CA2080941A1 - Procede et dispositif d'optimisation des performances d'un ecran matriciel a cristaux liquides en fonction de l'angle d'observation - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF D'OPTIMISATION DES PERFORMANCES D'UN ECRAN MATRICEIEL A CRISTAUX LIQUIDES EN FONCTION DE L'ANGLE D'OBSERVATION Le dispositif de l'invention comporte une chaîne image se composant d'un générateur d'images (6), d'une unité de traitement de microplages (12), d'une interface écran (31) et d'un écran LCD (3). Pour optimiser les performances de l'écran en fonction de l'angle d'observation, on détecte la position de l'observateur (capteur 33) et, en fonction de cette position, on sélectionne (32) le profil approprié de luminosité des microplages de l'écran. Figure 7

Description

.

2 ~

PROCEDE ~T DISPOSITIE` D'OPTIMISATION Dl~S
:PI3RFORMANCES l~'lJN ÆC~AN M~RICIE:t. A Cl~ISTAUX
I.I~UIDES EN PONCrrION I)R L'ANGLE D'OBSER1VATION

La présente invention se rapporte à un procédé et à
5 un dispositif d'optimisation des performances d1un écran matriciel à cristaux liquides en fonction de l'angle d'observation .
Un problème souvent rencontré par les utilisateurs d'écrans à cristaux liquides (LCD), ut31isant en particulier les 0 cristaux liquides nématiques en hélice, est la dégradation de la lisibilité des images présentées lorsqua l'on s'écarte d'un axe d'observation normal à l'écran.
Cette dégradation est caractérisée par une baisse du contraste et une dérive colorimétrique (désaturation ou l 5 inversion des couleurs) .
Ce phénomène est principalement lié au fait qu'un écran LCD possède un champ d'observation limlté.
Ce champ d'observation se réduit encora plus lors de présentation d'images contenant des teintes de gris, par exemple 20 de l'unagerie synthétique, nécessitant un traitement de type anti-aliasing, pour améliorer la qualite d'image.
On compense, selon l'état de l'art, cette dégradation des perormances par un ajustement global des tensions d'adressage de l'écran à cristaux liquides, grâce à un 25 potentiomètre de commande placé à proximité de l'écran.
La présente invention a pour objet un procédé
- permettaIlt d'obtenir automatiquement une lisibilité optimale des images presentées sur un écran à cristaux liquides, quelle que soit la position de l'observateur par rapport à l'écran, donc 30 quelle que solt la direction d'observation, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé conforme à l'invention, pour l'optimisation des performances d'un écran matriciel à crlstaux llquides en ~onction de l'angle d'observationJ consiste à diviser l'espace 2 0 ~ ~ r~ ~ 1 d'observation, représenté par uno demi-sphère, on ava~lt de l'écran, en zones é]émentaires correspondant aux cliferellts emplacements où pourrn se trouver l'observateur pour regarder l'imago, à associor un traitement particuller de l'image à
5 présonter sur l'écran à chaque zone, en déterminant pour chaquo zone un ensemble de microplages, composées elles-mêmes de plusieurs pixels de l'écran, dont on détermine expérimen-talement le niveau de luminance de chaque pixal, et le niveau de chrominanco de chaque microplage, en l~onction de l'angle 10 d'observation, pour obtenir une lisibilito optirrlale, à mémorise:r ces valeurs, puis, en utilisation normale, à détecter la position de l'observateur par rapport à l'écran, et à modifier l'un au moins un des paramètres du traitemont de l'image à
présentar sur l'écran en fonction des valeurs mémorisées et 15 correspondant à l'angle d'observation détecta.
Le dispositif conforme à l'invention comporte un disposltif de détection de la position de l'observateur par rapport à l'écran, relié par un dispositi~ de traltement à un dispositif de pondération de caractéristiques de luminosité
20 et/ou de colorimétrie des images à présenter sur un écran ~
cristaux liquides, le dispositif de t:raitement déterminant, à
partir des informations fournies par le dispositi de détection, los donnéos nécossaires à la ponderation.
La prosente invention sera mieux comprise à la lecturo 25 de la description détaiUée d'un mode de réalisation, pris ~i titre d'exemple non limitati, et illustré par le dossin annoxé, sur lequol:
- la :eigure 1 ost un bloc-diagramme simplifié d'un dispositi d'optimisation conorme à l'invontion;
30 - la Pigure 2 est un bloc-diagramme d'un circuit de $raitement du disposlt~f do l'invention;
- les figures 3 et 4 sont respectivement des blocs-diagrammes de la mémoira d'ecran et du s~lrcuit de corrélation du circuit de la figure 2;

2 ~

- la ~igure 5 est un diagramme expliquant l'adressage de Ia mémoire d'écran du dispositif de l'invention, pour différentes positions d'une microplage;
- la figure 6 est un diagramme des différentes etapes du traitement de microplages selon l'invention;
- la Eigure 7 est un bloc-diagramme de la chaîne de traitement d'images du dispositif de l'lnvention;
- la figure 8 esl: un schéma simpliié d'une unité de traitement dédiée pouvant faire partie de la chaîne de traitement de la l 0 figure 7 ;
- les figures 9 à 11 sont des dlagrammes illustrant la détection de direction d'observation seIon le procédé de l'invention, et - la fi~ure 12 est un graphique montrant quatre exemples de valeurs d'amplitudes de plages d'un jeu de microplages en l 5 fonction de différents angles d'observation .
On a représenté en figure 1 le schéma synoptique du dispositif de l'invention. Ce dispositif comporte essentiellement: un dispositif 1 de détection de la position de la tête de l'observateur 2, d'un écran 3 à cristaux liquides (LCD) faisant partie d'un dispositif de visualisation 4J qui est relié au dispositif de détection 1 par un dispositiP de traitement 5. Le dispositif de visllalisation 3 est par ailleurs relié à un générateur d'images 6 (images synthétiques et/ou vidéo) .
On va décrire ci-dessous di~férents dispositifs connus de détection de la position de la têt0 d'un observateur, pouvant être utilisés en tant que dispositiE 1.
- Dispositif de détection de type électromagnétique:
Un dispositif électromagnétique de detection de position est généralement composé de trois éléments:
- une source de référence, encore appelée radiateur, dont le rôle est d'émettre un champ magnétique de référence positionnant ainsi l'origine et l'orientation du repère tridimensionnel lié
l'espace d'evolution.

~g~

Cetto source est généralement placée a pro~cimité de l'écran de visualisation;
- un capteur de position dont le rôle est de recevoir sui~ant trois directions de l'espace, le rayonnement cle référence émis 5 par la source.
Le niveau energétique reQu suivant les trois clirections est caractéristique des position et orientation du capteur par rapport à la source de ré~érence.
Ce capteur est généralement porte par l'observateur;
l O - une unité de contrôle dont le rôle est de piloter la source et le capteur électromagnétique, de traiter les signaux issus du capteur pour en extraire les informations de posi$ions (trois distances) et d'orientation (trois angles) de celui-ci par rapport à la source, de transmottre ces informations de manière l 5 cyclique et automatique sur une liaison informatique de type série à la cadence de 30 Hz par exempIe.
Les performances moyennes de tels dispositifs, pour une distance source-capteur < 700 mm sont:
- précision de positionnement > 7 mrn ~valeur moyenne);
20 - précision d'orientation > 1.5 (valeur moyenne).
- Dispositif de détection de type électro-optiqu0:
Un dispositif électro-optique de détection de position est généralement constitué de:
- une source d'émission optique, cornme par exemple une diode 25 électro-luminescente émettant un rayonnement infrarouge sous un angle solide de 180.
Cette source est généralement portée par l'observateur;
- - deux photo-capteurs de sur~ace sensible 10 mm x 10 mm environJ associés à une optique permettant d'imnger la source 30 sur la surface active des capteurs.
Chaque détecteur permet de connaître la position de la source dans un plan de l'espace.
L'intersection de deux plans de l'espace iudicieusemont choisis permet de déterminer la troisième dimension.

2 ~

Ces photo-capteurs sont généralement situés à proxi~nite de l'écran de visuallsation;
- une unité de contrôle dont le rôle est de calculer, à partir des in~ormations fournies par les capteurs, la position de la 5 source dans l'espace d'observation, d'émettre cette position ( trois distances ~ de manière cyclique et automatique sur une liaison informatique de type série, à la cadence de 30 Hz par exemple. La précision de tels dispositifs est de l'ordre de 1 mm pour une distance d'observation de 1 m.
l 0 Tout autre dispositif de détection de position peut être utilisé dans l'invention, même si ses performances sont inférieures à celles des deux dispositifs précédents. On peut également mettre en oeuvre des dispositifs de détection de la direction du regard de l'observateur.
l 5 Par exemple un dispositif posséclant une précision meilleure que 20 mm pour une distance d'observation de 1 m assure le positionnement des frontières des di~férentes zones à
mieux que 1,2.
Le dispositif de visualisation 3 est du type de celui 20 décrit dans le brevet français 2 619 982 de la Demanderesse. Ce dispositif connu est avantageusement modifié de la façon suivante pour pouvoir fonctionner en temps réel avec une grande définition, en utilisant la mémoire écran pour procéder à la corrélation des microplages, cette mémoire écran étant organisce 25 de manière identlque à celle des pixels des micropLagcs, et associée à un bus d'adressage matricé.
On a représenté en figure 2 le schéma synoptique d'un mode de réalisation du dispositif de commande de l'écran 3, faisant partie du dispositif de visualisation 4 (à savoir un 30 circuit faisant partie de l'lmité 12 décrits ci-dessous en référence à la figure 7).
Ce dispositif de commande est relié au générateur d'images 6. Ce générateur 6 est relié, par une ligne 7A, ~ un circuit cle gestion 7, et par un bus 8A à un générateur de microplages 8. Le générateur 6 est par ailleurs relié, par une 2 0 ~

ligne de commande d'aclressage 6~, au circuit de gestion 7 et à
UIl générateur d'nclresses 9. Ce générateur 9 adresse une mémoire écran 1OJ et est relié, par un bus 10A, à un circuit 11 de permutatiorl et de corrélation. Le bus 10A comporte une S liaison 11A vels la memoire 10 et liaison 11B vers le c~rcuit 1l.
L'unlté fonctionnslle comportant les éléments 7 à 11 sera dénornmée ici unité de traitement par microplages, et reférencée 12 dans son ensemble.
Le bloc de gestion 7 assure div0rses fonctions. Il lO contrôle, par la ligne 13J le générateur d'adresses 9 selon le mode d'accès à l'unlté 12, accès en écriture en traitement d'image, accès en lecture en affichage d'image. Le bloc 7 fournit au générateur 8, sur la ligne 14, les paramètres de sélection de microplage, établis comme mentionné dans 15 ~R-A-2 619 982J Ia sélection s'effectuant à partir des données d'image fournies par le générateur 6 sur le bus 8A. Le bloc 7 contrôle, par la llgne 15, les moyens de permutatlon, décrits ci-après, du bloc 11.
Pour un afficheur de structure quad, les paramètres 20 de sélection de microplage sont fournis sur six bits, dont deux bits de codage de la structure quad et quatre bits de codage des conditions d'observation. Pour un aEIicheur de structure trioJ ces paramètres sont fournis quatre bits de codage de la structure trio et deux bits de codage des conditions 25 d'observation.
Le bloc 7 contrôle aussi la mémoire d'écran 10 par l'intermédlaire du bloc de génération d'adresses 9 et de la ligne 16) et l'adresse par un bus d'adressage 17.
La mémoire d'écran 1S) (figure 3) est constituée d'une 30 matrice de mémoires élémentaires, ou boîtiers mémoires, 181 à
1816, organisées de manière identique à celle des pixels des microplages de tr~itement, avec en l'espèce seize mémoires RAM
de capaclté de 64 K mots de 4 bits chacune. Le bus 17 d'adressage de la mémoire 10 se divise en un bus adresse colonnes 19C et un bus ~dresse lignes l9L et qui permet , d'aclresser simultanement tous les boîtiers, (pAr exemple en 30 ns ), pour écrire ou lire une matrice de pixels de même structure que les microplages de traltement. Lors, par exemple, ;le l'écriture d'une microplage dans la mémoire d'écran 10, les 5 pixels de la microplage sont alnsi écrits respectivement dans toutes les mémoires élémentaires de la mémoire d'écran. Toutes les mémoires éIémentaires d'une même colonne reçoivent par lo bus I9C la même adress~ at toutes les mémoires élémentaires d'une même ligna reçoivent par Ie bus I9L la même adresse.
On notera que les informations de lecture de la mérnoire écran 10, pour l'aefichage sur l'écran sont issues sur une ligne 20, de façon séquentielle, par l'intermédiaire (puisqu'il s'agit d'une mémoire matricielle~ d'un multiplexeur 21 contrôle par la ligne 16. La présentation des pixels s~r une 15 ligne de l'écran d'affichage, par exemple, s'effectue par envoi simultané de la succession des quatre pixels, de même adresse ligne, de~ quatre mémoires élémsntaires respectives de la ligne correspondante de la mémoire d'écran. Les adresses colonnes sont incrémentées ici de 4 après chaque accès à la mémoire 20 d'écran. Les lignes de la mémoire d'écran sont ici lues 4 par 4, c'est-à-dire rIue les adresses lignes sont incrémentées de 4 toutes les 4 lignes.
Par convention, et on peut en considérer d'autres, les adresses ligne et colonne de base délivrées par le générateur 6 25 sur la ligne 6A correspondent aux coordonnées, sur l'écran d'affichage, du point commun aux quatre pixels centraux de la microplage associée. Les adresses des différentes mémoires élémentaires I81 ~i I8I6 sont détermlnées à partir des coordonnées X, Y du pixel de l'écran à traiter, délivrées ici 30 par le générateur synthétique de symboles, ou par le convertisseur analogique-numérique associé au générateur vidéo.
En mode traitement d'image, le générateur 9 fournit ici 4 adresses colonnes AD:RXI-ADRX4 et 4 adresses lignes AD~RYI-ADRY4, en l'espèce sur 8 bits, les coordonnées X et 4 ~

Y étant fournies sur 10 bits chacune, de la manlè:re suivante, non exclusiv0 de 1'1nvention:
ADRXl= (X~ l pour ln lère colonne ds boîtiers ;
ADRX2= X /4 pour la 2ème colonne de boîtiers;
ADRX3=(X-1)/4 pour la 3ème colonne de boîtiers;
ADRX~=(X-2)/4 pour la 4eme colonne de boîtiers;
ADRYI=(Yl-l)/4 pour la lère ligne de boîtiers;
ADRY2= Y /4 pour la 2eme ligne de boîtiers;
ADRY3=(Y-1)/4 pour la 3ème ligne de boîtiers;
AD:E~Y4=(Y-2)/4 pour la 4ème ligne de boîtiers;
En mode af~ichage sur l'écran, l'adresse de base X, Y
est produite dans le générateur 9 pour, comme développé
ci-dessus, provoquer une lecture de la mémoire d'écran, les adresses appliquées aux mémoires élémentaires étant déterminées comrne en mode écriture~
Le bloc lI (figure 4) assure, dans des circuits 22, par exemple de type "PAL", la permutatlon des données fournies, sur la ligne 8B, par 18 genérateur de microplages 8, sous le contrôle, par la ligne 15, du bloc de gestion 7 et, dans des circuits 23, par exemple de type "PAL", la corrélation des données ainsi réorganisées avec les donnees Iues en mémoire d'écran, par la ligne lIB, avant d'écrire, par la .ligne llA, les microplages corrélées dans la mérnoire d'écran 10, les lignes llA
et lIB étant regroupées, au niveau de la mémoire d'écran IO, dans le bus IOA (figure 3). Les circuits de permutation 22 assurent, avant corrélation, la cohérence entre les microplages issues du générateur de microplages 8 et celles qui sont lues en mémoire d'écran I0, pour que les pixels respectifs de même couleur se correspondent et puissent être corrélés.
A titre d'exemple, les seize élé~ments d'une microplage fournie par le générateur 8 sont repérés par les seize premières lettres de l'alphabet disposées cornme suit:
A B C D
E 1~ G H
I J K L

2~$~

M N O P
Sur la fig~ure 5 sont représentes quatre positlon-nernents de microplages dans la mémoire d'écran correspondant à
quatre adressages dlEférents X, Y. En haut à gauche est illustrée la position initiale de la microplage pour des coordonnées X, Y fournissant des adresses identiques dans tous les boîtiers de la mémoire d'écran 10. Dans cette position, il y a correspondance dlrecte entre les éléments de la m:lcropIage et ceux de la matrice lus dans la mémoire d'ecran 10: ll n'y a pas de permutation ~ effectuer. En haut à droite sur la flgure 5 est illustré le pavé d'éléments lus dans la mémoire d'écran correspondant h une incrémentation d'une unité de la coordonnée X, c'est-à-dire à un déplacement horizontal vers la droite d'un pixel; la correspondance entre les éléments de la mémoire et l 5 ceux de la microplage implique un decalage de ces derniers d'un élément vers la gauche:
B C D A
F G H E
J K I, I
N O P M
Ainsi, dans la direction horizontale, quatre cas de perMutation sont possibles, suivant le decalage nécessaire, de O
à 3, compte-tenu de la valeur de X. Il en est de même dans la direction verticale, compte-tenu de la valeur de Y. Globalement, 25 pour des coordonnées X, Y quelconques du centre de la microplage, sei~e cas dif~érents de permutation peuvent surgir, sous la commande, par la ligne 15, du bloc de gestion 7. En bas à gauche sur la figure 5 est représentée la microplage AVeC une incrémentation d'une unité de la coordonnée Y; en bas à droite 30 est représentée la microplage avec une incrémentation de cieux unités des deux coordonnées X et Y.
Les circuits de corrélation 23 fonctionnent en parallèle sur tous les éléments de la microplage et de la matrice des éléments mémoires. Ils mettent ici en oeuvre la fonction SUP(A, B) ou SOMME(A, B) pour un couple d'un plxel 2~9~

de la microplage et du pixel correspondant lu dans la mémoire d'écran, par la ligne 11B. Dans le cas de la fonction SUP(A, B), c'est le pixel de plus forte luminance qui est ré-inscrit en mémoiro d'écran par la ligne :L1A.
Le Eonctionnement de l'unité de traltement 12 est du type aléatoire (image synthétique) ou séquentiel (image video) en entrée, et ici, séquentiel en sortie. Il pourrait cl'ailleurs être aussi aléatoire en sortie. On notera que l'affichage séquentiel est particulièrement bien adapté aux écrans plats l 0 matriciels couleur tels que les écrans à cristaux liquldes ~LCD) .
En référence a la flgure 6, le traitement par microplages comporte une étape 24 de détermination des adresses de la memoire d'écran 10 suivie d'une étape 25 de lecture de la mémoire, une étape 26 de détermination des paramètres de l 5 sélection de microplage suivie d'une étape 27 de génération de microplage et d'une étape 28 de permutation, une étape 29 de corrélation suivant les deux étapes 25 et 28, se terminant sensiblement en même temps, et précédant une étape 30 d'écriture dans Ia mémoire. Comme l'unité de traitement 12 ne traite que des polnts contenant de l'lnformation, le temps de présentation des images du système qui vient d'être décrit n'est pas limité par la vitesse de traitement; il ne dépend que de la vitesse de genération des consignes du générateur d'lrnages 6.
Ainsi, les sept étapes 24-30, pour une consigne, sont exécutées dans le présent exemple en 100 ns correspondant à la fourniture de la consigne comprenant les coordonnées X, Y, la couleur et la position fine (bits de demi-pixel).
On a représenté en figure 7 le bloc-diagran~me de la chaîne de traitement d'~nages du dispositif de l'invention. Le générateur d'images 6 est relié à l'unité de traitement de microplages 12 dont la sortie est reliée, via une interface 31 à
l~écran couleurs à cristaux liquides 3. L'unité de traitement est par ailleurs reliée à un dispositif de génération de code de zone 32 commandé par un dlspositi~ 33 de détection d'orientation du regard de l'observatellr. Ce dispositif de détection peut être 9 ~ ~

l'un de ceux decrits ci-clessus. La sortle du dispositif generateur de codes 32 est reliée au bus 8A (voir figure 2).
Le dispositi~ 32 de génération de codes de ~ones a pour rôlos de:
5 - dialoguer avec le dispositif de détection de position 33, par exemple via une liaison informatique de type série 34, aEin de recevoir des inforrnations d'orientation du regard de l'observateur;
- déterminer à partir de ces informations la zone de l'espace l 0 correspondante et en déduire le code de zone à transmettre - transmettre ce code de 20ne à l'unité de traitement de microplages 12, par exemple via une liaison informatique de type parallèle 35 ~reliée au bus 8A), ou directement sous forme de bits discrets.
l 5 Pour réaliser ce dispositif de génération de codes de zones 32, on peut simplement utiliser un micro-ordinateur, par e~emple de type PC, sur un port série duquel on connecte l'un des dispositifs de détection de position décrits ci-dessus, et dont on relie un port parallèle au circuit 12. Il suffit alors 20 d'établir un programme simple de gestion du micro-ordinateur pour lui faire remplir les rôles cités ci-dessus et explicités ci-dessous .
On peut également réaliser le dispositif 32 à l'aide d'un calculateur dédié, construit par exemple à partir d'un 25 micro-contrôleur tel que le 68HC11. Un program~e transcrit en langage machine et implanté dans la mémoire morte du calculateur lui fait alors remplir les mêmes rôles qu'au micro-ordinateur précité .
On peut considérer que le générateur de microplages 8 30 (figure 2) de l'unité 12 est composé de plusieurs "catalogues", chaque catalogue étant associé à un code uIllque codant les conditions d'observation de l'écran 3.
On a représenté en figure B le schema synoptique d'un tel calculateur déclié (dispositiP 5 de la figure 1). Le micro-contrôleur 36 est relié par la liaison série 34 au 2~94 L

détecteur 33. Ses bus d'adresses st de donnees, réforencés 37 dans leur ensemble, sont reliés à une mémoire morts de prograrr~ne 3~, à une interface 39 et à une mémoire morte contenant uns table ou catalogue de valeux s de tangentss 5 d'angles d'obssrvation et d'angles ds limites angulaires. La sortie de l'interface 39 est reliée par la liaison 35 à l'unité
12. Le micro-contrôleur 36 recoit par la liaison 34, les coordonnées du capteur 33, va cherchsr dans la mémoire 40 les v~leurs corr~spondantes d'angles d'observation (détaiUés l0 ci-dessous en référencs aux figurss 10 et 11), les compare aux limites angulaires (comme expliqué ci-dessous en référence à la figure 9) et en déduit le code de zone correspondant.
Dans lo cas du mode de réalisation faisant appel à un micro-ordinateur, pour constituer l'unité 32, il faut interposer l 5 entre l'unité 12 et ce micro-ordinateur une interPace recevant de ce dernier les codes de conditions d'observation sur une liaison informatlque parallèle.
L'unité 32 code les conditions d'observation de l'écran de la façon suivante. On peut considérer l'espace 20 d'observation comme étant une demi-sphère en avant du plan de l'écran. Selon l'invention, on découpe cette clemi-sphère en zones à l'intérieur desquelles l'observateur peut se trouvQr pour regarder l'écran. On suppose qu'à l'intérieur d'une même zone l'observateur a pratiquement la même perception de l'écran, 25 que~le que soit sa position dans cette zone. On associe alors à
chaqus zone un traitement particulier ds l'image de l'écran.
Pour simplifier le codage, on peul:, pour des raisons de symétrie, réduire la demi- sphère à un quart de demi- sphère à
l'intérieur duquel on définit une frontière angulaire 30 horizontale et une frontière anguiaire verticale.
On va exposer ci-dessous un exemple simpls de codage associé aux diPPérentes zones d'une deml-sphère.
On a représenté en figure 9 un exernpls ds découpage de ladit~ demi-sphère en zones élémentaires. On fait coïncider le centre de l'écran LCD 3 avec l'orlgine O dss ax~s cl'lm 2 ~

système cartésien spatial Ox, Oy, O~, le plan (xOy) étant le plan de l'écrnn et du dessin. L'axe Oz est dirigé vers le haut du dessin, l'axe Oy vers 1A droite, et l'axe Ox vers l'observateur du dess;n et de l'écran. On a trace sur cette S igure la demi-sphère d'observation 41 centrée en O. Sur cette demi-sphère, on a tracé deux l~lites angulaires horizontales ou "parallèles" 42 (à ordonnee z positlve) et 43 ~à ordonnée z négative). La valeur absolue de la "latitude" de ces llmites angulaires est par exemple de 45. On a d'autre part tracé des 10 limites angulaircs ~erticales ("méridiens") 44 (à abscisse y positive) et 45 (à abscisse y négative). La valeur absolue de la "longitude" de ces limites est par exemple également de 45. Les plans (xOy~, (yOz) et ~zOx) découpent cette demi-sphère en quatre quarts de demi-sphère. Dans chacun de ces quarts, deux l 5 des limites angulaires correspondantes determinent quatre zones d'observation. On référence 46 le parallèle de latitude 0 ("équateur") et 47 le méridien se trouvant dans le plan (Oz, Ox). On va examiner par exemple le quart de ~ sphère dont tous les points ont des coordonnées positives.
Une première zorle d'observation, codée 00, est délimitée par les limites 46, 47 et les limites 42 et 44. La deuxième, codé0 O1 est délirnitée par 42, 44, 46 et le plan (yOz). La troisième, codée 10, est délimitée par 44, 42 et 47.
I,a quatrième, codée 11, est la zone restante, c'est-à-dire ceUe 25 délimitée par 44, 42 et le plan (yOz). La détermination des . zones pour les trois autres quarts de demi- sphère se déduit par symétrie par rapport au plan (zOx) ou (xOy).
Bien entendu, le nombre de zones de la demi-sphère n'est pas nécessair0m0nt de quatre, et peut être supérieur à
30 c0tte valeur. Il peut être adapté en fonction des performances mesurées de l'écran, ou en fonction des conditions amblantes (température, luminisité, . . . ), et/ou en fonction des ima~es affichées sur l'ecran.
Ainsi, pour coder la direction d'observation de l'écran 3, il suffit de relier par une droite la tête (ou l'l l'oeil) de l'observateur au centre O de l'écran et détermineI
dans quelle zone passe cette droite.
On peut alors drosser le tableau ci-dessous, dans lequel on entend par limites inférieure et supérieure le Pait 5 que la position angulaire de l'observateur est supérieure ou inférieure à la limite considérée. Les codes sont, bien entendu, arbitrairement choisis.
Ainsi, par exernple pour la zone 01, la position angulaire de l'observateur est inérieure (en valeur absolue) à
10 la position angulaire des limltes horizontales 42, 43 (inférieure à 45 pour l'exemple précité), et est supérieure (en valeur absolue) à la position angulair0 des limites verticales 44, 45 (supérieure à 45 pour l'axemple précité.

C~>deLimite verticale Limite ~horiionta].e 00inf érieure inf érieure 01supérieure inférieure 10inférieure supérieure 11supérieure superieure De fac,on concrète, on fixe sur la tête de l'observateur un capteur de position 48 de l'un des types 25 précités, et on définit la direction d'observation comme une droite reliant le capteur de position au centre de l'écran.
Cette droite est le résultat de l'intersection de deux plans, un plan horizontaX P1 nppelé "azimut" (rotation du capteur autour de l'axe Oz), défini par la droite D "direction 30 d'observatlon" et l'axe Oy, et un plan vertical P2 appelé
"élévation" (rotation du capteur autour de l'axe Oy), déflni par la droite "direction d'observation" et l'axe Oz (figure 10).
La direction d'observation est parfaitement déterminée si l'on sait mesurer deux angles, un angle o~ cleflni comme étant l'écart angulaire entl e les plans "élevation" et xOz, un angle ~3 2Q~4:1 cléEini comme étant l'écart angulaire entre les plans "az~mut et x~)y .
Un simple calcul trigonométrique, à partir des coordonnées x, y, z issues du capteur de p~sition permet de 5 determlner les angles oLet 13.
Les anglas N et 13 se calculent par proJection da la position M du capteur sur les plans x0z tpoint Mv) et x0y (point Mh) (voir figure l:L).
On détermine ainsi:
o~ = AlAN {y/x3 TAN ( z/x ) (ATAN étant la fonction arc tangente, et x, y z étant les coordonnées de la position de l'observateur dans le repère 0~yz.
Ces angles définissant la direction d'observation vont l5 permettre, par comparaison avec les l~mites angulaires des zones de l'espace, de déterminer le code à transmettre à l'unité 12.
Pour déterminer la valeur angulaire des l~nites de ~ones, on peut, dans un premier temps, fi~er arbitrairement les limites angulaires des zones à 45, et utiliser des Jeux de 20 microplages calculés à partir des mesures de la réponse électro-optique de l'afficheur, en fonction de l'angle de vue, dans les plans horizontaux et verticaux.
I.a position des limites pourra ensuite êtr0 affinée d'après les résultats d'un test d'évaluation, consistant ~L
25 présenter sur l'afflcheur à une populatlon d'observateurs une figure de test dont ils auront à jllger de la lisibilité.
Selon l'exemple précité, on utilise seulement deux bits pour coder les conditions d'observation relatives à la position de l'utilisateur, définissant ainsi quatrQ ~ones 30 differentes de l'espace d'observation, et donc quatre ltraitements (ou jeux de microplages) différents.
Un jeu de microplages est cornposé par exelTIple de 1024 microplages calculées en ~onction de la couleur à générer, des caractéristiques de l'afficheur utilisé, de la définltlon du générateur d'images par rapport ~ celle de l'afficheur.

Une microplage est elle-meme un polygone comportant plusiours pixels, par exemple 102'1.
On a representé en figure 12 un exemple simpliPié
(microplages 4x4) de quatre zones de microplages corrsspondant 5 aux quatre zones précitées. I~3s codes de ces zones sont les suivants .
Zones de code 00:
Elles correspondent ~ une direction d'observatlon proche de la normale à l'écran. Dans ces régions, la réponse de l0 l'afficheur est optimale, et le traitement de l'image sera ait en vue d'améliorer sa qualité (anti-aliasing, irisatlons . . . ) .
On utilise dans ce cas un ~eu de mlcroplages dites "de référence". Les niveaux de luminance des différentes microplages du jeu de microplages présentent, selon leurs diagonales, une l 5 allure sensiblement gaussienne .
Zones de code 01:
La direction d'observation s'écarte ortement de la normale à l'écran dans le plan horizontal. Dans ce cas, l'afficheur commence à avoir una réponse degradée (inversion du 20 contraste pour les teintes de gris da faible niveau, derive colorimétrique). Visuellement, l'épaisseur apparente des traits affichés a tendance à diminuer. Il devi0nt donc necessaire, pour assurer la lisibilité de l'image, de modifier le traitement qui lui est appliqué en utillsant un ~eu de microplages dont le 25 profil de luminosité a été légèrement renforcé.
- Zones de code 10:
La direction d'observation s'écarte fortement de la normale à l'écran dans le plan vertical. Comme ci-dessus, l'afficheur présente des difficultés à afficher correctement les 30 images. Dans la pratique on observe que la réponse électro-optic~ue d'un écran LCD n'est pas symétrique. L'angle de vue est généralement plus fermé dans le plan vertical que dans le plnn horizontal. C'est pour cette raison que le dispositif invente autorise des traitements différents pour les plans horizontaux et verticaux.

~ ~ , 9 ~ ~

Pour ces ;~ones on utilise donc un jeu de microplages moyennement renforcees.
Zones de code 11:
I,a direction d'observation s'écarte fortement de la 5 normale à l'écran dans les deux plans. Dans ce cas d'observation le plus défavorable, si l'on veut assurer la lisibilite de l'image il faut utiliser un jeu de microplages saturées (absence de niveau de gris). La qualité de l'image est, bien sûr, légèrement dégradée, rnais c'est sans irnportance vu les l0 conditions d'observation.
Le dispositif de l'invention fonctionne en temps réel.
En fait, la prise en compte des conditions d'observation pour ce qui est de la direction d'observation n'est uniquement limitée que par la rapidité du système de détection de position à
15 mesurer la position de l'observateur.
Ainsl, pour l'exemple de réalisation (écran LCD à
1024 x :L024 pixels, à répartition QUAD des points images, et dynamique de seize niveaux de luminance~, la mesure de la position de l'observateur se fait à la fréquence de 30 Hz (soit 20 toutes les 33 ms), le calcul et le transfert du code à appliquer à l'unité 12 se fait en 1 ms, et la prise en compte d'une modification des conditions d'observation par l'unité 12 se fait à 100 Hz (soit toutes les 1S) ms).
On voit ainsi que le dispositif de l'invention permet 25 d'adapter l'irnage à l'observateur en 1/30ème de seconde, ce qui est suEfisant même pour un déplacement rapide de l'utillsateur.

~ ,

Claims (6)

1. Procédé pour l'optimisation des performances d'un écran matriciel à cristaux liquides (3) en fonction de l'angle d'observation, caractérisé par le fait qu'il consiste à diviser l'espace d'observation, représenté par une demi-sphère, en avant de l'écran, en zones élémentnires correspondant aux différents emplacements où pourra se trouver l'observateur pour regarder l'image, à associer un traitement particulier de l'image à présenter sur l'écran à chaque zone, en déterminant pour chaque zone un ensemble de microplages, composées elles-mêmes de plusieurs pixels de l'écran, dont on détermine expérimentalement le niveau de luminance de chaque pixel, et le niveau de chrominance de chaque microplage, en fonction de l'angle d'observation, pour obtenir une lisibilité optimale, à
mémoriser ces valeurs puis, en utilisation normale, à détecter la positon de l'observateur par rapport à l'écran, et à
modifier l'un au moins des paramètres du traitement de l'image à
présenter sur l'écran en fonction des valeurs mémorisées et correspondant à l'angle d'observation détecté.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérise par le fait que les zones élémentaires sont délimitées par des limites angulaires verticales (44, 45) et horizontales (42, 43).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on détermine la position de l'observateur par r apport à l'écran à l'aide d'un capteur (1, 33, M) fournissant ses coordonnées clans un repère cartésien spatial, que ces coordonnées sont converties en deux angles en angle (.alpha.) entre un plan vertical normal à l'écran en son centre, et un plan vertical (P2) passant par le centre de l'écran et par le capteur, et un angle (.beta.) entre un plan horizontal normal à
l'écran en son centre et un plan (P1) passant par le capteur et par une droite horizontale (Oy) passant elle-même par le centre de l'écran, ces angles définissant la direction d'observation, et que l'on compare ces angles avec les limites angulaires des zones élémentnires pour déterminer la zone correspondant n la position de l'observateur et commander le traitement relatif à
cette zone.

4. Procédé selon l 'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on agit sur au moins un des paramètres suivants de l'écran ; luminance ou chrominance..

5. Dispositif pour l'optimisation des performances d'un écran matriciel à cristaux liquides, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif (1, 33) de détection de la position de l'observateur (2) par rapport à l'écran, relie par un dispositif de traitement (5, 32) à un dispositif (12) de pondération de caractéristiques du traitement de l'image à
présenter sur un écran (3) à cristaux liquides, le dispositif de traitement fournissant, à partir des informations fournies par le dispositif de détection, les données nécessaires à la pondération.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé
par le fait que le dispositif de traitement comporte un calculateur (36) associé à un dispositif de mémorisation (40) de valeurs trigonométriques et de valeurs de limites angulaires d'angles et à des moyens de comparaison (38) fournissant une valeur de code de zone.