WO2008135515A1 - Dispositif et procede de calibration d'une source lumineuse - Google Patents

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WO2008135515A1
WO2008135515A1 PCT/EP2008/055384 EP2008055384W WO2008135515A1 WO 2008135515 A1 WO2008135515 A1 WO 2008135515A1 EP 2008055384 W EP2008055384 W EP 2008055384W WO 2008135515 A1 WO2008135515 A1 WO 2008135515A1
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WO
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light
light source
spectrum
emitted
captured
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/055384
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Inventor
Sébastien LAUX
Vincent Sincholle
Original Assignee
Thales
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    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/10—Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry
    • G—PHYSICS
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    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G01J3/1838—Holographic gratings

Definitions

  • the invention relates to a device for calibrating a light source.
  • SRGB is the acronym for standardized Red (Red), Green (Green), Blue (Blue).
  • SRGB is a color space whose purpose is to match colors between devices and applications such as screens, scanners, printers and digital cameras. SRGB eliminates the need for color management based on the assumption that all RGB devices have the same color space. A large number of consumer products adhere to this standard such as consumer scanners or digital cameras. The images that come out of these devices are sRGB images and at the other end of the chain, the photographic laboratories that process the digital images consider all the images they receive as sRGB images, whether or not accompanied by their sRGB profile. SRGB has also become the standard for image publishing on the Internet.
  • An ICC calibration profile is a digital file describing how a device reports colors. This file contains colorimetric information in the form of colorimetric coordinates (for example, RGB or CMYK).
  • the ICC profile is the link between the theoretical coordinates of the colors that one would like to achieve and the colorimetric coordinates of the colors actually reached by the device. For a screen, a scanner or a digital camera, the profile is RGB and in the case of a printer or plotter, it is a CMYK profile.
  • Standardizing the colors of flat screens involves either calibrating each monitor at the end of the chain, or integrating a tool capable of performing this operation within the monitor.
  • Today most monitors are equipped with a system for adjusting the color settings (via the buttons on the front for the computer monitors or the menus of the remote control for the television screens) but the adjustment is done visually and not not compared to a standard.
  • One method is to calibrate the screen by using a specialized utility such as the sights of television screens or utilities such as Adobe Gamma. This solution is not very precise, and the result depends heavily on the person calibrating the screen. It is better to check with a chart or a test image.
  • a second method is to have a probe, equipped with suction cups to attach to the screen.
  • the probe used may be either a colorimeter or a spectrophotometer.
  • the first one analyzes the source through 3 or 4 filters, while the second makes a measurement generally every 10nm over the entire visible spectrum, using a diffraction grating.
  • the spectrophotometer is more accurate and works without problems with all types of screens.
  • the calibration principle is based on the measurement of colors successively displayed on the screen, and the recording of the corresponding L * a * b * coordinates.
  • the profile of the screen is thus the link between the RGB coordinates and the coordinates L * a * b * .
  • probes are relatively expensive and reserved for professional use.
  • the invention aims to overcome the problems mentioned above by providing a device, integrated in the screen, capable of capturing the spectrum and to compare it with a reference value. In case of deviation, the device makes it possible to vary the spectrum of the monitor until it corresponds to the standard value.
  • the highlighting of the optical spectrum is advantageously carried out with a holographic Bragg grating, the perception, for example, using a CCD array and the interpretation part by a software part.
  • the use of a holographic Bragg grating makes it possible to reduce the size of the calibration device.
  • the invention can easily be integrated into a screen thanks to its compactness and its low cost of production.
  • the subject of the invention is a device for characterizing the spectrum of a light source, comprising:
  • means for capturing the light emitted by the light source means for guiding the captured light;
  • the means for guiding the separated light characterized in that the means for capturing the light emitted by the light source, the means for guiding the captured light, the means for separating the wavelengths of the captured light and the means for guiding the captured light are made in the same optical unit.
  • the optical block is formed:
  • a second holographic diffraction grating for separating the spectrum of the light captured by the first holographic grating.
  • the optical block is of rectangular parallelepipedal shape and comprises successive layers having index variations, said strata being parallel to each other and being inclined with respect to the longitudinal axis of the block.
  • said layers are formed of polymer materials or electro-optical materials of the liquid crystal type.
  • the spatial separation of the spectrum of the captured light, carried out by the optical block is linear.
  • the invention also relates to a device for calibrating a light source as a function of a standard comprising a reference optical spectrum, comprising:
  • the calibration device comprises automatic means for comparing the spectrum emitted by the light source to the reference spectrum.
  • the calibration device comprises automatic means for adjusting the spectrum emitted by the light source.
  • the means for capturing the light emitted by the light source comprise a waveguide.
  • the means for acquiring the spectrum comprise an electronic optical conversion system, notably a CMOS sensor, a CCD array or a CCD array.
  • the standard is in the form of a calibration profile.
  • the invention also relates to a display device comprising a light source, characterized in that it comprises the calibration device according to the invention.
  • the calibration device of the display device comprises a plurality of diffraction gratings distributed on the display device to be calibrated, said diffraction gratings addressing at least one means for acquiring the separated spectrum.
  • the invention also relates to a method for calibrating a light source implementing the calibration device according to the invention, characterized in that the calibration of a parameter of the light emitted by the light source comprises the following steps:
  • the adjustment of the parameter of the light emitted by the screen and the repetition of the step of separating the spectrum of the light emitted if the image is different from the standard, the adjustment of the parameter of the light emitted by the screen and the repetition of the step of separating the spectrum of the light emitted.
  • the method for calibrating a light source further comprises the following step: receiving the parameters of the calibration profile.
  • FIG. 1 represents a functional architecture of the calibration device according to the invention.
  • Figures 2a and 2b respectively show a linear spatial separation device wavelengths and a sectional view of said device.
  • FIG. 3 represents an exemplary embodiment of the device according to the invention, integrated with a light source.
  • Figure 4 shows the operation of an LCD screen.
  • FIG. 5 represents different steps of the calibration method according to the invention.
  • the subject of the invention is a device for characterizing the spectrum of a light source comprising a reference optical spectrum, comprising:
  • the means for guiding the separated light characterized in that the means for capturing the light emitted by the light source, the means for guiding the captured light, the means for separating the wavelengths of the captured light and the means for guiding the captured light are made in the same optical block, the means for guiding the separated light to bring the separated light from the means for separating the spectrum to the outside of the optical block for example.
  • the integration of these different means in a single optical unit allows a miniaturization such that the device can be integrated with a display device, for example in the form of one or more films arranged on the surface of the slab of a screen .
  • FIG. 1 represents a functional architecture of the calibration device of a light source as a function of a standard.
  • Said device comprises means for capturing the emitted light and directing it towards a wavelength separator 12.
  • Said calibration device according to the invention is remarkable in that said wavelength separator 12 comprises an optical block in the volume of which is formed a holographic diffraction grating.
  • the invention differs from a device according to the prior art by the combination of a means for capturing the emitted light and a means for separating wavelengths. Indeed, in a device according to the prior art comprising a holographic network, only the wavelength separation function is recorded in the optical block and the capture function is performed by an external component (for example, a coupled optical fiber to the optical block).
  • the invention is distinguished from the prior art by recording the two functions "capture” and "separation of wavelengths" in the same structure.
  • the means to achieve this structure are based on the recording of two networks in the optical block:
  • a second diffraction grating of the different wavelengths of the guided light This characteristic has the advantage, among other things, of being able to capture light over a large area (the surface of the optical block), which is different from the numerical aperture of an optical fiber. Indeed, by depositing a thin optical block (a film) including the two networks recorded on a monitor for example, we are able to recover the light emitted on the entire surface of the monitor is to separate the different wavelengths may interest us.
  • Said calibration device further comprises means for acquiring the separate wavelengths. These means are of the CCD sensor type and make it possible to convert the light into an electrical signal.
  • Said calibration device further comprises means for comparing
  • Wavelength comparison and parameter adjustment can be done manually by a user. However, advantageously, the comparison and adjustment functions of the parameters can be automated.
  • Figures 2a and 2b respectively show a linear spatial separation device wavelengths and a sectional view of said device.
  • Said separation device comprises an optical unit 20 in which is inscribed, by a holographic method, a diffraction grating operating in the Bragg regime.
  • said block 20 is of elongate rectangular parallelepiped shape, of photosensitive material in the volume of which appropriate radiation can form refractive index variations by successive layers 21.1, 21.2, 21.n. These strata 21.1, 21.2,
  • the linear spatial separation device associates a position at each of the wavelengths ⁇ -i, ⁇ 2 and ⁇ n .
  • This device is very compact and may have, for example, a thickness L 1 of 200 ⁇ m, a depth L 2 of 200 ⁇ m and a width L 3 of 2 cm.
  • the layers can be composed by different types of materials.
  • Said materials may for example be polymeric materials, electro-optical materials of the liquid crystal type or the like.
  • FIG. 3 represents an exemplary embodiment of the device according to the invention, integrated with a light source.
  • the spatial separation device is positioned to capture the light emitted by the light source 31.
  • the means for capturing the emitted light advantageously comprises a waveguide 32 for guiding the light to the means for separating the light lengths. waves of said light.
  • Said means for separating the wavelengths of said light advantageously comprise the spatial separation device 33 described above. Its spectral range is at least equivalent to the gamut of the eye (about 400-700nm). Its resolution is equivalent or better than that of current systems (from 1 to 10nm).
  • the means for acquiring the separate wavelengths comprises an acquisition system such as a strip 34 or CCD matrix.
  • the means for comparing the wavelengths emitted by the light source with the wavelengths of the standard comprise an analogue counter, a microcontroller or a microprocessor according to the complexity of adjustment and the cost.
  • the means for adjusting the wavelengths emitted by the light source include software for adjusting the parameters such as the primary colors of the light source. Such software is hosted by the system and processed by a microprocessor or microcontroller.
  • the invention also relates to a display device comprising a light source and the calibration device according to the invention.
  • Said display device may be an LCD screen for example.
  • Figure 4 shows the functionally of an LCD screen.
  • the liquid crystal 55 will change the propagation of light or more precisely its polarization. If an electric field is applied to them, the molecules, of elongated form, naturally arrange themselves in a parallel manner to each other.
  • the principle of the LCD screen consists in placing liquid crystals 55 sandwiched between two plates 53, 57 etched and oriented at 90 °. The screen is backlit with a light 51 polarized by a vertical polarizer 52. Under the effect of a voltage applied to a control matrix 54, the crystals are gradually oriented in the direction of the electric field.
  • Each pixel of the image consists of a cell of this type in front of which is placed a colored filter 56 red, green or blue.
  • the spatial separation device 59 is positioned so as to capture the light emerging from the second polarizer 58.
  • a CCD strip 50 makes it possible to acquire the separate wavelengths.
  • the LCD screen further includes a glass layer 60 to protect the assembly.
  • the calibration device comprises a plurality of diffraction gratings distributed on the display device to be calibrated. These different diffraction gratings are for example distributed in the form of a matrix or a checkerboard on the surface of a screen. These networks address one or more means for acquiring the separated spectrum (CCD arrays or matrices).
  • This variant has the advantage of being able to measure several spectral components on different parts of the display device. This makes it possible to obtain a better calibration of the display device.
  • the invention also relates to a method for calibrating a light source.
  • FIG. 5 represents different steps of the calibration method according to the invention.
  • the calibration method according to the invention comprises the following steps for successively setting parameters of the light emitted by the light source:
  • the adjustment of the parameter of the light emitted by the screen 44 and the repetition of the step of separating the wavelengths of the light emitted 41 if the image is different from the standard, the adjustment of the parameter of the light emitted by the screen 44 and the repetition of the step of separating the wavelengths of the light emitted 41.
  • Adjusted settings for a display device include: brightness, contrast, and the three primary red, green, and blue colors.
  • the method according to the invention further comprises the following step: the reception of the parameters of the calibration profile.
  • the standard takes the form of a reference, white.
  • the method according to the invention applied to the calibration of a color then comprises the following steps:
  • the screen is calibrated, - if the acquired spectrum is different from the reference white, the adjustment of the RGB colors of the screen and the repetition of the calibration process from the step of separating the wavelengths of the light emitted by the screen.

Abstract

L'invention concerne un dispositif de calibration d'une source lumineuse en fonction d'un étalon. Ledit dispositif comporte des moyens pour capturer (11) la lumière émise et la diriger vers un séparateur (12) de longueurs d'ondes. Ledit dispositif de calibration selon l'invention est remarquable en ce que ledit séparateur (12) de longueurs d'ondes comprend un bloc optique dans le volume duquel est formé un réseau holographique de diffraction. Ledit dispositif de calibration comprend en outre des moyens pour acquérir (13) les longueurs d'ondes séparées. Ces moyens sont de type capteur CCD et permettent de convertir la lumière en un signal électrique. Ledit dispositif de calibration comprend en outre des moyens pour comparer (14) les longueurs d'ondes émises par l'écran aux longueurs d'ondes de l'étalon et des moyens pour ajuster (15) les longueurs d'ondes émises par l'écran.

Description

Dispositif et procédé de calibration d'une source lumineuse
L'invention concerne un dispositif de calibration d'une source lumineuse.
Les grands constructeurs de périphériques informatiques et en particulier de moniteurs et de télévisions entrent actuellement dans une nouvelle phase de compétition où la fidélité des couleurs est un paramètre clef. Ces dernières années, et en dehors des paramètres standards de différenciation (coût, esthétisme, dimensions), la compétition avait principalement porté sur la vivacité des couleurs. L'avènement de la chaîne numérique personnel (photo, écran, impression) ne permet plus de mener un tel raisonnement de conception, le besoin utilisateur résidant aujourd'hui dans la fidélité des couleurs de l'ensemble de cette chaîne.
Pour fidéliser l'espace de couleur, un standard existe pour l'ensemble de la chaîne numérique c'est le sRGB qui est l'acronyme de standardisé Red (Rouge), Green (Vert), Blue (Bleu). Le sRGB est un espace colorimétrique dont le but est de faire correspondre les couleurs entre les appareils et les applications tels que les écrans, les scanners, les imprimantes et les caméras numériques. Le sRGB permet de se passer de la gestion des couleurs en se basant sur la supposition que tous les périphériques RVB ont le même espace colorimétrique. Un grand nombre de matériels grand public adhère à cette norme comme les scanners grand public ou les appareils photo numériques. Les images qui sortent de ces périphériques sont des images sRGB et à l'autre bout de la chaîne, les laboratoires photographiques qui traitent les images numériques considèrent toutes les images qu'ils reçoivent comme des images sRGB, qu'elles soient ou non accompagnées de leur profil sRGB. Le sRGB est aussi devenu le standard pour la publication d'image sur l'intemet.
Cependant, tous les appareils (appareils photographiques, écrans ou imprimantes) n'ont pas le même espace colorimétrique (le gamut). Le gamut des moniteurs est issu d'une synthèse additive des couleurs Rouge, Vert, Bleu alors que celui des imprimantes est issu d'une synthèse soustractive de quatre couleurs Cyan, Magenta, Jaune et Noir. Les imprimantes professionnelles comportent trois couleurs supplémentaires : Cyan clair, Magenta clair et Gris. De ce fait, pour limiter les dérives de couleurs entre les différents appareils, on a recours à des méthodes de calibration permettant de faire coïncider le gamut de l'écran à celui de l'imprimante : le principe technique consiste à modifier les caractéristiques naturelles des écrans pour les faire correspondre à des caractéristiques standards, en utilisant des profils de calibration tel que ICC (acronyme de l'expression anglo-saxonne International Color Consortium).
Un profil de calibration ICC est un fichier numérique décrivant la manière dont un périphérique rend compte des couleurs. Ce fichier contient des informations colorimétriques sous formes de coordonnées colorimétriques (par exemple RVB ou CMJN). Le profil ICC fait le lien entre des coordonnées théoriques des couleurs que l'on souhaiterait atteindre et les coordonnées colorimétriques des couleurs effectivement atteintes par le périphérique. Pour un écran, un scanner ou un appareil photographique numérique, le profil est RVB et dans le cas d'une imprimante ou d'un traceur, il s'agit d'un profil CMJN.
De plus, les technologies de fabrication propres aux écrans plats induisent une non standardisation des moniteurs. Alors que cette norme commençait à s'implanter avec les dernières générations de moniteur CRT (possibilité d'implanter un réglage sRGB sur le moniteur en contrepartie d'une légère perte de saturation), les nouveaux écrans plats ne sont pas encore capable d'approcher le gamut de la norme sRGB et ne peuvent pas répondre au standard de cette norme.
Standardiser les couleurs des écrans plats suppose soit de procéder à une opération de calibrage de chaque moniteur en sortie de chaîne, soit d'intégrer un outil capable de réaliser cette opération au sein du moniteur. Aujourd'hui la plupart des moniteurs sont équipés d'un système de réglage des paramètres des couleurs (via les boutons en façade pour les moniteurs informatiques ou les menus de la télécommande pour les écrans de télévision) mais le réglage se fait de visu et non pas par rapport à un étalon.
Pour calibrer un écran LCD, il existe deux méthodes principales. Une première méthode consiste à calibrer l'écran de visu à l'aide d'un utilitaire spécialisé comme les mires des écrans télévision ou des utilitaires tels que Adobe Gamma. Cette solution n'est pas très précise, et le résultat dépend fortement de la personne qui calibre l'écran. Il est alors préférable de faire des contrôles avec une charte ou une image test.
Une seconde méthode consiste à disposer d'une sonde, munie de ventouses pour se fixer sur l'écran. La sonde utilisée peut être soit un colorimètre, soit un spectrophotomètre. Le premier analyse la source à travers 3 ou 4 filtres, tandis que le second fait une mesure généralement tous les 10nm sur tout le spectre visible, en utilisant une grille de diffraction. Le spectrophotomètre est ainsi plus précis et fonctionne sans problème avec tous les types d'écran. Le principe de calibration repose sur la mesure de couleurs affichées successivement à l'écran, et l'enregistrement des coordonnées L*a*b* correspondantes. Le profil de l'écran fait donc le lien entre les coordonnées RVB et les coordonnées L*a*b*. Cependant, les sondes sont relativement chères et réservées à un usage professionnel.
L'invention vise à pallier les problèmes cités précédemment en proposant un dispositif, intégré à l'écran, capable de capturer le spectre et de confronter celui-ci à une valeur de référence. En cas d'écart, le dispositif permet de faire varier le spectre du moniteur jusqu'à correspondance avec la valeur étalon. La mise en évidence du spectre optique est avantageusement réalisée avec un réseau de Bragg holographique, la perception, par exemple, à l'aide d'une barrette CCD et la partie interprétation par une partie logicielle. L'utilisation d'un réseau de Bragg holographique permet de réduire la taille du dispositif de calibration. L'invention peut facilement être intégrée à un écran grâce à sa compacité et son faible coût de réalisation.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de caractérisation du spectre d'une source lumineuse, comportant :
- des moyens pour capturer la lumière émise par la source lumineuse, - des moyens pour guider la lumière capturée,
- des moyens pour séparer le spectre de la lumière capturée,
- des moyens pour guider la lumière séparée, caractérisé en ce que les moyens pour capturer la lumière émise par la source lumineuse, les moyens pour guider la lumière capturée, les moyens pour séparer les longueurs d'ondes de la lumière capturée et les moyens pour guider la lumière capturée sont réalisés dans un même bloc optique.
Avantageusement, dans le bloc optique est formé :
- un premier réseau holographique permettant de capturer la lumière émise par la source lumineuse,
- un second réseau holographique de diffraction permettant séparer le spectre de la lumière capturée par le premier réseau holographique.
Avantageusement, le bloc optique est de forme parallélépipédique rectangle et comprend des strates successives présentant des variations d'indices, lesdites strates étant à faces parallèles entre elles et étant inclinées par rapport à l'axe longitudinal du bloc.
Avantageusement, lesdites strates sont formées de matériaux polymères ou de matériaux électro-optiques de type cristal liquide.
Avantageusement, la séparation spatiale du spectre de la lumière capturée, réalisée par le bloc optique, est linéaire.
L'invention concerne aussi un dispositif de calibration d'une source lumineuse en fonction d'un étalon comprenant un spectre optique de référence, comportant :
- des moyens pour capturer la lumière émise par la source lumineuse,
- des moyens pour séparer le spectre de la lumière capturée,
- des moyens pour acquérir le spectre séparé,
- des moyens pour comparer le spectre émis par la source lumineuse et le spectre de référence, - des moyens pour ajuster le spectre émis par la source lumineuse, caractérisé en ce que les moyens pour capturer la lumière émise par la source lumineuse et les moyens pour séparer les longueurs d'ondes de la lumière capturée sont compris le dispositif de caractérisation du spectre d'une source lumineuse selon l'invention. Avantageusement, le dispositif de calibration selon l'invention comprend des moyens automatiques pour comparer le spectre émis par la source lumineuse au spectre de référence.
Avantageusement, le dispositif de calibration selon l'invention comprend des moyens automatiques pour ajuster le spectre émis par la source lumineuse.
Avantageusement, les moyens pour capturer la lumière émise par la source lumineuse comprennent un guide d'onde.
Avantageusement, les moyens pour acquérir le spectre comprennent système de conversion optique électronique, notamment un capteur CMOS, une barrette CCD ou une matrice CCD.
Avantageusement, l'étalon est sous la forme d'un profil de calibration.
L'invention concerne aussi un dispositif d'affichage comprenant une source lumineuse, caractérisé en ce qu'il comporte le dispositif de calibration selon l'invention.
Avantageusement, le dispositif de calibration du dispositif d'affichage comprend plusieurs réseaux de diffraction répartis sur le dispositif d'affichage à calibrer, lesdits réseaux de diffraction adressant au moins un moyen pour acquérir le spectre séparé.
L'invention concerne aussi un procédé de calibration d'une source lumineuse mettant en œuvre le dispositif de calibration selon l'invention, caractérisé en ce que la calibration d'un paramètre de la lumière émise par la source lumineuse comprend les étapes suivantes :
- la séparation du spectre de la lumière émise,
- l'acquisition de l'image de la lumière émise, - la comparaison de l'image avec l'étalon, - si l'image est identique à l'étalon ledit paramètre est calibré,
- si l'image est différente de l'étalon, l'ajustement du paramètre de la lumière émise par l'écran et la répétition de l'étape de séparation du spectre de la lumière émise.
Avantageusement, le procédé de calibration d'une source lumineuse selon l'invention comporte en outre l'étape suivante : la réception des paramètres du profil de calibration.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée et à l'aide des figures parmi lesquelles :
La figure 1 représente une architecture fonctionnelle du dispositif de calibration selon l'invention. Les figures 2a et 2b représentent respectivement un dispositif de séparation spatiale linéaire de longueurs d'ondes et une vue en coupe dudit dispositif.
La figure 3 représente un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, intégré à une source lumineuse. La figure 4 représente le fonctionnement d'un écran LCD.
La figure 5 représente différentes étapes du procédé de calibration selon l'invention.
L'invention a pour objet un dispositif de caractérisation du spectre d'une source lumineuse comprenant un spectre optique de référence, comportant :
- des moyens pour capturer la lumière émise par la source lumineuse,
- des moyens pour guider la lumière capturée, ces moyens permettant d'amener la lumière capturée depuis les moyens pour capturer vers les moyens pour séparer le spectre,
- des moyens pour séparer le spectre de la lumière capturée,
- des moyens pour guider la lumière séparée, caractérisé en ce que les moyens pour capturer la lumière émise par la source lumineuse, les moyens pour guider la lumière capturée, les moyens pour séparer les longueurs d'ondes de la lumière capturée et les moyens pour guider la lumière capturée sont réalisés dans un même bloc optique, les moyens pour guider la lumière séparé permettant d'amener la lumière séparée depuis les moyens pour séparer le spectre vers l'extérieur du bloc optique par exemple. L'intégration de ces différents moyens dans un seul bloc optique permet une miniaturisation telle que le dispositif peut être intégré à dispositif d'affichage, par exemple sous la forme d'un ou plusieurs films disposés à la surface de la dalle d'un écran.
La figure 1 représente une architecture fonctionnelle du dispositif de calibration d'une source lumineuse en fonction d'un étalon. Ledit dispositif comporte des moyens pour capturer 11 la lumière émise et la diriger vers un séparateur 12 de longueurs d'ondes. Ledit dispositif de calibration selon l'invention est remarquable en ce que ledit séparateur 12 de longueurs d'ondes comprend un bloc optique dans le volume duquel est formé un réseau holographique de diffraction. L'invention se différencie par rapport à un dispositif selon l'art connu par l'association d'un moyen de capture de la lumière émise et d'un moyen de séparation des longueurs d'onde. En effet, dans un dispositif selon l'art connu comprenant un réseau holographique, seule la fonction de séparation des longueurs d'onde est enregistrée dans le bloc optique et la fonction capture est réalisée par un composant externe (par exemple, une fibre optique couplée au bloc optique). L'invention se distingue de l'art antérieur par le fait d'enregistrer les deux fonctions « capture » et « séparation des longueurs d'onde » dans la même structure.
Les moyens de réaliser cette structure reposent sur l'enregistrement de deux réseaux dans le bloc optique :
- un premier réseau permettant de renvoyer la lumière et de la guider jusqu'au dispositif de séparation,
- un second réseau de diffraction des différentes longueurs d'onde de la lumière guidée. Cette caractéristique a pour avantage entre autre de pouvoir capter la lumière sur une surface importante (la surface du bloc optique), ce qui se différencie par rapport à l'ouverture numérique d'une fibre optique. En effet, en déposant un bloc optique fin (un film) comprenant les deux réseaux enregistrés sur un moniteur par exemple, on est à même de pouvoir récupérer la lumière émise sur toute la surface du moniteur est de séparer les différentes longueurs d'ondes susceptibles de nous intéresser.
Ledit dispositif de calibration comprend en outre des moyens pour acquérir 13 les longueurs d'ondes séparées. Ces moyens sont de type capteur CCD et permettent de convertir la lumière en un signal électrique.
Ledit dispositif de calibration comprend en outre des moyens pour comparer
14 les longueurs d'ondes émises par l'écran aux longueurs d'ondes de l'étalon et des moyens pour ajuster 15 les longueurs d'ondes émises par l'écran. La comparaison des longueurs d'ondes et l'ajustement des paramètres peut être fait manuellement par un utilisateur. Cependant, de façon avantageuse, les fonctions de comparaison et d'ajustement des paramètres peuvent être automatisées.
Les figures 2a et 2b représentent respectivement un dispositif de séparation spatiale linéaire de longueurs d'ondes et une vue en coupe dudit dispositif. Ledit dispositif de séparation comprend un bloc optique 20 dans lequel est inscrit, par un procédé holographique, un réseau de diffraction fonctionnant en régime de Bragg. De façon avantageuse ledit bloc 20 est de forme parallélépipède rectangle allongé, en matériau photosensible dans le volume duquel un rayonnement approprié peut former des variations d'indice de réfraction par strates 21.1 , 21.2, 21.n successives. Ces strates 21.1 , 21.2,
21. n sont à faces parallèles entre elles et inclinées par rapport à l'axe longitudinal 22 du bloc 20. Le dispositif de séparation spatiale linéaire associe une position à chacune des longueurs d'onde λ-i, λ2 et λn. Ce dispositif est très compact et peut présenter par exemple une épaisseur Li de 200μm une profondeur L2 de 200μm et une largeur L3 de 2cm. Un mode de réalisation d'un tel dispositif est décrit dans le brevet français publié sous la référence 2 827 679.
Avantageusement, les strates peuvent être composées par différents types de matériaux. Lesdits matériaux peuvent être par exemple des matériaux polymères, des matériaux électro-optiques de type cristal liquide ou autres. La figure 3 représente un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, intégré à une source lumineuse. Le dispositif de séparation spatiale est positionné de façon à pouvoir capturer la lumière émise par la source lumineuse 31. Les moyens pour capturer la lumière émise comprennent de façon avantageuse un guide d'onde 32 pour guider la lumière vers les moyens pour séparer les longueurs d'ondes de ladite lumière. Lesdits moyens pour séparer les longueurs d'ondes de ladite lumière comprennent avantageusement le dispositif de séparation spatiale 33 décrit ci-avant. Son domaine spectral est au moins équivalent au gamut de l'œil (400-700nm environ). Sa résolution est équivalente ou meilleure que celle des systèmes actuels (de 1 à 10nm). Les moyens pour acquérir les longueurs d'ondes séparées comprennent un système d'acquisition tel qu'une barrette 34 ou matrice CCD. Les moyens pour comparer les longueurs d'ondes émises par la source lumineuse aux longueurs d'ondes de l'étalon comprennent un compteur analogique, un microcontrôleur ou un microprocesseur en fonction de la complexité de réglage et du coût. Les moyens pour ajuster les longueurs d'ondes émises par la source lumineuse comprennent un logiciel de réglage des paramètres tels que les couleurs primaires de la source lumineuse. Un tel logiciel est hébergé par le système et traité par un microprocesseur ou microcontrôleur.
L'invention concerne aussi un dispositif d'affichage comprenant une source lumineuse ainsi que le dispositif de calibration selon l'invention. Ledit dispositif d'affichage peut-être un écran LCD par exemple. La figure 4 représente le fonctionnellement d'un écran LCD. Dans un écran LCD, les cristaux liquides 55 vont modifier la propagation de la lumière ou plus exactement sa polarisation. Si on leur applique un champ électrique, les molécules, de forme allongée, s'ordonnent naturellement de manière parallèle les unes aux autres. Le principe de l'écran LCD consiste à placer des cristaux liquides 55 en sandwich entre deux plaques 53, 57 gravées et orientées à 90°. L'écran est éclairé par l'arrière avec une lumière 51 polarisée par un polariseur vertical 52. Sous l'effet d'une tension appliquée à une matrice de commande 54, les cristaux s'orientent progressivement dans le sens du champ électrique. La lumière est alors bloquée par un polariseur horizontal 58. Chaque pixel de l'image est constitué d'une cellule de ce type devant laquelle est placé un filtre coloré 56 rouge, vert ou bleu. Le dispositif de séparation spatiale 59 est positionné de façon à pouvoir capturer la lumière sortant du second polariseur 58. Une barrette CCD 50 permet d'acquérir les longueurs d'onde séparées. L'écran LCD comprend en outre une couche de verre 60 pour protéger l'ensemble.
Selon une variante de l'invention, le dispositif de calibration comprend plusieurs réseaux de diffraction répartis sur le dispositif d'affichage à calibrer. Ces différents réseaux de diffraction sont par exemple répartis sous la forme d'une matrice ou d'un damier sur la surface d'un écran. Ces réseaux adressent un ou plusieurs moyens pour acquérir le spectre séparé (barrettes ou matrices CCD). Cette variante a pour avantage de pouvoir mesurer plusieurs composantes spectrales sur différentes parties du dispositif d'affichage. Ceci permet d'obtenir une meilleure calibration du dispositif d'affichage.
L'invention concerne aussi un procédé de calibration d'une source lumineuse. La figure 5 représente différentes étapes du procédé de calibration selon l'invention. Le procédé de calibration selon l'invention comporte les étapes suivantes pour régler successivement des paramètres de la lumière émise par la source lumineuse :
- la séparation des longueurs d'ondes de la lumière émise 41 par la source lumineuse,
- l'acquisition de l'image de la lumière émise 42,
- la comparaison de l'image avec l'étalon 43, - si l'image est identique à l'étalon ledit paramètre est calibré 45,
- si l'image est différente de l'étalon, l'ajustement du paramètre de la lumière émise par l'écran 44 et la répétition de l'étape de séparation des longueurs d'ondes de la lumière émise 41.
Les paramètres ajustés pour un dispositif d'affichage comprennent : la luminosité, le contraste et les trois couleurs primaires rouge, vert et bleu.
Avantageusement, le procédé selon l'invention comporte en outre l'étape suivante : la réception des paramètres du profil de calibration. On peut récupérer l'étalon d'un autre appareil pour calibrer la source lumineuse. Par exemple, on peut utiliser le profil ICC d'une imprimante pour calibrer un écran LCD.
Pour la calibration d'un écran LCD, on peut, par exemple, régler successivement les trois couleurs rouge, vert et bleu. En général, l'étalon prend alors la forme d'une référence, le blanc. Le procédé selon l'invention appliqué à la calibration d'une couleur comporte alors les étapes suivantes :
- la séparation des longueurs d'ondes de la lumière émise par l'écran,
- l'acquisition du spectre total (du blanc),
- la comparaison du spectre acquis avec le blanc de référence,
- si le spectre acquis est identique au blanc de référence l'écran est calibré, - si le spectre acquis est différent du blanc de référence, l'ajustement des couleurs RGB de l'écran et la répétition du procédé de calibration à partir de l'étape de séparation des longueurs d'ondes de la lumière émise par l'écran.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de caractérisation du spectre d'une source lumineuse comportant :
- des moyens pour capturer (11 ) la lumière émise par la source lumineuse, - des moyens pour guider la lumière capturée,
- des moyens pour séparer (12) le spectre de la lumière capturée,
- des moyens pour guider la lumière séparée, caractérisé en ce que les moyens pour capturer (11 ) la lumière émise par la source lumineuse, les moyens pour guider la lumière capturée, les moyens pour séparer (12) les longueurs d'ondes de la lumière capturée et les moyens pour guider la lumière capturée sont réalisés dans un même bloc optique.
2. Dispositif de caractérisation du spectre d'une source lumineuse selon la revendication 1 , caractérisé en ce que dans le bloc optique est formé :
- un premier réseau holographique permettant de capturer la lumière émise par la source lumineuse,
- un second réseau holographique de diffraction permettant séparer le spectre de la lumière capturée par le premier réseau holographique.
3. Dispositif de caractérisation du spectre d'une source lumineuse selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bloc optique (20) est de forme parallélépipédique rectangle et comprend des strates (21.1 ), (21.2), (21. n) successives présentant des variations d'indices, lesdites strates étant à faces parallèles entre elles et étant inclinées par rapport à l'axe longitudinal (22) du bloc.
4. Dispositif de caractérisation du spectre d'une source lumineuse selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites strates (21.1 ), (21.2),
(21. n) sont formées de matériaux polymères ou de matériaux électrooptiques de type cristal liquide.
5. Dispositif de caractérisation du spectre d'une source lumineuse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la séparation spatiale du spectre de la lumière capturée, réalisée par le bloc optique (20), est linéaire.
6. Dispositif de calibration d'une source lumineuse en fonction d'un étalon comprenant un spectre optique de référence, comportant :
- des moyens pour capturer (11 ) la lumière émise par la source lumineuse, - des moyens pour séparer (12) le spectre de la lumière capturée,
- des moyens pour acquérir (13) le spectre séparé,
- des moyens pour comparer (14) le spectre émis par la source lumineuse au spectre de référence,
- des moyens pour ajuster (15) le spectre émis par la source lumineuse, caractérisé en ce que les moyens pour capturer (11 ) la lumière émise par la source lumineuse et les moyens pour séparer (12) les longueurs d'ondes de la lumière capturée sont compris le dispositif de caractérisation du spectre d'une source lumineuse selon l'une des revendications 1 à 5.
7. Dispositif de calibration selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (14) automatiques pour comparer le spectre émis par la source lumineuse au spectre de référence.
8. Dispositif de calibration selon l'une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (15) automatiques pour ajuster le spectre émis par la source lumineuse.
9. Dispositif de calibration selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les moyens pour capturer (11 ) la lumière émise par la source lumineuse comprennent un guide d'onde.
10. Dispositif de calibration selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les moyens pour acquérir (13) les longueurs d'ondes séparées comprennent système de conversion optique électronique, notamment un capteur CMOS, une barrette CCD ou une matrice CCD.
11. Dispositif de calibration selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l'étalon est sous la forme d'un profil de calibration.
12. Dispositif d'affichage comprenant une source lumineuse, caractérisé en ce qu'il est comporte le dispositif de calibration selon l'une des revendications 6 à 11.
13. Dispositif d'affichage selon la revendication 12, caractérisé en ce que son dispositif de calibration comprend plusieurs réseaux de diffraction répartis sur le dispositif d'affichage à calibrer, lesdits réseaux de diffraction adressant au moins un moyen pour acquérir le spectre séparé.
14. Procédé de calibration d'une source lumineuse mettant en œuvre le dispositif de calibration selon l'une des revendications 6 à 11 , caractérisé en ce que la calibration d'un paramètre de la lumière émise par la source lumineuse comprend les étapes suivantes : - la séparation du spectre de la lumière émise (41 ) par la source lumineuse,
- l'acquisition de l'image de la lumière émise (42),
- la comparaison de l'image avec l'étalon (43),
- si l'image est identique à l'étalon ledit paramètre est calibré (45), - si l'image est différente de l'étalon, l'ajustement du paramètre de la lumière émise par l'écran (44) et la répétition de l'étape de séparation du spectre de la lumière émise (41 ).
15. Procédé de calibration d'une source lumineuse selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape suivante : la réception des paramètres du profil de calibration.
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