Brevet FR2476419A1 — publié le 19810821

L4764 19 Ltinvention concerne des systèmes de projection de télévision. En particulier, elle concerne des systè- mes permettant d'obtenir une image agrandie, sur un écran situé à distance, en partant d'un générateur normal d'images de télévision. Plus particulièrement$ l'inven- tion concerne un système de projection de télévision comprenant un bottier allongé présentant un contour pré- déterminé de manière à optimiser l'image provenant de l'écran de télévision pour la projeter à travers un seul élément de lentille. On connait des systèmes de projection de télévi- sion permettant de former des images de télévision agran- dies sur des écrans de projection situés à distance. Cer- tains systèmes antérieurs de projection de télévision, comme celui que décrit le brevet US 3 800 085, comportent un bottier optique placé en face du téléviseur et un mé- canisme de commutateur de renversement placé sur le télé- viseur et servant à inverser et à renverser l'image. Tou- tefois, ces systèmes antérieurs comportent plusieurs lentilles optiques servant à projeter l'image sur un écran éloigné. Ces systèmes d'objectif sont généralement com- plexes et utilisent la multiplicité des éléments de len- tille pour former l'image voulue. Les multiples éléments de lentille ont un effet de dégradation des propriétés optiques finales de l'image projetée sur un écran éloigné. Le bottier contenant le système de lentilles de ces structures antérieures n'a pas un contour optimal pour utiliser de façon optiquement optimale l'image provenant de l'écran du tube à rayons cathodiques de télévision. Dans certains autres systèmes antérieurs comme celui du brevet US 3 037 072, on utilise un mécanisme de commutateur d'inversion conjointement avec un bottier en forme d'entonnoir à lumière pour projeter des images pro- venant d'un téléviseur sur un écran éloigné. Toutefois, les téléviseurs de ces systèmes antérieurs sont ciblés de manière à assurer l'inversion et le renversement de l'image provenant de l'Écran de télévision et il n'y a 247641 9 pas de mécanisme de commutateur permettant l'inversion et le renversement de l'écran du téléviseur à la discré- tion de l'usager. D'autres types de systèmes de projection de télé- vision servant à donner des images agrandies sont généra- lement basés sur des systèmes optiques compliqués utili- sant plusieurs éléments de miroir ainsi que des éléments de lentille pour donner l'image de projection appropriée. Ces systèmes sont compliqués par nature et sont généra- lement incorporés à des systèmes de bottier qui ne per- mettent pas à l'usager de regarder le téléviseur de la façon normale. Dans certains-autres systèmes de projection de télévision, il faut inverser le téléviseur pour obtenir la projection appropriée sur un écran éloigné. Ces systè- mes ne permettent pas d'utiliser le téléviseur de la façon normale sans l'inverser entièrement. L'invention propose un système de projection de télévision permettant d'obtenir une image de télévision agrandie sur une surface éloignée, écartée longitudinale- ment de l'écran du tube à rayons cathodiques d'un télévi- seur dont l'écran représente une image normale pouvant être regardée. Le système de projection comprend une enveloppe placée dans la direction longitudinale et ayant une aire de section décroissante dans un plan pratiquement normal à la direction longitudinale, sur une partie au moins de son extension longitudinale. Un élément optique d'agrandissement est monté de façon mobile à une première extrémité de l'enveloppe. L'enveloppe présente une deu- xième extrémité écartée longitudinalement de la première extrémité et est conçue pour être placée auprès de l'écran du tube à rayons cathodiques du téléviseur. Un mécanisme d'inversion à commutateur est relié électriquement au circuit de déviation verticale du téléviseur. Le mécanis- me d'inversion à commutateur assure une première position o l'image de l'écran du téléviseur est inversée verti- calement et renversée transversalement. En outre, une 2476419. deuxième position du mécanisme d'inversion à commutateur est prévue de façon qu'une image normale soit projetée de l'écran du tube à rayons cathodiques du téléviseur pour être regardée normalement. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La figure 1 est une perspective arrachée du systè- me de projection de télévision, montrant le montage de l'enveloppe au voisinage de l'écran du tube à rayons ca- thodiques. La figure 2 est une élévation de l'enveloppe et de l'élément d'agrandissement optique, en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue latérale du système de pro- jection de télévision, montrant la projection d'une image sur un écran de projection situé à distance. La figure 4 est un schéma partiel d'un mécanisme d'inversion à commutateur servant à former une image ren- versée transversalement sur l'écran d'un téléviseur. Les figures 1 à 4 montrent un système de projec- tion de télévision.10 servant à former une image de télé- vision agrandie sur une surface éloignée définie par l'écran de projection 20 indiqué sur la figure 3. Comme on le verra ci-après, le système de projection 10 est prévu pour projeter une image claire agrandie sur l'écran de projection 20 en utilisant un jeu d'éléments optiques en combinaison avec un téléviseur normal 12. Le système de projection 10 est conçu pour constituer un système d'agrandissement peu coûteux et hautement maximisé opti- quement qui permette d'utiliser le téléviseur 12 comme système de projection d'image ou, à la discrétion de l'usager, pour l'observation normale. Le téléviseur 12 utilisé dans le système de projec- tion 10 ici décrit peut être un téléviseur normal du 24761,19 commerce 12, bien connu. Le téléviseur 12 comprend un tube à rayons cathodiques 22 comportant un écran 24 sur lequel est représentée une image particulière. Aux fins de l'exposé, on considère le téléviseur 12 comme étant monté sur une surface de base 26 qui peut être une plate- forme ou un autre dispositif de montage, sans importance pour l'idée de l'invention telle qu'elle est ici 'écrite. Le principal facteur est que le téléviseur 12 est monté dans une position permettant l'observation normale par un usager, aussi bien lorsqu'on l'utilise pour la projec- tion d'une image sur un écran 20 que lorsqu'on l'observe normalement. Le système de projection 10 comprend une enveloppe 1 placée dans une direction longitudinale 16 et définis- sant une ouverture ou un passage 28 de part en part. Len- veloppe ou le bottier tubulaire 14 présente une aire de section intérieure décroissante dans un plan pratiquement normal à la direction longitudinale 16, dans toute l'ex- tension longitudinale de la première partie 30 du bottier 14. Le plan de l'aire de section décroissante est défini par le plan de la flèche de direction transversale 18 et de la flèche de direction verticale 32. Le contour du bottier tubulaire 14 diminue de façon pratiquement linéai- re relativement à l'aire de section définie plus haut, dans la direction longitudinale 16, comme le montre clai- rement la figure 2. Le bottier tubulaire 14 forme un contour trapézoidal de volume dans toute la partie 30 à section décroissante. On a trouvé que la section décroissante de la pre- mière partie 30 de l'enveloppe 14 est importante en ce qui concerne l'image qui provient de l'écran 24. Apparem- ment, des images lumineuses atteignent la paroi intérieure 34 de l'enveloppe ou du bottier. Une part de cette lumière est absorbée et une autre part est réfléchie par la paroi intérieure 34. En donnant à la partie 30 une inclinaison avec diminution linéaire de section, on observe qu'appa- remment la lumière réfléchie s'éloigne de la deuxième 247661 9 partie 34 de l'enveloppe 14. Etant donné que la partie 36 contient l'élément optique approprié de formation d'image, la lumière dispersée est écartée de façon opti- male, afin que toute l'image venant de l'écran 24 puisse passer au travers sans interférence de la lumière réflé- chie par la paroi intérieure 34 de l'enveloppe. Comme on peut le voir par les figures 1 et 2, la deuxième partie 36 de l'enveloppe présente une aire de section pratique- ment constante dans la direction longitudinale 16. On a trouvé que l'angle 38 définissant l'inclinaison de la pre- mière partie 30 relativement à la deuxième partie 36 pouvait se situer utilement entre 5 et 10e environ, un angle de 60 environ étant utilisé en pratique. Ln général, le bottier ou enveloppe tubulaire 14 peut être d'une seule pièce et fabriqué en matière plastique ou composi- tion similaire pouvant s'adapter généralement à un procédé de moulage mais qui n'est pas spécifiquement nécessaire à celui-ci. L'un des principaux inconvénients de tout système de projection de télévision est qu'il existe une intensité d'image prédéterminée émise par l'écran 24 du téléviseur 12. Etant donné que cette intensité ne peut pas âtre accrue dans un système normal sans produire de défauts, il est d'une importance primordiale que la plus grande part possible de l'intensité d'image émise par l'écran 24 soit projetée sur lécran 20. On a troure que le contour particulier de l'enveloppe 14 dans la première partie 30 aidait à réduire le mélange de lumière réfléchie et autre lumière parasite à l'image projetée depuis l'écran 214. En outre, on notera que la deuxième extrémité 40 de l'en- veloppe est généralement située auprès de l'écran 24 du tube à rayons cathodiques 22 et pratiquement contigu à celui-ci de manière à capter de façon optimale l'image lumineuse venant de l'écran 24. Afin de diminuer encore la lumière réfléchie qui atteint la paroi 34 de l'enveloppe ou du bottier tubulaire 14, la paroi intérieure 34,peut porter un revêtement pratiquement noir ayant un grand pouvoir d'absorption de la partie visible du spectre. Une peinture noire que l'on a utilisée avec succès est fabriquée par Minnesota Mining and Manufacturing Company sous la désignation commerciale "3M Black Veltex" et on a trouvé que son pouvoir d'absorption du spectre électromagnétique visible était d'environ 93 %. On peut utiliser de façon générale une peinture noire ou un revêtement noir mais il est entendu que l'on peut appliquer d'autres peintures ou revêtements 8gile ont un pourcentage d'absorption élevé dans la partie visible du spectre électromagnétique. Ainsi, on peut appliquer à la paroi 34 une peinture ou autre revêtement ayant un grand pouvoir d'absorption et un faible pouvoir de réflexion afin de diminuer toutes les anomalies par réflexion qui peuvent se produire. On peut encore réduire l'inconvénient de la réflexion en utili- sant une surface dépolie ou creusée de fossettes de fa- çon que la paroi intérieure 34 soit rugueuse. En outre, on peut sabler la paroi intérieure 34 pour augmenter les propriétés de rugosité. Cette rugosité donnée à la sur- face de la paroi intérieure 34 augmente encore l'absorp- tion de la fraction particulière du spectre électromagné- tique qui pose des problèmes dans le domaine visible. Ainsi, en utilisant une série de facteurs élémentaires, on donne une intensité et une qualité maximales à la lumière visible qui arrive à l'extérieur du bottier tubu- laire ou enveloppe 14 tout en réduisant convenablement l'aberration. Le système de projection de télévision 10 comprend un mécanisme optique d'agrandissement 44 qui est monté de manière à pouvoir être déplacé relativement à l'enve- loppe ou au bottier 14 et monté à l'intérieur de la première extrémité 42 de l'enveloppe, comme on le voit clairement sur les figures 1 et 2. Le mécanisme optique d'agrandissement 44 s'adapte à une aile de profil en U 46 dirigée vers l'intérieur, ce qui lui permet de se mouvoir dans les deux sens de la direction longitudinale 2476419. 16 en vue de la projection d'une image claire sur l'é- cran 20. Le mécanisme d'agrandissement optique 44 comprend le tube à lentille 48 qui peut coulisser relativement à la première extrémité 42 de l'enveloppe 14, à l'inter- face définie entre l'aile 46 et la paroi 50 du tube, comme le montre la figure 2. Le tube 48 définit le passa- ge 52 dont l'aire de section est située dans un plan pratiquement normal à la direction longitudinale 6. L'ai- re de section définie par le passage 52 du tube à len- tille est notablement inférieure à celle de la deuxième partie 36 de l'enveloppe. Ainsi, la partie optique du système de projection 10 n'a pas d'interface avec toute la surface d'image de l'écran 24. L'élément optique est monté à l'intérieur d'une aire de section notablement inférieure à l'aire-de l'écran 24. Cela permet de réduire les aberrations sphériques projetées du tube à lentille 48 à travers l'élément optique, comme indiqué plus haut. Dans la pratique réelle, l'aire de section à la première extrémité 42 de l'enveloppe 14 est d'environ 4 dm. Par contre, l'aire de section du passage 52 du tube à lentille est d'environ 1,3 dm, ce qui fait--que l'aire à la pre- mière extrémité 42 est divisée par trois environ. Un autre facteur est que l'aire de section à la deuxième extrémité 40 de l'enveloppe est d'environ 8 dm et que l'aire de section du passage de tube de lentille 52 est approximativement 17 % de celle de la deuxième extrémité 40. Comme on l'a dit plus haut, cette réduction d'aire de l'image de projection diminue une anomalie optique importante, à savoir la projection d'aberrations sphéri- ques. Quant à son contour général, le tube à lentille 48 a une forme généralement circulaire assurant la facilité de construction. De façon similaire, l'aile 46 est de forme circulaire, permettant un contact de glissement et un déplacement du mécanisme optique d'agrandissement 44 dans la direction longitudinale 16 relativement à 24764.19 l'enveloppe 14. Les parois intérieures 54 du tube à lentille 48 peuvent porter un revêtement ou peinture à grand pouvoir absorbant, de façon similaire à la paroi intérieure -4 de l'enveloppe. En outre, les parois inté- rieures 54 du tube à lentille 48 peuvent être rendues rugueuses, de manière à augmenter encore l'absorption de la partie visible du spectre électromagedétique. Ainsi, en combinaison, les parois intérieures 54 sont dépolies, creusées de fossettes ou rendues rugueuses autrement et munies du revêtement à forte absorption, de manière à réduire au minimum les réflexions venant de l'image émise par l'écran 24. Le mécanisme optique d'agrandissement 44 comprend en outre un seul élément de lentille 56 monté à l'inté- rieur du tube à lentille 48 de manière à projeter une image agrandie sur une surface éloignée telle que l'écran de projection 20 que l'on voit sur la figure 3. L'élément unique de lentille 56 est du type plan-convexe et on ob- tient un bon résultat avec une distance focale d'environ 43 cm. Toutefois, on peut donner à l'élément de lentille 56 une distance focale prédéterminée comprise entre 13 et 51 cm. Le diamètre extérieur de l'élément de lentille 56 est d'environ 12 cm et convient au montage à l'inté- rieur du tube à lentille 48. Dans le mode d'exécution préférentiel, l'élément unique de lentille 56 est tiré - d'une matière plastique en plaque formée de polyméthacry- late de méthyle, communément appelé "Plexiglass G". En utilisant ce type de composition plastique, on peut usiner l'élément unique de lentille 56, par exemple le percer ou le fileter et le monter dans un collier si c'est néces- saire. L'utilisation de cette composition de matière plas- tique permet d'exécuter les opérations d'usinage ci-dessus avec le minimum d'outillage spécial associé à ces opéra- tions. En outre, la composition de matière plastique ici décrite assure une élasticité qui permet de faire sauter la lentille en position dans le tube 48 comme on l'expli- quera plus loin. Les parois intérieures 54 du tube à ú476419 lentille peuvent comporter des oreilles 58 dirigées ra- dialement vers l'intérieur pour l'insertion de l'élément de lentille 56. Plusieurs oreilles 58' sont décalées longitudinalement par rapport aux oreilles 58 de façon que l'élément de lentille 56 puisse être inséré en posi- tion entre les paires d'oreilles dirigées radialement 58 et 58'. De cette manière, on peut insérer longitudinale- ment la lentille plan-convexe 58 à l'intérieur du passage 52 du tube à lentille 48 de façon qu'elle soit retenue entre des oreilles opposées 58 et 58t écartées longitu- dinalement, Ce montage de l'élément de lentille 56 à l'intérieur du tube à lentille 48 assure une fabrication facile du système de projection 10 ici décrit. Le tube à lentille 48 s'étend sur une longueur pré- déterminée dans la direction longitudinale 16. La longueur prédéterminée du tube à lentille 48 est prévue de manière à former un parcours linéaire sans interception depuis tous les points de l'écran 24 du tube à rayons cathodi- ques, en passant par le point pratiquement central ou noeud 60 de l'1éleent de lentille 56. Bien que cela dépende fortement de la géométrie de l'enveloppe ou du bottier tubulaire 14, avec la configuration prévue dans la prati- que réelle, on obtient de bons résultats si la longaeur totale de l'enveloppe 14 dans la direction longitudinale 16 est d'environ 70 à 90 cm. On a trouvé que l'extension longitudinale du tube à lentille 48 peut etre de 4 à 17 cm. Il est important d'utiliser un seul élément de lentille plan-convexe 56 plutôt qu'un système de projection composé car, bien qu'un système optique composé augmente la résolution de l'image, on a trouvé qu'avec ces systèmes, les dessins de trame de l'image se forment avec agrandis- sement sur l'écran de projection 20. En outre, les cou- leurs se diluent et on a observé que la brillance était notablement réduite avec des lentilles composées. L'effet final est une image optique moins nette et dont les cou- leurs sont moins bien reproduites. Le système de projection 10 comprend en outre le 2476419. mécanisme d'inversion à commutateur 62, couplé électri- quement au circuit de déviation verticale du téléviseur 12. Le mécanisme 62 comporte une première position don- nant sur l'écran 24 une image inversée verticalement et renversée dans la direction transversale-18. Il existe aussi une deuxième position o l'image normale de l'écran 24 du tube à rayons cathodiques est présentée de sorte que l'usager peut regarder normalement le téléviseur 12. Le mécanisme d'inversion 62 est monté à l'exté- - rieur du téléviseur 12, généralement sur une surface pos- térieure de celui-ci pour plus de-commodité. Le mécanisme 62 présente une disposition à connexions croisées comme le montre la figure 4. Le mécanisme 62 est branché entre le bloc de déviation verticale 64 et l'amplificateur de déviation verticale 66. Le bloc de déviation verticale 64 et l'amplificateur de déviation verticale 66 sont du type normal, la seule différence étant l'insertion du mécanisme d'inversion à-commutateur 62, décrit aux para- graphes suivants. Le mécanisme 62 est pratiquement un com- mutateur bipolaire à deux directions conçu pour être bran- ché dans le circuit vertical du téléviseur normal 12. La deuxième position est obtenue lorsque les conducteurs 68 du commutateur sont mis en contact avec les éléments de contact 70, ce qui fait que l'amplificateur de déviation verticale 66 est simplement couplé au bloc de déviation verticale 64 de la façon normale prévue dans les télévi- seurs normaux 12. Lorsqu'on met les éléments de commu- tateur 68 en contact avec des contacts inverses 72, on obtient une première position o l'image est inversée verticalement et renversée dans la direction transversale 18 comme on l'a dit plus haut. Le contact entre les élé- ments de commutateur 68 et les éléments de contact 72 assure un couplage croisé entre le système amplificateur de déviation verticale 66 et le système de bloc de dévia- tion verticale 64, formant sur l'écran 24 l'image ren- versée et inversée. De cette manière, quand on amène les éléments de commutateur 68 en contact électrique avec les 24761,19 éléments de contact 70, l'usager peut regarder le télé- viseur 12 en fonctionnement normal. Dfautre part, quand on amène les éléments de commutateur 68 en couplage élec- trique avec des éléments de contact inverses 72, l'image de l'écran 24 est inversée et renversée et convient à la projection à travers le bottier 14 pour l'agrandissement de l'image sur l'écran de projection 20. On a décrit l'invention à propos de modes d'exé- cution déterminés mais il est entendu que l'on peut avoir recours à diverses modifications autres que celles qui sont décrites plus haut, sans sortir de l'esprit ni du cadre de l'invention. Par exemple, on peut remplacer les structures élémentaires spécialement représentées et décrites par des structures équivalentes, on peut utili- ser certaines caractéristiques indépendamment d'autres caractéristiques et, dans certains cas, on peut inverser des éléments, le tout sans sortir de l'esprit ni du cadre de l'invention. REVENDICATION Système de projection de télévision servant à for- mer une image agrandie sur une surface éloignée de l'écran du tube à rayons cathodiques d'un téléviseur qui présente une image normale pouvant être observée, système carac- térisé par le fait qu'il comprend: (a) une enveloppe située dans une direction longi- tudinale et présentant une aire de section décroissante dans un plan pratiquement normal à cette direction lon- gitudinale sur au moins une partie de sa longueur, l'en- veloppe pouvant être retirée du téléviseur pour l'obser- vation de l'image normale et pouvant aussi être placée au voisinage de cet écran pour l'observation de l'image agrandie, (b) des moyens optiques d'agrandissement montés de façon mobile à une première extrémité de l'enveloppe, l'enveloppe présentant une deuxième extrémité écartée longitudinalement de la première extrémité et conçue pour être placée auprès de l'écran du tube à rayons ca- thodiques, les moyens optiques d'agrandissement compre- nant un élément unique de lentille servant à projeter l'image agrandie sur la surface éloignée, l'élément uni- que de lentille étant monté à l'intérieur d'un tube à lentille qui peut être déplacé longitudinalement par rapport à la première extrémité de l'enveloppe, et (c) des moyens d'inversion à commutateur pouvant être actionnés électriquement, situés à l'extérieur du téléviseur, reliés à un circuit de déviation vertical du téléviseur et comportant une première position qui donne sur l'écran une image inversée verticalement et renversée transversalement à la direction longitudinale et une deu- xième position qui donne l'image normale sur l'écran du tube à rayons cathodiques.