FR2805351A1 - Systeme optique d'eclairage et dispositif d'affichage du type a projection utilisant le systeme - Google Patents

Abstract

Le système optique d'éclairage pour éclairer un panneau d'affichage comprend une unité (1) de source de lumière, une unité d'intégration (3) dans laquelle sont disposées une pluralité de plaques d'intégration (3A, 3B) comprenant chacune un certain nombre de matrices de lentilles (13) agencées de façon bi-dimensionnelle; et une valve de lumière (7, 8, 9) pour moduler la lumière de ladite unité d'intégration (3) en correspondance à une information d'image prédéterminée, et des moyens de réglage (13, 3B, 3A) de la quantité de flux lumineux effectif et qui sont disposés dans ou à proximité de ladite unité d'intégration (3).Application aux réglages du flux lumineux dans les cas où le mécanisme de réglage est sensible à l'échauffement par la lumière d'éclairage d'un panneau d'affichage à cristaux liquides émise.

Description

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SYSTEME OPTIQUE D'ECLAIRAGE ET DISPOSITIF D'AFFICHAGE

DU TYPE A PROJECTION UTILISANT LE SYSTEME

La présente invention se rapporte à un système optique d'éclairage pour éclai- rer un panneau d'affichage à cristaux liquides appelé encore DMD (pour les initiales en langue anglaise de dispositif à micro-miroir numérique), et à un dispositif

d'affichage du type à projection utilisant ce système optique d'éclairage.

Récemment dans un dispositif ou appareil d'affichage du type à projection

utilisant une valve de lumière telle que des cristaux liquides, on a amélioré et déve-

loppé les constituants individuels de manière à obtenir année après année des constituants présentant un plus grand rendement et une brillance accrue. Par ailleurs, pour homogénéiser la quantité de lumière dans la section transversale d'un flux lumineux sur la valve de lumière, on dispose en parallèle sur l'axe optique deux

plaques d'intégration comprenant un certain nombre de matrices de lentilles dispo-

sées selon un agencement bi-dimensionnel.

Comme il est devenu possible pour les dispositifs d'affichage du type à projec-

tion d'éclairer une valve de lumière avec une lumière brillante et uniforme comme telle, ces dispositifs sont largement utilisés. Par ailleurs, des problèmes se sont posés

du fait que selon le lieu o ils sont utilisés ou selon leur application, les images affi-

chées sur leurs écrans deviennent trop brillantes pour être observées sans fatigue

oculaire pour les observateurs.

En conséquence, il est nécessaire que la brillance de la lumière d'éclairage

puisse être réglée en fonction de l'emplacement de l'utilisation et de l'application.

Pour le réglage de la brillance de la lumière incidente dans un système optique typique, une partie de lentille est munie d'un diaphragme, et la quantité d'ouverture

de ce diaphragme est régulée.

Une partie de la lentille de projection dans un dispositif d'affichage du type à projection peut ainsi être munie d'un diaphragme qui est actionnée de façon à régler

la brillance de la lumière d'éclairage.

Si une lentille de projection est munie d'un diaphragme qui est actionnée de façon à régler la brillance, le flux lumineux dont le diamètre doit être réglé par ce diaphragme doit alors avoir été modulé à l'avance par une valve de lumière, et porte ainsi l'information d'image. En conséquence les erreurs sur la forme, la position et le

fonctionnement du diaphragme affectent grandement la qualité de l'image. En parti-

culier, le diaphragme se déforme thermiquement à la suite du chauffage à tempéra-

ture élevée due à la lumière d'éclairage, de telle sorte que la détérioration de l'image

qui s'en suit n'est pas négligeable.

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Comme la température de l'organe de diaphragme s'élève comme telle du fait de la chaleur émise avec la lumière d'éclairage, il est nécessaire de prévoir pour le

diaphragme une structure de refroidissement.

Dans les circonstances exposées ci-dessus, un objet de la présente invention consiste à proposer un système optique d'éclairage qui puisse régler la brillance de la lumière d'éclairage sans affecter la qualité de l'image et sans nécessiter une structure de refroidissement particulière, et à proposer un dispositif d'affichage du type à

projection utilisant ce système.

La présente invention propose un système optique d'éclairage comprenant: une unité de source de lumière; - une unité d'intégration dans laquelle sont disposées une pluralité de plaques

d'intégration comprenant chacune un certain nombre de matrices de lentil-

les agencées de façon bi-dimensionnelle pour homogénéiser le flux lumi-

neux de ladite unité de source de lumière; et - une valve de lumière pour moduler la lumière de ladite unité d'intégration en correspondance à une information d'image prédéterminée et à émettre en sortie la lumière modulée; et dans lequel des moyens de réglage de la quantité effective de flux lumineux sont aptes à régler la quantité de lumière provoquée par le flux lumineux efficace agissant sur ladite valve de lumière, sont disposés dans ou à proximité de ladite unité d'intégration. Selon un mode de réalisation, un organe de fractionnement de faisceau de polarisation comportant un agencement de prisme séparant la polarisation et en forme de peigne et une plaque demi-longueur d'onde, est disposé du côté de ladite valve de lumière de ladite unité d'intégration; et ledit organe de fractionnement de faisceau de polarisation est rendu mobile dans une direction dans laquelle ladite quantité de lumière provoquée par ledit flux

lumineux effectif sur ladite valve de lumière est réglable.

Selon un mode de réalisation, un organe de fractionnement de faisceau de polarisation comprenant un agencement de prisme séparant la polarisation et en forme de peigne et une plaque demi-longueur d'onde, est disposée du côté de ladite valve lumineuse de ladite unité d'intégration et une plaque d'obturation de lumière est disposée entre ladite unité d'intégration et ledit organe de fractionnement de faisceau de polarisation, et est rendue mobile dans une direction perpendiculaire à un axe optique de façon à régler la quantité de lumière incidente sur ledit organe de

fractionnement de faisceau de polarisation.

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Une plaque d'obturation de lumière peut être disposée du côté de la valve de lumière de l'unité d'intégration et rendue mobile dans une direction orthogonale à un

axe optique, de façon à régler la quantité de lumière émise par l'unité d'intégration.

Parmi une pluralité de plaques d'intégration constituant l'unité d'intégration, au moins une plaque d'intégration peut être munie de moyens de réglage de la quantité effective de flux lumineux pour régler la quantité de lumière provoquée par

le flux lumineux efficace sur la valve de lumière.

La présente invention propose également un système optique d'éclairage comprenant: - une unité de source de lumière; - une unité d'intégration dans laquelle une pluralité de plaques d'intégration comprenant chacune un certain nombre de matrices de lentilles selon un agencement bidimensionnel, sont disposés de façon à homogénéiser un flux lumineux en provenance de ladite unité de source de lumière; et - une valve de lumière pour moduler la lumière de ladite unité d'intégration en correspondance à une information d'image prédéterminée et pour émettre en sortie la lumière ainsi modulée; dans lequel parmi une pluralité de plaques d'intégration constituant ladite unité

d'intégration, et au moins une paire de plaques d'intégration agencées dans la direc-

tion de l'axe optique présentent entre elles une distance qui est modifiable de façon à régler la quantité de lumière provoquée par le flux lumineux efficace sur ladite valve

de lumière.

En outre, la présente invention propose un dispositif d'affichage du type à projection comprenant un des systèmes optiques d'éclairage mentionnés ci-dessus, une lentille de projection pour projeter sur un écran une image optique portée par la

lumière modulée par la valve de lumière.

Dans le système optique d'éclairage et le dispositif d'affichage du type à projection selon la présente invention, une structure apte à régler le diamètre du flux lumineux efficace de la lumière d'éclairage est prévue à proximité d'une unité d'intégration pour homogénéiser la quantité de lumière du flux lumineux à partir

d'une source de lumière.

Comme les positions proches de la plaque d'intégration situées du côté de la valve de lumière sont fixées de façon à être optiquement conjuguées avec la position pupillaire d'une lentille de projection, la régulation du flux lumineux à proximité de l'unité d'intégration peut produire des effets équivalents à ceux obtenus lorsque la

lentille de projection est munie d'un diaphragme de façon à réguler le flux lumineux.

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Même lorsque le flux lumineux est réglé par l'unité d'intégration, le flux lumi-

neux est dans un état ne portant d'information d'image, de sorte que les erreurs de

réglage de ce flux peuvent n'affecter que très peu la qualité de l'image.

Ainsi, comme l'unité d'intégration est refroidie par une structure de refroidis-

sement disposée de façon intense dans le système optique d'éclairage, il n'est pas

nécessaire de prévoir des structures de refroidissement séparées.

D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la

description de divers modes de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et

en regard du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue schématique représentant la configuration partielle du dispositif d'affichage du type à projection selon un premier mode de réalisation de la présente invention; - les figures 2A et 2B sont des vues schématiques du dispositif d'affichage du type à projection représenté à la figure 1, vues dans la direction de la flèche A; - la figure 3 est une vue schématique représentant une configuration partielle du dispositif d'affichage du type à projection selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 4 est une vue schématique représentant une configuration partielle du dispositif d'affichage du type à projection selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 5 est une vue schématique représentant une configuration partielle du dispositif d'affichage du type à projection selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 6 est une vue schématique représentant le dispositif d'affichage du type à projection représenté à la figure 5 vue dans la direction de la flèche G; - la figure 7 est une vue schématique représentant une. configuration partielle du dispositif d'affichage du type à projection selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention; - les figures 8A et 8B sont des vues schématiques du dispositif d'affichage du type à projection représenté à la figure 7, vues dans la direction de la flèche H;

- la figure 9 est une vue schématique représentant un mécanisme pour dépla-

cer une plaque d'obturation de lumière dans le premier mode de réalisation de la présente invention; 18223 doc - 15 février 2001 - 4/17

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- la figure 10 est une vue schématique représentant un exemple modifié du

mécanisme pour déplacer une plaque de protection contre la lumière repré-

sentée à la figure 9; et - la figure 11 est une vue schématique représentant une configuration de base d'un dispositif d'affichage du type à projection, sur lequel est basée la

présente invention.

Dans ce qui suit, les systèmes optiques d'éclairage et le dispositif d'affichage du type à projection selon les modes de réalisation de la présente invention, seront

expliqués en référence aux dessins.

Tout d'abord, on va expliquer une configuration de base du dispositif

d'affichage du type à projection, sur lequel la présente invention est basée, en réfé-

rence à un dispositif de projection à cristaux liquides représenté à la figure 11.

Comme décrit, ce dispositif de projecteur à cristaux liquides comprend une source de lumière présentant un organe 1 d'émission de lumière pour émettre la lumière blanche et un réflecteur 2 constitué d'un miroir parabolique pour réfléchir la lumière blanche de l'organe 1 d'émission de lumière; une unité d'intégration 3 pour homogénéiser la quantité de lumière dans une section transversale perpendiculaire à l'axe optique; une lentille de condenseur 4 pour collecter la lumière émise par

l'unité d'intégration 3; des premier et deuxième miroirs dichroiques 5, 6 pour sépa-

rer la lumière blanche collectée par la lentille de condenseur 4 en trois composantes de couleur de la lumière parmi le bleu (B pour blue), de vert (G pour green), et de rouge (R pour red), des premier, deuxième et troisième panneaux de cristaux liquides

7, 8, 9 pour moduler en fonction de l'information d'image prédéterminée les compo-

santes de couleur respective de la lumière qui sont séparées par les premier et deuxième miroirs dichroïques 5 et 6; un prisme 10 de combinaison des trois couleurs pour combiner les composantes respectives de la lumière colorée modulées par les panneaux à cristaux liquides 7, 8, 9; et une lentille de projection 11 pour former une image de la lumière composite combinée par le prisme de combinaison 10 à trois couleurs sur un écran. Alors que les panneaux à cristaux liquides 7, 8, 9, sont du type

à transmission, les panneaux à cristaux liquides du type à transmission sont simple-

ment désignés comme des panneaux à cristaux liquides dans la présente demande.

Egalement comme représenté à la figure 11, un miroir 12 à réflexion totale

pour réfléchir la lumière émise en sortie de l'unité d'intégration 3 de façon à la diri-

ger vers la lentille de condenseur 4, est disposé sur le circuit optique entre l'unité

d'intégration 3 et la lentille de condenseur 4.

L'unité d'intégration 3 comprend un deuxième oeil de mouche 3A (première plaque d'intégration) agissant sur le flux lumineux en provenance de l'organe 1 émettant de la lumière, et un premier oeil de mouche 3B pour superposer les flux 18223 doc -15 fréwrier 2001 - 5/17

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lumineux individuels en provenance du deuxième oeil de mouche 3A (première plaque d'intégration) sur chacun des panneaux à cristaux liquides 7, 8, 9. A l'aval du premier oeil de mouche 3B sur l'axe optique, se trouve une plaque PBS 13 qui est destinée à améliorer le rendement d'utilisation de la quantité de lumière, pour séparer les flux lumineux homogénéisés par l'unité d'intégration 3, en composante P- et S-, en obligeant les deux composantes à lumière polarisée, à prendre l'un des trois états

polarisés, et à les émettre ensuite en sortie sous la forme de rayons parallèles.

Les composantes de la lumière colorée peuvent être séparées de diverses

façons par les premier et deuxième miroirs dichroïques 5, 6, en fonction de la direc-

tion incidente du flux lumineux et de la position des miroirs. Par exemple, elles sont

séparées de la manière suivante dans ce mode de réalisation.

En fait, dans le premier miroir dichroïque 5, chaque flux lumineux homogé-

néisé par l'unité d'intégration 3 et polarisé par la plaque PBS 13 est séparé en une composante bleue (B), LB et en composantes GR LG, LR. Dans le deuxième miroir dichroïque 6, les composantes GR (vert, rouge) LG, LR isolées par le premier miroir

dichroïque 5 sont séparées en une composante G LG et une composante R LR.

Les composantes chromatiques individuelles ainsi obtenues sont ainsi projetées

sur leurs panneaux à cristaux liquides 7, 8, 9 correspondants.

Comme représenté sur la figure 11, un premier miroir 14 pour réfléchir totale-

ment la composante B LB vers le premier panneau à cristaux liquides 7 pour afficher

une image composante B, et une lentille de champ 15 pour transformer la compo-

sante B LB réfléchie par le premier miroir en lumière parallèle, sont disposés sur l'axe optique de la composante B LB, réfléchie et isolée par le premier miroir dichroïque 5, de manière que la composante B LB soit projetée sur le premier

panneau 7 à cristaux liquides.

Egalement, comme représenté à la figure 11, une lentille de champ 16 pour transformer la composante G LG en lumière parallèle est disposée sur le deuxième axe optique de la composante G (verte) La réfléchie et isolée par le deuxième miroir dichroique 6, de manière que la composante G LG soit projetée sur le deuxième panneau 8 à cristaux liquides pour afficher une image à composante G. En outre, comme représenté à la figure 11, les deuxième et troisième miroirs 17, 18 pour réfléchir totalement la composante R LR vers le troisième panneau 9 à cristaux liquides pour afficher une image de composante R, et des lentilles de champ 19, 20 pour transformer la composante R LR réfléchie par le deuxième miroir dichroifque 6 en lumière parallèle, sont disposés sur l'axe optique de la composante R LR sont réfléchies et sont isolées par le deuxième miroir dichroique 6, de manière que

la composante R LR soit projetée sur le troisième panneau 9 à cristaux liquides.

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Bien que la longueur du trajet optique de la composante R LR au prisme de combinaison des trois couleurs diffère de celle des autres composantes de lumière colorée dans le système optique de projection, une lentille relais 21 est disposée entre

le deuxième et le troisième miroir 17, 18 qui corrige le trajet optique de la compo-

sante R (rouge) LR de façon à le rendre apparemment identique à l'axe optique de la

composante B LB et de la composante G LG.

Le prisme 10 de combinaison de trois couleurs est un prisme dichroïque transversal présentant une surface dichroique 20B pour réfléchir la composante B LB

et une surface dichroïque R pour réfléchir la composante R LR.

Progressivement, alors que l'intensité de la lumière éclairant les cristaux liqui-

des est devenue plus élevée année après année, des problèmes sont apparus du fait qu'en fonction de l'emplacement o les écrans sont utilisés ou en fonction de leur application, les images affichées deviennent trop brillantes pour être observées

directement ou bien provoquent de la fatigue auprès des observateurs.

En conséquence, on dispose à proximité de l'unité d'intégration 3 dans ce dispositif de projection à cristaux liquides, un organe apte à régler le diamètre du flux

lumineux effectif de la lumière d'éclairage.

En particulier, du fait que les positions proches de la plaque d'intégration 3B,

en face des panneaux à cristaux liquides 7, 8, 9 sont fixées de façon à être optique-

ment conjuguées avec la position pupillaire de la lentille de projection 11, la régula-

tion du flux lumineux à proximité de la plaque d'intégration 3B peut donner des effets à parité avec ceux qui sont obtenus lorsque la lentille de projection 1 est munie

d'un diaphragme de façon à réguler le flux lumineux.

Même lorsqu'un flux lumineux est réglé par l'unité d'intégration 3, le flux lumineux est dans un état ne portant d'information d'image, de telle manière qu'il soit avantageux que des erreurs de réglage n'affectent que très peu la qualité de l'image. En outre, du fait que l'unité d'intégration 3 est dans un état refroidi par une structure de refroidissement disposée par construction dans le système optique d'éclairage, le fait qu'aucune structure de refroidissement séparée ne soit nécessaire,

constitue un avantage.

En référence aux figures 1 et 2A et 2B, les moyens de réglage de la quantité de flux lumineux effectif du dispositif d'affichage selon le premier mode de réalisation vont maintenant être expliqués. La figure 1 est une vue en plan montrant ces moyens de réglage de la quantité de flux lumineux effectif. Les moyens de réglage de la quantité de flux lumineux effectif sont disposés entre le premier oeil de mouche 3B en face des panneaux à cristaux liquides 7, 8, 9 et de la plaque PBS 13 (constituée par un agencement de prisme de séparation et de polarisation en forme de peigne, et une plaque demi-longueur d'onde), et comportent une première plaque 51 18223.doc- 15 février2001 - 7/17

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d'obturation de la lumière fixée par rapport à la plaque PBS 13, une deuxième plaque 52 d'obturation de la lumière disposée à proximité de la première plaque 51 d'obturation de la lumière, de façon à être mobile dans les directions des flèches B (orthogonale à l'axe optique) et un organe d'actionnement de la plaque d'obturation de la lumière, qui sera expliqué par la suite. Chacune des première et deuxième plaques 51, 52 de protection de la lumière

comportent une pluralité de fentes allongées 51A, 52A formées à un pas prédéter-

miné. Le prisme de séparation de polarisation en forme de peigne constituant la plaque PBS 13 comprend une pluralité d'éléments de prisme de polarisation agencés dans les directions des flèches B. La première plaque d'obturation de lumière 51 est disposée devant la matrice de prisme de séparation pour la polarisation en forme de peigne, de sorte que la lumière d'éclairage en provenance des éléments de lentille individuels du premier oeil de mouche 3B est rendue incidente sur chaque autre élément de polarisation à éclatement de faisceau, pour fixer la polarisation à l'un des états Pet S. Les moyens de réglage de la quantité de flux lumineux effectif du mode de réalisation 1 utilisent la première plaque 51 d'obturation de lumière, originalement disposée en combinaison avec la plaque PBS 13, et fournissent additionnellement la deuxième plaque de protection de lumière 52 rendue mobile de façon à se trouver en

face du premier emplacement d'éclairage 51.

Si la quantité de lumière d'éclairage en provenance de la source de lumière doit

être utilisée au maximum, les deux plaques d'obturation de lumière 51, 52 sont agen-

cées de telle façon que leurs fentes respectives 51A, 52A se recouvrent complète-

ment l'une, l'autre, comme représenté à la figure 2A, de manière que la surface d'ouverture à travers laquelle passe le flux lumineux dans la direction de la flèche A soit rendue maximale. Si la quantité de lumière d'éclairage en provenance de la source lumineuse doit être réduite, à l'inverse, la deuxième plaque 52 d'obturation de lumière est alors déplacée dans les directions des flèches B par rapport à la première plaque d'obturation de lumière 51, comme représenté à la figure 2B, de sorte que leurs fentes respectives 51 A, 52A soient décalées les unes par rapport aux autres, de

manière à diminuer la surface d'ouverture à travers laquelle passe le flux lumineux.

Une telle configuration permet d'utiliser la première plaque 51 d'interruption de lumière, prévue à l'avance, de manière à atteindre une plus grande efficacité en

termes de coût et d'espace.

Bien que les largeurs et les intervalles des fentes allongées 51A, 52A formées dans les première et deuxième plaques 51, 52 d'obturation de lumière, soient fixés de façon à correspondre à des pas prédéterminés dans le premier mode de réalisation mentionné ci-dessus, les fentes 52A peuvent présenter une configuration telle qu'elle 18223 doc - 15 févier 2001 8/17

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soit plus large que les fentes 51 A à leurs parties centrales. En conséquence, le facteur d'atténuation du flux lumineux devient plus petit à la partie centrale qu'à la partie marginale, de sorte que le flux lumineux atténué devienne plus positif sur la partie marginale de manière que la performance des lentilles puisse être améliorée dans leur entier. La figure 3 représente les moyens de réglage de la quantité de flux lumineux efficace du dispositif d'affichage selon le deuxième mode de réalisation. Les moyens

de réglage de la quantité effective de flux lumineux du deuxième mode de réalisa-

tion, sont constitués en rendant mobiles ensemble une plaque PBS 13 et une plaque 151 d'obturation de la lumière (correspondant à la première plaque d'obturation de lumière 51) mobile dans les deux directions des flèches C (le long de l'axe optique)

ou dans les directions des flèches D (orthogonale à l'axe optique).

Le premier oeil de mouche 3B présente une configuration telle que chacun de ces éléments de lentille émette un flux lumineux, de façon à former une image de la source lumineuse sur les cristaux liquides 7, 8, 9, et est positionné de telle façon que le flux lumineux respectif soit rendu incident sur sa fente correspondante de la plaque 151 d'obturation de lumière, alors dans un état rétrécis. Si la plaque PBS 13A et la plaque 151 d'obturation de la lumière sont déplacées ensemble dans les directions des flèches C, à partir de cet état, le diamètre du flux lumineux s'élargit alors à la

position de fente de la plaque 151 d'obturation de lumière de sorte que le flux lumi-

neux soit partiellement éclipsé par les parties de bord de la fente, de manière que la

quantité de flux lumineux traversant la plaque PBS 13A diminue.

Si la plaque PBS 13A et la plaque 151 d'obturation de la lumière sont dépla-

cées ensemble dans les directions des flèches D à partir de l'état positionné, les fentes de la plaque 151 de protection de lumière se déplacent alors dans les directions des flèches D, de sorte que chaque flux lumineux en provenance du premier oeil de mouche 3B soit partiellement éclipsé par la face entre les fentes, de manière que la quantité de flux lumineux traversant la plaque PBS 13A diminue également. La quantité de déplacement dans les directions des flèches C ou D est déterminée en

fonction du facteur d'atténuation.

La figure 4 représente les moyens de réglage de la quantité de flux lumineux effectif du dispositif d'affichage selon le troisième mode de réalisation, dans lequel au moins l'un des yeux de mouche 3A, 3B constituant l'unité d'intégration 3 est

déplacé dans les directions des flèches E (le long de l'axe optique) de façon à modi-

fier la distance qui les sépare, de manière que le diamètre du flux lumineux soit modifié sur les panneaux à cristaux liquides 7, 8, 9. En fait, si le diamètre du flux lumineux sur le panneau à cristaux liquides 7, 8, 9 est plus grand que la taille du panneau à cristaux liquides 7, 8, 9, la quantité de lumière par unité de surface de la 18223 doc- 15 février 2001 - 9/17

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lumière d'éclairage éclairant les panneaux à cristaux liquides, 7, 8, 9 diminue. En conséquence, l'intensité lumineuse sur l'écran peut être maintenue à une valeur faible. Dans ce cas, l'effet d'atténuation de la lumière peut être amélioré du fait de l'éclipse de flux lumineux provoqué par la plaque d'interception de la lumière (correspondant à la plaque 151 d'interception de la lumière du deuxième mode de

réalisation) qui n'est pas décrite.

La figure 5 représente les moyens de réglage de la quantité de flux lumineux effectif du dispositif d'affichage selon le quatrième mode de réalisation, dans lequel les flux lumineux émis à partir de la plaque PBS 13A sont partiellement bloqués par une plaque 251 d'obturation de la lumière qui est mobile dans les directions des flèches F (orthogonales à l'axe optique), de façon à réduire la quantité totale de lumière des flux lumineux illuminant les panneaux 7, 8, 9 à cristaux liquides. La figure 6 est une représentation schématique montrant la relation de position entre la plaque PBS 13A et la plaque 251 d'obturation de la lumière selon le quatrième mode

de réalisation, comme on le voit dans la direction de la flèche G à la figure 5.

En conséquence, si la brillance de la lumière d'éclairage sur les panneaux à cristaux liquides 7, 8, 9 doit être rendue maximale dans ce mode de réalisation, la

plaque 251 d'obturation de la lumière est disposée en une position o les flux lumi- neux en provenance de la plaque PBS 13A ne sont pas bloqués. Si la

brillance de la lumière d'éclairage doit être réduite sur les panneaux à cristaux liquides 7, 8, 9, la plaque 251 d'obturation de la lumière est alors déplacée dans les directions des flèches F à partir de l'état mentionné ci-dessus, de façon à bloquer les flux lumineux en provenance des deux surfaces latérales de la plaque PBS 13A, en fonction d'un

facteur d'atténuation souhaitable.

Même que les flux lumineux en provenance d'une partie de la surface PBS 13A sont bloqués comme tels, chaque flux lumineux en provenance de l'élément respectif de la plaque PBS 13A forme une lumière d'éclairage couvrant la totalité de la surface de chaque panneau à cristaux liquides 7, 8, 9, de manière que l'on ne craigne pas que la forme de la tache d'éclairage ne devienne plus petite sur chaque

panneau à cristaux liquides 7, 8, 9.

La figure 7 représente les moyens de réglage de la quantité de flux lumineux effectif du dispositif d'affichage selon le 5me mode de réalisation de la présente invention. Dans ces moyens de réglage de la quantité effective de flux lumineux, quatre ailettes de protection contre la lumière 351A à 351D aptes à s'ouvrir et à se fermer

sont disposés du côté du deuxième oeil de mouche 3A du premier oeil de mouche 3B.

Chacune des ailettes 351A à 351D d'obturation de la lumière, présente une forme trapézoïdale prédéterminée. Si la brillance de la lumière d'éclairage doit être rendue 18223 doc- 15 févwier 2001 - 10/17 il 2805351 maximale, les ailettes 351A à 351B d'obturation de la lumière sont placées dans leur état ouvert, comme représenté à la figure 8A (qui est une vue prise dans la direction de la flèche H, de même pour la figure 8A), de façon que les flux lumineux puissent traverser la totalité de la surface du premier oeil de mouche 3B. A l'inverse, si la brillance de la lumière d'éclairage doit être réduite, les ailettes 351A à 351D d'obturation de la lumière sont placées dans leur état fermé, comme représenté à la figure 8B, de sorte que les flux lumineux puissent passer seulement à travers la

surface centrale du premier oeil de mouche 3B.

Même lorsque les flux lumineux peuvent passer à travers uniquement à travers la surface centrale du premier oeil de mouche 3B, comme représenté à la figure 8B, on ne risque pas que la tache d'éclairage formée ne devienne plus petite sur chaque panneau à cristaux liquides 7, 8, 9 car les flux lumineux traversant chaque élément de lentille du premier oeil de mouche 3B présentent une configuration propre à illuminer

la totalité de la surface de chaque panneau de cristaux liquides 7, 8, 9.

Bien que les ailettes 351A à 351D de protection contre la lumière, qui sont adaptées à fermer et à ouvrir sont disposées du côté du deuxième oeil de mouche 3A du premier oeil de mouche 3B dans le cinquième mode de réalisation, de tels organes d'obturation de la lumière peuvent être disposés du côté de la lentille du condenseur

4 du premier oeil de mouche 3B, ou de chaque côté du deuxième oeil de mouche 3A.

Néanmoins, le fait de les disposer entre les deux yeux de mouche 3A, 3B est avanta-

geux en termes d'espace.

Comme expliqué dans ce qui précède, divers organes sont montés à proximité du premier oeil de mouche 3B, en une position optiquement conjuguée de la position pupillaire de la lentille de projection 11, de façon à régler la quantité de lumière du

faisceau lumineux effectif dans chacun des mentionnés ci-dessus.

Le mécanisme de déplacement peut être ici construit par des moyens quelconques pourvu qu'il puisse se déplacer avec une précision prédéterminée. On peut utiliser des mécanismes pour déplacer des organes utilisés dans divers appareils optiques. Le mécanisme pour déplacer la deuxième plaque 52 de protection contre la lumière dans le mode de réalisation 1 mentionné ci-dessus, sera maintenant expliqué

en référence aux dessins.

La figure 9 représente un mécanisme grâce auquel la deuxième plaque 52 d'obturation de la lumière est rendue apte à commuter entre deux positions séparées l'une de l'autre dans la direction des flèches B à la figure 1. En fait, lorsque la bobine de solénoïde d'une culasse de bobine 101 (culasse de bobine du type à traction magnétique) est excitée/désexcitée, une tige 102 est susceptible de commuter entre deux positions, c'est-à-dire ses positions en saillie et rétractée. En conséquence, un 18223 doc - 15 février 2001 - 11/17

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levier rotatif 103 monté à rotation sur un axe 104, présentant un bras 105 axialement supporté par la tige 102 et l'autre bras 106 axialement supporté par la deuxième

plaque 52 d'obturation de lumière est rendu commutable entre deux positions rotati-

ves, de sorte que la deuxième plaque 52 d'obturation de lumière soit mobile entre deux positions orthogonales à la direction de l'axe optique, par rapport à la première plaque 51 d'obturation de lumière. En fait, dans l'état o le solénoïde de la culasse de bobine 101 est excité, (l'état représenté à la figure 9), la tige 102 est rétractée dans la culasse de bobine 101, de sorte que le levier rotatif 103 pivote vers la droite, de manière que la deuxième plaque 52 d'obturation de lumière se déplace vers le haut selon le dessin. En conséquence, les fentes 51A de la plaque 51 d'obturation de

lumière et les fentes 52A de la deuxième plaque d'obturation de lumière sont posi-

tionnées de façon à se recouvrir mutuellement de la moitié de chaque fente 51A, 52A

(dans l'état de la figure 2B), de telle façon que la quantité de flux lumineux traver-

sant la plaque PBS 13 diminue jusqu'à environ la moitié de sa valeur maximum.

Dans l'état o le solénoïde de la culasse de bobine 101 est désexcité, la tige 102 vient en saillie à partir de l'état représenté à la figure 9, de sorte que le levier rotatif 103 pivote vers la gauche, de manière que la deuxième plaque 52 d'obturation

de lumière se déplace vers le bas selon la figure 9. En conséquence, la fente respec-

tive 51A, 52A des deux plaques 51, 52 d'obturation de lumière sont positionnées de façon à se recouvrir complètement l'une l'autre (dans l'état de la figure 2A). Ainsi, la

quantité de flux lumineux traversant la plaque PBS 13 est rendue maximale.

Bien que la deuxième plaque 52 d'obturation de lumière soit ainsi déplacée de la moitié de la largeur de la fente dans une direction perpendiculaire à l'axe optique,

dans le mécanisme de déplacement représenté à la figure 9, la quantité de déplace-

ment n'est pas réduite à la moitié de la largeur de la fente et peut être fixée à 1/4 Ou 3/4

de la largeur de la fente, par exemple.

Dans le mode de réalisation représenté à la figure 9, un microphotocapteur 107 est prévu pour détecter la position de la deuxième plaque 52 d'obturation de lumière lorsque cette dernière descend. Lorsque la deuxième plaque 52 d'obturation de lumière a été détectée, un signal de détection est émis en retour vers une partie de

contrôle de déplacement.

On va maintenant expliquer le mécanisme de déplacement représenté à la figure 10. Ce mécanisme de déplacement présente une configuration telle qu'une

deuxième plaque 62 d'obturation de lumière soit déplacée en continu dans les direc-

tions des flèches B (voir la figure 1), de sorte que la brillance de la lumière d'éclairage puisse être modifiée de façon continue. Ici, des première et deuxième plaques 61, 62 d'obturation de lumière présentent une configuration telle que les première et deuxième plaques 51, 52 d'obturation de lumière. Comme représenté sur 18223.doc- 15 févricr 2001 12/17

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le dessin, une roue d'engrenage 121 tourne en couplage mécanique avec un moteur pas à pas 111, de telle manière qu'une roue d'engrenage 123 tourne par l'intermédiaire d'une double roue d'engrenage 122. La roue d'engrenage 123 est fixée à la périphérie extérieure d'un axe 124, de façon que l'axe 124 tourne lorsque la roue d'engrenage 123 tourne. Par ailleurs, un organe 126 de support de plaque d'obturation de lumière portant une partie de bord latérale de la deuxième plaque 62 d'obturation de lumière

est équipée d'une partie conjuguée 125 qui est montée de façon ajustée sur l'axe 124.

Bien que ceci ne soit pas représenté, la paroi intérieure de la partie conjuguée 125 et la paroi extérieure de l'axe 124 sont munies de profilés respectifs (cannelures) qui engrènent l'une dans l'autre. En conséquence, lorsque l'axe 124 tourne sous l'effet de la rotation du moteur 111, l'organe 126 de support de la plaque d'obturation de lumière engrenée sur l'axe 124 se déplace dans les directions des flèches B (voir la figure 1). En conséquence, comme dans le mode de réalisation représenté à la figure 9, la surface de recouvrement entre les fentes respectives des première et deuxième plaques 61, 62 d'obturation de lumière est modifié, de manière que la brillance de la lumière d'éclairage soit rendue variable et que les niveaux de brillance à régler

puissent être modifiés en continu à la différence de celle de la figure 9.

Comme dans le mécanisme de déplacement représenté à la figure 9, le

mécanisme de déplacement représenté à la figure 10 est équipé d'un microphoto-

capteur 117 pour détecter la position de la deuxième plaque 62 d'obturation de lumière lorsque cette dernière se déplace. En outre, le mécanisme de déplacement représenté à la figure 10 est équipé d'un microphotocapteur 118 pour détecter la position de rotation du moteur. En détectant l'angle de rotation d'un disque perforé

127 (présentant un trou de détection d'angle de rotation à chaque angle prédéter-

miné) qui tourne lorsque le moteur 111 tourne, le micro-photocapteur 118 mesure la

quantité de rotation du moteur 111.

Sans être réduit aux modes de réalisation mentionnés ci-dessus, le système optique d'éclairage et le dispositif d'affichage du type à projection selon la présente invention peuvent être modifiés de diverses manières. Par exemple, bien que l'on utilise un agencement de prisme à polarisation du type à peigne, comme plaque PBS dans les modes de réalisation mentionnés ci-dessus, d'autres organes de distribution

de faisceau de polarisation peuvent également être utilisés.

Les moyens de réglage de la quantité de flux lumineux effectifs dans le dispo-

sitif de la présente invention ne sont pas limités à ceux réglant la quantité de lumière en déplaçant physiquement des organes. Ces exemples comportent ceux qui sont aptes à régler électriquement la quantité d'obturation de lumière (par exemple des obturateurs à cristaux liquides), à ceux aptes à régler la quantité d'obturation de 18223.doc- 15 févwier 2001 - 13/17

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lumière en fonction de la longueur d'onde de la lumière, et à d'autres qui ne sont pas

accompagnés par le déplacement physique d'organe d'obturation.

Bien que deux paires d'yeux de mouche soient disposées dans les modes de réalisation mentionnés ci-dessus, la présente invention est également applicable à ceux dans lesquelles une pluralité de paires d'yeux de mouche sont prévues de façon

à présenter une symétrie de rotation autour de l'axe optique.

La présente invention est également applicable à des valves de lumière autres que des panneaux à cristaux liquides, par exemple à un dispositif d'affichage utilisant

une DMD.

Dans le système optique d'éclairage et dans le dispositif d'affichage du type à projection selon la présente invention, comme expliqué dans ce qui précède, une structure apte à régler le diamètre du flux lumineux effectif de la lumière d'éclairage

sur une valve de lumière est prévu à proximité d'une unité d'intégration pour homo-

généiser le flux lumineux d'une source de lumière.

Comme les positions à proximité de la plaque d'intégration situées du côté de la valve de lumière sont fixées de façon à être optiquement conjuguées avec la position pupillaire d'une lentille de projection, la régulation d'un flux lumineux à proximité de cette plaque d'intégration permet de contrôler la brillance de la lumière d'éclairage de façon tout à fait aussi efficace que dans le cas o la lentille de

projection est munie d'un diaphragme de façon à réguler le flux lumineux.

Lorsque le flux lumineux est réglé par l'unité d'intégration, il se trouve dans un état ne portant aucune information d'image, de telle manière que les erreurs de

réglage n'affectent que très peu la qualité de l'image.

Egalement du fait que l'unité d'intégration est refroidie par une structure de refroidissement disposée par construction dans le système optique d'éclairage, il n'est pas nécessaire de prévoir des structures de refroidissement séparées, ce qui

permet d'atteindre un rendement supérieur en termes de coût et d'encombrement.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à

l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

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Claims (7)

REVENDICATIONS

1.- Système optique d'éclairage comprenant: - une unité de source de lumière (1); - une unité d'intégration (3) dans laquelle sont disposées une pluralité de plaques d'intégration (3A) comprenant chacune un certain nombre de

matrices de lentilles agencées de façon bi-dimensionnelle de façon à homo-

généiser le flux lumineux de ladite unité de source de lumière; et - une valve de lumière (7, 8, 9) pour moduler la lumière de ladite unité

d'intégration (3) en correspondance à une information d'image prédétermi-

née et émettre en sortie la lumière ainsi modulée; - et dans lequel des moyens de réglage (51,52; 151; 251; 101; 61, 62, 111) de la quantité effective de flux lumineux aptes à régler la quantité de lumière provoquée par le flux lumineux efficace agissant sur ladite valve de

lumière, sont disposés dans ou à proximité de ladite unité d'intégration (3).

2.- Système optique d'éclairage selon la revendication 1, dans lequel un organe de fractionnement de faisceau de polarisation comportant un agencement de prisme de séparation de polarisation en forme de peigne et une plaque demi-longueur d'onde, est disposé du côté de ladite valve de lumière de ladite unité d'intégration (3); et dans lequel ledit organe de fractionnement de faisceau de polarisation est rendu mobile dans une direction dans laquelle ladite quantité de lumière provoquée par

ledit flux lumineux effectif sur ladite valve de lumière est réglable.

3.- Système optique d'éclairage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel un organe de fractionnement de faisceau de polarisation comprenant un agencement de prisme de séparation de polarisation en forme de peigne et une plaque demi-longueur d'onde, est disposée du côté de ladite valve de lumière de ladite unité d'intégration (3); et dans lequel une plaque (51) d'obturation de lumière est disposée entre ladite unité d'intégration (3) et ledit organe de fractionnement de faisceau de polarisation (13) et est rendue mobile dans une direction orthogonale à un axe optique, de façon à régler la quantité de lumière incidente sur ledit organe de fractionnement de faisceau

de polarisation (13).

4.- Système optique d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à

3, dans lequel une plaque (52, 151) d'obturation de lumière est disposée du côté de ladite valve de lumière de ladite unité d'intégration (3) et est rendue mobile dans une 18223 doc - 15 févrieT 2001 - 15/17

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direction orthogonale à l'axe optique, de façon à régler la quantité de lumière émise

depuis l'unité d'intégration (3).

5.- Système optique d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à

4, dans lequel parmi une pluralité de plaques d'intégration (51, 52; 151; 251; 351; 61, 62) constituant ladite unité d'intégration (3) au moins une plaque d'intégration (52; 151; 251; 351; 62) est munie de moyens de réglage de la quantité de flux lumineux effective pour régler ladite quantité de lumière provoquée par ledit flux

lumineux effectif sur ladite valve de lumière (7, 8, 9).

6.- Système optique d'éclairage comprenant: - une unité de source de lumière (1); - une unité d'intégration (3) dans laquelle une pluralité de plaques d'intégration (3B, 3A) comprenant chacune un certain nombre de matrices de lentilles selon un agencement bi-dimensionnellement, sont disposées de façon à homogénéiser un flux lumineux provenant de ladite unité de source de lumière (1); et - une valve de lumière (7, 8, 9) pour moduler la lumière de ladite unité

d'intégration (3) en correspondance à une information d'image prédétermi-

née et pour émettre en sortie la lumière ainsi modulée; dans lequel système parmi une pluralité de plaques d'intégration constituant ladite unité d'intégration, au moins une paire de plaques d'intégration (3A, 3B) disposées dans la direction de l'axe optique présentent entre elles une distance qui est modifiable de façon à régler la quantité de lumière provoquée par le flux lumineux

effectif sur ladite valve de lumière (7, 8, 9).

7.- Dispositif d'affichage du type à protection comprenant le système optique

d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, et une lentille de

projection (11) pour projeter sur un écran l'image optique portée par la lumière

modulée par ladite valve de lumière (7, 8, 9).

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