FR2460081A1 - Procede et dispositif de projection a haute luminosite d'images numerisees sur un ecran - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE PROJECTION A HAUTE LUMINOSITE D'IMAGES NUMERISEES. ON UTILISE UN PINCEAU DE LUMIERE; ON APPLIQUE LESDITS SIGNAUX ELECTRIQUES A UN MODULATEUR DU PINCEAU DE LUMIERE; ET ON APPLIQUE A UN RAYON ISSU DU MODULATEUR UNE DEFLEXION HORIZONTALE ET UNE DEFLEXION VERTICALE DE FACON A REALISER LE BALAYAGE EN LIGNES DE L'ECRAN. PROJECTION D'IMAGES SUR ECRAN.
Description
L'invention concerne un procédé et un dispositif de projection à haute luminosité d'images numérisées sur un écran.
Habituellement, les images électroniques sont obtenues sur des tubes à rayons cathodiques (Télévision, radar, écrans conversationnels en informatique, etc.).
I1 est difficile d'obtenir une grande luminosité sur de tels tubes, ce qui presente des inconvénients pour diverses applications (projection sur grand écran, fonctionnement au soleil, pilotage tête haute, etc.)
Le but de l'invention est de s'affranchir des tubes à rayons cathodiques et de proceder par déflexion de rayons lumineux pour assurer le balayage en lignes de l'écran. Compte tenu de ce mode de balayage, l'invention se prête particulierement bien aux cas où l'on dispose d'un générateur d'image ou d'un transformateur d'image à microprocesseur.
Le but de l'invention est de s'affranchir des tubes à rayons cathodiques et de proceder par déflexion de rayons lumineux pour assurer le balayage en lignes de l'écran. Compte tenu de ce mode de balayage, l'invention se prête particulierement bien aux cas où l'on dispose d'un générateur d'image ou d'un transformateur d'image à microprocesseur.
La presente invention a pour objet un procede de projection à haute luminosité d'images numérisées, sur un écran quantifié en lignes et points, à partir de signaux électriques d'information définissant les images en provenance d'un circuit d'élaboration, caractérise en ce que: on utilise un pinceau de lumière; on applique lesdits signaux electriques à un modulateur du pinceau de lumière, et on applique à un rayon issu du modulateur une deflexion horizontale et une déflexion verticale de façon à realiser le balayage en lignes de l'écran.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention,
- la lumière utilisée pour le pinceau est choisie dans le groupe comportant la lumière blanche, une lumière monochromatique visible et la lumière ultraviolette;
- le modulateur agit sur une caractéristique de la lumière du pinceau telle que sa polarisation;
- le modulateur assure la décomposition du pinceau en deux rayons susceptibles d'être separés;
- on applique aux deux rayons issus du modaluteur une deflexion horizontale et une déflexion verticale pour assurer le balayage de l'écran;
- chacun des deux rayons issus du modulateur subit une deflexion horizontale au moyen d'un miroir d'axe vertical;
- les deux miroirs oscillent en quadrature;
- les deux rayons réfléchis par les deux miroirs d'axe vertical sont soumis à une deflexion verticale par un seul miroir d'axe horizontal;;
- pour corriger les distorsions d'image, on effectue une correction par logiciel directement sur les signaux électriques d'information;
- pour corriger les distorsions d'image, on effectue une correction sur les signaux électriques d'information au moyen d'une logique câblez et de circuits analogiques;
- la correction des erreurs de linéarité du balayage horizontal est assurée par asservissement en phase et en amplitude du miroir de déflexion horizontal;
- la correction des erreurs de linéarité du balayage horizontal est assurée par synchronisation du modulateur sur les signaux de detection du passage d'un rayon lumineux devant une échelle dont les marques sont représentatives des points de la ligne balayée;;
- la correction des erreurs de linéarité du balayage vertical est assurée par asservissement du début du balayage horizontal sur les signaux de détection du passage d'un rayon lumineux devant une échelle dont les marques sont représenta- tives des lignes de l'écran balayé;
- ledit asservissement est accroché par effet de vernier, lorsque- la coincidence de phase est réalisée avec une certaine approximation;
- la distorsion verticale de l'image est corrigée par asservissement du miroir de déflexion verticale à partir du déphasage mesure entre un train d'impulsions d'horloge et les signaux de détection du passage d'un rayon lumineux devant une échelle, de façon à obtenir un mouvement lineaire du spot sur l'écran;;
- les signaux électriques d'information définissant les images sont élaborés par un microprocesseur;
- les signaux électriques d'information définissant les images sont élaborés par une logique câblée;
- le balayage horizontal de l'écran est assuré alternativement -par chacun des deux miroirs, et pour chaque miroir, alternativement dans un sens et dans l'autre.
- la lumière utilisée pour le pinceau est choisie dans le groupe comportant la lumière blanche, une lumière monochromatique visible et la lumière ultraviolette;
- le modulateur agit sur une caractéristique de la lumière du pinceau telle que sa polarisation;
- le modulateur assure la décomposition du pinceau en deux rayons susceptibles d'être separés;
- on applique aux deux rayons issus du modaluteur une deflexion horizontale et une déflexion verticale pour assurer le balayage de l'écran;
- chacun des deux rayons issus du modulateur subit une deflexion horizontale au moyen d'un miroir d'axe vertical;
- les deux miroirs oscillent en quadrature;
- les deux rayons réfléchis par les deux miroirs d'axe vertical sont soumis à une deflexion verticale par un seul miroir d'axe horizontal;;
- pour corriger les distorsions d'image, on effectue une correction par logiciel directement sur les signaux électriques d'information;
- pour corriger les distorsions d'image, on effectue une correction sur les signaux électriques d'information au moyen d'une logique câblez et de circuits analogiques;
- la correction des erreurs de linéarité du balayage horizontal est assurée par asservissement en phase et en amplitude du miroir de déflexion horizontal;
- la correction des erreurs de linéarité du balayage horizontal est assurée par synchronisation du modulateur sur les signaux de detection du passage d'un rayon lumineux devant une échelle dont les marques sont représentatives des points de la ligne balayée;;
- la correction des erreurs de linéarité du balayage vertical est assurée par asservissement du début du balayage horizontal sur les signaux de détection du passage d'un rayon lumineux devant une échelle dont les marques sont représenta- tives des lignes de l'écran balayé;
- ledit asservissement est accroché par effet de vernier, lorsque- la coincidence de phase est réalisée avec une certaine approximation;
- la distorsion verticale de l'image est corrigée par asservissement du miroir de déflexion verticale à partir du déphasage mesure entre un train d'impulsions d'horloge et les signaux de détection du passage d'un rayon lumineux devant une échelle, de façon à obtenir un mouvement lineaire du spot sur l'écran;;
- les signaux électriques d'information définissant les images sont élaborés par un microprocesseur;
- les signaux électriques d'information définissant les images sont élaborés par une logique câblée;
- le balayage horizontal de l'écran est assuré alternativement -par chacun des deux miroirs, et pour chaque miroir, alternativement dans un sens et dans l'autre.
L'invention a également pour objet un dispositif de projection à haute luminosité d'images numérisées sur un écran quantifiée en lignes et points, à partir de signaux électriques d'information définissant les images, en provenance d'un circuit d'elaboration, caractérisé en ce qu'il comporte: une source de lumière délivrant un pinceau lumineux; un modulateur susceptible sous l'action desdits signaux électriques, d'agir sur une carac téristique de la lumière du pinceau, et délivrant au moins un rayon lumineux; au moins un miroir d'axe vertical pour assurer la déflexion horizontale dudit rayon; et un miroir d'axe horizontal pour assurer le déflexion verticale dudit rayon de façon à réaliser le balayage en lignes de l'écran.
Selon d'autres caracteristiques de l'invention:
- la source de lumière est une source cohérente délivrant un faisceau laser;
- le modulateur est constitué par une cellule de Pockels associee à un prisme de Glen Thomson et assure la decomposition du pinceau lumineux en deux rayons susceptibles d'être separés;
- le modulateur est un cristal electroacoustique assurant une déviation du pinceau lumineux;
- le miroir d'axe vertical est u-n miroir vibrant;
- le dispositif comporte deux miroirs de déflexion horizontale animés de mouvements sinusoidaux de rotation en quadrature.
- la source de lumière est une source cohérente délivrant un faisceau laser;
- le modulateur est constitué par une cellule de Pockels associee à un prisme de Glen Thomson et assure la decomposition du pinceau lumineux en deux rayons susceptibles d'être separés;
- le modulateur est un cristal electroacoustique assurant une déviation du pinceau lumineux;
- le miroir d'axe vertical est u-n miroir vibrant;
- le dispositif comporte deux miroirs de déflexion horizontale animés de mouvements sinusoidaux de rotation en quadrature.
- le miroir de deflexion verticale est animé d'un mouvement de rotation en dent de scie;
- la déflexion verticale est assurée par un jeu de miroirs tournants autour d'un axe horizontal;
- il est prévu un dispositif de mesure de la rotation d'un miroir, constitue d'une lentille convergente, d'une échelle disposée contre la lentille, et d'unephotodiodes le miroir et la photodiode étant placés en des points conjugués de l'axe optique de la lentille, la photodiode émettant des signaux électriques lorsque le faisceau réfléchi par le miroir balaye l'échelle;
- au cours de leur mouvement sinusoldal de rotation, les deux miroirs de deflexion horizontale assurent alternativement le balayage horizontal de l'écran; ;
- chacun desdits miroirs assure alternativement un balayage de gauche à droite et un balayage de droite à gauche;
- les signaux électriques d'information définissant les images sont élaborés par un microprocesseur et transitent par une memoire-tampon.
- la déflexion verticale est assurée par un jeu de miroirs tournants autour d'un axe horizontal;
- il est prévu un dispositif de mesure de la rotation d'un miroir, constitue d'une lentille convergente, d'une échelle disposée contre la lentille, et d'unephotodiodes le miroir et la photodiode étant placés en des points conjugués de l'axe optique de la lentille, la photodiode émettant des signaux électriques lorsque le faisceau réfléchi par le miroir balaye l'échelle;
- au cours de leur mouvement sinusoldal de rotation, les deux miroirs de deflexion horizontale assurent alternativement le balayage horizontal de l'écran; ;
- chacun desdits miroirs assure alternativement un balayage de gauche à droite et un balayage de droite à gauche;
- les signaux électriques d'information définissant les images sont élaborés par un microprocesseur et transitent par une memoire-tampon.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description qui suit faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir:
- Figure 1, un schéma symbolique simplifié d'un dispositif de projection selon un mode de réalisation de l'invention;
- Figure 2, une représentation graphique des mouvements sinusoldaux des deux miroirs de déflexion horizontale de la figure 1;
- Figure 3, une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif de mesure du mouvement d'un miroir, à échelle et lentille.
- Figure 1, un schéma symbolique simplifié d'un dispositif de projection selon un mode de réalisation de l'invention;
- Figure 2, une représentation graphique des mouvements sinusoldaux des deux miroirs de déflexion horizontale de la figure 1;
- Figure 3, une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif de mesure du mouvement d'un miroir, à échelle et lentille.
En se reportant au dessin, on voit que le dispositif de projection selon l'invention comporte essentiellement une source lumineuse 1, un modulateur 2, un prisme 3, un miroir fixe 4, deux miroirs mobiles 5 et 6 à axe vertical, un miroir mobile 7 à axe horizontal et un écran 8. Les miroirs 5 et 6 assurent alternativement le balayage des lignes de l'écran 8, le miroir 7 assurant pour sa part le balayage ligne par ligne dans le sens vertical, de l'écran 8.
Afin de rendre la description plus concrète, on peut raisonner sur un exemple numérique, mais il est bien évident que le même principe peut être utilise avec des nombres très différents. A titre d'illustration, on suppose les données suivantes:
Nombre d'images par seconde: N = 30
Nombre de lignes horizontales par image: L = 1.000
Nombre de points par lignes: P = 1.000
Temps de balayage d'une image: TN = 25 m. s.
Nombre d'images par seconde: N = 30
Nombre de lignes horizontales par image: L = 1.000
Nombre de points par lignes: P = 1.000
Temps de balayage d'une image: TN = 25 m. s.
Temps mort entre images : TM = 8,3 m. s.
Temps de balayage d'une ligne: TL = 25 P s.
Temps de balayage d'un point: T = 25 n. s. en moyenne.
p
On peut ensuite examiner successivement les differents constituants du dispositif:
Source lumineuse (1)
On peut utiliser pratiquement n'importe quelle source lumineuse pourvu qu'elle donne un pinceau suffisamment étroit et lumineux.
On peut ensuite examiner successivement les differents constituants du dispositif:
Source lumineuse (1)
On peut utiliser pratiquement n'importe quelle source lumineuse pourvu qu'elle donne un pinceau suffisamment étroit et lumineux.
Le laser est particulièrement intéressant pour cette application.
La lumière peut être visible et monochromatique, ou blanche, ou même invisible (ultraviolette) et dans ce cas un écran fluorescent est nécessaire.
De toutes manières, la source lumineuse et son collimateur sont classiques et correspondent à des techniques bien connues par ailleurs.
Modulateur (2)
Des techniques éprouvées existent pour moduler un faisceau lumineux à l'échelle de quelques dizaines de nanosecondes.
Des techniques éprouvées existent pour moduler un faisceau lumineux à l'échelle de quelques dizaines de nanosecondes.
La modulation peut être en tout ou rien, ou proportionnelle.
On peut également regrouper les fonctions source et modulateur en ayant une source fournissant des eclats declenchés extérieurement (Q-Switching d'un laser par exemple).
Deflexion horizontale.
Elle est assuré par un miroir oscillant.
La réalisation la plus simple consiste à utiliser un galvanometre à miroir du type de ceux des enregistreurs oscillographiques à rayons ultraviolets.
Avec, par exemple, une alimentation sinusoldale à 10 KHz, le mouvement de rotation du miroir sera approximativement sinusoTdal. On utilisera la portion linéaire de cette sinuso9de (+ 45" de phase de part et d'autre du point d'equilibre).
A 10 KHz, on obtient sur uné periode (100 P s.) deux balayages en sens inverse de 25 u s. chacun séparés par deux périodes inutilisables de 25 p s. chacune.
Un deuxième miroir identique au premier, décalé en phase de 90" par rapport au premier, permet d'utiliser les temps morts (figure 2).
L'intégration ou la dérivation du signal d'alimentation électrique permet d'obtenir le déphasage de 90" avec precision.
La commande du modulateur doit tenir compte du mode particulier de balayage utilisé: deux lignes dans un sens, puis deux en sens inverse etc.
L'utilisation de deux miroirs est commode puisqu'elle double les possibilités d'écriture dans un temps donné. Elle n'est pas toujours nécessaire.
A titre d'exemple, la figure 1 indique un mode de realisation qui est maintenant décrit plus en detail:
Une source 1 fournit un pinceau de lumière polarisee verticalement. Cette source 1 peut être un laser ou une source incoherente munie de son collimateur et d'un dispositif de polarisation (Nicol ou autre).
Une source 1 fournit un pinceau de lumière polarisee verticalement. Cette source 1 peut être un laser ou une source incoherente munie de son collimateur et d'un dispositif de polarisation (Nicol ou autre).
Le modulateur 2 est un cristal electrooptique (cellule de Pockels) qui a pour propriété de faire tourner le plan de polarisation de la lumière lorsqu'on lui applique un champ élec- trique.
Le signal de modulation permet:
- une rotation de 90 degrés (état 1)
- pas de rotation (état O)
On obtient ainsi en sortie du modulateur 2 un pinceau dont la polarisation est soit verticale (étant 0), soit horizontale (état 1).
- une rotation de 90 degrés (état 1)
- pas de rotation (état O)
On obtient ainsi en sortie du modulateur 2 un pinceau dont la polarisation est soit verticale (étant 0), soit horizontale (état 1).
Un prisme 3 décompose la lumière incidente en ses deux composantes: un rayon à polarisation horizontale transmis vers le miroir 6 et un rayon à polarisation verticale transmis vers le miroir fixe 4 et le miroir 5.
Les miroirs 5 et 6 sont les miroirs de balayage horizontal.
Le prisme 3 agit comme un aiguillage qui envoie la lumière vers le miroir 4 (état 0) ou vers le miroir 6 (état 1).
Compte tenu du dephasage entre les miroirs 5 et 6, à chaque instant un seul des rayons réfléchis 9 ou 10, tombera sur l'écran.
La logique de commande du modulateur 2 doit être organisee pour commander le tracé lumineux par des 1 chaque fois que le rayon 10 tombe sur l'écran et par des 0 chaque fois que le rayon 9 est utilisé.
Le système ci-dessus peut également fonctionner en modulation proportionnelle. Dans ce cas, la rotation 9 du plan de polarisation pourra prendre toutes les valeurs intermédiaires entre 0 et 900.
Le prisme 3 aiguillera alors la puissance lumineuse suivant les formules:
F1 = F sin2 9 vers le miroir 6,
F1 = F cos2 9 vers le miroir 5.
F1 = F sin2 9 vers le miroir 6,
F1 = F cos2 9 vers le miroir 5.
F = puissance lumineuse incidente
F1 = puissance lumineuse transmise vers 6.
F1 = puissance lumineuse transmise vers 6.
Fl = puissance lumineuse transmise vers 5.
Compte tenu de la médiocre appreciation par l'oeil des puissances lumineuses, les formules ci-dessus peuvent souvent être linéarisées dans un intervalle raisonnable.
Qu'il soit utilisé en tout ou rien ou en modulation proportionnelle, le système décrit ci-dessus a l'intérêt de ne pas dissiper dans le modulateur l'énergie qu'on ne veut pas recevoir sur l'écran. Cette énergie est envoyée, par les miroirs, hors de l'écran. L'échauffement du modulateur est donc faible ce qui permet de traiter des puissances importantes.
Déflexion verticale.
Les miroirs 5 et 6 servent à la déflexion horizontale de rayons incidents fixes. Ils peuvent donc avoir une surface tres réduite, de l'ordre de grandeur de la section du pinceau lumineux (1mm2 par exemple). Leurs axes de rotation sont verticaux. Les rayons réfléchis 9 et 10 balaient horizontalement le miroir 7 parallèlement à son axe de rotation. Ce miroir aura donc une longueur de quelques centimètres et une largeur de l'ordre du millimètre si son axe de rotation horizontal est l'axe longitudinal du miroir. Si l'axe de rotation du miroir 7 est décale par rapport au miroir, la largeur du miroir devrait être un peu plus importante. Deux modes de réalisation sont envisages pour ce miroir.
Tout d'abord un miroir vibrant.
Le principe est le même que pour la déflexion horizontale. La taille du miroir est plus grande mais la fréquence d'oscillation est 1.000 fois plus faible. Au lieu d'un balayage sinusoldal, on peut adopter un balayage en dents de scie alternees avec des zones de raccordement pendant les 8,3 m.s. de temps mort.
On peut également envisager un miroir tournant.
Un ou plusieurs miroirs sont entraînés par un moteur à vitesse constante (moteur à hystérésis par exemple).
Si N est le nombre d'images par seconde
M est le nombre de miroirs
Q est la vitesse de rotation en tours/minute
= =60 N
Le miroir tournant est beaucoup plus simple à réaliser que le miroir oscillant mais il conduit à une moins bonne linéarité.
M est le nombre de miroirs
Q est la vitesse de rotation en tours/minute
= =60 N
Le miroir tournant est beaucoup plus simple à réaliser que le miroir oscillant mais il conduit à une moins bonne linéarité.
L'ecran.
il peut être diffusant réfléchissant. C'est le type écran de cinéma. Projecteur et spectateurs sont du même côte de l'écran.
Ce type convient chaque fois qu'il faut présenter des images à des spectateurs nombreux.
I1 peut être diffusant transmettant. C'est le type du verre dépoli.
Projecteur et spectateurs se trouvent de part et d'autre de l'écran. Ce type convient pour des spectateurs peu nombreux: ecrans conversationnels, pilotage tête haute, tables traçantes, etc.
I1 peut également être fluorescent. Ce type permet l'utilisation de lumière ultraviolette et l'obtention d'une certaine rémanence. L'écran peut servir en réflexion ou en transmission.
L'écran peut être observé directement (image réelle) ou indirectement à travers une optique. L'image peut alors être virtuelle (pilotage tête haute).
Correction d'image.
Sauf précautions spéciales les vitesses horizontale et verticale du spot sur l'écran ne sont pas constantes.
I1 en résulte que:
- l-'intervalle entre lignes n'est pas constant,
- l'intervalle entre points d'une meme ligne n'est pas constant
non plus.
- l-'intervalle entre lignes n'est pas constant,
- l'intervalle entre points d'une meme ligne n'est pas constant
non plus.
Tout ceci se traduit par des déformations d'image.
Dans certains cas, cette déformation peut être acceptable (image de télévision, texte, pilotage tête haute). Dans d'autres cas, elle ne l'est pas. I1 faut alors la corriger.
Correction de l'information définissant l'image.
Lorsque la déformation est connue, la corriger revient à effectuer une simple transformation de coordonnées. Ceci est facile à faire au moment où l'on trame l'image, c'est-à-dire lorsqu'on la décompose en lignes et en points.
Ceci est presque impossible si l'image à visualiser est déjà tramée.
Si on veut la tramer à nouveau, les trames interfèrent et le résultat est médiocre.
La correction de l'information définissant l'image peut être realisée par logiciel ou par une logique câblée et des circuits analogiques, comme pour un tube à rayons cathodiques.
La correction par logiciel s'applique bien à la video synthétique et à une vidéo réelle de type radar non encore tramée.
Correction de déflexion.
SI une correction est nécessaire et si la correction par logiciel n'est pas praticable, il faut avoir recours à la correction de la déflexion.
Déflexion horizontale.
Equations du mouvement.
Le mouvement du miroir est de la forme : # = #m #2 sin #t
α( ) = Rotation du miroir.
α( ) = Rotation du miroir.
dm( ) =Rotation du miroir pour un déphasage de #/4
(portion utile de la sinusoïde) wJ (rad/ s.) = 2#/4 TL
TL ( s.) = Temps de balayage d'une ligne.
(portion utile de la sinusoïde) wJ (rad/ s.) = 2#/4 TL
TL ( s.) = Temps de balayage d'une ligne.
Le mouvement du spot sur l'écran est de la forme
x = L tg 2
x ( mm.) = Elongation du spot
L ( mm.) = Distance optique du miroir à l'écran
2α ( ) = Angle de rotation du pinceau réfléchi (9,10)
α ( ) = Angle de rotation du miroir (5,6)
il y a quatre causes de déformation:
a) La loi en sin.t : linéaire à t 1,4 % de l'étendue
entre -45 et +450 (portion utile du balayage).
x = L tg 2
x ( mm.) = Elongation du spot
L ( mm.) = Distance optique du miroir à l'écran
2α ( ) = Angle de rotation du pinceau réfléchi (9,10)
α ( ) = Angle de rotation du miroir (5,6)
il y a quatre causes de déformation:
a) La loi en sin.t : linéaire à t 1,4 % de l'étendue
entre -45 et +450 (portion utile du balayage).
b) La loi en tg 2o < : linéaire à + 2,7 % de l'étendue
pour -45 < 2α < +45 (angle de déflexion).
pour -45 < 2α < +45 (angle de déflexion).
c) Le signal de commande électrique peut ne pas être
parfaitement sinusoTdal.
parfaitement sinusoTdal.
d) Le miroir peut ne pas être linéaire (flux magnétique
coupé non proportionnel à l'angle de rotation).
coupé non proportionnel à l'angle de rotation).
Correction par compensation.
Les non linéarités a et b (sin. et tg ) se compensent
presque exactement pour
30 420(m ( 310
L'erreur est alors inferieure à + 1/1000 de la pleine
échelle.
presque exactement pour
30 420(m ( 310
L'erreur est alors inferieure à + 1/1000 de la pleine
échelle.
Les erreurs c et d ne sont pas compensees. Pour y par
venir, une mesure du mouvement du miroir est nécessaire.
venir, une mesure du mouvement du miroir est nécessaire.
Mesure de la rotation du miroir (figure 3).
Soit une lentille A B convergente, les points M et C
sont deux points conjugués de l'axe optique situés par exemple à
deux fois la distance focale de la lentille.
sont deux points conjugués de l'axe optique situés par exemple à
deux fois la distance focale de la lentille.
En M se trouve le miroir et en C une photodiode ou tout autre dispositif électrique détectant la présence de lumière.
Lorsque le miroir M pivote, le rayon réfléchi parcourt la lentille entre A et B, mais vient toujours converger en C.
Devant (ou derriere) la lentille se trouve une échelle E graduée de P points (P = 1.000 dans l'exemple choisi). Cette échelle, obtenue par exemple par réduction photographique d'un dessin, comporte une succession de 1.000 zones opaques separées par des zones transparentes.
Lors d'un balayage le pinceau sera 1.000 fois occulté et rétabli et la photodiode C délivre 1.000 impulsions électriques.
A chaque impulsion correspond exactement 1/1000 de l'écran de visualisation dont l'échelle gradue est un modèle réduit.
il est nécessaire et suffisant de synchroniser le modulateur 2 du faisceau principal sur ce train d'impulsions pour corriger d'un seul coup toutes les erreurs de linéarité du balayage horizontal. Cette synchronisation est assurée par des moyens electroniques connus en eux-mêmes et par conséquent non décrits.
il faut remarquer que la mesure du mouvement du miroir se fait par un faisceau de faible puissance et indépendant du faisceau principal. il attaquera le miroir sous un angle différent et ne provoquera-pas d'interférences avec les rayons réfléchis 9 ou 10.
Il faut aussi remarquer qu'avec un faisceau de 50 p de diamètre (laser), la longueur de l'échelle est de :
1 = 2 x 1.000 x 50 = 100.000 p = 10 cm.
1 = 2 x 1.000 x 50 = 100.000 p = 10 cm.
Cette longueur peut être réduite de moitié en utilisant les fronts de montée et de descente du train d'impulsions.
Asservissement du miroir.
En mesurant les instants d'entrée et de sortie de l'échelle E (figure 3) on peut déterminer exactement la frequence et l'amplitude des oscillations du miroir. En jouant sur le courant de commande du miroir on peut asservir électroniquement celui-ci à osciller avec une fréquence et une amplitude rigoureusement fixes. On peut de même asservir les phases respectives des deux miroirs. Ces asservissements sont réalisés par des moyens connus en eux-mêmes et par conséquent non décrits.
Déflexion verticale.
Si l'on utilise un miroir vibrant, les equations du mouvement sont les mêmes que dans le cas de la déflexion horizontale.
Si l'on utilise un miroir tournant centré sur l'axe, l'équation du mouvement vertical du spot sur l'écran est de la forme:
y = L tg 2 y ( mm. ) = déflexion du spot
L ( mm. ) = dista-nce du miroir à l'écran.
y = L tg 2 y ( mm. ) = déflexion du spot
L ( mm. ) = dista-nce du miroir à l'écran.
2ss ( ) = angle de déflexion.
ss ( ) = angle de rotation du miroir.
Les causes de déformation, si l'on utilise un miroir oscillant, sont les mêmes que dans le cas de la déflexion horizontale. Si l'on utilise un miroir tournant, le mouvement peut être considere comme parfaitement uniforme (inertie du rotor).
Les causes de distorsion sont alors
- La loi en tg 2ss
- Le fait que le miroir est éventuellement excentré.
- La loi en tg 2ss
- Le fait que le miroir est éventuellement excentré.
Ces causes sont parfaitement connues et peuvent être rigoureusement calculées.
Correction de la deflexion verticale par mesure.
On applique la méthode de mesure déjà vue pour le cas de la deflexion horizontale.
Cela conduit à déclencher les balayages horizontaux à des intervalles de temps irréguliers correspondant à des intervalles egaux sur l'écran.
Etant donne que le balayage horizontal est commandé par un générateur sinusoldal, cela conduit à asservir ce dernier en phase par rapport à un train d'impulsions. Le train provient d'un détecteur analogue à celui de la figure 3, le principe de mesure de cette figure etant appliqué au cas du miroir 7 de déflexion verticale.
Avec un miroir tournant et une déflexion verticale de + 30 on est conduit (loi en ig 2/3 ) à une variation de frequence pour le balayage de O (centre de l'image) à + 33% (sur les bords).
A chaque nouvelle image, l'asservissement de 1 'oscil- lateur de ligne decroche, car il n'y a plus de signal de mesure de position du miroir pendant les 8,3 m.s séparant le balayage de deux images successives.
Lorsque le signal revient, la phase est aléatoire et il faut prevoir une cinquantaine de balayages horizontaux à vide.
Le "raccrochage" en phase de l'asservissement peut se faire par un phénomène de vernier:
Supposons que la fréquence de balayage soit : 7,5 KHz au centre et 10 KHz au bord.
Supposons que la fréquence de balayage soit : 7,5 KHz au centre et 10 KHz au bord.
L'oscillateur, lors de la mise hors service de l'asservissement de phase (disparition du signal par changement de miroir) sera régle sur 9,75 KHz. De ce fait, au bout de 40 oscillations, au plus, la coincidence de phase sera réalisée à 2,5% près. Une logique met en service l'asservissement dès que cette quasi-coTncidence est constatée.
La correction verticale par mesure est complexe mais applicable quel que soit le procéde de deflexion utilise (miroir oscillant ou tournant).
Correction de la déflexion par asservissement vertical.
Lorsque la déflexion verticale se fait par miroir oscillant, il est possible, compte tenu de la faible bande passante,d'asservir le miroir à provoquer un mouvement linéaire du spot.
Cela revient pour le miroir à avoir un mouvement su-ivant la loi
y=bt
/3 = rotation -du miroir.
/3 = rotation -du miroir.
y = déplacement vertical du spot.
L = distance du miroir à l'écran.
Pour réaliser ceci pratiquement, on mesure la rotation du miroir par un dispositif selonla figure 3.
Le train d'impulsion obtenue est comparé à un train fixe issu d'une horloge. Le déphasage amplifié et intégré sert à générer le signal de commande du miroir. Ceci conduit à un mouvement vertical rigoureusement linéaire pour le spot et donc à la suppression des distorsions.
En résume, pour corriger les distorsions dues au fait que l'écran est plat, il faut arriver à obtenir un déplacement linéaire du spot sur l'écran. Il faut donc déclencher les balayages horizontaux à des intervalles de temps irréguliers pour compenser la distorsion. Le système de mesure de la figure 3 applique au miroir de déflexion verticale fournit une impulsion chaque fois qu'on a franchi un intervalle égal sur l'écran en balayage vertical. Cette impulsion est alors employée pour déclencher un balayage horizontal.
Comme on utilise un générateur sinusoïdal pour la commande des mouvements des miroirs de déflexion horizontale, on asservit ce générateur en phase pour qu'il soit en début de balayage horizontal à chaque impulsion de mesure du balayage vertical.
Il faut remarquer que le balayage horizontal, tel qu'il est réalisé selon l'invention est assure en alternance par les deux miroirs 5 et 6, et pour chacun de ces miroirs, alternativement de droite à gauche et de gauche à droite (balayage alterné).
C'est pour cette raison que l'invention s'applique particulièrement bien aux cas ou les signaux de définition de l'image sont élaborés au moyen d'un microprocesseur. En effet, ce microprocesseur est alors couple à une mémoire-tampon, et il sert à mettre en mémoire, dans le bon ordre compte tenu du balayage alterne, les signaux d'image qui eux vont être ulterieurement lus directement dans la mémoire et appliqués au modulateur 2. Cette mémoire-tampon est lue pendant 25 m.s., temps de balayage d'une image, et réactualisée par l'intermédiaire du microprocesseur pendant les 8,3 m.s. séparant deux lectures.
Bien entendu, ce microprocesseur peut être remplacé par une logique câblée associée à des circuits analogiques, ou utilisé en association avec une logique câblée.
La realisation proposée par l'invention fait mention de nombreuses variantes, qui sont nécessaires pour s'adapter aux valeurs numériques correspondant aux diverses applications possibles.
En ce qui concerne le modulateur, on peut utiliser une cellule de
Pockels suivie d'un prisme de Glen Thomson qui donne deux rayons comme sur la figure 1. L'un des rayons est utilisable pour la balayage horizontal de l'écran, l'autre peut être utilise aussi, comme sur la figure 1, ou perdu. Dans ce cas on n'utilise qu'un seul miroir à axe vertical pour la déflexion horizontale. On peut également utiliser un cristal électroacoustique provoquant une déviation du faisceau lumineux qui ne tombe plus alors sur le miroir. On est alors dans un cas de modulation par tout ou rien.
Pockels suivie d'un prisme de Glen Thomson qui donne deux rayons comme sur la figure 1. L'un des rayons est utilisable pour la balayage horizontal de l'écran, l'autre peut être utilise aussi, comme sur la figure 1, ou perdu. Dans ce cas on n'utilise qu'un seul miroir à axe vertical pour la déflexion horizontale. On peut également utiliser un cristal électroacoustique provoquant une déviation du faisceau lumineux qui ne tombe plus alors sur le miroir. On est alors dans un cas de modulation par tout ou rien.
Claims (30)
1.- Procédé de projection à haute luminosité d'images numerisées sur un écran quantifié en lignes et points, à partir de signaux électriques d'information définissant les images en provenance d'un circuit d1élaboration, caractérisé en ce que: on utilise un pinceau de lumière; on applique lesdits signaux electriques à un modulateur du pinceau de lumière; et on applique à un rayon issu du modulateur une deflexion horizontale et une deflexion verticale de façon à réaliser le balayage en lignes de l'écran.
2.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la lumière utilisée pour le pinceau est choisie dans le groupe comportant la lumière blanche, une lumière monochromatique visible et la lumière ultraviolette.
3.- Procedé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le modulateur agit sur une caractéristique de la lumière du pinceau telle que sa polarisation.
4.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le modulateur assure la décomposition du pinceau en deux rayons susceptibles d'être sépares.
5.- Procédé selon la revendication 4 caractérise en ce qu'on applique aux deux rayons issus du modulateur une déflexion horizontale et une déflexion verticale pour assurer le balayage de l'écran.
6.- Procéde selon la revendication 5 caractérisé en ce que chacun des deux rayons issus du modulateur subit une déflexion horizontale au moyen d'un miroir d'axe vertical.
7.- Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que les deux miroirs oscillent en quadrature.
8.- Procedé selon l'ensemble des revendications 6 et 7 caractérisé en ce que les deux rayons réfléchis par les deux miroirs d'axe vertical sont soumis à une déflexion verticale par un seul miroir d'axe horizontal.
9.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que pour corriger les distorsions d'image, on effectue une correction par logiciel directement sur les signaux électriques d'informati on.
10.- Procéde selon la revendication 1 caractérisé en ce que pour corriger les distorsions d'image, on effectue une correction sur les signaux electriques d'information au moyen d'une logique câblée et de circuits analogiques.
11.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la correction des erreurs de linéarité du balayage horizontal est assurée par asservissement en phase et en amplitude du miroir de déflexion horizontal.
12.- Procéde selon la revendication 1 caractérisé en ce que la correction des erreurs de linéarité du balayage horizontal est assuré par synchronisation du modulateur sur les signaux de détection du passage d'un rayon lumineux devant une echelle dont les marques sont représentatives des points de la ligne balayée.
13.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la correction des erreurs de linéarité du balayage vertical est assurée par asservissement du début du balayage horizontal sur les signaux de détection du passage d'un rayon lumineux devant une échelle dont les marques sont representatives des lignes de l'écran balayé.
14.- Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que ledit asservissement est accroche par effet de vernier, lorsque la coincidence de phase est réalisée avec une certaine approximation.
15.- Procedé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la distorsion verticale de l'image est corrigée par asservissement du miroir de déflexion verticale à partir du déphasage mesure entre un train d'impulsions d'horloge et les signaux de détection du passage d'un rayon lumineux devant une échelle, de façon à obtenir un mouvement linéaire du spot sur l'écran.
16.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les signaux électriques d'information définissant les images sont élaborés par un microprocesseur.
17.- Procédé selon la revendication 1 caracterise en ce que les signaux électriques d'information définissant les images sont élabores par une logique câble.
18.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le balayage horizontal de l'écran est assuré alternativement par chacun des deux miroirs, et pour chaque miroir, alternativement dans un sens et dans l'autre.
19.- Dispositif de projection à haute luminosité d'images numerisees sur un ecran quantifié en lignes et points, à partir de signaux electriques d'information définissant les images, en provenance d'un circuit d'élaboration, caractérisé en ce qu'il comporte: une source de lumière délivrant un pinceau lumineux; un modulateur susceptible, sous l'action desdits signaux électriques, d'agir sur une caractéristique de la lumière du pinceau, et délivrant au moins un rayon lumineux; au moins un miroir d'axe vertical pour assurer la déflexion horizontale dudit rayon; et un miroir d'axe horizontal pour assurer la déflexion verticale dudit rayon de façon à realiser le balayage en lignes de l'écran.
20.- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que la source de lumière est une source cohérente délivrant un faisceau laser.
21.- Dispositif selon la revendication 19 caractérise en ce que le modulateur est constitué par une cellule de Pockels associée à un prisme de Glen Thomson et assure la décomposition du pinceau lumineux en deux rayons susceptibles d'être séparés.
22.- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que le modulateur est un cristal électroacoustique assurant une déviation du pinceau lumineux.
23.- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que le miroir d'axe vertical est un miroir vibrant.
24.- Dispositif selon la revendication 19 caracterise en ce qu'il comporte deux miroirs de déflexion horizontale, animés de mouvements sinusoldaux de rptation en quadrature.
25.- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que le miroir de déflexion verticale est animé d'un mouvement de rotation en dent de scie.
26.- Dispositif selon la revendication 19 caractérise en ce que la deflexion verticale est assurée par un jeu de miroirs tournants autour d'un axe horizontal.
27.- Dispositif selon l'une des revendications 23 à 25, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mesure dela rotation d'un miroir, constitué d'une lentille convergente, d'une echelle disposée contre la lentille, et d'une photodiode, lemiroir et la photodiode étant placés en des points conjugués de T'axe optique de la lentille, la photodiode emettant des signaux électriques lorsque le faisceau réfléchi par le miroir balaye l'échelle.
28.- Dispositif selon la revendication 24- caractérisé en ce que, au cours de leur mouvement sinusoldal de rotation, les -deux miroirs de déflexion horizontale assurent alternativement le balayage horizontal de l'écran.
29.- Dispositif selon la revendication 28 caractérise en ce que chacun desdits miroirs assure alternativement un balayage de gauche à droite et un balayage de droite à gauche.
30.- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que les signaux électriques d'information définissant les images sont élabores par un microprocesseur et transitent par une mémoire-tampon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7916541A FR2460081A1 (fr) | 1979-06-27 | 1979-06-27 | Procede et dispositif de projection a haute luminosite d'images numerisees sur un ecran |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7916541A FR2460081A1 (fr) | 1979-06-27 | 1979-06-27 | Procede et dispositif de projection a haute luminosite d'images numerisees sur un ecran |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2460081A1 true FR2460081A1 (fr) | 1981-01-16 |
Family
ID=9227160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR7916541A Withdrawn FR2460081A1 (fr) | 1979-06-27 | 1979-06-27 | Procede et dispositif de projection a haute luminosite d'images numerisees sur un ecran |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2460081A1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8052280B2 (en) * | 2006-10-11 | 2011-11-08 | Panasonic Corporation | Laser display device branching a modulated laser beam that scans both beams to the same position at the same time on a screen |
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1979
- 1979-06-27 FR FR7916541A patent/FR2460081A1/fr not_active Withdrawn
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