FR2577371A1 - Dispositif de projection d'image de television sur grand ecran - Google Patents

Abstract

Le dispositif comprend une source 32 de lumière modulable par le signal de télévision, un réflecteur tournant 50 de balayage de ligne et un second réflecteur de balayage de trame destiné à former des lignes successives sur l'écran. Il comporte également des moyens de mémorisation 22 permettant de stocker les informations d'image correspondant à 2n lignes (n étant un nombre entier au moins égal à 2) et des moyens pour fournir n faisceaux de lumière modulables indépendamment par les informations mémorisées correspondant à n lignes, ledit réflecteur étant dimensionné de façon à balayer n lignes simultanément. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

Dispositif de Projection d'image de télévision sur grand écran
L invention a pour objet un dispositif de projection d'image de télévision sur grand écran, du type comprenant une source de lumière modulable par le signal de télévision, un réflecteur tournant de balayage de ligne et un second réflecteur de balayage de trame destiné à former les lignes successives sur I'écran.

Le terme "image de télévision" doit s'interpréter comme désignant toute image formée à partir d'informations caractéristiques de la luminance, et éventuellement de la couleur. des points successifs de l'image situés sur une ligne, puis sur des lignes parallèles à la première, de façon à constituer une trame (ou deux trames imbriquées en cas d'entrelacement). Dans le cas de la télévision en couleurs. le signal de formation de l'image de télévision pourra aussi bien être un signal comportant une sous-porteuse fournissant l'information de chrominance qu'un signal à multiplexage temporel. du genre prévu pour la télédiffusion directe par satellite et connu sous le nom de MAC-paquets. De façon générale, l'invention est applicable à tout procédé de formation d'image à partir d'un signal électrique et à tout niveau de définition.

On connait déjà de nombreux dispositifs destinés à projeter des images de télévision sur grand écran. Les systèmes existants présentent des inconvénient. Les systèmes à trois balayages de couleur indépendants, utilisant la superposition au niveau de l'écran ou de l'oeil, se heurtent à la difficulté du réglage et de son maintien à long terme. Un autre système. apparu récemment, utilise trois tubes cathodiques surbrillants, dont les images sont reprises par un dispositif optique statique.

La durée de vie des tubes surbrillants est évidemment limitée et on retrouve le meme problème.

Parmi les solutions du type ci-dessus défini.

les plus intéressantes sont celles qui utilisent un laser, en tant que source de lumière. Le laser est en effet relativement fiable et l'intensité de la lumière qu'il émet peut être aisément modulée, par exemple par interaction acousto-optique. La déviation verticale du faisceau. destinée à assurer le balayage de trame. peut être effectuée sans difficulté par un miroir galvanome- trique, étant donné qu'elle s'effectue à vitesse relativement limitée.

Par contre, la déviation horizontale (balayage de ligne) pose un problème qui n'a été qu'imparfaitement résolu à ce jour. On a proposé d'employer la déviation acousto-optique. Mais elle a l'inconvénient de se traduire par une dispersion qui oblige à utiliser des voies optiques séparées pour les couleurs fondamentales, ce qui rend le dispositif complexe et difficilement ajustable. On a également proposé des miroirs tournants à plusieurs faces. Mais la vitesse de rotation d'un tel miroir doit être très élevée, d'où un risque d'usure rapide.

On a proposé (US-A-4 213 146) un dispositif dans lequel le réflecteur de balayage de ligne est un miroir oscillant dont on utilise l'aller et le retour et non pas seulement l'aller, ce qui permet de réduire sa vitesse. Pour cela, le dispositif comprend des moyens de mémorisation du contenu d'au moins deux lignes et une ligne sur deux est ensuite lue dans le sens rétrograde pour moduler le faisceau de lumière pendant le mouvement de retour du miroir. Cette solution ne procure qu'un gain extrêmement limité tout en requérant une mémoire.

Au surplus, elle ne permet qu'une approximation, le mouvement du miroir de balayage de ligne étant sinusoi- dal et non pas à vitesse constante, ou exige une correction complexe.

L'invention vise à fournir un dispositif de projection d'image de .télévision répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet d'utiliser un réflecteur tournant de balayage de ligne qui tourne à vitesse constante et réduite.

Dans ce but, l'invention propose notamment un dispositif du type ci-dessus défini, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mémorisation permettant de stocker les informations d'image correspondant à au moins 2n lignes (n étant un nombre entier au moins égal à 2) et des moyens pour fournir n faisceaux de lumière modulables indépendamment et simultanément par les informations mémorisées, ledit réflecteur étant dimensionné de façon à pouvoir balayer n lignes simultanément.

Cette disposition permet de donner au réflecteur une vitesse de rotation n fois plus faible que dans le cas où il devrait balayer chaque ligne à son tour. Ce réflecteur peut etre constitué par un miroir- unique mais, beaucoup plus fréquemment, il sera constitué par un réflecteur en forme de prisme présentant plusieurs faces réfléchissantes régulièrement réparties angulairement.

Dans l'application du dispositif à la projection d'images de télévision en couleurs, on pourra utiliser comme source de lumiére trois lasers choisis pour présenter chacun une raie correspondant à l'une des trois couleurs fondamentales et fractionner le faisceau de chaque laser en n faisceaux élémentaires, traversant chacun un modulateur. Le fractionnement peut être réalisé par le modulateur lui-meme. Une autre solution consiste à utiliser un laser ayant trois raies correspondant aux fréquences de ces couleurs fondamentales et associé à des moyens permettant de moduler l'énergie lumineuse pour chacune des trois fréquences indépendamment. De tels moyens peuvent par exemple être du genre décrit dans le document US-A-4 213 146 déjà mentionné ou
US-A-4 003 080.Pour limiter les pertes de lumière, il peut etre prevu un laser pour chacune des n lignes à balayer simultanément lors de la projection. Une solution plus économique, mais conduisant à une optique complexe, consiste à prévoir un nombre de lasers inferieur à celui des lignes.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif qui en constitue un mode particulier d'exécution, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère à la Figure unique qui l'accompagne et qui est un schéma synoptique simplifié du dispositif.

Le dispositif schématisé sur la Figure est destiné à projeter des images de télévision en couleurs sur grand écran à partir d'un signal video. Il comporte un ensemble d'entrée de constitution classique, ayant un système de génération de trois signaux de couleur rouge
R, vert V et bleu B. Ces signaux sont généralement élabores par dématriçage à partir d'informations de luminance et de chrominance contenues dans le signal video, par des circuits qui dépendront du type de codage adopté. Les longueurs d'onde adoptées au dématriçage pour les trois couleurs fondamentales R, V et B seront choisies pour être compatibles avec des sources de lumière de haute intensité disponibles pour la projection. On utilisera fréquemment, comme sources de lumière, des lasers à colorant ou de-s lasers à l'argon ou à l'argonkrypton fournissant un faisceau de lumière cohérente présentant des raies dans le rouge. le vert et le bleu ou meme des lampes à decharge.

Les signaux de sortie R, V et B sont appliqués chacun à une voie 16 de mémorisation série et de restitution en parallèle de n lignes de balayage (n étant un nombre entier superieur à 2, qui sera en général compris entre 6 et 20). On supposera dans ce qui suit que n = 8 8.

Les trois voies sont identiques et seule la voie 16R sera décrite, dans un mode de réalisation où la mémorisation est effectuée sous forme numérique.

Le signal R correspondant a la composante rouge est dans ce cas appliqué à un convertisseur analogiquenumérique 18 commandé par un circuit 20 d'horloge. Cette horloge sera généralement synchronisée sur les signaux de retour de ligne et de retour de trame présents dans le signal video reçu. Elle aura une fréquence fonction de la définition à obtenir.- Pour que la qualité d'image sur grand écran soit suffisante, un nombre élevé de points par ligne de balayage sera en général nécessaire.

Pratiquement, on utilisera souvent une haute définition, à plus de 1000 points par ligne, par exemple 1600 points par ligne.

Les échantillons numériques fournis par le convertisseur 18 sont écrits successivement, ligne après ligne, dans une mémoire vive 22 ayant une capacité correspondant aux points élémentaires d'image ou pixels contenus dans au moins 2n lignes de balayage successives.

La mémoire 22 comporte un circuit 26 de lecture parallèle de n lignes à la fois (ou de lecture à cadence non divisée par n), constituant démultiplexeur. Le circuit de lecture 26 effectue la lecture à une cadence environ n fois plus faible que la cadence d'écriture, mais fournit n échantillons à chaque fois, sur n sorties distinctes. La cadence de lecture peut etre fournie par un diviseur 28. Les n sorties du circuit 26 de lecture attaquent chacune un convertisseur numérique-analogique 30, dont un seul est représenté.

Dans le cas illustré l'énergie lumineuse de projection est fournie par trois sources ayant chacune une émission sur une des trois couleurs fondamentales choisies. Seule est représentée la voie relative au faisceau rouge émis par la source 32 R. Ce faisceau traverse un modulateur 34 permettant de séparer le faisceau en n faisceaux et de commander indépendamment leurs intensités. On peut notamment utiliser un modulateur acousto-optique (des modulateurs remplissant ces fonctions existant dans le commerce).Les deux méthodes le plus couramment utilisées pour réaliser cette fonction sont, d'une part. l'utilisation d'un faisceau acoustique multi-fréquence permettant de séparer angulairement les ji faisceaux lumineux et, d'autre part, l'utilisation d'une barrette de transducteurs, chaque élément de la barrette étant associé à une voie, C'est cette dernière méthode qui sera envisagée ici. Le faisceau lumineux est suffisamment étendu dans la direction de la barrette pour interagir avec n faisceaux acoustiques et pourra être suffisamment large dans la direction normale aux transducteurs ultrasonores pour pouvoir utiliser le principe de la scophonie, dont on pourra trouver une description dans l'article de Korpel et coll. "A television display using acoustic deflection and modulation of coherent light", Applied Optics. Oct.

1966, p. 1667.

Les transducteurs elementaires constituant la barrette 24 reçoivent chacun un signal de fréquence fixée fR et dont l'amplitude est modulée de manière appropriée. Pour cela, chaque circuit 16 (tel que le circuit 16R) comporte. pour chaque ligne. un mélangeur 38 relié à une des sorties du circuit de lecture 26 par un convertisseur numériquelanalogique 30 et qui reçoit, d'un oscillateur non représenté. une porteuse dont la fréquence fR doit être la même pour les n voies associées à une couleur, fréquence pouvant etre différente de celles fB et fV pour les autres couleurs. Les si gnaux, après amplification en 42, sont appliqués aux transducteurs élémentaires.

Le dispositif comporte un système de déviation bidimensionnel unique pour les trois voies R, V et B.

Les 3 x n faisceaux sont convenablement recombinés à l'aide d'un système 4- à composants classiques, par exemple à miroirs dichroxques.

Pour des raisons de commodité, on effectue avantageusement le balayage angulaire vertical en premier lieu à l'aide par exemple d'un systeme s 6 à miroir galvanometrique. Un système optique afocal 48 de grande ouverture forme l'image du centre de rotation du miroir galvanométrique sur le dispositif de balayage horizontal (balayage de lignes). Ce balayage horizontal peut être réalisé par un organe réflecteur tournant représenté sous la forme d'un prisme rotatif 50 à six faces réflé- chissantes assurant le balayage des n lignes à la fois sur l'écran 52. Sa vitesse de rotation sera n fois plus faible que celle d'un prisme réflecteur assurant le balayage d'une seule ligne à la fois.Du fait de cette vitesse plus faible, il sera possible d'utiliser un prisme ayant une dimension de miroir plus importante, ce qui améliorera la définition de l'image Dans la pratique, on sera amené à utiliser un prisme réflecteur ayant un nombre de faces réfléchissantes largement supérieur à six, pouvant dépasser trente.

Dans une variante, généralement moins avantageuse, le balayage horizontal est réalisé par un organe oscillant, qui exige une mémorisation permettant de raccorder entre eux des "paquets" de n lignes.

L invention est susceptible de nombreuses autres variantes de réalisation. Par exemple, il est possible d'utiliser un convertisseur numérique-analogique unique sur chaque voie. Un tel convertisseur 54 est montré en tirets sur la Figure, en amont du démultiplexeur 26.

Dans ce cas, les convertisseurs 30 sont supprimés. Le démultiplexeur 26 doit être du type analogique. Les échantillons apparaissent successivement sur ses n sorties et ces dernières doivent comporter des échantillonneurs de façon que les échantillons soient présentés simultanément aux circuits de modulation des différents faisceaux.

Le dispositif peut également etre purement analogique au lieu de comporter une partie numérique. La mémoire 22 sera alors constituée par des éléments analo giques. par exemple par une matrice d'éléments à couplage de charge dits "CCD". Cette disposition fait disparaitre la nécessité de convertisseurs analogiquesnumériques rapides.

Il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend à de telles variantes ainsi plus généra lement qu'à toutes autres restant dans le cadre des équivalences.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de projection d'image de télévision sur grand écran, comprenant une source (32) de lumière modulable par le signal de télévision, un réflecteur tournant (50) de balayage de ligne et un second réflecteur de balayage de trame destiné à former les lignes successives sur l'écran, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mémorisation (22) permettant de stocker les informations d'image correspondant à 2n lignes (n étant un nombre entier au moins égal à 2) et des moyens pour fournir n faisceaux de lumière modulables indépendamment par les informations mémorisées correspondant à n lignes, ledit réflecteur étant dimensionné de façon à balayer n lignes simultanément.

2. Dispositif selon la revendication 1, destiné à la projection d'images de télévision en couleur, caractérisé en ce qu'il comporte trois voies affectées chacune à une couleur fondamentale et en ce que les moyens de mémorisation comportent une mémoire (22) pour chaque voie.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les faisceaux lumineux relatifs aux trois couleurs fondamentales sont recombinés avant balayage et ceci pour chacune des n lignes.

4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la source est constituée par un laser (32).

5. Dispositif selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque voie comporte un convertisseur analogique-numérique (18) recevant le signal de couleur analogique et fournissant un échantillon à la mémoire (22) correspondante, un organe de lecture (26) à ji sorties attaquant chacune un convertisseur numériqueanalogique dont la sortie module une porteuse appliquée au modulateur.