteur optique selon l'invention. The invention will be better understood and other advantages will become apparent on reading the following description, which is given in a nonlimiting manner and by virtue of the appended figures in which: FIG. 1 represents a general view of a projection device optical motor; Figure 2 shows an optical 3-valve optical engine according to the prior art; FIG. 3 represents a first embodiment of the optical engine according to the invention; FIG. 4 represents a second embodiment of the optical engine according to the invention; Fig. 5 shows an exploded view of the optical mixer according to this second embodiment; FIG. 6 represents a first embodiment of the lighting in the case where the imagers are optical valves; Figure 7 shows a second embodiment of illumination of the optical valves; FIG. 8 represents the electronic control architecture of an optical engine according to the invention.

La figure 3 représente une vue en coupe d'un premier mode de réalisation du moteur optique selon l'invention. Les imageurs des sources d'images sont des valves optiques. Le moteur optique comprend alors: É 4 valves optiques identiques 31, 32, 33 et 34 fonctionnant par transmission; É 4 sources de lumière 41, 42, 43 et 44. Chaque source est associée à une valve optique. L'association valve optique-source de lumière constitue une source d'images primaire. Ainsi, la première valve optique 31 est éclairée par la première source de lumière 41 émettant dans un premier spectre, la seconde valve optique 32 est éclairée par la seconde source de lumière 42 émettant dans un second spectre, la troisième valve optique 33 est éclairée par la troisième source de lumière 43 émettant dans un troisième spectre. La quatrième valve optique servant de valve de secours 34 est éclairée par la quatrième source de lumière 44 émettant dans un spectre réglable par des moyens de commande; É 1 bloc optique mélangeur 2 monobloc composé de 5 prismes élémentaires à faces planes comme indiqué sur la figure 3. 3 prismes sont des prismes en toit identiques, les deux autres sont des prismes dont la section est un trapèze rectangle comme montré sur la figure 3. Certaines faces des prismes sont traitées de sorte qu'une fois assemblé, le bloc mélangeur comporte 3 lames semi-réfléchissantes 21, 22 et 23 disposées comme indiqué selon la figure 3. La première lame 21 transmet le premier et le second spectre et réfléchit le troisième spectre, la seconde lame 22 réfléchit le premier spectre et transmet le second et le troisième spectre. II n'est pas nécessaire que la troisième lame semi- réfléchissante 23 ait des propriétés photométriques particulières. En effet, il est toujours possible de régler le niveau d'émission de chacune des sources de lumière pour qu'après traversée de cette troisième lame, la colorimétrie de l'image soit respectée. Cette disposition permet d'optimiser les transmissions des faisceaux de lumière colorés 61, 62 et 63 venant des sources de lumière et circulant à travers le bloc mélangeur. Ainsi, par exemple, le faisceau 61 venant de la source de lumière 41 est d'abord parfaitement transmis par la lame semi-réfléchissante 21 puis réfléchi par les lames semi-réfléchissantes 22 et 23. Bien entendu, cette disposition du bloc mélangeur peut également s'adapter à d'autres types d'afficheurs fonctionnant soit par réflexion soit par transmission. FIG. 3 represents a sectional view of a first embodiment of the optical engine according to the invention. Imagers of image sources are optical valves. The optical engine then comprises: E 4 identical optical valves 31, 32, 33 and 34 operating by transmission; É 4 light sources 41, 42, 43 and 44. Each source is associated with an optical valve. The optical valve-light source association constitutes a primary image source. Thus, the first optical valve 31 is illuminated by the first light source 41 emitting in a first spectrum, the second optical valve 32 is illuminated by the second light source 42 emitting in a second spectrum, the third optical valve 33 is illuminated by the third light source 43 emitting in a third spectrum. The fourth optical valve acting as a backup valve 34 is illuminated by the fourth light source 44 emitting in an adjustable spectrum by control means; É 1 blender optical block 2 monoblock composed of 5 elementary prisms flat faces as shown in Figure 3. 3 prisms are identical roof prisms, the other two are prisms whose section is a rectangle trapezoid as shown in Figure 3 Some faces of the prisms are processed so that once assembled, the mixing block comprises 3 semi-reflecting blades 21, 22 and 23 arranged as shown in Figure 3. The first blade 21 transmits the first and the second spectrum and reflects the third spectrum, the second blade 22 reflects the first spectrum and transmits the second and the third spectrum. It is not necessary for the third semi-reflecting plate 23 to have particular photometric properties. Indeed, it is always possible to adjust the emission level of each of the light sources so that after crossing this third blade, the colorimetry of the image is respected. This arrangement makes it possible to optimize the transmissions of the colored light beams 61, 62 and 63 coming from the light sources and flowing through the mixing block. Thus, for example, the beam 61 coming from the light source 41 is first perfectly transmitted by the semi-reflecting plate 21 and then reflected by the semi-reflecting strips 22 and 23. Of course, this arrangement of the mixing block can also be adapt to other types of displays operating either by reflection or by transmission.

La géométrie du bloc mélangeur et la disposition des lames semiréfléchissantes et des valves optiques est telle que les quatre images des valves optiques à travers le bloc mélangeur sont parfaitement confondues. The geometry of the mixing block and the arrangement of the semireflecting blades and optical valves is such that the four images of the optical valves through the mixing block are perfectly merged.

En fonctionnement normal, les sources d'images primaires constituées des valves optiques 31, 32 et 33 associées aux sources de lumière 41, 42 et 43 fournissent les faisceaux de lumière modulés 61, 62 et 63 qui après réflexion et transmission à travers le bloc mélangeur forment l'image colorée initiale. Dans ces conditions, la valve optique 34 ainsi que sa source de lumière 44 sont éteintes. In normal operation, the primary image sources consisting of the optical valves 31, 32 and 33 associated with the light sources 41, 42 and 43 provide the modulated light beams 61, 62 and 63 which after reflection and transmission through the mixer block form the initial color image. Under these conditions, the optical valve 34 and its light source 44 are extinguished.

En cas de panne simple, soit d'une valve optique 31, 32 ou 33, soit d'une source de lumière 41, 42 ou 43, la valve optique et la source de lumière correspondante sont mises hors tension. Dans ce cas, la valve optique 34 et la source de lumière 44 sont activées. Les informations vidéo dédiées à la valve optique déconnectée sont envoyées à ladite valve optique 34 et la source de lumière 44 est commandée pour émettre le spectre de la source de lumière déconnectée. Ainsi, la valve optique 34 se substitue totalement à la valve optique en panne. La qualité optique et la résolution de l'image finale sont parfaitement maintenues. La panne de la valve optique de secours 34 ou de sa source de lumière d'éclairage est hautement improbable dans la mesure où celles-ci ne sont activées qu'en cas de panne des sources d'images primaires. Par conséquent, ces composants sont destinés à ne fonctionner que des durées limitées. Par ailleurs, la panne de la source d'images de secours n'a pas de conséquences immédiates en mode fonctionnement normal et peut être détectée à l'initialisation du dispositif de projection par un simple test intégré. In the event of a simple failure, either of an optical valve 31, 32 or 33, or of a light source 41, 42 or 43, the optical valve and the corresponding light source are de-energized. In this case, the optical valve 34 and the light source 44 are activated. The video information dedicated to the disconnected optical valve is sent to said optical valve 34 and the light source 44 is controlled to output the spectrum of the disconnected light source. Thus, the optical valve 34 completely replaces the failed optical valve. The optical quality and the resolution of the final image are perfectly maintained. Failure of the emergency light valve 34 or its light source light is highly unlikely since they are activated only in the event of failure of the primary image sources. Therefore, these components are intended to operate only limited durations. In addition, the failure of the emergency image source has no immediate consequences in normal operation mode and can be detected at the initialization of the projection device by a simple integrated test.

Le fonctionnement du moteur optique tel qu'il vient d'être décrit peut s'appliquer à tous types d'imageurs fonctionnant aussi bien par réflexion que par transmission. The operation of the optical engine as just described can be applied to all types of imagers operating both by reflection and by transmission.

La figure 4 représente une vue en perspective d'un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Le moteur optique comprend également: É 4 valves optiques identiques 31, 32, 33 et 34 fonctionnant par 5 transmission; É 4 sources de lumière 41, 42, 43 et 44. Chaque source est associée à une valve optique. L'association valve optique-source de lumière constitue une source d'images primaire; É 1 bloc optique mélangeur 2 monobloc en forme de cube composé de 8 prismes élémentaires à faces planes. La structure des prismes et leur agencement est indiqué sur la vue éclatée de la figure 4. Certaines faces des prismes sont traitées de sorte qu'une fois assemblé, le bloc mélangeur comporte 3 lames semi-réfléchissantes 21, 22 et 23. La première lame 21 transmet le premier et le second spectre et réfléchit le troisième spectre, la seconde lame 22 réfléchit le premier spectre et transmet le second et le troisième spectre. La première lame semi- réfléchissante 21 est disposée perpendiculairement à une première face dudit cube et selon une des diagonales de ladite face, la seconde lame semi-réfléchissante 22 est disposée également perpendiculairement à ladite première face et selon la seconde diagonale de ladite face, la troisième lame semi-réfléchissante 23 étant disposée perpendiculairement à une seconde face perpendiculaire à la première face et selon l'une des diagonales de ladite seconde face. Cette disposition permet d'optimiser les transmissions des faisceaux de lumière colorés 61, 62 et 63 venant des sources de lumière et circulant à travers le cube mélangeur. La géométrie du bloc mélangeur et la disposition des lames semi- réfléchissantes et des valves optiques est telle que les quatre images des valves optiques à travers le bloc mélangeur sont parfaitement confondues. Cette solution présente l'avantage d'une grande compacité et d'une grande robustesse. Bien entendu, cette disposition du bloc mélangeur peut également s'adapter à d'autres types d'imageurs fonctionnant soit par réflexion soit par transmission. FIG. 4 represents a perspective view of a second embodiment of the device according to the invention. The optical engine also comprises: E 4 identical optical valves 31, 32, 33 and 34 operating by transmission; É 4 light sources 41, 42, 43 and 44. Each source is associated with an optical valve. The optical valve-light source association constitutes a primary image source; É 1 cube-shaped monobloc mixer 2 consisting of 8 elementary prisms with flat faces. The structure of the prisms and their arrangement is indicated in the exploded view of FIG. 4. Some faces of the prisms are processed so that once assembled, the mixing block comprises three semi-reflective blades 21, 22 and 23. The first blade 21 transmits the first and second spectrum and reflects the third spectrum, the second blade 22 reflects the first spectrum and transmits the second and third spectrum. The first semi-reflecting plate 21 is arranged perpendicular to a first face of said cube and along one of the diagonals of said face, the second semi-reflecting plate 22 is also disposed perpendicularly to said first face and along the second diagonal of said face, the third semi-reflecting plate 23 being disposed perpendicularly to a second face perpendicular to the first face and according to one of the diagonals of said second face. This arrangement makes it possible to optimize the transmissions of the colored light beams 61, 62 and 63 coming from the light sources and flowing through the mixing cube. The geometry of the mixing block and the arrangement of semi-reflective blades and optical valves is such that the four images of the optical valves through the mixing block are perfectly merged. This solution has the advantage of great compactness and robustness. Of course, this arrangement of the mixing block can also be adapted to other types of imagers operating either by reflection or by transmission.

D'autres agencements du bloc mélangeur sont possibles. A titre d'exemple, la première lame semi-réfléchissante peut réfléchir le premier spectre et transmettre au moins le second spectre, la seconde lame peut 35 transmettre le troisième spectre et réfléchir le premier et le second spectre. Other arrangements of the mixing block are possible. By way of example, the first semi-reflecting plate may reflect the first spectrum and transmit at least the second spectrum, the second blade may transmit the third spectrum and reflect the first and second spectrum.

Lorsque les valves optiques sont à cristaux liquides, la lumière transmise est naturellement polarisée. II est alors possible d'améliorer les rendements photométriques des lames semi-réfléchissantes en utilisant des traitements polarisants adaptés permettant d'optimiser la réflexion et la transmission des faisceaux polarisés. When the optical valves are liquid crystal, the transmitted light is naturally polarized. It is then possible to improve the photometric efficiencies of the semi-reflective plates by using suitable polarizing treatments to optimize the reflection and the transmission of the polarized beams.

Il est également possible de réaliser le mélange des faisceaux au moyen de composants optiques discrets comme des lames semiréfléchissantes à faces planes et parallèles. It is also possible to achieve beam mixing by means of discrete optical components such as semi-reflective blades with flat and parallel faces.

II existe différents modes de réalisation de l'éclairage des imageurs optiques formant l'image colorée initiale. La figure 6 illustre un premier mode de réalisation. Une source de lumière blanche unique 40 est positionnée devant un ensemble de séparateurs optiques 51 et 52 et de miroirs 53 permettant de créer les sources de lumière colorées 41, 42 et 43. There are different embodiments of the illumination of optical imagers forming the initial color image. Figure 6 illustrates a first embodiment. A single white light source 40 is positioned in front of a set of optical separators 51 and 52 and mirrors 53 for creating the colored light sources 41, 42 and 43.

La largeur spectrale de la source de lumière 40 est suffisamment large pour couvrir les trois spectres nécessaires à l'éclairage des imageurs. A titre d'exemple, le séparateur 51 de la figure transmet un premier spectre et réfléchit les deux autres, le séparateur 52 transmet un des deux spectres réfléchis par le séparateur 51 et réfléchit l'autre. En cas de panne d'un des imageurs, des obturateurs 71, 72 et 73 placés devant chacun des trois faisceaux de lumière constituant les sources de lumière permettent de supprimer le faisceau correspondant à l'imageur en panne de façon à supprimer toute lumière parasite dans l'image colorée. Ces obturateurs peuvent être des obturateurs mécaniques (diaphragmes, volets mobiles,...) ou électro-optiques (valves optiques). La source blanche doit être particulièrement robuste pour éviter toute perte totale de l'éclairage. On peut augmenter sa robustesse en choisissant des sources à grande durée de vie (tubes fluorescents encore appelés CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) ou en multipliant les sources primaires constituant la source blanche, par exemple dans le cas de lampes à arc dont la durée de vie est plus faible. The spectral width of the light source 40 is sufficiently wide to cover the three spectrums necessary for the illumination of the imagers. By way of example, the separator 51 of the figure transmits a first spectrum and reflects the other two, the separator 52 transmits one of the two spectra reflected by the separator 51 and reflects the other. In the event of a failure of one of the imagers, shutters 71, 72 and 73 placed in front of each of the three light beams constituting the light sources make it possible to eliminate the beam corresponding to the faulty imager so as to eliminate any stray light in the colorful image. These shutters can be mechanical shutters (diaphragms, moving shutters, ...) or electro-optical (optical valves). The white source must be particularly robust to avoid total loss of lighting. Its robustness can be increased by choosing long-life sources (fluorescent tubes also called CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) or by multiplying the primary sources constituting the white source, for example in the case of arc lamps whose duration of life. life is weaker.

La figure 7 illustre un second mode de réalisation des sources de lumière. On utilise alors trois sources de lumière indépendantes émettant dans trois bandes spectrales différentes. On peut utiliser comme sources primaires des diodes électroluminescentes émettant dans le visible. On réalise ainsi des sources d' éclairage compactes et de grande fiabilité. En effet, non seulement les diodes électroluminescentes possèdent une grande durée de vie, mais, de plus, il est possible de réaliser chaque source à partir d'une pluralité de diodes, la perte d'une diode n'ayant plus que des conséquences limitées. Figure 7 illustrates a second embodiment of the light sources. Three independent light sources emitting in three different spectral bands are then used. As a primary source, light-emitting diodes emitting in the visible may be used. This provides compact and reliable lighting sources. Indeed, not only light-emitting diodes have a long life, but, in addition, it is possible to achieve each source from a plurality of diodes, the loss of a diode having more than limited consequences .

La source de lumière 44 supplémentaire doit être capable d'émettre dans les 3 bandes spectrales. IL est possible de réaliser simplement cette fonction en utilisant trois types de diodes électroluminescentes ou trois tubes fluorescents émettant dans trois bandes spectrales du visible. The additional light source 44 must be capable of emitting in the 3 spectral bands. It is possible to perform this function simply by using three types of light-emitting diodes or three fluorescent tubes emitting in three visible spectral bands.

Dans un dispositif de visualisation non sécurisé, les 3 imageurs primaires constituées des valves optiques 31, 32 et 33 et des sources d'éclairage 41, 42 et 43 constituant l'imageur sont commandées par un bus de données 82 via des cartes d'interface 83. In an unsecured display device, the 3 primary imagers constituted by the optical valves 31, 32 and 33 and the illumination sources 41, 42 and 43 constituting the imager are controlled by a data bus 82 via interface cards. 83.

Dans un dispositif de visualisation sécurisé selon l'invention, la gestion du moteur optique peut être réalisé selon l'architecture de commande décrite en figure 8. Celle-ci comprend: É Les 4 imageurs 31, 32, 33 et 34 éclairées par les sources d'éclairage 41, 42, 43 et 44. Les trois premières sources d'éclairage sont monochromes et la quatrième source d'éclairage 44 est susceptible d'émettre dans une bande spectrale réglable. Chaque imageur associé à une source de lumière constitue une source d'images primaire; É Les 4 quatre cartes d'interface 83 identiques servant à piloter 25 les 4 source d'images primaires; É Un module de contrôle 84; É Un bus de données 82 desservant les 4 cartes d'interface 83; É Un bus de contrôle 81 relié au module de contrôle 84 et aux cartes d'interface 83. In a secure display device according to the invention, the management of the optical engine can be achieved according to the control architecture described in FIG. 8. This comprises: The 4 imagers 31, 32, 33 and 34 illuminated by the sources 41, 42, 43 and 44. The first three light sources are monochrome and the fourth light source 44 is capable of emitting in an adjustable spectral band. Each imager associated with a light source constitutes a primary image source; The four identical four interface cards 83 serve to drive the 4 sources of primary images; É A control module 84; É A data bus 82 serving the 4 interface cards 83; É A control bus 81 connected to the control module 84 and the interface cards 83.

Le module de contrôle vérifie périodiquement, par l'intermédiaire du bus de contrôle 81, le bon fonctionnement des imageurs 31, 32 et 33 et des sources d'éclairage 41, 42 et 43. Si leur fonctionnement est correct, alors l'imageur 34 et la source d'éclairage 44 ne sont pas activées. Si un des 3 imageurs optiques 31, 32 ou 33 ou une des 3 sources d'éclairage 41, 42 ou 43 est détectée défectueuse par le module de contrôle, alors l'ensemble de la source d'images correspondant est déconnecté, la source d'images de secours constituée de I' imageur 34 et de la source d'éclairage 44 est activé, l'image dédiée à l'imageur déconnecté est alors envoyée par le bus de données sur l'imageur 34 et la source d'éclairage 44 est commandée pour émettre la lumière dans la bande spectrale correspondant à la source d'éclairage déconnectée de façon que la source d'images de secours se substitue complètement à la source d'images primaire en panne sans altérations de l'image finale. The control module periodically checks, through the control bus 81, the correct operation of the imagers 31, 32 and 33 and the illumination sources 41, 42 and 43. If their operation is correct, then the imager 34 and the illumination source 44 is not activated. If one of the three optical imagers 31, 32 or 33 or one of the three illumination sources 41, 42 or 43 is detected as being defective by the control module, then the whole of the corresponding image source is disconnected, the source of The emergency images consisting of the imager 34 and the illumination source 44 are activated, the image dedicated to the disconnected imager is then sent by the data bus to the imager 34 and the illumination source 44. is controlled to emit light in the spectral band corresponding to the disconnected light source so that the backup image source completely replaces the failed primary image source without altering the final image.

Claims

An optical engine (1) for a color image projection device having a first imager (31) illuminated by a first light source (41) emitting in a first spectrum, a second imager (32) illuminated by a second source light source (42) emitting in a second spectrum, a third imager (33) illuminated by a third light source (43) emitting in a third spectrum and an optical mixer (2), the images of the three imagers through the optical mixer being perfectly merged so as to form a single color image, characterized in that said optical motor also comprises at least one fourth imager (34) illuminated by a fourth light source (44) emitting in an adjustable spectrum by control means, the image of said fourth imager through the optical mixer (2) is also perfectly confused with the images of the first, second and third imagers so that, in case if one of the three imagers or their associated light source fails, the fourth imager can replace it without altering the quality of the final color image.

2. Optical motor (1) according to claim 1, characterized in that the optical mixer (2) comprises at least three semireflecting blades (21, 22, 23), the first reflecting plate (21) the first spectrum and transmitting at least the second spectrum, the second blade (22) reflecting the third spectrum and transmitting the first and the second spectrum.

3. Optical motor (1) according to claim 1, characterized in that the optical mixer (2) comprises at least three semireflecting blades (21, 22, 23), the first reflecting plate (21) the first spectrum and transmitting at least the second spectrum, the second blade (22) transmitting the third spectrum and reflecting the first and the second spectrum.

4. Optical motor (1) according to claims 2 or 3, characterized in that at least one of the semi-reflecting plates (21, 22, 23) has reflection and transmission coefficients depending on the polarization of the light.

5. Optical motor (1) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the mixer (2) is monobloc.

6. optical engine (1) according to claim 5, characterized in that the mixer has substantially the shape of a cube, the first semireflective blade (21) being arranged perpendicularly to a first face of said cube and along one of the diagonals of said face, the second semireflecting blade (22) being disposed also perpendicularly to said first face and along the second diagonal of said face, the third semi-reflecting blade (23) being disposed perpendicular to a second face perpendicular to the first face and according to one of the diagonals of said second face.

7. optical engine (1) according to one of the preceding claims characterized in that the first, the second and the third light source (41, 42, 43) are derived from a single source (40) emitting on a spectrum broad said white and having spectral separation means (51, 52) for generating the three sources and shutters (71, 72, 73) for extinguishing each of the three sources (41, 42, 43) independently.

8. Optical motor (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fourth light source (44) consists of three types of visible light sources, the first type emitting in a first spectrum, the second type emitting in a second visible spectrum different from the first spectrum and the third type emitting in a third visible spectrum different from the first and second spectrum.

Optical motor (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one of the four light sources (41, 42, 43, 44) consists of visible light-emitting diodes.

10. Optical engine (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one of the four light sources (41, 42, 43, 44) consists of fluorescent tubes emitting in the visible.

11. Optical engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the imagers are optical valves with liquid crystal matrices.

12. optical engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the imagers are of the type LCOS (acronym for Liquid Crystal On Silicon) or DMD (acronym for Digital Mirror Device) or DLP (Anglo-Saxon acronym for Digital Light Projector).

13. Display device comprising at least one optical engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that said device comprises an electronic control bus (81) and an electronic control module (84), said module comprising means for determining the failure of one of the first three optical imagers (31, 32, 33) or one of the first three associated light sources (41, 42, 43) and means for activating the fourth source of the light (44) and the fourth imager (34) to replace the failed color image source.