FR2899980A1

FR2899980A1 - Image displaying device, has dyson catadioptric relay system adapted to relay image generated by one of imagers on another image generated by other imager, where imagers are formed by optic valves e.g. liquid crystal on silicon valves

Info

Publication number: FR2899980A1
Application number: FR0653971A
Authority: FR
Inventors: Pascal Benoit; Guilhem Dubroca
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2007-10-19

Abstract

The device has an imager (3) for spatially modulating radiation to be projected for generating an image, and another imager (6) for spatially modulating the image for generating another image, where the imagers are formed by modulable optic valves e.g. liquid crystal on silicon valves. A dyson catadioptric relay system (4) is intercalated between the imagers and is adapted to relay the former image on the latter imager. The system has a mirror (44) comprising a concave spherical reflective surface.

Description

L'invention concerne un système d'affichage d'images qui comprend unThe invention relates to an image display system which comprises a

premier imageur et un deuxième imageurs disposés en série, où le premier imageur est apte à générer une image primaire sur le deuxième imageur via un système relais catadioptrique, et où le deuxième imageur est apte à moduler spatialement ladite image primaire. De tels dispositifs, comme par exemple ceux décrits dans les documents US2006/018040, WO2004/051995, EP1549056 (figures 24-25), WO03/016998, permettent d'élargir considérablement la gamme dynamique d'affichage des images ( High Dynamic Range en langue anglaise). Le document US2003/223044 décrit l'utilisation d'un système catadioptrique dans un dispositif d'affichage par projection à un seul imageur, dans le but de ramener l'image à projeter à une distance suffisamment proche de l'objectif malgré l'encombrement des certains composants optiques, notamment de polarisation. Un but de l'invention est d'améliorer la qualité de l'affichage des images en diminuant, notamment, les défauts qui résultent du système optique qui assure le relais entre les deux imageurs. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'affichage d'images par projection d'un rayonnement, comprenant, : - en série sur le trajet dudit rayonnement, un premier imageur apte à moduler spatialement un rayonnement à projeter pour générer une image primaire, et un deuxième imageur apte à moduler spatialement ladite image primaire pour générer une image secondaire, - et un système relais catadioptrique qui est intercalé entre le premier et le deuxième imageur et qui est apte à relayer ladite image primaire sur ce 25 deuxième imageur, où le système catadioptrique relais est du type Dyson . Un système catadioptrique de type Dyson est un système optique qui comprend au moins un groupe de lentilles et un miroir concave dont la surface réfléchissante est confondue avec la pupille d'ouverture ( aperture stop en 30 langue anglaise) ; la structure de ce système lorsqu'il est déplié est symétrique par rapport au point d'intersection entre son axe optique et la pupille de ce système, de sorte que les aberrations d'ordre impair, notamment d'ordre 3 (aberrations dites de Seidel ), comme les aberrations de coma, de distorsion, ou les aberrations latérales de couleurs, sont éliminées. On entend par système déplié un système reconstitué symétriquement par rapport au miroir. Le grandissement d'un système catadioptrique de type Dyson est toujours 5 de 1, de sorte que l'objet et l'image au travers de ce système respectent les mêmes symétries que le système lui-même. Un avantage des systèmes catadioptriques de type Dyson est qu'ils sont télécentriques, comme les systèmes optiques d'autre types qui sont décrits, pour d'autres applications, dans les documents US5625488 et EP0798585 ; 10 avantageusement, la télécentricité du système catadioptrique relais selon l'invention assure une bonne uniformité des couleurs sur toute l'image affichée. Les systèmes catadioptriques de type Dyson sont décrits notamment dans la publication intitulée : "Unit Magnification Optical System Without Seidel Aberrations", par J. Dyson, publiée en juillet 1959 dans le Journal of the 15 Optical Society of America , Vol. 49, n 7, p.713. Des tels systèmes catadioptriques sont notamment utilisés dans des dispositifs de photolithographie ou de scannérisation ; des systèmes catadioptriques sont notamment décrits dans les documents US4171870, US4334300, US5808805, US5943171. 20 Comme système catadioptrique relais, on peut également utiliser le système Dyson décrit dans le document US5559629 : l'axe optique (ou rayon moyen) du faisceau incident pénétrant dans ce système est décalé par rapport à l'axe optique (ou rayon moyen) du faisceau émergeant de ce système, l'axe optique de ce système étant parallèle et équidistant à ces deux précédents 25 axes optiques (ou rayons moyens). De préférence, le système catadioptrique relais de type Dyson comprend : - un miroir comprenant, d'un côté, une surface réfléchissante concave ; - un groupe de lentilles disposé du même côté que la surface réfléchissante par rapport audit miroir, 30 - des moyens pour diriger sur ledit groupe de lentilles le rayonnement incident qui provient du premier imageur et pour diriger sur le deuxième imageur le rayonnement réfléchi qui provient dudit groupe de lentilles, ledit groupe de lentilles et lesdits moyens de direction du rayonnement étant adaptés pour que ledit rayonnement qui provient du premier imageur traverse ledit groupe de lentilles jusqu'à ladite surface réfléchissante, et soit réfléchi par ladite surface réfléchissante au travers dudit groupe de lentilles jusqu'au dit deuxième imageur. first imager and a second imagers arranged in series, wherein the first imager is able to generate a primary image on the second imager via a catadioptric relay system, and wherein the second imager is able to spatially modulate said primary image. Such devices, such as those described in documents US2006 / 018040, WO2004 / 051995, EP1549056 (FIGS. 24-25) and WO03 / 016998, make it possible to considerably widen the dynamic display range of the images (High Dynamic Range in English language). The document US2003 / 223044 describes the use of a catadioptric system in a single-image projection display device, with the aim of bringing the image to be projected at a distance sufficiently close to the objective despite the clutter. some optical components, including polarization. An object of the invention is to improve the quality of the display of images by decreasing, in particular, the defects that result from the optical system that provides the relay between the two imagers. For this purpose, the subject of the invention is a device for displaying images by projection of a radiation, comprising: in series on the path of said radiation, a first imager adapted to spatially modulate a radiation to be projected to generate a primary image, and a second imager capable of spatially modulating said primary image to generate a secondary image, and a catadioptric relay system which is interposed between the first and second imagers and which is capable of relaying said primary image on this second imager, where the relay catadioptric system is of the Dyson type. A catadioptric system of the Dyson type is an optical system which comprises at least one lens group and a concave mirror whose reflective surface is coincident with the aperture stop (English aperture stop); the structure of this system when it is unfolded is symmetrical with respect to the point of intersection between its optical axis and the pupil of this system, so that the aberrations of odd order, in particular of order 3 (so-called Seidel aberrations ), such as coma aberrations, distortion, or lateral color aberrations, are eliminated. By unfolded system is meant a system reconstituted symmetrically with respect to the mirror. The magnification of a catadioptric system of the Dyson type is always 5 to 1, so that the object and the image through this system respect the same symmetries as the system itself. An advantage of Dyson-type catadioptric systems is that they are telecentric, such as optical systems of other types which are described for other applications in US5625488 and EP0798585; Advantageously, the telecentricity of the relay catadioptric system according to the invention ensures good uniformity of colors throughout the displayed image. The catadioptric systems of the Dyson type are described in particular in the publication entitled "Unit Magnification Optical System Without Seidel Aberrations", by J. Dyson, published in July 1959 in the Journal of the Optical Society of America, Vol. 49, No. 7, p.713. Such catadioptric systems are especially used in photolithography or scanning devices; catadioptric systems are described in particular in US4171870, US4334300, US5808805, US5943171. As a relay catadioptric system, it is also possible to use the Dyson system described in document US5559629: the optical axis (or average radius) of the incident beam penetrating into this system is shifted with respect to the optical axis (or average radius) of the beam emerging from this system, the optical axis of this system being parallel and equidistant to these two previous 25 optical axes (or medium radii). Preferably, the Dyson type retro-reflecting catadioptric system comprises: a mirror comprising, on one side, a concave reflecting surface; a group of lenses arranged on the same side as the reflective surface with respect to said mirror, means for directing on said group of lenses the incident radiation coming from the first imager and for directing on the second imager the reflected radiation coming from said group of lenses, said lens group and said radiation directing means being adapted for said radiation from the first imager to pass through said lens group to said reflecting surface, and to be reflected by said reflecting surface through said group of lenses; lenses to said second imager.

La concavité du miroir est tournée vers les faisceaux lumineux incident et réfléchi sur ce miroir. De préférence, ladite surface réfléchissante est approximativement sphérique. Selon une première variante, le premier imageur est formé par un réseau de valves optiques modulables. Ces valves sont aptes à moduler spatialement un rayonnement à projeter ; il peut s'agir notamment de valves à micromiroirs ( DMD - Digital Micromirror Device en langue anglaise) ou des valves à cristaux liquides (par exemple LCOS - Liquid Crystal On Silicon en langue anglaise) ; dans ce cas, le dispositif d'affichage d'images comprend un système d'illumination doté d'une source de rayonnement ; ce système d'illumination est de préférence apte à éclairer de manière homogène la surface du premier imageur. La modulation spatiale de cet éclairement homogène par le premier imageur génère alors l'image primaire, qui est reportée par le système optique relais sur le deuxième imageur ; la modulation spatiale de l'image primaire par le deuxième imageur génère alors l'image secondaire, qui, à la taille près, correspond généralement à l'image à afficher. Les systèmes d'illumination d'imageurs sont connus en eux-mêmes et ne seront pas décrits ici en détail. Selon une deuxième variante, le premier imageur est formé par un réseau d'émetteurs modulables de lumière formant la source du rayonnement à projeter ; il peut s'agir notamment d'un réseau de LED ( Light Emitting Diode en langue anglaise) ; la modulation spatiale des émetteurs du premier imageur génère alors l'image primaire ; la combinaison du réseau d'émetteurs et du système catadioptrique relais forme un système d'illumination pour le deuxième imageur. The concavity of the mirror is turned towards the incident light beams and reflected on this mirror. Preferably, said reflective surface is approximately spherical. According to a first variant, the first imager is formed by a network of modular optical valves. These valves are able to spatially modulate radiation to be projected; these may include micromirror devices (DMDs) or liquid crystal valves (eg LCOS - Liquid Crystal On Silicon in English); in this case, the image display device comprises an illumination system provided with a radiation source; this illumination system is preferably capable of uniformly illuminating the surface of the first imager. The spatial modulation of this homogeneous illumination by the first imager then generates the primary image, which is reported by the relay optical system on the second imager; the spatial modulation of the primary image by the second imager then generates the secondary image, which, to the size, generally corresponds to the image to be displayed. Imager illumination systems are known per se and will not be described here in detail. According to a second variant, the first imager is formed by a network of modulatable light emitters forming the source of the radiation to be projected; this may include a LED network (Light Emitting Diode in English); the spatial modulation of the emitters of the first imager then generates the primary image; the combination of transmitter network and relay catadioptric system forms an illumination system for the second imager.

De préférence, le deuxième imageur est formé par un réseau de valves optiques modulables. Ces valves optiques sont éclairées par le premier imageur via le système catadioptrique relais ; les valves optiques sont par exemple des valves à micromiroirs ( DMD ) ou des valves à cristaux liquides (par exemple LCOS ). De préférence, les valves optiques du deuxième imageur sont des valves à cristaux liquides et lesdits moyens de direction du rayonnement comprennent au moins un séparateur de polarisation. Ce séparateur de polarisation ou PBS ( polarisation beam splitter en langue anglaise) est notamment apte : - à transmettre vers ledit miroir le rayonnement provenant du premier imageur, et à réfléchir le rayonnement réfléchi par ledit miroir vers le deuxième imageur ; - ou à réfléchir vers ledit miroir le rayonnement provenant du premier imageur, et à transmettre le rayonnement réfléchi par ledit miroir vers le deuxième imageur. Selon une variante préférentielle, le premier et le deuxième imageurs sont coplanaires. Preferably, the second imager is formed by a network of modular optical valves. These optical valves are illuminated by the first imager via the relay catadioptric system; the optical valves are for example micromirror valves (DMD) or liquid crystal valves (for example LCOS). Preferably, the optical valves of the second imager are liquid crystal valves and said radiation directing means comprise at least one polarization separator. This polarization splitter or PBS (polarization beam splitter in English) is particularly suitable: - to transmit to said mirror the radiation from the first imager, and reflect the radiation reflected by said mirror to the second imager; or reflecting towards said mirror the radiation from the first imager, and transmitting the radiation reflected by said mirror to the second imager. According to a preferred variant, the first and second imagers are coplanar.

Le système catadioptrique relais comprend alors généralement une lame quart d'onde disposé entre le miroir et le groupe de lentilles. Les moyens de direction du rayonnement peuvent également comprendre des lentilles, notamment une première lentille de champ disposée entre le premier imageur et le séparateur de polarisation, et une deuxième lentille de champ disposée entre le séparateur de polarisation et le deuxième imageur. Selon une variante préférentielle, la définition du premier imageur est égale la définition du deuxième imageur. La définition d'un imageur correspond au nombre de valves optiques ou d'émetteurs utilisés pour composer l'image à générer par cet imageur. Plus le nombre de valves optiques ou d'émetteurs est important, meilleure sera la définition de l'image générée. Elle est généralement exprimée en nombre de pixels horizontaux et verticaux. Selon une autre variante, les définitions des imageurs sont différentes ; à chaque valve optique ou à chaque émetteur du premier imageur correspond alors, via le système catadioptrique relais, un groupe de valves optiques du deuxième imageur. La définition du deuxième imageur correspond généralement à celle de l'image à afficher, et le dispositif selon l'invention comprend de préférence un écran de projection et un objectif de projection apte à imager l'image secondaire générée par le deuxième imageur sur ledit écran. L'image finale est alors affichée sur l'écran. L'objectif de projection apporte généralement un grandissement supérieur à 10 de l'image secondaire. Les écrans et les objectifs de projection sont connus en eux-mêmes et ne seront pas décrits ici en détail. The relay catadioptric system then generally comprises a quarter wave plate disposed between the mirror and the lens group. The radiation direction means may also include lenses, including a first field lens disposed between the first imager and the polarization splitter, and a second field lens disposed between the polarization splitter and the second imager. According to a preferred variant, the definition of the first imager is equal to the definition of the second imager. The definition of an imager corresponds to the number of optical valves or emitters used to compose the image to be generated by this imager. The higher the number of optical valves or transmitters, the better the definition of the generated image. It is usually expressed in number of horizontal and vertical pixels. According to another variant, the definitions of the imagers are different; each optical valve or transmitter of the first imager then corresponds, via the relay catadioptric system, to a group of optical valves of the second imager. The definition of the second imager generally corresponds to that of the image to be displayed, and the device according to the invention preferably comprises a projection screen and a projection lens capable of imaging the secondary image generated by the second imager on said screen . The final image is then displayed on the screen. The projection lens generally provides a magnification greater than 10 of the secondary image. Projection screens and lenses are known in themselves and will not be described here in detail.

Selon une variante, c'est l'écran de projection lui-même qui incorpore le deuxième imageur, tel que décrit notamment dans le document WO03/077013. Pour l'affichage d'une image par le dispositif selon l'invention, les valves optiques ou émetteurs du premier imageur, et les valves optiques du deuxième imageur, sont pilotées de manière à ce que le deuxième imageur forme l'image à afficher ; la modulation de ces valves optiques ou émetteurs est réalisée d'une manière connue en elle-même en amplitude et/ou en durée ; les documents US2006/018040, WO2004/051995, EP1549056, déjà cités, et les documents EP1269756, US2005/195223 décrivent des moyens pour piloter le premier et le deuxième imageur d'un dispositif selon l'invention. According to a variant, it is the projection screen itself which incorporates the second imager, as described in particular in WO03 / 077013. For the display of an image by the device according to the invention, the optical valves or emitters of the first imager, and the optical valves of the second imager, are controlled so that the second imager forms the image to be displayed; the modulation of these optical valves or emitters is carried out in a manner known per se in amplitude and / or in duration; the documents US2006 / 018040, WO2004 / 051995, EP1549056, already mentioned, and the documents EP1269756, US2005 / 195223 describe means for controlling the first and the second imager of a device according to the invention.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 illustre un mode de réalisation du dispositif d'affichage selon l'invention ; - les figures 2, 3 et 4 représentent des variantes du mode de réalisation de la figure 1. En référence à la figure 1, on va maintenant décrire un mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'images selon l'invention, qui comprend : - un système d'illumination 1, non représenté, comprenant une source de 25 rayonnement à projeter ; - un premier imageur 3, formé par un réseau de valves optiques modulables par transmission, à cristaux liquides, qui sont éclairées par le système d'illumination 1 et qui sont aptes à moduler spatialement le faisceau de cet éclairement pour former une image primaire ; 30 - un deuxième imageur 6, formé également par un réseau de valves optiques modulables par transmission, également à cristaux liquides ; - un système relais catadioptrique (4) de type Dyson , intercalé entre le premier imageur 3 et le deuxième imageur 6, apte à relayer sur le deuxième imageur 6 l'image primaire générée par le premier imageur 3 ; - un objectif de projection 7 (non représenté) et un écran de projection (non référencé) ; - des moyens de pilotage des valves optiques du premier imageur et du 5 deuxième imageur, non référencés et non représentés. Le système d'illumination 1 est adapté pour éclairer de manière homogène la surface du premier imageur 3 ; il comprend par exemple une source lumineuse dotée d'un miroir parabolique formant un premier faisceau, un polariseur et un système de recyclage de polarisation pour générer un deuxième faisceau 10 polarisé, des moyens d'intégration comme un intégrateur barreau pour former une surface d'éclairement homogène polarisée à partir du deuxième faisceau, et un premier groupe de lentilles apte à imager cette surface d'éclairement homogène polarisée sur le premier imageur. Le système d'illumination 1 est adapté pour éclairer séquentiellement la surface du premier 15 imageur 3 par différentes couleurs primaires, généralement rouge, vert et bleu ; à cet effet, le système d'illumination 1 comprend par exemple une roue colorée coupant le faisceau d'illumination, généralement à l'entrée de l'intégrateur barreau ; cette roue colorée est segmentée en une successions de filtres optiques correspondant aux différentes couleurs primaires ; la rotation de cette 20 roue implique que chaque filtre coupe successivement le faisceau d'éclairement, ce qui provoque l'éclairage séquentiel du premier imageur par les différentes couleurs que les filtres transmettent. Le deuxième imageur 6 est éclairé par le premier imageur 3 via le système catadioptrique relais 4 ; ce deuxième imageur 6 est apte à moduler 25 spatialement le faisceau de cet éclairement pour former une image secondaire, qui est, au grandissement près, identique à l'image projetée sur l'écran de projection par l'objectif de projection. Le système catadioptrique relais 4 de type Dyson comprend : - un miroir 44 comprenant, d'un côté, une surface réfléchissante concave 30 approximativement sphérique ; - un deuxième groupe de lentilles 42, disposé du même côté de ce miroir que la surface réfléchissante, - un séparateur de polarisation 41 de type PBS , positionné pour diriger le rayonnement modulé issu du premier imageur 3 sur le deuxième groupe de lentilles 42 et pour diriger le rayonnement provenant du groupe de lentilles 42 sur le deuxième imageur 6. Le groupe de lentilles 42 et le séparateur de polarisation 41 sont adaptés pour que le rayonnement issu du premier imageur 3 traverse le deuxième groupe de lentilles 42 jusqu'à la surface réfléchissante du miroir 44, et soit réfléchi par cette surface réfléchissante au travers du groupe de lentilles 42 jusqu'au deuxième imageur 6. A cette fin, le système catadioptrique relais 4 comprend une lame quart d'onde 43 apte à obtenir une polarisation adaptée pour que le séparateur de polarisation 41 renvoie effectivement le rayonnement réfléchi sur le deuxième imageur 6, et non pas vers le premier imageur 3. Le premier imageur et le deuxième imageur ont la même taille ; plus précisément, les deux imageurs ont une surface de modulation spatiale identique, de manière à produire des images de format identique. Le nombre de valves optiques du premier imageur est égale au nombre de valves optiques du deuxième imageur ; à chaque valve optique du premier imageur correspond alors, via le système catadioptrique relais, une valve optique du deuxième imageur. La définition des imageurs correspond à celle de l'image à afficher sur l'écran de projection. The invention will be better understood on reading the description which follows, given by way of non-limiting example, and with reference to the appended figures in which: FIG. 1 illustrates an embodiment of the display device according to FIG. invention; FIGS. 2, 3 and 4 represent variants of the embodiment of FIG. 1. Referring to FIG. 1, an embodiment of an image display device according to the invention will now be described. which comprises: an illumination system 1, not shown, comprising a source of radiation to be projected; a first imager 3, formed by a network of transmission-modulated optical valves, with liquid crystals, which are illuminated by the illumination system 1 and which are able to spatially modulate the beam of this illumination to form a primary image; A second imager 6, also formed by a network of transmittable optical valves, also of liquid crystal; a catadioptric relay system (4) of the Dyson type, interposed between the first imager 3 and the second imager 6, able to relay on the second imager 6 the primary image generated by the first imager 3; a projection lens 7 (not shown) and a projection screen (not referenced); control means of the optical valves of the first imager and the second imager, unreferenced and not shown. The illumination system 1 is adapted to uniformly illuminate the surface of the first imager 3; it comprises, for example, a light source having a parabolic mirror forming a first beam, a polarizer and a polarization recycling system for generating a second polarized beam, integration means such as a bar integrator to form a beam surface. polarized homogeneous illumination from the second beam, and a first lens group capable of imaging this homogeneous illumination surface polarized on the first imager. The illumination system 1 is adapted to sequentially illuminate the surface of the first imager 3 with different primary colors, usually red, green and blue; for this purpose, the illumination system 1 comprises for example a colored wheel intersecting the illumination beam, generally at the entrance of the bar integrator; this colored wheel is segmented into a succession of optical filters corresponding to the different primary colors; the rotation of this wheel implies that each filter successively intersects the illumination beam, which causes sequential illumination of the first imager by the different colors that the filters transmit. The second imager 6 is illuminated by the first imager 3 via the catadioptric relay 4 system; this second imager 6 is able to spatially modulate the beam of this illumination to form a secondary image, which is, to the nearest magnification, identical to the image projected on the projection screen by the projection lens. The catadioptric relay system 4 of the Dyson type comprises: a mirror 44 comprising, on one side, an approximately spherical concave reflecting surface 30; a second lens group 42, disposed on the same side of this mirror as the reflecting surface, a PBS type polarization splitter 41, positioned to direct the modulated radiation from the first imager 3 onto the second lens group 42 and to directing the radiation from the lens group 42 to the second imager 6. The lens group 42 and the polarization splitter 41 are adapted so that the radiation from the first imager 3 passes through the second lens group 42 to the reflecting surface of the mirror 44, and is reflected by this reflecting surface through the lens group 42 to the second imager 6. For this purpose, the relay catadioptric system 4 comprises a quarter-wave plate 43 adapted to obtain a polarization adapted for that the polarization separator 41 effectively returns the reflected radiation to the second imager 6, and not to the first imager 3 The first imager and the second imager have the same size; more precisely, the two imagers have an identical spatial modulation surface, so as to produce images of identical format. The number of optical valves of the first imager is equal to the number of optical valves of the second imager; each optical valve of the first imager then corresponds, via the relay catadioptric system, to an optical valve of the second imager. The definition of the imagers corresponds to that of the image to be displayed on the projection screen.

On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention, pour l'affichage d'une image sur l'écran, composée du même nombre de pixels que le deuxième imageur û et aussi ici le premier imageur - compte de valves optiques. Chaque valve du deuxième imageur û et aussi ici le premier imageur - correspond à un pixel de l'image à afficher. Chaque image à afficher est subdivisée d'une manière connue en elle-même en trois sous-images primaires, rouge, verte et bleu, qui sont adaptées pour que leur fusion temporelle par un oeil regardant l'écran de projection produise l'image à afficher ; l'intervalle de temps entre l'affichage de chaque sous-image est donc suffisamment court pour obtenir ce phénomène de fusion des couleurs. We will now describe an example of implementation of the device according to the invention, for displaying an image on the screen, composed of the same number of pixels as the second imager û and also here the first imager - account of optical valves. Each valve of the second imager - and here also the first imager - corresponds to a pixel of the image to be displayed. Each image to be displayed is subdivided in a manner known in itself into three primary sub-images, red, green and blue, which are adapted so that their temporal fusion by an eye looking at the projection screen produces the image at display ; the time interval between the display of each sub-image is therefore short enough to obtain this color merging phenomenon.

Pour l'affichage d'une image par le dispositif précédemment décrit, on affiche donc successivement une sous-image rouge, une sous-image verte, puis une sous-image verte, dans l'ordre de couleur des filtres de la roue colorée, à la cadence de rotation de cette roue. For the display of an image by the device described above, therefore, a red sub-image, a green sub-image and then a green sub-image are successively displayed, in the color order of the filters of the color wheel, at the rate of rotation of this wheel.

Dans une première séquence d'illumination où le système d'illumination 1 éclaire le premier imageur par une lumière homogène de teinte rouge, les moyens de pilotage délivrent au premier imageur des signaux de modulation aptes à générer une sous-image primaire rouge ; les valves du premier imageur 3 modulent donc spatialement le rayonnement provenant du système d'illumination 1 ; la sous-image primaire rouge est relayée avec un grandissement de 1 sur le deuxième imageur, via le système catadioptrique relais 4 ; les moyens de pilotage délivrent au deuxième imageur des signaux de modulation de cette sous-image primaire rouge qui sont aptes à générer une sous-image secondaire rouge, qui est ensuite projetée sur l'écran de projection par l'objectif de projection ; on obtient ainsi l'affichage de la sous-image rouge. Dans une deuxième séquence d'illumination où le système d'illumination 1 éclaire le premier imageur par une lumière homogène de teinte verte, les moyens de pilotage délivrent au premier imageur des signaux de modulation aptes à générer une sous-image primaire verte et délivrent au deuxième imageur des signaux de modulation de cette sous-image primaire verte qui sont aptes à générer une sous-image secondaire verte, qui est ensuite projetée sur l'écran de projection par l'objectif de projection ; on obtient ainsi l'affichage de la sous-image verte. In a first illumination sequence where the illumination system 1 illuminates the first imager by a homogeneous light of red hue, the control means deliver to the first imager modulation signals capable of generating a red primary subimage; the valves of the first imager 3 thus spatially modulate the radiation coming from the illumination system 1; the red primary sub-image is relayed with a magnification of 1 on the second imager, via the relay 4 catadioptric system; the control means deliver to the second imager modulation signals of this red primary subimage which are able to generate a red sub-secondary image, which is then projected onto the projection screen by the projection lens; This gives the display of the red sub-image. In a second illumination sequence where the illumination system 1 illuminates the first imager by a homogeneous green-tone light, the control means deliver to the first imager modulation signals able to generate a green primary sub-image and deliver the second imager of the modulation signals of this green primary sub-image which are able to generate a green sub-secondary image, which is then projected onto the projection screen by the projection lens; this gives the display of the green sub-image.

On procède d'une manière analogue pour l'affichage de la sous-image bleue. On obtient alors, par fusion temporelle des trois sous-images affichées, rouge, verte et bleue, l'affichage global de l'image. Grâce au système catadioptrique relais 4, dans le transfert d'image entre le premier imageur et le deuxième imageur, les aberrations d'ordre impair comme les aberrations de coma, de distorsion, ou les aberrations latérales de couleurs, sont éliminées. Par ailleurs, un tel système présente l'avantage d'être télécentrique tant du côté objet que du côté image. On obtient ainsi une meilleure qualité d'affichage des images. Les figures 2 à 4 présentent des variantes du dispositif d'affichage de la figure 30 1 Les variantes représentées aux figures 2 et 3 se différentient essentiellement par le fait que les deux imageurs 3', 4' fonctionnent par réflexion, et non pas par transmission ; les deux imageurs sont alors ici des réseaux de valves optiques de type LCOS. De ce fait, ces variantes se différentient également par : - un cube PBS séparateur de polarisation 2, disposé entre le système d'illumination 1 et le système catadioptrique relais 4, apte à diriger le rayonnement polarisé provenant du système d'illumination 1 sur le premier imageur 3 et à diriger le rayonnement modulé provenant du premier imageur 3 vers le système catadioptrique relais 4 ; - un cube PBS séparateur de polarisation 5, disposé entre le système catadioptrique relais 4 et l'objectif de projection 7, apte à diriger sur le deuxième imageur 6 le rayonnement modulé par le premier imageur 3 et issu du système catadioptrique relais 4 et à diriger le rayonnement modulé par le deuxième imageur sur l'objectif de projection 7. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le cube PBS séparateur de polarisation 2 réfléchit le rayonnement provenant du système d'illumination 1 sur le premier imageur 1 et transmet au système catadioptrique relais 4 le rayonnement modulé par cet imageur ; le cube PBS séparateur de polarisation 5 réfléchit le rayonnement provenant du système catadioptrique relais 4 sur le deuxième imageur 6 et transmet à l'objectif de projection 7 le rayonnement modulé par cet imageur. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le cube PBS séparateur de polarisation 2 transmet au premier imageur 1 le rayonnement provenant du système d'illumination 1 et réfléchit vers le système catadioptrique relais 4 le rayonnement modulé par cet imageur ; le cube PBS séparateur de polarisation 5 transmet au deuxième imageur 6 le rayonnement provenant du système catadioptrique relais 4 et réfléchit vers l'objectif de projection 7 le rayonnement modulé par cet imageur. La variante représentée à la figure 4 se différentie essentiellement par le fait que les moyens pour diriger sur le groupe de lentilles 42 le rayonnement incident qui provient du premier imageur 3' et pour diriger sur le deuxième imageur 6' le rayonnement réfléchi qui provient du groupe de lentilles 42 sont formés par deux cubes PBS séparateur de polarisation 2', 5', l'un 2' spécifiquement pour diriger sur le groupe de lentilles 42 le rayonnement incident qui provient du premier imageur 3', l'autre 5' pour diriger sur le deuxième imageur 6' le rayonnement réfléchi qui provient du groupe de lentilles 42 ; avantageusement, ces deux cubes PBS sont disposés de façon à ce que le premier 3' et le deuxième 6' imageurs soient coplanaires ; une paroi opaque 8 sépare les deux cubes, ce qui limite avantageusement les risques de pollution lumineuse des imageurs entre eux. On aboutit ainsi à un système catadioptrique relais tel que décrit dans le document US5559629 : l'axe optique (ou rayon moyen) du faisceau incident pénétrant dans ce système est décalé par rapport à l'axe optique (ou rayon moyen) du faisceau émergeant de ce système, l'axe optique de ce système étant parallèle et équidistant à ces deux précédents axes optiques (ou rayons moyens). An analogous procedure is used for displaying the blue subimage. We then obtain, by temporal fusion of the three sub-images displayed, red, green and blue, the global display of the image. Thanks to the relay 4 catadioptric system, in the image transfer between the first imager and the second imager, odd-order aberrations such as coma, distortion aberrations, or lateral color aberrations are eliminated. Moreover, such a system has the advantage of being telecentric both on the object side and on the image side. This results in a better image display quality. FIGS. 2 to 4 show variants of the display device of FIG. 1. The variants represented in FIGS. 2 and 3 differ essentially in that the two imagers 3 ', 4' operate by reflection, and not by transmission. ; the two imagers are here LCOS optical valve networks. As a result, these variants are also differentiated by: a PBS polarization separator cube 2 disposed between the illumination system 1 and the relay catadioptric system 4, capable of directing the polarized radiation coming from the illumination system 1 onto the first imager 3 and to direct the modulated radiation from the first imager 3 to the catadioptric relay system 4; a PBS polarization separator cube 5, arranged between the catadioptric relay system 4 and the projection lens 7, capable of directing on the second imager 6 the radiation modulated by the first imager 3 and coming from the catadioptric relay system 4 and to be directed the radiation modulated by the second imager on the projection lens 7. In the embodiment of FIG. 2, the polarization separator PBS cube 2 reflects the radiation coming from the illumination system 1 on the first imager 1 and transmits to the relay catadioptric system 4 the radiation modulated by this imager; the PBS polarization separator cube 5 reflects the radiation from the relay catadioptric system 4 on the second imager 6 and transmits to the projection lens 7 the radiation modulated by this imager. In the embodiment of FIG. 3, the PBS polarization separator cube 2 transmits to the first imager 1 the radiation coming from the illumination system 1 and reflects the modulated radiation by this imager towards the relay catadioptric system 4; the PBS polarization separator cube 5 transmits the radiation from the relays catadioptric system 4 to the second imager 6 and reflects to the projection objective 7 the radiation modulated by this imager. The variant shown in Figure 4 differs essentially in that the means for directing on the lens group 42 the incident radiation from the first imager 3 'and to direct on the second imager 6' the reflected radiation from the group of lenses 42 are formed by two polarization separator PBS cubes 2 ', 5', one specifically for directing on the lens group 42 incident radiation from the first imager 3 ', the other 5' to direct on the second imager 6 'the reflected radiation which comes from the lens group 42; advantageously, these two PBS cubes are arranged so that the first 3 'and the second 6' imagers are coplanar; an opaque wall 8 separates the two cubes, which advantageously limits the risks of light pollution of the imagers between them. This leads to a relay catadioptric system as described in document US5559629: the optical axis (or average radius) of the incident beam penetrating into this system is offset with respect to the optical axis (or average radius) of the beam emerging from this system, the optical axis of this system being parallel and equidistant to these two previous optical axes (or medium radii).

La présente invention a été décrite en se référant à des imageurs à valves optiques à cristaux liquides ; il est évident pour l'homme du l'art qu'elle peut s'appliquer à d'autres types d'imageurs sans sortir du cadre des revendications ci-après. The present invention has been described with reference to liquid crystal optical valve imagers; it is obvious to those skilled in the art that it can be applied to other types of imagers without departing from the scope of the claims below.

Claims

1. Apparatus for displaying images by projection of radiation, comprising: - in series in the path of said radiation, a first imager (3; 3 ') adapted to spatially modulate a radiation to be projected to generate a primary image, and a second imager (6; 6 ') adapted to spatially modulate said primary image to generate a secondary image, - and a catadioptric relay system (4; 4') which is interposed between the first (3) and the second imager (6 6 ') and which is able to relay said primary image to this second imager (6; 6'), characterized in that said relay catadioptric system (4; 4 ') is of the Dyson type.

2. Device according to claim 1 characterized in that said catadioptric relay system (4; 4 ') of Dyson type comprises: - a mirror (44) comprising, on one side, a concave reflecting surface; a lens group (42) disposed on the same side as the reflective surface with respect to said mirror (44), and means for directing on said lens group (42) incident radiation from the first imager (3; ') and for directing on the second imager (6; 6') the reflected radiation coming from said lens group (42), ... said lens group (42) and said radiation directing means being adapted for said radiation from the first imager passes through said lens group to said reflective surface, and is reflected by said reflective surface through said lens group to said second imager.

3. Device according to any one of claims 1 to 2 characterized in that the first imager (3; 6 ') is formed by a network of modular optical valves.

4. Device according to any one of claims 1 to 2 characterized in that the first imager (3; 3 ') is formed by a network of modulatable light emitters forming the source of the radiation to be projected.

5. Device according to claim 3 or 4 characterized in that the second imager (6; 6 ') is formed by a network of adjustable optical valves.

6. Device according to claim 5 characterized in that said optical valves of the second imager (6; 6 ') are liquid crystal valves and in that said radiation directing means comprise at least one polarization separator (41).

7. Device according to any one of claims 5 to 6 characterized in that the first (3 ') and second (6') imagers are coplanar.

8. Device according to any one of claims 5 to 7 characterized in that the definition of the first imager is equal to the definition of the second imager.

9. An image display device according to any preceding claim characterized in that it comprises a projection screen and a projection lens capable of imaging the secondary image generated by the second imager on said screen.