EP1582073A2 - Systeme de projection d'images a imageur unique dote de capteurs photosensibles pour l'identification des couleurs d'illumination - Google Patents

Systeme de projection d'images a imageur unique dote de capteurs photosensibles pour l'identification des couleurs d'illumination

Info

Publication number
EP1582073A2
EP1582073A2 EP04700131A EP04700131A EP1582073A2 EP 1582073 A2 EP1582073 A2 EP 1582073A2 EP 04700131 A EP04700131 A EP 04700131A EP 04700131 A EP04700131 A EP 04700131A EP 1582073 A2 EP1582073 A2 EP 1582073A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
imager
pixels
line
illumination
color
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04700131A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Khaled Sarayeddine
Laurent Blonde
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thomson Licensing SAS
Original Assignee
Thomson Licensing SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson Licensing SAS filed Critical Thomson Licensing SAS
Publication of EP1582073A2 publication Critical patent/EP1582073A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3111—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources
    • H04N9/3117—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources by using a sequential colour filter producing two or more colours simultaneously, e.g. by creating scrolling colour bands
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/312—Driving therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3179—Video signal processing therefor
    • H04N9/3182—Colour adjustment, e.g. white balance, shading or gamut
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3191—Testing thereof
    • H04N9/3194—Testing thereof including sensor feedback
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/182—Colour image sensors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136277—Active matrix addressed cells formed on a semiconductor substrate, e.g. of silicon
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/58—Arrangements comprising a monitoring photodetector

Definitions

  • the invention relates to image projection and / or image viewing systems comprising an imager or SPL “Spatial Light Modulator” in English, comprising a matrix array of pixels, for example liquid crystal on silicon substrate. or LCOS “Liquid Cristal On Silicon” in English, with micro-mirrors or DMD “Digital Micro-mirror Device / Display” in English, or with HTPS “High Temperature Poly Silicon” liquid crystal in English, arranged in lines and in columns on a substrate forming an active matrix, in particular in silicon, an illumination system of this imager for moving bands of lights of different colors, "color scrolling" in English, on the imager perpendicular to said lines , means for identifying the illumination color on each line or on each group of pixel lines of the imager, video data management means of the so-called image s for controlling the writing of the pixels of the imager, means for synchronizing the video data sent to each line of the imager as a function of the illumination color of said line identified by said identification means.
  • Image projection systems commonly called projectors or overhead projectors depending on whether the projection is from the front of the screen for projectors, or whether the projection is from the rear for overhead projectors, operate on the same principle.
  • An illumination system uniformly illuminates one or more imagers, the light is modulated after passing through the imager (s) in the case of transmissive imagers or after reflection on the imager (s) in the case of reflective imagers. The light thus modulated is then projected onto a screen.
  • projection systems of this type sequentially display images of different colors on the screen, usually the three primary RGB colors (red, green and blue), fast enough for the human eye to perceive no color changes on the screen.
  • These image projection systems generally include illumination devices for illuminating the single imager with alternately red, green and blue light by using colored wheels, for example in English, or partially red. , green and blue at the same time in the form of light bands "color scrolling" in English and scrolling perpendicular to the lines of the pixel array of the imager, by the use of systems which we will briefly describe below.
  • the video data controlling the writing of the pixels must therefore be synchronized as a function of the color that each pixel receives in order to form an image free of defects for the viewer such as for example an improper mixture of colors or a reduction in image contasts. on the screen.
  • the synchronization between the illumination system and the video data controlling the writing of the pixels of the imager is carried out by synchronization means which will on the one hand measure a position signal of the element of the system of illumination at the origin of the scrolling of the bands of light of different colors on the imager to inform said means of synchronization of the color of illumination of the light sent on each pixel of the imager by the colored wheel or the system of illumination, and on the other hand controlling the writing of the pixels as a function of said measured signal.
  • This synchronization is relatively easy if the imager is illuminated alternately by a red green and blue light, by the use of the colored wheel for example, but it becomes more complex when the illumination of the imager or more precisely the color of the light incident on the imager, is composed of said bands of lights of different colors and varies according to the pixel lines of the imager.
  • the synchronization means are generally programmed with safety margins in the generation of video data.
  • Document US5416514 describes a system for projecting to a transmissive imager comprising an illumination system (references 10, 12, 14, 16 in FIG. 1 of the document) separating the white light coming from a light source into light bands of different colors by the use of a dichroic mirror device (reference 12 in Figure 1 of the document). After passing through an assembly of rotating prisms driven by a motor (reference 14 in FIG. 1 of the document) and lenses (reference 16 in FIG. 1 of the document), rectangular bands of different colors pass over the imager (reference 18 in FIG. 1 of the document) alternatively.
  • an illumination system references 10, 12, 14, 16 in FIG. 1 of the document
  • a dichroic mirror device reference 12 in Figure 1 of the document
  • the video data (reference 112) coming from a video source (reference 110) are sent to a video memory (reference 114), and controlled by a control circuit (reference 140 ) which receives a SYNC synchronization signal (reference 118) from the video source (reference 112).
  • the video data leaving the video memory (reference 114) are then sent for writing to the imager (reference 122).
  • a second control circuit (reference 142) connected to the first control circuit (reference 140) to receive in particular the synchronization signal SYNC (reference 118), controls the reading (reference 130) of the video memory (reference 114) and the writing (reference 132) of the pixels of the imager (reference 122).
  • the motor (reference 125), actuating the rotation of the prisms rotating in the illumination system (reference 124), is controlled by the second control circuit (reference 142) to produce the rotation of the prisms rotating in accordance with the synchronization signal SYNC (reference 118), thereby causing a scrolling of the light bands of different colors on the imager in synchronization with the video data which controls the writing of the optical valves.
  • the control circuit also receives real-time signals from the position, or phase, of the assembly of rotating prisms from a position "encoder" (reference 127) integrated into the illumination system.
  • a position, or phase, of the rotating prism assembly corresponds to a single position on the imager of the bands of light of different colors, and the position encoder (reference 127), which provides this position signal, or phase, constitutes here a means of identifying the illumination color of each line of the imager.
  • the means of identifying the illumination color of each line of pixels comprising the device for measuring the instantaneous position of the assembly of rotating prisms has the disadvantage of relying on the measurement of an assembly of mechanical elements.
  • the prisms susceptible, with time and the rotational stresses which it undergoes, to be out of adjustment and to introduce a shift, even slight, between the measurement of the position of the assembly of rotating prisms supposed to inform the means for synchronizing the color of illumination of the light sent to each pixel of the imager, and the actual position of the bands of light of different colors on the array of pixels of the imager. This shift then leads to synchronization, color mixing, and lowering of the contrasts mentioned above.
  • One of the critical points is the mechanical assembly of the device of the rotating prisms.
  • a slit in the shape of a rectangle, located in front of each rotating prism, is generally imaged on the screen. Its position, particularly in the vertical plane of the imager, is critical, and its rotation can induce errors that the prism synchronization system cannot detect.
  • An object of the invention is to avoid the aforementioned drawbacks.
  • the invention relates to an image projection system comprising an imager comprising an array of pixels arranged in rows and columns on a substrate forming an active matrix, an illumination system for moving bands of colored light different on the imager, perpendicular to said lines, means for identifying the illumination color of each line of pixels of the imager, means for managing video data of said images to control the writing of said lines pixels of the imager, means for synchronizing the video data sent to each line of pixels of the imager as a function of the illumination color of said line identified by said means of identification characterized in that the means d 'identification include at least one photosensitive sensor disposed at said pixels of the imager.
  • each sensor is arranged at the level of a line of pixels of the imager, the number of sensors is less than that of the lines of pixels, and the projection system comprises calculation means suitable for deduce the illumination color of the lines of pixels which are not provided with a sensor as a function of data delivered by said sensors.
  • this unique sensor is for example positioned on the imager at a specific line of pixels; this unique sensor is suitable for identifying the illumination color of the pixels of this line.
  • the projection system comprises calculation means adapted to deduce, from the illumination color of the pixels of this specific line of pixels, the illumination color of each line of pixels of the imager.
  • These calculation means integrate data relating to the width of the color bands illuminating the imager, the case where appropriate, the width of black bands interposed between the colored bands, and / or the speed of movement of bands perpendicular to the lines.
  • the identification of the illumination color of each line of pixels of the imager can then be done as follows: - during the displacement of the color bands, the photosensitive sensor locates the instant of each change or transition of color band at the specific line of pixels; this data is transmitted to the calculation means, which deduces therefrom in a known manner a given position of the colored bands on the imager at this instant, - from the time interval which elapses between two successive changes, the means of calculation deduce the speed of movement of the colored bands,
  • the calculation means calculate the position of the color bands at each instant and deduce the illumination color therefrom of each line of pixels in the imager at all times.
  • each sensor makes it possible to identify directly the illumination color of the line of pixels with which it is associated and makes it possible to identify indirectly, using the means of calculation described above, the illumination color of the lines of pixels which are not provided with sensors .
  • the identification means comprise at least one photosensitive sensor at the level of each line of pixels of the imager (12) and each sensor of a line is adapted to identify the illumination color of this line.
  • each sensor of a line is adapted to identify the illumination color of this line.
  • the photosensitive sensor of each line of pixels of the imager thus identifies directly or "a posteriori", in real time and in a reliable manner, the color of the light actually received by each pixel of the same line, and not indirectly as in the case of a single sensor for the whole of the imager, or "a priori" as described in the prior art.
  • the photosensitive sensor positioned at the level of the pixels of the imager or of each line of pixels of the imager is integrated into the substrate, generally made of silicon of the imager.
  • the photosensitive sensor (s) should be illuminated where the light beam still has the same characteristics as the useful light beam illuminating the active area of the imager. Since the logic circuits for controlling the rows and columns of pixels of the imager are generally etched on the substrate, each photosensitive sensor thus advantageously has a circuit etched on the same substrate as that which supports the pixels of the imager. Furthermore, the integration of the photosensitive sensors into the substrate is advantageously carried out during the imager manufacturing process without significantly increasing either the size of the component or the production costs, since there is sufficient space on the substrate of the imager to integrate the photosensitive sensors and their connection with the other circuits of the imager, and since the control circuits and these sensors can be formed by similar technologies.
  • said photosensitive sensor is adapted to measure the intensity of illumination received by the line of pixels of the imager at the level of which it is positioned.
  • the modulation of light by the imager to form images is generally carried out according to three principles.
  • a first principle is the attenuation of the light during a fixed duration
  • the second is the modulation of the duration without the light being attenuated
  • the third is the generation of pulses of variable durations approaching a binary coding.
  • Knowledge of the intensity of the illumination light allows the value of the attenuation, the pulse duration or the generated code to be adjusted as best as possible, and the colors to be rendered more precisely.
  • Flickering phenomena of light or "flicker” in English are generally induced by the light source and produce parasitic variations in the light intensity on the imager.
  • the photosensitive sensors perceive these phenomena of low frequency beat and send the corresponding signals to the video data management means which then advantageously correct the writing of the pixels of the imager so as to compensate for these phenomena.
  • the wear of the light source contributes to increasing the flicker phenomena over time
  • the presence of photosensitive sensors at the level of the imager advantageously makes it possible to preserve quality images throughout the lifetime of the source.
  • the said at least one photosensitive sensor positioned at the level of each line of optical valves of the imager is associated with a colored filter.
  • the color filter associated with the photosensitive sensor allows on the one hand a precise identification of the color of the light received, in this case the same color as that of the color filter, and on the other hand to measure the light intensity of said color. colored light illuminating the line of pixels at which the photosensitive sensor is positioned.
  • a configuration comprising three photosensitive sensors at least at each line of pixels of the imager, each associated with a different color filter, for example RGB, advantageously makes it possible to precisely identify the three primary RGB colors of the light bands received by each line of pixels and measure their light intensity in real time. As a result, the time variation and the level of each of the three RGB signals are used to adjust and synchronize the video data for the three colors.
  • said color filter associated with the photosensitive sensor of each line of pixels of the imager forms a continuous band associated with all of the photosensitive sensor (s) of each line of pixels of the imager responsible for identifying a particular color, for example red, green or blue.
  • the color filter thus forms a simple colored band to be produced, which is available for example by depositing multilayers or absorbent layers etched on the glass plate covering the imager, opposite the row of sensor (s). photosensitive (s) located at each line of pixels of the imager.
  • FIG. 1 schematically represents the main elements of an image projection system with a single imager or “single valve” in English;
  • FIG. 2 shows an imager, for example of the LCOS type, comprising, according to a preferred embodiment of the invention, at least one photosensitive sensor per line of pixels;
  • FIG. 3 presents a diagram describing the means for synchronizing the video data to synchronize the video data with the illumination color on the imager according to the invention
  • - Figure 4 describes the cross section along a line of pixels on one side of an LCOS imager 12 comprising, according to the preferred embodiment of the invention, at least one photosensitive sensor 121 at each line pixels 120 according to the invention
  • - Figure 5 shows an imager, for example of LCOS type, comprising three photosensitive sensors per line of pixels according to a variant of the preferred embodiment of the invention.
  • a projection system with an imager or mono-imager or “single valve” in English is shown schematically in Figure 1.
  • the system comprises an illumination system 1 comprising in particular a light source 2 which sends the light to a device 10 responsible for separating the light into light beams of different colors, for example into bands of light of different colors, through an intermediate optical device 3 generally for collimation.
  • a device 10 responsible for separating the light into light beams of different colors, for example into bands of light of different colors, through an intermediate optical device 3 generally for collimation.
  • there are different devices for forming on the single imager bands of colored scrolling red, green and blue for example, in particular by the use of colored wheels with helical filters "Color Wheel” in English, described in patent EP1098536 from Texas Instruments, or by the use of rotating prism devices described for example in the article by Matthew S.
  • the light from the illumination system 1 illuminates a transmissive or reflective imager 12 comprising a network of pixels whose writing is managed by a video data generator, not shown here, associated in particular with synchronization means 11 for synchronizing the light from the pixel illumination system with the video data coming from the video data generator or vice versa to synchronize the video data controlling the writing of the pixels of the imager 12 to modulate the incident light, as a function of the illumination color light on these valves.
  • the light thus modulated is projected onto a screen 5 via an optical device 4.
  • the devices 3 and 4, as well as the light source 2 are known in themselves and will not be described further below.
  • an imager 12 comprising, according to a preferred embodiment of the invention, at least one photosensitive sensor 121 at each line of pixels 120.
  • the imager 12 comprises a matrix array of pixels 120 for example of LCOS type “Liquid Cristal On Silicon” in English or of DMD type “Digital Micro- Mirror Device ”in English, the writing of which is controlled by the generator of the video data and the synchronization means not shown in FIG. 2.
  • the photosensitive sensor (s) 121 is (are) integrated (s) to the substrate of the imager 12, for example on the silicon substrate in the case of an LCOS type imager.
  • a single photosensitive sensor 121 without color filter is integrated into the substrate 100 at each line of pixels 120 of the imager 12, all of these sensors 121 then forming for example a column of sensors 121
  • one of these photosensitive sensors 121 is illuminated, like the line of pixels with which it is associated, by a band of colored light, it transmits a signal corresponding to the color of illumination perceived.
  • the signal will be different if the illumination color changes. This signal difference is sufficient to identify, in the video data generator, the illumination color on each line of pixels 120 of the imager 12.
  • a substrate of the imager is integrated photosensitive sensor 121 on either side of each line of the pixel array of the imager 12, in order to have a more reliable and symmetrical measurement of the illumination received.
  • three photosensitive sensors 121 ′ are integrated at the level of each line of pixels 120.
  • the photosensitive sensors 121 are integrated on the substrate of the imager 12 within the array of pixels 120 of the imager 12, or on the substrate of the transparent plate, generally made of glass, receiving the counter-electrode.
  • the synchronization means 11 of a projection system comprising an illumination system of the rotating prism type.
  • a video source 13 providing in particular a video stream and a SYNC synchronization signal is connected to a controller 14 responsible on the one hand for transmitting video data 131 to a video data generator 15 and on the other hand for controlling the mechanical part of the device for forming colored bands 10.
  • the device for forming colored bands 10 comprises for example an assembly with rotating prisms 17 and, in particular in its mechanical part, a servo motor 16 for rotating the rotating prisms.
  • the controller 14 is also in charge of synchronizing "A priori", in particular thanks to the SYNC synchronization signal, the generation of the video data 131 'in the generator 15, before writing the pixels 120 of the imager 12, and the angular position of the assembly of the rotating prisms 17 via a servo motor drive device 161.
  • a priori in particular thanks to the SYNC synchronization signal
  • Such synchronization is known in the prior art, in particular in document US5416514 from Philips (columns 7 and 8).
  • each photosensitive sensor 121 at the level of the imager 12 is, like the line of pixels 120 with which it is associated, illuminated by the moving bands of colored lights, which are projected onto the imager via the 'assembly of rotating prisms 17, and transmits in real time a signal 18 corresponding to the perceived illumination color to a signal processing device 151 in the video data generator 15 for identification.
  • the illumination color is determined, for example in the video data generator 15, by analysis of the level of signal received, knowing a priori the spectral composition of the light for each of the red, green or blue states, as well as the response spectral of the photosensitive sensor 121.
  • the video data generator 15 processes the information on the color with the video data which correspond to it in order to control in real time the writing of the pixels 120 of each line of the imager 12 including the color of illumination is thus directly identified.
  • This "a posteriori" synchronization results from the direct identification of the illumination color at the level of each line of pixels 120: it is performed in real time and is very precise.
  • the identification of the illumination color at the level of each line of pixels by the presence of the photosensitive sensors 121 according to the invention, and the “a posteriori” synchronization 11 ′ which is associated with it, allows in particular, in the case of systems for projecting images using a synchronization of the “a priori” type described above, for correcting for example the offsets or misadjustments which may appear at the level of the mechanical part 16 of the illumination system 10.
  • the “a posteriori” synchronization means 11 ′ according to the invention are sufficient by themselves to synchronize the video data 131 with the illumination color on the imager 12; in the absence of synchronization a priori, the use of an inexpensive and non-slave drive motor 161 then becomes possible, thus simplifying the illumination system 10.
  • an LCOS type imager 12 comprising, according to the preferred embodiment of the invention, at least one photosensitive sensor 121 at the level of each line of pixels. 120 according to the invention.
  • an aluminum layer 101 is deposited as well as dielectric layers 102 to maximize the reflectivity and isolate the circuits from incident radiation.
  • a sealing joint 122 seals the substrate 100 and the transparent plate 106 in order to ensure good sealing.
  • the at least one photosensitive sensor 121 at each line of pixels 120 is integrated into the substrate 100 of the imager by reserving on the substrate 100 a silicon area 110 without the metallization layer 101 and the other treatments. specific to the imager which were briefly described above.
  • the set of silicon areas 110 reserved on the substrate forms a strip, for example vertical, within which are integrated the photosensitive sensors 121 correctly aligned with the useful lines of pixels 120 of the imager 12.
  • the substrate 100 of the imager here, of LCOS type, is made of silicon, however the invention relates more generally to the integration of all of the photosensitive sensors 121 in substrates forming an active matrix.
  • the invention also applies to DMD type imagers.
  • FIG. 4 also describes a photosensitive sensor 121, for example of the broad spectrum silicon type, at the level of a line of pixels 120. This type of sensor makes it possible to detect an important signal, the junction being carried out by boxes. P 107 in N 108 or vice versa.
  • the sensor situated on the periphery of the array of pixels 120 should be illuminated by rays of the light beam which have the same characteristics as the useful beam illuminating the active area of LCOS 12, in other words the array of pixels 120.
  • This beam of light passes through the glass slide 106 covering the imager ie LCOS 12, the liquid crystal 104 as well as any transparent layers, for example layers 102 improving the reflectivity.
  • An embodiment in which a transistor is associated with the photosensitive sensor (s) constitutes an active “memory” device for saving, for example, the information on the color of illumination perceived and sending a signal to the signal processing device 151 in the video data generator 15 only when the illumination changes.
  • each photosensitive sensor 121 is associated with a colored filter 109, for example red or green or blue.
  • the simple configuration according to which a single photosensitive sensor 121 is integrated, associated with a color filter 109, at the level of each line of pixels 120 of the imager 12 allows the precise identification of a color, that of the color filter 109 for example , and / or the measurement of the light intensity of the light strip.
  • the precise identification, in real time, of a single illumination color is sufficient, in the case where the running speed and the illumination surface of each of the bands of light of different colors are known or fixed, to determine, in the video data generator, the illumination color at each line of pixels 120 of the imager 12.
  • a variant of the invention which consists in integrating into the substrate 100 three photosensitive sensors 121 at each line of pixels 120, each of the sensors being associated with a colored filter 109 of different color, for example red, green and blue.
  • the time variation and the level of each of the three signals, red green and blue are used in the video data generator to synchronize and adjust the video data for the three colors.
  • a particular case of application to maximize the use of the luminous flux for unsaturated images consists in replacing one or more of the three colors R, G, B of illumination by a secondary color, yellow, magenta or cyan for example, or by a combination of primary and secondary colors.
  • the video data generator, with the signal of the photosensitive sensors will best define the writing of the pixels to correctly restore the original colors of the image.
  • All the colored filters of the same color associated with the photosensitive sensors form, according to a variant of the invention, a colored band, for example vertical.
  • These filters or colored bands associated with the photosensitive sensors are, with reference to FIG. 4, arranged in contact with the sensors (filter 109 in FIG. 4) or according to a variant of the invention, written on or in the transparent plate 106, opposite the sensors with which they are associated (filter 109 ′ in FIG. 4).
  • the photosensitive sensor (s) 121 are integrated into the substrate of the imager on either side of each line of the pixel array of the imager 12, in order to to have a more reliable and symmetrical measurement of the illumination received.
  • any other type of photosensitive sensor can be used.
  • the invention also applies to cases where the imager has only one photosensitive sensor which is used, as described above, for the indirect identification of the illumination color of each line of pixels of the imager.
  • the invention also applies to intermediate cases where the imager is provided with a plurality of photosensitive sensors, in a number less than that of the lines of pixels, each associated with a line of pixels of the imager, which are used not only for the direct identification of the illumination color of the pixel lines with which they are associated, but also for the indirect identification of the illumination color of the other pixel lines.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

Système comprenant un système d'illumination 1 pour déplacer des bandes de lumière de couleurs différentes sur l'imageur 12, des moyens pour identifier la couleur d'illumination de chaque ligne de pixels de cet imageur, des moyens de gestion de données vidéo 15 des-dites images pour commander l'écriture des pixels, des moyens de synchronisation 11 des données vidéo envoyées à chaque ligne de pixels 120 en fonction de la couleur d'illumination de ladite ligne, identifiée par les moyens d'identification. Les moyens d'identification comportent, au niveau de certaines lignes de pixels 120 de l'imageur 12, au moins un capteur photosensible 121 intégré au substrat 100 et adapté pour identifier en temps réel la couleur d'illumination de chaque ligne.

Description

SYSTEME DE PROJECTION D'IMAGES A IMAGEUR UNIQUE DOTE DE CAPTEURS PHOTOSENSIBLES POUR L'IDENTIFICATION DES COULEURS
D'ILLUMINATION.
L'invention se rapporte aux systèmes de projection d'images et/ou de visualisation d'images comprenant un imageur ou SPL « Spatial Light Modulator » en langue anglaise, comprenant un réseau matriciel de pixels, par exemple à cristaux liquides sur substrat en silicium ou LCOS « Liquid Cristal On Silicon » en langue anglaise, à micro-mirroirs ou DMD « Digital Micro-mirror Device/Display » en langue anglaise, ou à cristal liquide transmissif HTPS « High Température Poly Silicon » en langue anglaise, disposés en lignes et en colonnes sur un substrat formant une matrice active, notamment en silicium, un système d'illumination de cet imageur pour déplacer des bandes de lumières de couleurs différentes, « color scrolling » en langue anglaise, sur l'imageur perpendiculairement aux-dites lignes, des moyens pour identifier la couleur d'illumination sur chaque ligne ou sur chaque groupe de lignes de pixels de l'imageur, des moyens de gestion de données vidéo des-dites images pour commander l'écriture des pixels de l'imageur, des moyens de synchronisation des données vidéo envoyées à chaque ligne de l'imageur en fonction de la couleur d'illumination de ladite ligne identifiée par lesdits moyens d'identification.
Les systèmes de projection d'images communément appelés projecteurs ou rétroprojecteurs selon que la projection se fait depuis l'avant de l'écran pour les projecteurs, ou que la projection se fait par l'arrière pour les rétroprojecteurs, fonctionnent selon le même principe. Un système d'illumination éclaire de manière uniforme un ou plusieurs imageurs, la lumière est modulée après passage au travers du ou des imageur(s) dans le cas des imageurs transmissifs ou après réflexion sur le ou les imageur(s) dans le cas des imageurs réflectifs. La lumière ainsi modulée est ensuite projetée sur un écran.
On s'oriente depuis quelques années vers des systèmes de projection d'images à un seul imageur ou mono-imageur, « mono-valve » en langue anglaise, de type transmissif ou réflectif, moins encombrants, d'un rendement lumineux moins élevé mais moins coûteux que les systèmes de projection d'images comprenant plusieurs imageurs.
Pour générer des images en couleur, les systèmes de projection de ce type affichent séquentiellement des images de couleurs différentes sur l'écran, généralement les trois couleurs primaires RVB (rouge, vert et bleu), suffisamment rapidement pour que l'œil humain ne perçoivent pas les changements de couleurs sur l'écran. Ces systèmes de projection d'images comprennent généralement des dispositifs d'illumination pour illuminer l'unique imageur d'une lumière alternativement rouge, verte et bleue par l'emploi de roues colorées « Color Wheel » en langue anglaise par exemple, ou partiellement rouge, verte et bleue à un même instant sous la forme de bandes lumineuses « color scrolling » en langue anglaise et défilant perpendiculairement aux lignes du réseau de pixels de l'imageur, par l'emploi de systèmes que nous décrirons brièvement ci-après. Les données vidéo commandant l'écriture des pixels doivent donc être synchronisées en fonction de la couleur que reçoit chaque pixel afin de former une image exempte de défauts pour le spectateur comme par exemple un mélange de couleurs inaproprié ou une baisse des contastes de l'image sur l'écran.
Dans ces systèmes, la synchronisation entre le système d'illumination et les données vidéo commandant l'écriture des pixels de l'imageur est effectuée par des moyens de synchronisation qui vont d'une part mesurer un signal de position de l'élément du système d'illumination à l'origine du défilement des bandes de lumière de couleurs différentes sur l'imageur pour informer lesdits moyens de synchronisation de la couleur d'illumination de la lumière envoyée sur chaque pixel de l'imageur par la roue colorée ou le système d'illumination, et d'autre part commander l'écriture des pixels en fonction dudit signal mesuré. Cette synchronisation est relativement aisée si l'imageur est illuminé alternativement par une lumière rouge verte et bleue, par l'emploi de la roue colorée par exemple, mais elle devient plus complexe lorsque l'illumination de l'imageur ou plus précisément la couleur de la lumière incidente sur l'imageur, est composée desdites bandes de lumières de couleurs différentes et varie selon les lignes de pixels de l'imageur. En particulier, afin de se garantir contre la fuite de couleurs les unes dans les autres (diaphotie), ce qui entraîne un détérioration de la qualité de l'image et notamment une baisse des contrastes, les moyens de synchronisation sont généralement programmés avec des marges de sécurité dans la génération des données vidéo.
Le document US5416514 décrit un système de projection à un imageur transmissif comprenant un système d'illumination (références 10, 12, 14, 16 sur la figure 1 du document) séparant la lumière blanche issue d'une source de lumière en bandes de lumière de couleurs différentes par l'emploi d'un dispositif de mirroirs dichroiques (référence 12 sur la figure 1 du document). Après passage au travers d'un assemblage de prismes tournant mû par un moteur (référence 14 sur la figure 1 du document) et de lentilles (référence 16 sur la figure 1 du document), des bandes rectangulaires de couleurs différentes défilent sur l'imageur (référence 18 sur la figure 1 du document) alternativement. Dans ce document, et en référence à la figure 6, Les données vidéo (référence 112) provenant d'une source vidéo (référence 110) sont envoyées vers une mémoire vidéo (référence 114), et contrôlées par un circuit de contrôle (référence 140) qui reçoit un signal de synchronisation SYNC (référence 118) issu de la source vidéo (référence 112). Les données vidéo sortant de la mémoire vidéo (référence 114) sont ensuite envoyées pour écriture vers l'imageur (référence 122). Un second circuit de contrôle (référence 142), relié au premier circuit de contrôle (référence 140) pour recevoir notamment le signal de synchronisation SYNC (référence 118), contrôle la lecture (référence 130) de la mémoire vidéo (référence 114) et l'écriture (référence 132) des pixels de l'imageur (référence 122). Le moteur (référence 125), actionnant la rotation des prismes tournant dans le système d'illumination (référence 124), est asservi au second circuit de contrôle (référence 142) pour produire la rotation des prismes tournant conformément au signal de synchronisation SYNC (référence 118), entraînant de ce fait un défilement des bandes lumineuses de couleurs différentes sur l'imageur en synchronisation avec les données vidéo qui commandent l'écriture des valves optiques. Le circuit de contrôle (référence 142) reçoit aussi des signaux en temps réel de la position, ou phase, de l'assemblage de prismes tournant à partir d'un « encoder » de position (référence 127) intégré au système d'illumination. A une position, ou phase, de l'assemblage de prismes tournant correspond une unique position sur l'imageur des bandes de lumière de couleurs différentes, et l'encoder de position (référence 127), qui fournit ce signal de position, ou phase, constitue ici un moyen d'identification de la couleur d'illumination de chaque ligne de l'imageur. Les moyens d'identification de la couleur d'illumination de chaque ligne de pixels comprenant le dispositif de mesure de la position instantanée de l'assemblage de prismes tournant comportent cependant l'inconvénient de reposer sur la mesure d'un assemblage d'éléments mécaniques à forte inertie, les prismes, susceptible, avec le temps et les contraintes de rotation qu'il subit, de se dérégler et d'introduire un décalage, même léger, entre la mesure de la position de l'assemblage de prismes tournant supposée informer les moyens de synchronisation de la couleur d'illumination de la lumière envoyée sur chaque pixel de l'imageur, et la position réelle des bandes de lumière de couleurs différentes sur le réseau de pixels de l'imageur. Ce décalage entraîne alors des défauts de synchronisation, de mélange des couleurs, et de baisse des contrastes évoqués précédemment.
Un des points critiques est l'assemblage mécanique du dispositif des prismes tournant. Une fente en forme de rectangle, située au devant de chaque prisme tournant, est généralement imagée sur l'écran. Sa position, notamment dans le plan vertical de l'imageur est critique, et sa rotation peut induire des erreurs que le système de synchronistion des prismes ne peut détecter.
Dans le cas d'un système d'illumination où l'on utilise une roue colorée avec des bandes rouges vertes et bleues hélicoïdales (on l'appelle SCR pour « Scrolling Color Wheel » en langue anglaise) introduit dans le brevet de Texas Instrument EP1098536, des tolérances d'ajustement et de fabrication rendent la synchronisation du défilement des bandes de lumière sur l'imageur et des données vidéo difficile. De plus les bandes défilant sur l'imageur sont légèrement arquées, ce n'est pas le cas avec l'emploi de prismes tournant ou d'un tambour tournant. Les documents E1199896 - HITACHI - et US2002/0149749 - PHILIPS - décrivent des systèmes de projection avec défilement de bandes de couleurs différentes sur l'imageur, qui présentent les mêmes risques d'erreur sur l'identification de la couleur d'illumination ; aucun capteur photosensible n'est utilisé dans ces systèmes pour identifier directement ou indirectement à chaque instant cette couleur d'illumination.
Un but de l'invention est d'éviter les inconvénients précités.
A cet effet, l'invention concerne un système de projection d'images comprenant un imageur comprenant un réseau de pixels disposés en lignes et en colonnes sur un substrat formant une matrice active, un système d'illumination pour déplacer des bandes de lumière de couleurs différentes sur l'imageur, perpendiculairement aux-dites lignes, des moyens pour identifier la couleur d'illumination de chaque ligne de pixels de l'imageur, des moyens de gestion de données vidéo des-dites images pour commander l'écriture des-dits pixels de l'imageur, des moyens de synchronisation des données vidéo envoyées à chaque ligne de pixels de l'imageur en fonction de la couleur d'illumination de ladite ligne identifiée par les-dits moyens d'identification caractérisé en ce que les moyens d'identification comportent au moins un capteur photosensible disposé au niveau desdits pixels de l'imageur.
Selon une variante de l'invention, chaque capteur est disposé au niveau d'une ligne de pixels de l'imageur, le nombre de capteurs est inférieur à celui des lignes de pixels, et le système de projection comprend des moyens de calcul adaptés pour déduire la couleur d'illumination des lignes de pixels qui ne sont pas dotées de capteur en fonction de données délivrées par lesdits capteurs.
On va décrire cette variante dans le cas particulier où l'imageur n'est doté que d'un unique capteur photosensible comme moyen d'identification de la couleur d'illumination de chaque ligne de pixels de l'imageur : en effet, cet unique capteur est par exemple positionné sur l'imageur au niveau d'une ligne spécifique de pixels ; cet unique capteur est adapté pour identifier la couleur d'illumination des pixels de cette ligne.
Selon cette variante à unique capteur, le système de projection comprend des moyens de calcul adaptés pour déduire, de la couleur d'illumination des pixels de cette ligne spécifique de pixels, la couleur d'illumination de chaque ligne de pixels de l'imageur. Ces moyens de calcul intègrent des données relatives à la largeur des bandes de couleur illuminant l'imageur, le cas échéant, à la largeur de bandes noires interposées entre les bandes de couleur, et/ou à la vitesse de déplacement de bandes perpendiculairement aux lignes.
L'identification de la couleur d'illumination de chaque ligne de pixels de l'imageur peut alors se faire comme suit : - pendant le déplacement des bandes de couleur, le capteur photosensible repère l'instant de chaque changement ou transition de bande de couleur au niveau de la ligne spécifique de pixels ; cette donnée est transmise aux moyens de calcul, qui en déduit d'une manière connue une position donnée des bandes de couleur sur l'imageur à cet instant, - de l'intervalle de temps qui s'écoule entre deux changements successifs, les moyens de calcul déduisent la vitesse de déplacement des bandes de couleur,
- à partir des instants de transition, de la position des bandes de couleur à ces instants, et de la vitesse de déplacement des bandes, les moyens de calcul calculent la position des bandes de couleur à chaque instant et en déduisent la couleur d'illumination de chaque ligne de pixels de l'imageur à chaque instant.
La même variante s'applique dans le cas où l'imageur est doté d'une pluralité de capteurs, chacun positionné au niveau d'une ligne de pixels, le nombre de capteurs étant inférieur au nombre de lignes : chaque capteur permet d'identifier directement la couleur d'illumination de la ligne de pixels à laquelle il est associé et permet d'identifier indirectement, à l'aide des moyens de calculs précédemment décrits, la couleur d'illumination des lignes de pixels qui ne sont pas dotées de capteurs.
De préférence, dans le système de projection selon l'invention, les moyens d'identification comportent au moins un capteur photosensible au niveau de chaque ligne de pixels de l'imageur (12) et chaque capteur d'une ligne est adapté pour identifier la couleur d'illumination de cette ligne. On évite alors les moyens de calcul pré-cités et on obtient une identification plus fiable et précise des couleurs d'illumination de chaque ligne de pixels. Le capteur photosensible de chaque ligne de pixels de l'imageur identifie ainsi directement ou « a posteriori », en temps réel et de manière fiable, la couleur de la lumière effectivement reçue par chaque pixel d'une même ligne, et non pas indirectement comme dans le cas d'un seul capteur pour l'ensemble de l'imageur, ou « a priori » comme décrit dans l'art antérieur. Il résulte de l'identification directe de la couleur d'illumination, une meilleure synchronisation des données vidéo commandant l'écriture des pixels de l'imageur avec la véritable couleur d'illumination identifiée. La synchronisation, effectuée ligne de pixels par ligne de pixels, autorise notamment l'emploi de systèmes élaborés d'illumination produisant par exemple un défilement de bandes de lumière de couleur différentes ou « color scrolling » en langue anglaise, sans requérir de traitement complexe des données vidéo. Ceci permet l'écriture de chaque pixel d'une même ligne au plus tôt, et donc la réduction des marges de sécurité programmées dans certains moyens de synchronisation pour traiter les données vidéo et préserver la pureté des couleurs. Il en résulte un gain global de luminosité.
Selon un mode de réalisation préférentiel, le capteur photosensible positionné au niveau des pixels de l'imageur ou de chaque ligne de pixels de l'imageur est intégré au substrat, généralement en silicium de l'imageur.
Il convient que le ou les capteur(s) photosensible(s) soi(en)t illuminé(s) là où le faisceau lumineux a encore les mêmes caractéristiques que le faisceau lumineux utile illuminant la zone active de l'imageur. Les circuits logiques de commandes des lignes et des colonnes de pixels de l'imageur étant en général gravés sur le substrat, chaque capteur photosensible dispose ainsi avantageusement d'un circuit gravé sur le même substrat que celui qui supporte les pixels de l'imageur. En outre, l'intégration des capteurs photosensibles au substrat est avantageusement effectuée pendant le processus de fabrication de l'imageur sans augmenter sensiblement ni la taille du composant ni les coûts de production, étant donné qu'il y a suffisamment d'espace sur le substrat de l'imageur pour y intégrer les capteurs photosensibles et leur connectique avec les autres circuits de l'imageur, et étant donné que les circuits de commandes et ces capteurs peuvent être formés par des technologies semblables. Selon une caractéristique, ledit capteur photosensible est adapté pour mesurer l'intensité d'illumination reçue par la ligne de pixels de l'imageur au niveau de laquelle il est positionné. La modulation de la lumière par l'imageur pour former des images est généralement réalisée selon trois principes. Un premier principe est l'atténuation de la lumière pendant une durée fixe, le second est la modulation de la durée sans que la lumière ne soit atténuée, et le troisième est la génération d'impulsions de durées variables se rapprochant d'un codage binaire. La connaissance de l'intensité de la lumière d'illumination permet d'ajuster au mieux, selon le cas, la valeur de l'atténuation, la durée d'impulsion ou le code généré, et de restituer les couleurs avec plus de précision. Des phénomènes de scintillements de la lumière ou « flicker » en langue anglaise, sont généralement induits par la source lumineuse et produisent des variations parasites de l'intensité lumineuse sur l'imageur. Les capteurs photosensibles perçoivent ces phénomènes de battement basse fréquence et envoient les signaux correspondants aux moyens de gestion des données vidéo qui corrigent alors avantageusement l'écriture des pixels de l'imageur de manière à compenser ces phénomènes. L'usure de la source lumineuse contribuant à augmenter les phénomènes de scintillement avec le temps, la présence de capteurs photosensibles au niveau de l'imageur permet avantageusement de conserver des images de qualité pendant toute la durée de vie de la source.
De préférence, le dit au moins un capteur photosensible positionné au niveau de chaque ligne de valves optique de l'imageur est associé à un filtre coloré. Le filtre coloré associé au capteur photosensible permet d'une part une identification précise de la couleur de la lumière reçue, en l'occurrence la même couleur que la celle du filtre coloré, et d'autre part de mesurer l'intensité lumineuse de ladite lumière colorée illuminant le ligne de pixels au niveau de laquelle le capteur photosensible est positionné. Une configuration comprenant trois capteurs photosensibles au moins au niveau de chaque ligne de pixels de l'imageur, chacun associé à un filtre de couleur différente, par exemple RVB, permet avantageusement d'identifier précisément les trois couleurs primaires RVB des bandes de lumière reçues par chaque ligne de pixels et d'en mesurer l'intensité lumineuse en temps réel. De ce fait, la variation temporelle ainsi que le niveau de chacun des trois signaux RVB sont exploités pour ajuster et synchroniser les données vidéo pour les trois couleurs.
De préférence, ledit filtre coloré associé au capteur photosensible de chaque ligne de pixels de l'imageur forme une bande continue associée à l'ensemble du ou des capteur(s) photosensible(s) de chaque ligne de pixels de l'imageur chargés d'identifier une couleur particulière, par exemple rouge, verte ou bleue. Le filtre coloré forme ainsi une bande colorée simple à réaliser, que l'on dispose par exemple par dépôt de multicouches ou de couches absorbantes gravées sur la plaque de verre recouvrant l'imageur, en regard de la rangée du ou des capteur(s) photosensible(s) situés au niveau de chaque ligne de pixels de l'imageur.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures annexées sur lesquelles :
La figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d'un système de projection d'images à unique imageur ou « single valve » en langue anglaise ;
La figure 2 présente un imageur, par exemple de type LCOS, comprenant, selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, au moins un capteur photosensible par ligne de pixels ;
La figure 3 présente un diagramme décrivant les moyens de synchronisation des données vidéo pour synchroniser les données vidéo avec la couleur d'illumination sur l'imageur selon l'invention ; - La figure 4 décrit décrit la coupe transversale selon une ligne de pixels d'un coté d'un imageur 12 de type LCOS comprenant, selon le mode préférentiel de réalisation de l'invention, au moins un capteur photosensible 121 au niveau de chaque ligne de pixels 120 selon l'invention ; - La figure 5 présente un imageur, par exemple de type LCOS, comprenant trois capteurs photosensibles par ligne de pixels selon une variante du mode de réalisation préférentiel de l'invention.
Afin de simplifier la description et de faire apparaître les différences et avantages que présente l'invention par rapport à l'état antérieur de la technique, on utilise des références identiques pour les éléments qui assurent les mêmes fonctions.
Un système de projection à un imageur ou mono-imageur ou « single valve » en langue anglaise, est représenté schématiquement sur la figure 1. Le système comporte un sytème d'illumination 1 comprenant notamment une source de lumière 2 qui envoie la lumière sur un dispositif 10 chargé de séparer la lumière en faisceaux de lumière de couleurs différentes, par exemple en bandes de lumière de couleurs différentes, au travers d'un dispositif optique intermédiaire 3 généralement de collimation. A ce propos, il existe différents dispositifs pour former sur l'unique imageur des bandes de lumière colorées défilantes rouge, verte et bleue par exemple, notamment par l'emploi de roues colorées à filtres hélicoïdaux « Color Wheel » en langue anglaise, décrit dans le brevet EP1098536 de Texas Instruments, ou par l'emploi de dispositifs à prismes tournant décrits par exemple dans l'article de Matthew S. Brennesholtz, SID Information Display, pages 20 à 22, 07/2002 ou le brevet US6097352 de Philips. Un autre type de dispositif pour illuminer l'imageur de bandes lumineuses de couleurs différentes consiste à envoyer la lumière issue de la source lumineuse sur des bandes de filtres colorés oscillantes comme décrit dans le brevet JP60-053901 d'Olympus. On ne décrira pas plus ces différents dispositifs par la suite.
La lumière issue du système d'illumination 1 illumine un imageur 12 transmissif ou réflectif comprenant un réseau de pixels dont l'écriture est gérée par un générateur de données vidéo, non représenté ici, associé notamment à des moyens de synchronisation 11 pour synchroniser la lumière issue du système d'illumination des pixels avec les données vidéo provenant du générateur de données vidéo ou inversement pour synchroniser les données vidéo commandant l'écriture des pixels de l'imageur 12 pour moduler la lumière incidente, en fonction de la couleur d'illumination de la lumière sur ces valves. Après transmission, ou réflexion, au niveau de l'imageur 12, la lumière ainsi modulée est projetée sur un écran 5 via un dispositif optique 4. Les dispositifs 3 et 4, ainsi que la source de lumière 2 sont connus en eux-mêmes et ne seront pas plus décrits par la suite.
En référence à la figure 2, on présente un imageur 12 comprenant, selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, au moins un capteur photosensible 121 au niveau de chaque ligne de pixels 120. L'imageur 12 comprend un réseau matriciel de pixels 120 par exemple de type LCOS « Liquid Cristal On Silicon » en langue anglaise ou de type DMD « Digital Micro- Mirror Device » en langue anglaise dont l'écriture est commandée par le générateur des données vidéo et les moyens de synchronisation non représentés sur la figure 2. Le ou les capteur(s) photosensible(s) 121 est (sont) intégré(s) au substrat de l'imageur 12, par exemple sur le substrat en silicium dans le cas d'un imageur de type LCOS. Selon un premier mode de réalisation, un seul capteur photosensible 121 sans filtre coloré est intégré au substrat 100 au niveau de chaque ligne de pixels 120 de l'imageur 12, l'ensemble des ces capteurs 121 formant alors par exemple une colonne de capteurs 121. Lorsqu'un de ces capteurs photosensibles 121 est illuminé, comme la ligne de pixels à laquelle il est associé, par une bande de lumière colorée, il transmet un signal correspondant à la couleur d'illumination perçue. Le signal sera différent si la couleur d'illumination change. Cette différence de signal suffit pour identifier, dans le générateur de données vidéo, la couleur d'illumination sur chaque ligne de pixels 120 de l'imageur 12. Selon une variante de ce mode de réalisation, on intègre au substrat de l'imageur un capteur photosensible 121 de part et d'autre de chaque ligne du réseau de pixels de l'imageur 12, afin d'avoir une mesure plus fiable et symétrique de l'illumination reçue.
Selon une variante de réalisation que nous décrirons par la suite, on intègre trois capteurs photosensibles 121' au niveau de chaque ligne de pixels 120. Selon d'autres modes de réalisation, les capteurs photosensibles 121 sont intégrés sur le substrat de l'imageur 12 au sein même du réseau de pixels 120 de l'imageur 12, ou sur le substrat de la plaque transparente, généralement en verre, recevant la contre-électrode.
En référence à la figure 3, on décrit les moyens de synchronisation 11 d'un système de projection comprenant un système d'illumination de type à prismes tournant. Une source vidéo 13 fournissant notamment un flux vidéo et un signal de synchronisation SYNC est reliée à un contrôleur 14 chargé d'une part de transmettre des données vidéo 131 à un générateur de données vidéo 15 et d'autre part de piloter la partie mécanique du dispositif de formation des bandes colorées 10. Le dispositif de formation des bandes colorées 10 comprend par exemple un assemblage à prismes tournant 17 et, notamment dans sa partie mécanique, un moteur asservi 16 pour mettre en rotation les prismes tournant. Le contrôleur 14 est également en charge de synchroniser « a priori », notamment grâce au signal de synchronisation SYNC, la génération des données vidéo 131' dans le générateur 15, avant écriture des pixels 120 de l'imageur 12, et la position angulaire de l'assemblage des prismes tournant 17 via un dispositif d'asservissement du moteur d'entraînement 161. Une telle synchronisation est connue dans l'art antérieur, notamment dans le document US5416514 de Philips (colonnes 7 et 8).
Selon l'invention, chaque capteur photosensible 121 au niveau de l'imageur 12 est, tout comme la ligne de pixels 120 à laquelle il est associé, illuminé par les bandes de lumières colorées en déplacement, qui sont projetées sur l'imageur via l'assemblage de prismes tournant 17, et transmet en temps réel un signal 18 correspondant à la couleur d'illumination perçue vers un dispositif de traitement du signal 151 dans le générateur de données vidéo 15 pour identification. La couleur d'illumination est déterminée, par exemple dans le générateur de données vidéo 15, par analyse du niveau de signal reçu, en connaissant a priori la composition spectrale de la lumière pour chacun des états rouge, vert ou bleu, ainsi que la réponse spectrale du capteur photosensible 121. Le générateur de données vidéo 15 traite l'information sur la couleur avec les données vidéo qui lui correspondent pour commander en temps réel l'écriture des pixels 120 de chaque ligne de l'imageur 12 dont la couleur d'illumination est ainsi directement identifiée. Cette synchronisation « a posteriori » résulte de l'identification directe de la couleur d'illumination au niveau de chaque ligne de pixels 120 : elle est effectuée en temps réel et est très précise.
L'identification de la couleur d'illumination au niveau de chaque ligne de pixels par la présence des capteurs photosensibles 121 selon l'invention, et la synchronisation « a posteriori » 11 ' qui lui est associée, permet notamment, dans le cas de systèmes de projection d'images utilisant une synchronisation de type « a priori » précédemment décrite, de corriger par exemple les décalages ou déréglages qui peuvent apparaître au niveau de la partie mécanique 16 du système d'illumination 10.
Selon une variante, les moyens de synchronisation « a posteriori » 11' selon l'invention suffisent à eux seuls pour synchroniser les données vidéo 131 avec la couleur d'illumination sur l'imageur 12 ; en l'absence de synchronisation a priori, l'emploi d'un moteur d'entraînement 161 bon marché et non asservi devient alors possible, simplifiant ainsi le système d'illumination 10.
En référence à la figure 4, on décrit la coupe transversale d'un coté d'un imageur 12 de type LCOS comprenant, selon le mode préférentiel de réalisation de l'invention, au moins un capteur photosensible 121 au niveau de chaque ligne de pixels 120 selon l'invention. Sur un substrat en silicium 100 sur lequel sont tracés les circuits de commandes logiques du composant, est déposée une couche d'aluminium 101 ainsi que des couches diélectriques 102 pour maximiser la réflectivité et isoler les circuits des radiations incidentes. Au dessus, on aménage entre deux couches d'alignement 103, un espace d'épaisseur régulière dans lequel est introduit le cristal liquide 104, fermé par dessus la seconde couche d'alignement 103 par une plaque transparente 106, généralement en verre, sur laquelle sont disposées, sur sa face tournée vers le substrat 100, des pistes 105 en métal fin transparent ITO « Indium Tin Oxide » en langue anglaise. Enfin, en périphérie du composant, un joint de scellement 122 scelle le substrat 100 et la plaque transparente 106 afin d'assurer une bonne étanchéité. Selon l'invention, le au moins un capteur photosensible 121 au niveau de chaque ligne de pixels 120 est intégré au substrat 100 de l'imageur en réservant sur le substrat 100 une zone de silicium 110 sans la couche de metallisation 101 et les autres traitements propres à l'imageur qui ont été décrits brièvement ci-dessus. Selon une variante, l'ensemble des zones de silicium 110 réservées sur le substrat forme une bande par exemple verticale, au sein de laquelle on intègre les capteurs photosensibles 121 correctement alignés avec les lignes utiles de pixels 120 de l'imageur 12. Le substrat 100 de l'imageur ici, de type LCOS, est en silicium, cependant l'invention concerne plus généralement l'intégration de l'ensemble des capteurs photosensibles 121 dans des substrats formant une matrice active. L'invention s'applique également aux imageurs de type DMD. Sur la figure 4, on décrit également un capteur photosensible 121 , par exemple de type large spectre en silicium, au niveau d'une ligne de pixels 120. Ce type de capteur permet de détecter un signal important, la jonction étant réalisée par des caissons P 107 dans N 108 ou inversement. Il convient que le capteur situé en périphérie du réseau de pixels 120 soit éclairé par des rayons du faisceau lumineux qui présentent les mêmes caractéristiques que le faisceau utile éclairant la zone active du LCOS 12, autrement dit le réseau de pixels 120. Ce faisceau de lumière traverse la lame de verre 106 recouvrant l'imageur i.e. LCOS 12, le cristal liquide 104 ainsi que les éventuelles couches transparentes, par exemple les couches 102 améliorant la réflectivité.
Un mode de réalisation selon lequel on associe un transistor au(x) capteur(s) photosensible(s) constitue un dispositif actif à « mémoire » pour sauvegarder par exemple l'information sur la couleur d'illumination perçue et envoyer un signal vers le dispositif de traitement du signal 151 dans le générateur de données vidéo 15 uniquement lorsque l'illumination change.
Selon une variante, on associe à chaque capteur photosensible 121 un filtre coloré 109, par exemple rouge ou vert ou bleu. La configuration simple selon laquelle on intègre un seul capteur photosensible 121 , associé à un filtre coloré 109, au niveau de chaque ligne de pixels 120 de l'imageur 12 permet l'identification précise d'une couleur, celle du filtre coloré 109 par exemple, et/ou la mesure de l'intensité lumineuse de la bande de lumière. L'identification précise, en temps réel, d'une seule couleur d'illumination suffit, dans le cas où la vitesse de défilement et la surface d'illumination de chacune des bandes de lumière de couleurs différentes sont connues ou fixées, pour déterminer, dans le générateur de données vidéo, la couleur d'illumination au niveau de chaque ligne de pixels 120 de l'imageur 12.
En référence à la figure 5, on présente une variante de l'invention qui consiste à intégrer dans le substrat 100 trois capteurs photosensibles 121 au niveau de chaque ligne de pixels 120, chacun des capteurs étant associé à un filtre coloré 109 de couleur différente, par exemple rouge, vert et bleu. Dans cette configuration, la variation temporelle ainsi que le niveau de chacun des trois signaux, rouge vert et bleu, sont exploités dans le générateur de données vidéo pour synchroniser et ajuster les données vidéo pour les trois couleurs. Un cas particulier d'application pour maximiser l'utilisation du flux lumineux pour des images non saturées consiste à remplacer une ou plusieurs des trois couleurs R, G, B d'illumination par une couleur secondaire, jaune, magenta ou cyan par exemple, ou par une combinaison de couleurs primaires et secondaires. Le générateur de données vidéo, disposant du signal des capteurs photosensibles définira au mieux l'écriture des pixels pour restituer correctement les couleurs originales de l'image.
L'ensemble des filtres colorés de même couleur associés aux capteurs photosensibles forme, selon une variante de l'invention, une bande colorée, par exemple verticale. Ces filtres ou bandes colorés associés aux capteurs photosensibles sont, en référence à la figure 4, disposés en contact sur les capteurs (filtre 109 sur la figure 4) ou selon une variante de l'invention, inscrits sur ou dans la plaque transparente 106, en regard des capteurs auquels ils sont associés (filtre 109' sur la figure 4). Selon une variante des modes de réalisation décrits précédemment, on intègre au substrat de l'imageur le ou les capteur(s) photosensible(s) 121 de part et d'autre de chaque ligne du réseau de pixels de l'imageur 12, afin d'avoir une mesure plus fiable et symétrique de l'illumination reçue.
Enfin, sans se départir de l'invention, on peut utiliser tout autre type de capteur photosensible.
L'invention s'applique également aux cas où l'imageur n'est doté que d'un seul capteur photosensible qui est utilisé, comme décrit précédemment, pour l'identification indirecte de la couleur d'illumination de chaque ligne de pixels de l'imageur. L'invention s'applique également aux cas intermédiaires où l'imageur est doté d'une pluralité de capteurs photosensibles, en nombre inférieur à celui des lignes de pixels, chacun associé à une ligne de pixels de l'imageur, qui sont utilisés non seulement pour l'identification directe de la couleur d'illumination des lignes de pixels auxquels ils sont associés, mais également pour l'identification indirecte de la couleur d'illumination des autres lignes de pixels.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Système de projection d'images comprenant : un imageur (12) comprenant un réseau matriciel de pixels (120) disposées en lignes et en colonnes sur un substrat (100) formant une matrice active, un système d'illumination (1 ) pour déplacer des bandes de lumière de couleurs différentes sur l'imageur (12), perpendiculairement aux-dites lignes, des moyens pour identifier la couleur d'illumination de chaque ligne de pixels (120) de l'imageur (12), - des moyens de gestion de données vidéo (15) desdites images pour commander l'écriture desdits pixels de l'imageur (12), des moyens de synchronisation (11) des données vidéo envoyées à chaque ligne de pixels (120) de l'imageur (12) en fonction de la couleur d'illumination de ladite ligne identifiée par lesdits moyens d'identification, caractérisé en ce que les moyens d'identification comportent au moins un capteur photosensible disposé au niveau desdits pixels de l'imageur (12).
2.- Système de projection d'images selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque capteur est disposé au niveau d'une ligne de pixels de l'imageur, en ce que le nombre de capteurs est inférieur à celui des lignes de pixels, et en ce qu'il comprend des moyens de calcul adaptés pour déduire la couleur d'illumination des lignes de pixels qui ne sont pas dotées de capteur en fonction de données délivrées par lesdits capteurs.
3.- Système de projection d'images selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens d'identification comportent au moins un capteur photosensible (121) au niveau de chaque ligne de pixels (120) de l'imageur (12), chaque capteur d'une ligne étant adapté pour identifier la couleur d'illumination de cette ligne.
A.- Système de projection d'images selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le ou les capteur(s) photosensible(s) (121) de l'imageur (12) est (sont) intégré(s) audit substrat (100). 5 - Système de projection d'images selon la revendication 3 ou la revendication 4 dépendant de la revendication 3 caractérisé en ce que le ou les capteur(s) photosensible(s) (121) au niveau de chaque ligne de pixels (120) est (sont) adapté(s) pour mesurer l'intensité d'illumination de chaque ligne de pixels (120) de l'imageur (12).
6 - Système de projection d'images selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le ou les capteur(s) photosensible(s) (121 ) est (sont) associé(s) à un filtre coloré (109).
7 - Système de projection d'images selon la revendication 6 caractérisé en ce que ledit filtre coloré (109) associé audit capteur photosensible (121) de chaque ligne de pixels (120) de l'imageur (12) forme une bande continue associée à l'ensemble des capteurs photosensibles (121) de chaque ligne de pixels (120) de l'imageur (12).
8 - Système de projection d'images selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'imageur (12) est de type réflectif. .
EP04700131A 2003-01-07 2004-01-05 Systeme de projection d'images a imageur unique dote de capteurs photosensibles pour l'identification des couleurs d'illumination Withdrawn EP1582073A2 (fr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0300228 2003-01-07
FR0300228A FR2849737B1 (fr) 2003-01-07 2003-01-07 Capteurs photosensibles integres au substrat d'un imageur illumine par des bandes defilantes
PCT/EP2004/050003 WO2004062294A2 (fr) 2003-01-07 2004-01-05 Systeme de projection d'images a imageur unique dote de capteurs photosensibles pour l'identification des couleurs d'illumination

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1582073A2 true EP1582073A2 (fr) 2005-10-05

Family

ID=32524809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04700131A Withdrawn EP1582073A2 (fr) 2003-01-07 2004-01-05 Systeme de projection d'images a imageur unique dote de capteurs photosensibles pour l'identification des couleurs d'illumination

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7612771B2 (fr)
EP (1) EP1582073A2 (fr)
JP (1) JP2007527018A (fr)
KR (1) KR20050090071A (fr)
CN (1) CN100463529C (fr)
FR (1) FR2849737B1 (fr)
MX (1) MXPA05007336A (fr)
WO (1) WO2004062294A2 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6433716B2 (ja) * 2014-08-19 2018-12-05 ラピスセミコンダクタ株式会社 表示装置及び画像データ信号の伝送処理方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6084235A (en) * 1998-05-27 2000-07-04 Texas Instruments Incorporated Self aligning color wheel index signal
WO2003107685A2 (fr) * 2002-06-17 2003-12-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Synchronisation d'un balayage optique et d'un adressage electrique d'un systeme lcd couleur a defilement a panneau unique

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416514A (en) * 1990-12-27 1995-05-16 North American Philips Corporation Single panel color projection video display having control circuitry for synchronizing the color illumination system with reading/writing of the light valve
US5751261A (en) * 1990-12-31 1998-05-12 Kopin Corporation Control system for display panels
EP0676115B1 (fr) * 1993-10-21 2000-06-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dispositif de projection d'image et son systeme de commande de lampe
US5774196A (en) * 1996-06-13 1998-06-30 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus of aligning color modulation data to color wheel filter segments
JP3766586B2 (ja) * 2000-10-02 2006-04-12 株式会社日立製作所 光学エンジン、映像表示装置及び色切替方法
US6683658B2 (en) * 2001-04-12 2004-01-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Scanner phase control for a scrolling color projector
US6803902B2 (en) * 2002-04-02 2004-10-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Variable rate row addressing method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6084235A (en) * 1998-05-27 2000-07-04 Texas Instruments Incorporated Self aligning color wheel index signal
WO2003107685A2 (fr) * 2002-06-17 2003-12-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Synchronisation d'un balayage optique et d'un adressage electrique d'un systeme lcd couleur a defilement a panneau unique

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007527018A (ja) 2007-09-20
US20060208987A1 (en) 2006-09-21
WO2004062294A2 (fr) 2004-07-22
CN1723713A (zh) 2006-01-18
CN100463529C (zh) 2009-02-18
WO2004062294A3 (fr) 2004-10-28
FR2849737A1 (fr) 2004-07-09
FR2849737B1 (fr) 2005-04-01
MXPA05007336A (es) 2006-05-25
US7612771B2 (en) 2009-11-03
KR20050090071A (ko) 2005-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1398973A2 (fr) Dispositif d'affichage d'images et projecteur
US20050231651A1 (en) Scanning display system
EP1623258B1 (fr) Systeme de projection d images avec imageur dote d une roue coloree ayant plusieurs sous-ensembles de segments colores et appareil de projection correspondant
JP2000272170A (ja) 反射型液晶変調器を用いたプリンタ
EP2082279A1 (fr) Agencement d'affichage opto-electronique
EP1763962B1 (fr) Projecteur d'images numeriques pour grand ecran
FR2813126A1 (fr) Dispositif de projection pour afficher des images electroniques
EP0421855B1 (fr) Système optique de reproduction d'images vidéo en couleurs
EP0987875B1 (fr) Procédé pour transférer une image numérique en vue de sa restitution visuelle ou de son acquisition et dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé
FR2959023A1 (fr) Systeme de visualisation multi-projecteurs asservi
WO2004062294A2 (fr) Systeme de projection d'images a imageur unique dote de capteurs photosensibles pour l'identification des couleurs d'illumination
WO2005088985A1 (fr) Systeme d'illumination sequentiel couleur, procede de realisation d'une roue coloree pour le systeme et dispositif de segments colores
US7314282B2 (en) Color-split optical engine architecture for projection displays
EP0729279B1 (fr) Système de projection couleur monovalve
JP4025684B2 (ja) カラープロジェクタの同期制御方法及び同期制御装置
FR3068483B1 (fr) Projecteur couleur a roue de coloration par conversion spectrale.
FR2866506A1 (fr) Systeme d'illumination sequentielle d'un imageur et dispositif de segments colores utilisable dans le systeme
CA3119232A1 (fr) Appareil et procede pour observer une scene comportant une cible
JPS6246171Y2 (fr)
FR2699688A1 (fr) Dispositif de filtrage optique et application à un projecteur à cristal liquide.
EP3982188A1 (fr) Système de vision en réalité virtuelle ou augmentée avec capteur d'image de l' oeil
WO1995035486A1 (fr) Dispositif de filtrage optique et application a un projecteur a cristal liquide
WO2005034522A1 (fr) Systeme de projection a moteur optique securise comprenant une source d’images supllementaire
JP2007293077A (ja) 駆動基板及び液晶表示素子、並びに液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20050711

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR GB

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: THOMSON LICENSING

17Q First examination report despatched

Effective date: 20100830

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20110111