FR2896888A1 - Moteur de video projection numerique multifaisceaux lumineux avec ou sans periscope de deviation et modules sources optiques a correction de pointe statique ou dynamique - Google Patents

Abstract

Moteur de vidéo projection numérique multifaisceaux lumineux avec ou sans périscope de déviation et modules sources optiques à correction de pointé statique ou dynamique.L'invention concerne un dispositif (FIG. 14) permettant de générer un faisceau lumineux monochromatique, ou de couleur, avec un ajustement de pointé contrôlé de façon statique ou dynamique alimentant, p.ex. une tête matricielle optique de faisceaux lumineux et/ou le dernier étage d'un équipement de vidéo projection numérique multifaisceaux. Le dispositif comporte un certain nombre d'éléments/dispositifs de réglages statiques, p.ex. de type vis avec ressort, ou dynamiques, p.ex. de type micro-vérin ou piézoélectrique, permettant de faire pivoter sur deux axes une source compacte dans une rotule afin d'en modifier la direction de l'axe de propagation. Une commande numérique contrôlant l'asservissement de la position et l'allumage des sources permet ainsi de créer une succession de pixels colorés en sortie du dispositif. En fonction de l'architecture du vidéo projecteur désirée, plusieurs modules sources optiques peuvent être associées, p.ex. pour créer un certain nombre de générateurs de faisceaux colorés, qui peuvent être intégrés, p.ex. au sein d'une tête matricielle optique afin de générer une matrice de pixels colorés, le tout pouvant être complétés d'un périscope de déviation optique. Le dispositif est destiné au Cinéma Numérique très haut de gamme puis par la suite au "Home Cinéma".

Description

-1 La présente invention concerne un moteur de vidéo projection numérique

à balayage multifaisceaux pour le Cinéma Numérique de 2ème Génération, afin de réaliser la projection, p.ex. sur grand écran, d'un signal vidéo RVB, p.ex. à Ultra Haute Définition, utilisant, p.ex. comme source lumineuse un laser de faible / moyenne puissance au sein d'un dispositif de génération d'un ou plusieurs faisceaux de pixels, complété d'un dispositif structurant ceux-ci, p.ex. en forme de matrice, de cercle, de spirale, de rosace, d'hélicoïde... La fonction de réglage dynamique de pointé du faisceau lumineux en autorise l'utilisation dans d'autres domaines d'applications comme les télécommunications (p.ex. transmission point à point, point à multipoints, guidé ou en espace libre...).

La projection dans les salles de cinéma traditionnel est réalisée à base de projecteur à pellicules 35mm, 70mm, ou 62mm de type IMAX (pour Image Maximum) pour ce qui est des sites de projections intégrés dans des complexes récréatifs. Il existe maintenant un certain nombre d'implémentations, à base de technologie DLP ("Digital Light Processing" ou Traitement Numérique de la Lumière) ou LCD ("Liquid Cristal Display" ou Afficheur à Cristaux Liquides), qui permettent d'atteindre une résolution de 2K x 1K, ainsi qu'une implémentation, à base de technologie GLV ("Grating Light Valve" ou Valve de Lumière à Gradient d'indice), supportant 4K x 2K pixels. L'application de ces technologies à des résolutions élevées, induit des coûts exponentiels liés au développement des composants de bases (boîtiers DLP, GLV et matrice LCD). L'utilisation de composants métalliques microscopiques (micro-miroirs DMD ("Digital Micro Device" ou Micro Composant Numérique) pour la technologie DLP et micro-lamelles pour le GLV), induit des problèmes de champ magnétique résiduel, de résonance, de vieillissement (suite aux torsions multiples et répétées), d'oxydation ainsi qu'une limitation en ce qui a trait à la fréquence de battement / rafraîchissement maximale pouvant être atteinte. Au niveau LCD les principaux problèmes résident dans l'utilisation ; 1) de filtres dichroïques induisant des pertes de transmission et une distorsion des composants de base de la couleur (mélange RVB, gamme et température) au niveau du signal lumineux reconstitué, 2) de matrices d'obturation LCD ayant une fréquence maximale d'activation / désactivation limitée. Ces effets conjugués rendent difficile l'optimisation du couple mélange/température de la couleur avec un niveau de contraste suffisant, requis par les cinéphiles. Le champ d'application est orienté Cinéma Numérique très haut de gamme dans un premier temps, et pourra être ré-appliqué à d'autres segments de marché (p.ex. le Home Cinéma ) une fois que le niveau d'intégration et les coûts d'industrialisation auront été suffisamment optimisés. Cette alternative aux technologies existantes consiste en -2 l'utilisation d'un moteur de vidéo projection numérique multifaisceaux lumineux permettant de reproduire une séquence d'images couleur à Ultra Haute Définition (UHD), à l'aide d'une ou plusieurs sources lumineuses, suite à une série de réflexions des faisceaux lumineux sur des disques optiques rotatifs. Afin de densifier la résolution de l'image du moteur de projection numérique multifaisceaux, l'enjeu est de réaliser un faisceau coloré avec un pointé précis et ajustable de façon statique ou dynamique, d'en utiliser un certain nombre au travers ou non d'une tête matricielle optique qui les structure, p.ex. en matrice, complétée ou non d'un périscope de déviation pour balayer l'écran avec plusieurs faisceaux simultanément.

Le principe de l'invention est l'intégration de différents modules, ou éléments constitutifs, d'un projecteur vidéo numérique multifaisceaux. Un module source optique de base permet d'assurer la collimation ou focalisation d'un faisceau, monochromatique ou non, avec un réglage statique ou dynamique du pointé. Un générateur de faisceau coloré utilisant un certain nombre de modules sources optique complétés d'un certain nombre de miroirs/filtres positionnés afin de superposer ou rendre colinéaire plusieurs faisceaux de longueurs d'ondes différentes, p.ex. Rouge, Vert et Bleu, en un groupe de faisceaux parallèles, contigus ou non, avec chevauchement partiel ou total, dont la résultante couleur est la somme en un point donné de chacune des composantes monochromatiques. Ce module génère un pixel ou groupe de pixels colorés, p.ex. structurés sous une forme matricielle. Une tête matricielle optique qui regroupe un certain nombre de modules sources optique, ou de générateurs de faisceaux colorés, positionnés sur un certain nombre d'étages d'anneaux au centre desquels se trouve un dispositif, p.ex. de forme pyramidale, permettant par réflexion/transmission sur des miroirs/filtres, la réalisation d'un ensemble de faisceaux colinéaires structurés, p.ex. en matrice. L'utilisation d'un périscope en association avec les dispositifs décris ci-dessus permet de réduire significativement l'encombrement de l'ensemble. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente, en perspective, le module source optique de base avec les dispositifs 30 de réglages (vis, micro-vérin, piézoélectrique,...) orthogonaux à l'axe de propagation du faisceau. La figure 2 représente, en coupe, le module source optique de base avec les dispositifs de réglages (vis, micro-vérin, piézoélectrique,...) orthogonaux à l'axe de propagation du faisceau. -3 La figure 3 représente, en perspective, une variante du module source optique de base avec les dispositifs de réglages (vis, micro-vérin, piézoélectrique,...) parallèles à l'axe de propagation du faisceau La figure 4 représente, en coupe, la variante du module source optique de base avec les 5 dispositifs de réglages (vis, micro-vérin, piézoélectrique,...) parallèles à l'axe de propagation du faisceau. La figure 5 représente, en coupe, différentes solutions possibles pour la réalisation d'un dispositif de rotule (p.ex. cintré, mobile, flexible). La figure 6 représente, en perspective, des dispositifs vis, micro-vérin, piézoélectrique 10 permettant le réglage statique ou dynamique des modules sources optiques. La figure 7 représente, en coupe, une variante d'une source de lumière compacte comportant une ou plusieurs fibres optiques pour déporter le générateur de lumière. La figure 8 représente, en perspective, différentes architectures possibles de matrice de fibres pouvant être insérées dans la canule du dispositif de source optique compacte. 15 La figure 9 représente, en coupe, un dispositif de source laser avec une fonction d'ajustement statique ou dynamique. La figure 10 représente, en coupe, un générateur de pixels colorés composé d'un certain nombre de modules sources optiques de base, p.ex. trois, un pour chaque couleur de base rouge, vert, bleu. 20 La figure 11 représente, en coupe, une variante possible de l'architecture du générateur de pixels colorés. La figure 12 représente, en coupe, une autre variante possible de l'architecture du générateur de pixels colorés. La figure 13 représente, en coupe, l'architecture d'un périscope, permettant la déviation 25 d'une matrice de faisceaux parallèles, utilisable au sein d'un moteur de projection vidéo numérique à base de disques optiques rotatifs. La figure 14 représente, en coupe, une variante possible de l'architecture du périscope de la figure 13 avec une tête matricielle pour la source du moteur de projection numérique multifaisceaux. 30 La figure 15 représente, en coupe, une autre variante possible de l'architecture du périscope de la figure 13 et 14. La figure 16 représente, en coupe, d'autres variantes possibles de l'architecture du périscope de la figure 13 et 14. -4 La figure 17 représente, en coupe, une variante du premier miroir/filtre du périscope de déviation. La figure 18 représente, en perspective, un arrangement en escalier d'un certain nombre de modules sources.

La figure 19 représente, en perspective, des arrangements en quinconce, en "V" et "V inversé" d'un certain nombre de modules sources La figure 20 représente, en perspective, une tête matricielle optique de moteur de projection vidéo à faisceau composée d'un dispositif pyramidale support de facettes réfléchissantes, d'anneaux et de modules sources optiques.

La figure 21 représente, en vue de dessus, le premier étage d'une tête matricielle optique de moteur de projection vidéo à faisceau composée d'un dispositif pyramidale support de facettes réfléchissantes, d'anneaux et de modules sources optiques. La figure 22 représente, en coupe, une tête matricielle optique de moteur de projection vidéo à faisceau composée d'un dispositif pyramidale support de facettes réfléchissantes, 15 d'anneaux et de modules sources optiques. La figure 23 représente, en perspective, le support de surfaces réfléchissantes pour la tête matricielle de la figure 20. La figure 24 représente, en coupe, une variante de la tête matricielle pour projecteur vidéo numérique multifaisceaux composée de plusieurs pyramides de déviation. 20 La figure 25 représente, en coupe, une vue simplifiée de plusieurs arrangements possibles des pyramides sur de la figure 22. La figure 26 représente, en coupe, l'orientation des modules sources possible pour la tête matricielle. La figure 27 représente, en perspective, un dispositif de réglage d'assiette composé de vis, 25 micro-vérin, piézoélectrique,... pouvant être adapté sur différents éléments d'un équipement de vidéo projection numérique multifaisceaux. La figure 28 représente, en perspective et en coupe, un dispositif de protection pour la pyramide d'une tête matricielle de projection vidéo numérique. La figure 29 représente, en perspective, plusieurs exemples d'assemblage du dispositif de 30 protection de la pyramide de la tête optique matricielle figure 26. La figure 30 représente, en vue éclatée, les parties constituantes possibles d'un disque optique rotatif, pour projecteur vidéo numérique multifaisceaux, composé de secteurs, pistes, barrettes et cavités. -5 La figure 31 représente, en coupe, un disque optique rotatif avec chaque piste ayant une hauteur différente. La figure 32 représente, en perspective, un dispositif de réglage de l'orientation des facettes dans une cavité ainsi que différents moyens de maintien dans celle-ci.

Module Source Optique : En référence à ces dessins, le dispositif de module source optique, en vue de perspective (FIG. 1) et de coupe (FIG. 2), est composé d'une source optique insérée dans une canule (1) générant un faisceau lumineux (2), d'un boîtier (3), p.ex. de forme hexagonale, servant de support à un dispositif de rotule (4), complété de trois dispositifs de correction (5), (6), et (7), positionnés perpendiculairement à l'axe de propagation (8). Le dispositif de rotule (4) est réalisé p.ex. à l'extrémité de la canule (1) par une tête ou un embout sphérique, percé en son centre pour laisser passer le faisceau (2), logé dans une cavité partiellement sphérique légèrement plus grande, également percée en son centre pour laisser passer le faisceau (2). Chacun des dispositifs de correction (5), (6), et (7) imprime un mouvement de translation à l'arrière de la canule, la combinaison des mouvements donne alors un mouvement sur deux axes à la canule (1). Ce mouvement de pivotement sur deux axes transmis à la canule (1) implique une modification de l'axe de propagation (8) du faisceau lumineux (2). En fonction des contraintes d'encombrement et/ou de réalisation, une seconde implémentation des dispositifs de correction (5), (6), et (7) dans le sens de l'axe de la canule (1) est possible, ceci est représenté en vue de perspective (FIG. 3) et en vue de coupe (FIG. 4) par les dispositifs (9), (10), et (11). Le mouvement de pivotement sur deux axes est alors transmis par une rotule (12) composés p.ex. de deux éléments sphériques : un en extrémité de la canule (1) l'autre dans le support. Les deux éléments sphériques étant perforés au centre de façon à laisser passer le faisceau lumineux (2). Plusieurs variantes (FIG. 5) du dispositif de pivotement, ou rotule, peuvent être utilisées dans le module source. Celui-ci, en extrémité ou sur le pourtour de la canule (1) peut être, p.ex., un cintrage (13), une bague arrondie (14) dans un support (15), ou une bague flexible (16) dans un support rigide (17).

La canule (1) intégrant la source optique (18), p.ex. de type diode Laser, diode ultra électroluminescente, fibre optique ..., peut selon les configurations contenir un certain nombre d'éléments optiques, p.ex. deux lentilles (19) et (20), réalisant la focalisation ou la collimation du faisceau émergeant (2) selon l'axe longitudinal de la canule (1). Ainsi tout -6 mouvement sur la canule se répercute sur la direction de l'axe de propagation du faisceau lumineux. Les dispositifs de correction (FIG. 6) utilisés dans les modules sources sont, en fonction de l'application visée, de la précision et de la vitesse de modification désirées, de type vis (21) avec ressort (22) dans une petite canule (23), des micro-vérins (24) et (25), ou bien des modules piézoélectriques (26) ayant la propriété de s'allonger sous l'effet d'un champ électrique. En fonction des contraintes d'encombrements, ou des disponibilités des différentes sources optiques aux longueurs d'ondes désirées, il est possible d'utiliser pour les modules sources optiques (FIG. 7) une fibre optique (27) dans une férule de positionnement (28) insérée dans la canule (1) permettant de réduire la taille de celle-ci en déportant la source. Au besoin un système de focalisation ou collimateur (19) et (20) pourra s'avérer nécessaire pour reformer le faisceau divergent en sortie de fibre. Toute solution de focalisation en sortie de fibre optique est utilisable dans ce cas.

Il peut également (FIG. 8) être utilisé dans les canules intégrant la source un groupe de fibres optiques (27) structurées sous forme de matrice p.ex. carrée, rectangulaire (29) ou circulaire (30). Les fibres optiques, ou matrice, étant complétées ou non d'optique de focalisation en sortie de fibre. Dans le cas de l'utilisation d'un groupe de fibres optiques, celles-ci pourront être collées (30) les unes aux autres ou réparties (31) de façon équidistante ou non. Un autre mode de réalisation possible est l'intégration dans la canule d'une source laser avec fonction d'ajustement dynamique (FIG. 9) comprenant dans son boîtier (32) : un module de contrôle électronique (33); un dispositif de régulation en température (34) p.ex. de type Peltier; d'une diode laser (35) montée sur un dispositif de correction (36), p.ex. de type vis, micro-vérin, piézoélectrique...; d'une optique de collimation (37), du faisceau (38), montée sur un dispositif de correction (39), p.ex. de type vis, micro-vérin, piézoélectrique...; d'un dispositif (40), (41) et (42) de modification d'une ou d'une combinaisons des caractéristiques physiques du faisceau, p.ex. le doublement de la longueur d'onde, composé d'un cristal doubleur (41) et d'une lentille de couplage, en entrée (40) et en sortie (42), montée sur un dispositif de correction (43), p.ex. de type vis, micro-vérin, piézoélectrique...; d'une paire de prismes (44) et (45) montés sur des dispositifs de correction (46), (47), p.ex. de type vis, micro-vérin, piézoélectrique... permettant un ajustement dynamique de l'ellipticité du faisceau (48) par élargissement du faisceau (49) selon un axe. -7 Générateur de faisceaux de Pixels Colorés : L'association de plusieurs modules sources optiques (FIG. 10) générant un faisceau de couleurs différentes, p.ex. Rouge (50), Vert (51) et Bleu (52), et de plusieurs miroirs/filtres, p.ex. (53), (54), (55) et (56) permet la création d'un module source de faisceau coloré (57) par une série de réflexions successives. Parmi les modes de réalisations possibles, un premier module source (52) envoie directement un faisceau (58) vers le point cible (57), ce faisceau représente alors l'axe de propagation principal du générateur de faisceau coloré. Un second module source (50), positionné au dessus et parallèlement au premier (52), génère un faisceau (59) colinéaire, superposé ou non au faisceau (58), par l'intermédiaire d'une première réflexion sur le miroir/filtre (53). Celui-ci dévie le faisceau (59) perpendiculairement en direction de l'axe principal. Une seconde réflexion sur un miroir/filtre (54) réfléchit alors le faisceau selon l'axe de propagation principal (58). Un troisième module source (51), positionné au dessous et parallèlement au premier (52), génère un faisceau (60) colinéaire, superposé ou non au faisceau (58). Par l'intermédiaire d'une première réflexion sur le miroir/filtre (56), le faisceau (60) est dévié perpendiculairement vers l'axe principal, puis une seconde réflexion sur un miroir/filtre (55) réfléchit alors le faisceau selon l'axe de propagation principal. Selon les contraintes de réalisation et d'encombrement, l'architecture du générateur de faisceau coloré peut varier comme le montre p.ex. les (FIG. 11) et (FIG. 12), où les trois modules sources optiques (50), (51) et (52), sont sur un même plan (FIG. 11) mais placés à un angle quelconque, p.ex. 90 . Les deux miroirs/filtres (54) et (55), placés selon un angle, p.ex. à 45 , permettent de renvoyer les trois faisceaux (58), (59) et (60) dans la même direction vers la cible (57). Dans le cas de la (FIG. 12), les trois modules sources (50), (51) et (52) sont superposés mais n'utilisent que trois miroirs/filtres (61), (62) et (63) de repliement pour rendre les faisceaux (58), (59) et (60) colinéaires ou très faiblement divergents. Les miroirs/filtres utilisés pourront au besoin être des miroirs/filtres de type passif, p.ex. dépôt d'un couche métallique sur un substrat, ou de type actif, c'est-à-dire réfléchir le faisceau en modifiant une ou plusieurs de ces caractéristiques physiques, p.ex. sa géométrie grâce à une matrice DLP. L'ensemble des miroirs/filtres des générateurs de faisceaux colorés pourra être constitué, p.ex. de LCD réflectifs, micro-lamelles, micro-miroirs ou tout autres dispositifs actifs permettant de dévier un faisceau. De même les miroirs/filtres composant le générateur de faisceau coloré pourront être montés sur des dispositifs de correction dynamique de type vis, micro-vérin, -8- piézoélectrique,... permettant de réaliser un réglage dynamique du pointé des différents faisceaux composant le module. Périscope: Dans un moteur de vidéo projection numérique multifaisceaux (FIG. 13), pour des raisons de performance et de réduction d'encombrement, il est possible de réduire l'espace entre les deux disques (64) et (65) sur leurs supports respectifs (66) et (67). De même il peut s'avérer judicieux de multiplier et structurer le nombre de sources pour éclairer p.ex. les différentes pistes. Une implémentation possible du moteur de vidéo projection numérique multifaisceaux est d'utiliser une barrette de sources (68), composée p.ex. d'un certain nombre de modules sources, permettant de générer un peigne d'un certain nombre de faisceaux colinéaires (69). Ce peigne source attaque ensuite le premier disque optique rotatif (64) à l'aide d'un périscope de déviation (70) composé d'un certain nombre de miroirs/filtres (71) et d'un miroir/filtre de repliement (72). Dans ce type d'architecture, le faisceau issu d'une source est tout d'abord réfléchi par un premier miroir/filtre (71), ensuite il subit une réflexion sur un miroir/filtre de repliement (72), permettant de rallonger le trajet dans un faible encombrement, puis arrive sur la facette réfléchissante (73) du premier disque optique rotatif. Le faisceau lumineux est alors réfléchi avec un angle vertical imposé par l'orientation du miroir/filtre (73) pour ensuite être dévié par la facette (74) du second disque (65) lui imposant alors un angle de déviation horizontal en sortie (75). Une variante possible (FIG. 14) de l'architecture précédente est de remplacer un module source par une tête matricielle (76) générant, avec un dispositif (77) de forme pyramidale, une matrice de faisceau lumineux colinéaire (78) attaquant le miroir/filtre primaire (79) d'un périscope de déviation (80), puis dans l'ordre : la facette réfléchissante (74) du premier disque (65), la facette (73) du second disque (64) et le miroir/filtre secondaire (81) du périscope (80). A un instant "t" tous les faisceaux de la matrice d'entrée (78) subissent alors Ies mêmes déviations verticale et horizontale sans en modifier leur colinéarité en sortie (82). D'autres variantes de périscopes sont possibles, (FIG. 15) et (FIG. 16), permettant de changer la direction de propagation d'une matrice de faisceaux colinéaires (83) à l'aide d'un certain nombre de miroirs/filtres (84), (85), (86), (87), (88) et (89). Les faisceaux de sortie (90) conservant leur colinéarité après le passage dans le périscope. Une variante plus compacte (FIG. 17) du miroir/filtre d'entrée du périscope permet de limiter l'espace entre les deux disques et limite le trajet des faisceaux lumineux. Le -9- miroir/filtre primaire est réalisé avec un certain nombre de miroirs/filtres de très petite taille (91) positionnés sur des supports (92) régulièrement espacés. Un dispositif support (93) permet de les maintenir en marches d'escalier. Chaque faisceau issu du groupe de faisceaux (78) est donc dévié par un miroir/filtre (91) vers les facettes du premier disque qui le dirige verticalement vers le deuxième disque. L'espacement entre les petits miroirs/filtres (91) permet le passage du faisceau entre les deux disques. Afin de pouvoir réaliser un réglage statique ou dynamique, l'ensemble des miroirs/filtres du périscope pourra être monté sur des dispositifs de corrections de type vis, micro-vérin, piézoélectrique,... ou tout autre dispositif de correction dynamique contrôlé.

Pour pouvoir réaliser simplement l'adressage, p.ex. des différentes pistes des disques optiques rotatifs tout en minimisant l'espace entre eux, l'on utilise un périscope alimenté par un certain nombre de sources. Différents assemblages de sources sont envisageables selon les configurations : p.ex. en marches d'escalier (FIG. 18), où chaque module source (94) est positionné sur un support (95) comportant des marches permettant la réduction de l'espace entre les différents faisceaux, se traduisant par un gain en hauteur sur l'encombrement de l'ensemble des modules sources. Une alternative (FIG. 19) est l'implantation des modules sources selon une autre géométrie, p.ex. en quinconce (96), en forme de "V" (97) ou de "V inversé" (98), réduisant ainsi la profondeur du bloc de modules sources. Les blocs sources pourront, si la technologie permet une intégration suffisante, être 20 équipés d'un module source, d'un générateur de faisceau coloré ou encore d'une tête matricielle de projecteur vidéo numérique multifaisceaux. Tête matricielle optique : La tête matricielle de projecteur vidéo numérique multifaisceaux (FIG. 20), (FIG. 21) et (FIG. 22) est composée d'un certain nombre d'anneaux, p.ex. (99), (100), (101), (102) 25 et (103), sur chacun d'eux est disposé un certain nombre de modules sources (50), ou module générateur de faisceau coloré. Ceux-ci orientant les faisceaux vers des miroirs/filtres (104) positionnés au centre des anneaux sur un support (77) p.ex. de forme pyramidale, conique, ou autre..., structurent les faisceaux de façon à les rendre colinéaires et à obtenir une matrice en sortie (105). 30 Les supports (FIG. 23) des miroirs/filtres, composants du dispositif central de la tête matricielle sont, p.ex., de forme cylindrique (104) tronquée en biais selon un certain angle, p.ex. 45 , avec une petite cavité (106) permettant d'insérer un miroir/filtre de faible dimension. Au besoin le support possèdera un pourtour hexagonal (107) facilitant le positionnement et le réglage à l'aide d'un outil spécifique. -10 Pour augmenter la résolution et/ou réduire les contraintes mécanique du moteur de projection vidéo numérique multifaisceaux, il est possible d'utiliser (FIG. 24) non plus une seule source ou une seule pyramide (77) mais un ensemble de pyramides qui peuvent être insérées au centre des couronnes ou anneaux (108) au moyen d'un arbre (109).

Plusieurs type d'implantations des pyramides sur les arbres sont possibles (FIG. 25). P.ex. en forme de "sapin de noël", les pyramides sont maintenues en place par un support (109) plein ou composé de très fines tiges rigides. Les solutions envisagées peuvent ne pas être symétriques (110) ou toutes reliées à la base (111). Pour ces implantations, il faut tenir compte des contraintes de dimension et du nombre de faisceaux arrivant sur les éléments pyramidaux qui seront placés sur un même plan, p.ex. en ligne (112), ou répartis dans l'espace, p.ex. (114) ou (115). En effet selon les dimensions de la pyramide, et du nombre de faisceaux arrivant sur les facettes réfléchissantes en vis-à-vis de deux pyramides positionnées au même niveau, p.ex. (116) et (121), l'espace entre les deux éléments doit permettre de laisser passer, avec un angle pas trop important, l'ensemble des faisceaux (117), (118) pour la pyramide (116) et (119), (120) pour la pyramide (121). Pour éviter ce problème, les pyramides peuvent être positionnées sur des niveaux différents et/ou réparties dans l'espace de façon régulière. Le but étant d'obtenir une matrice de faisceaux parallèles régulièrement espacés en sortie. Il est ainsi possible d'obtenir (FIG. 25) une architecture (114) en trois dimensions où les lettres majuscules représentent chacune un élément pyramidal. Cela permet d'avoir deux pyramides, p.ex. repérées C et B, sur un même niveau mais ne présentant pas de faces en vis-à-vis. Une solution de répartition en spirale (115) permet également d'éviter les problèmes d'adressage. L'implantation des modules sources sur les anneaux de la tête matricielle pour projecteur vidéo numérique multifaisceaux peut être organisée de différentes façons (FIG. 26) en fonction des contraintes d'encombrement et/ou de la taille et de la forme du dispositif pyramidal central. Si la taille des modules sources et la différence de hauteur entre les facettes réfléchissantes de la pyramide sont identiques, chaque anneau est positionné de façon à ce que les faisceaux issus des modules sources soient dans le même plan que l'étage de la pyramide (122). Une autre possibilité est que les modules sources d'un anneau peuvent adresser un élément de la pyramide à un niveau supérieur ou inférieur (123). Il peut s'avérer nécessaire pour des raisons de stabilité du système, ou à des fins de corrections dynamiques, d'utiliser sur la pyramide un support intégrant un réglage d'assiette (FIG. 27). Ce dispositif de correction de l'assiette, p.ex. de la pyramide (124), est composé -11 p.ex. de trois éléments (125), (126), (127) de type vis, micro-vérin piézoélectrique,... disposés selon un triangle isocèle entre une base (128) et un socle (129) de maintien de la pyramide (124). La commande électronique rapide des trois dispositifs impose une très faible correction d'assiette.

La taille du dispositif pyramidale positionné au centre des anneaux de la tête optique matricielle pour projecteur vidéo numérique multifaisceaux étant assez faible, il est possible de la placer à I'intérieur d'un dispositif de protection (FIG. 28). Celui-ci est p.ex. un cube creux (130) réalisé en matière transparente ou muni de trous (131) rigoureusement orientés selon l'axe de propagation des faisceaux incidents sur chacune des facettes de la pyramide (124), p.ex. rigoureusement parallèles (132) ou avec un angle (133). Ces différents cubes de protection peuvent être utilisés pour construire les "arbres" de pyramides (FIG. 29) avec un dispositif (134) support supplémentaire ou non. Disquesoptiques rotatifs : Selon les variantes de réalisations, les disque optiques rotatifs du moteur de vidéo projecteur numérique multifaisceaux pourront être composés d'un certain nombre d'éléments ou dispositifs "enclipsables" et/ou solidaires les uns aux autres. P.ex. (FIG. 30) le disque (135) est composé de quatre secteurs (136) eux mêmes composés de deux pistes (137) sur lesquels sont réalisés un certains nombres de cavités (138) accueillant des supports (139), ou cales, orientant les miroirs/filtres (140) composés p.ex. d'un substrat et d'un empilement de couche métallique et de couche de protection. Les cavités (138) sont, selon les moyens de fabrications, planes (141) avec un certain nombre de trous permettant (FIG. 32), à l'aide d'aiguilles (142) montées sur des platines de translation micrométrique (143), d'orienter les miroirs/filtres avant d'être scellés p.ex. au moyen d'une colle.

Une autre possibilité d'orienter les facettes réfléchissantes dans les cavités est de réaliser un plan incliné dans la masse (144) ou en surface (145) directement lors de la réalisation du disque p.ex. par procédé de lithographie. Selon la précision de la réalisation les pentes seront alors lisses (146) ou sous forme d'une succession de marches (147). La facette réfléchissante est alors maintenue en place par procédé de collage p.ex. par l'injection d'une résine dans les trous pratiqués en fond de la cavité. Une autre variante (FIG. 32) de réalisation du positionnement des facettes est l'utilisation de fentes dans les tranches de la cavité (148). La facette (140) est alors positionnée par glissement dans ces fentes dont la taille est ajustée à l'épaisseur de la facette lui imposant une orientation, un scellement est réalisé ensuite pour éviter tout mouvement. -12 Selon le même principe un positionnement de la facette peut se faire par "clipsage" sur des rainures (149) réalisées avec une certaine souplesse sur le pourtour de la cavité. La facette (140) est alors positionnée en force dans le fond de la cavité qui lui impose son orientation.

En fonction des applications et/ou de la puissance des faisceaux utilisés sur les miroirs/filtres, il peut s'avérer nécessaire de nettoyer et régénérer la surface réfléchissante (140). Celle-ci peut, p.ex., être réalisée avec un empilement d'un certain nombre de couches réfléchissantes et de couches de protection. Lorsque la surface réfléchissante est devenue sale ou déformée, un procédé de nettoyage, p.ex. une réaction chimique, un laser pulsé... élimine la couche de protection pour révéler la couche réfléchissante inférieure. Ce procédé de réfection automatique permet de présenter une surface orientée comme la précédente évitant ainsi une maintenance coûteuse sur le disque optique rotatif pour moteur de projection vidéo numérique multifaisceaux. Une variante (FIG. 31) du disque est envisagée dans laquelle les différentes pistes de facettes réfléchissantes (150), composées ou non de barrettes (137) secteurs (136), sont à des hauteurs différentes (151). Le disque peut alors être adressé par la tranche. Le positionnement du disque sur les moteurs peut être fait p.ex. par trois trous répartis p.ex. à 120 ainsi qu'un trou central pour le maintenir sur l'arbre moteur. L'ensemble des dispositifs décris dans ce document sont destinés dans un premier temps pour des applications dans le domaine de la vidéo projection pour le Cinéma Numérique de 2èe génération.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1) Dispositif (FIG. 13) et (FIG. 14) de moteur de vidéo projection numérique multifaisceaux à correction de pointé dynamique caractérisé en ce qu'il comporte un certain nombre de disques optiques rotatifs superposés (64) et (65) ayant un arrangement déterminé de miroirs/filtres, permettant la déviation d'un ensemble de faisceaux (69) dans le sens vertical, p.ex. pour le premier disque optique rotatif et horizontal pour l'autre, complété ou non d'un dispositif de périscope optique de déviation (70) composé, p.ex. de deux miroirs/filtres formant un prisme réfléchissant (79) et (81), permettant d'attaquer, p.ex. le premier disque avec un angle spécifique optimisant l'encombrement. Le périscope de déviation est, selon les configurations, composé d'un certain nombre de miroirs/filtres, p.ex. (71) et (72), assurant la déviation d'un ensemble de faisceaux parallèles (70) issu, p.ex. d'un bloc (68) d'un certain nombre de modules sources et/ou d'un certain nombre de têtes matricielles (76) comportant un certain nombre de modules sources optiques et/ou un certain nombre de générateurs de faisceaux colorés.

2 ) Dispositif (FIG. 1) et (FIG. 2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module source optique, intégré ou non dans une tête matricielle optique, permettant d'assurer la focalisation, le collimatage et la colinéarité des faisceaux, comporte une canule (1) intégrant une ou plusieurs sources optiques générant un ou plusieurs faisceaux collimatés, ou de très faible divergence, à base de diode ultra luminescente, de diode laser, ou toute autre source lumineuse de faible encombrement, fibrée ou non, intégrée dans un dispositif (3), p.ex. de forme hexagonale, servant de support à l'avant pour un point de pivot ou rotule (4), et à l'arrière pour un dispositif permettant l'ajustement sur les deux axes perpendiculaires à l'axe de propagation (8) du faisceau lumineux (2), grâce à un certain nombre de dispositifs de correction, p.ex. trois (5), (6) et (7), réalisant un mouvement de translation.

3 ) Dispositif (FIG. 3) et (FIG.

4) selon la revendication 2 caractérisé en ce que Ies dispositifs de corrections du module source optique, p.ex. trois (9), (10) et (11), sont alignés selon l'axe de visé du module source optique et non perpendiculairement à celui-ci. 4 ) Dispositif (FIG.

5) selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que le point de pivot, ou rotule, du module source optique est de type appui cintré (13), bague arrondie pivotant au sein d'une cage arrondie (14) et (15), bague en matériau souple (16) dans un support rigide (17) ou tout autre dispositif permettant à la canule, mobile selon les deux axes perpendiculaires à l'axe de visé du module source optique, de pivoter légèrement par rapport à ce dernier. -14 REVENDICATIONS ) Dispositif (FIG.

6) selon la revendication 2 caractérisé en ce que les dispositifs de corrections (5), (6), (7), (9), (10) et (11) du module source optique, permettant l'orientation de l'axe de propagation du faisceau lumineux (8), sont statiques, p.ex. de type vis avec ressort (21), (22) et (23), ou dynamiques de type micro-vérin (24) et (25) ou piézoélectrique 5 (26), ou tout autre dispositif permettant de réaliser une translation contrôlée en dynamique. 6 ) Dispositif (FIG. 2), (FIG. 4), (FIG.

7) et (FIG.

8) selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la canule (1) du module source optique, intégrant une ou plusieurs sources optiques (18), monochromatique ou non, issue p.ex. d'un laser, d'une diode électroluminescente, fibrée ou non, complétée d'une combinaison de lentilles (19) et (20), ou tout autre dispositif optique permettant la focalisation du faisceau de façon statique ou dynamique, à l'aide, p.ex. d'éléments de type vis, micro-vérin ou piézoélectrique. Dans le cas p.ex. d'une source fibrée (27) celle-ci peut être organisée en matrice de fibres optiques (29), contiguës ou non, selon un arrangement quelconque ou structuré, p.ex. en forme de matrice (29), de cercle (30) et (31), de spirale, de rosace, d'hélicoïde... 7 ) Dispositif (FIG.

9) selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que le module source optique intègre une source laser avec fonction d'ajustement dynamique composée d'une diode laser (35), d'un dispositif de focalisation (37), d'un dispositif de formation de faisceau (40), (42), (44), (45) comportant ou non un dispositif de décalage en longueur d'onde (41) et d'un certain nombre de dispositifs dynamiques (36), (39), (43), (46), (47) p.ex. de type micro-vérin, piézoélectrique,... permettant de faire varier Ies caractéristiques géométriques, p.ex. la taille, l'ellipticité, la puissance... du faisceau (48) en sortie du module à l'aide d'une commande électronique rapide (33). Selon les applications le dispositif de décalage en longueur d'ondes peut-être remplacé et/ou complété, par un dispositif de modulation d'intensité lumineuse, p.ex. à base d'un cristal non linéaire, d'un polariseur ou tout autre dispositif permettant d'agir sur une ou plusieurs caractéristiques physiques du faisceau lumineux. 8 ) Dispositif (FIG.

10), (FIG.

11), (FIG.

12) selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que la génération d'un faisceau coloré pour tête matricielle optique, et/ou de moteur de vidéo projection numérique multifaisceaux, est réalisée à l'aide d'un certain nombre de dispositifs modules sources optiques, p.ex. (50), (51), et (52), ayant une longueur d'onde d'émission différente, p.ex. rouge, vert et bleu, et d'un certain nombre de miroirs/filtres (53), (54), (55), (56), (61), (62) et (63) permettant la recombinaison d'un certain nombre de faisceaux distincts en un groupe d'un certain nombre de faisceaux -15 REVENDICATIONS parallèles superposés ou très proches les uns des autres. La résultante est un faisceau coloré (57) dont le spectre dépend de la proportion de l'intensité lumineuse et de la longueur d'onde de chacun des faisceaux. La direction du faisceau issu du générateur de faisceau coloré est ajustable en statique ou dynamique à l'aide d'un certain nombre de dispositifs, p.ex. de type vis, micro-vérin, piézoélectrique, ou tout autre élément permettant une légère modification de l'orientation des différents miroirs/filtres composants le dispositif. Une variante possible est l'utilisation d'un ou plusieurs cubes de recombinaisons classiques à la place des miroirs/filtres (54) et (55). 9 ) Dispositif (FIG. 15), (FIG. 16) et (FIG. 17) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le périscope pour déviation d'un certain nombre de faisceaux lumineux parallèles (83), issus d'une tête matricielle optique, ou d'un certain nombre de modules sources optiques, est composé d'un habitacle ou cache de protection (70) de forme parallélépipédique, ou cylindrique, creux ou réalisé dans la masse d'un matériaux transparent aux longueurs d'ondes considérées, complété d'un certain nombre de miroirs/filtres, p.ex. (84), (85), (86), (87), (88) et (89), permettant par réflexions et/ou transmissions successives de modifier l'orientation de la direction de propagation d'un certain nombre de faisceaux lumineux parallèles sans modifier la colinéarité entre chacun de ceux-ci. Le miroir/filtre en entrée du périscope de déviation est réalisé p.ex. avec un certain nombre de petits miroirs/filtres sur des supports (92) maintenus en place par un support (93) selon p.ex. des marches d'escalier. Ce support pouvant être monté sur des éléments de correction dynamique de type vis, micro-vérins, piézoélectrique... 10 ) Dispositif (FIG. 18) et (FIG. 19) selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'agencement de modules sources optique permet de réaliser un ensemble d'un certain nombre de faisceaux colinéaires dans un encombrement réduit sans modification des caractéristiques ou propriétés intrinsèques des faisceaux. Selon les variantes l'agencement des modules sources (94) peut-être p.ex. sous la forme de marches d'escalier (95), en quinconce (96), en forme de "V " (97) et (98), ou tout autre arrangement géométrique permettant d'obtenir un groupe d'un certain nombre de faisceaux colinéaires régulièrement espacés.