Brevet FR2634612A1 — publié le 19900126

PROCEDE POUR L'OBTENTION D'IMAGES-VIDEO EN COULEURS PROJETEES SUR UN ECRAN ET SON DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE De manière habituelle, un vidéo-projecteur comporte trois tubes à imagesvidéo, chacun produisant une image sélectionnée spectralement dans une des bandes passantes de l'analyse trichromatique classique s'étendant respectivement dans le rouge1 le vert et le bleu-violet. Ces bandes passantes sont désignées par les lettres R, V, B. Chacun des tubes est associé à une optique de projection. Tradionnellement, les tubes et leurs images sont de conformation géométrique identique, ainsi que les optiques de projection qui leur sont associées.Par contre, le niveau de l'alimentation électrique et donc le régime de fonctionnement des trois sortes de tubes, R, V, B, n'est pas le méme, afin de tenir compte de l'équilibre entre les niveaux maximaux de luminance, LR, LV, LB, des images rouge, verte et bleue observées sur l'écran de projection. Pour que la synthèse trichromatique soit correcte, selon les lois de l'optique physiologique, LR, LV et LB doivent satisfaire à la relation 1 = 0,30 LR + 0,59 LV + 0,11 LB Ainsi donc, la modulation est obtenue en agissant sur l'alimentation électrique. Autrement dit, si, comme c'est le cas généralement, les trois tubes sont géométriquement identiques ainsi que leurs optiques de projection associées, et si le tube vert fonctionne à plein régime, le tube rouge doit fonctionner à 0,30, soit à environ la moitié de son régime maximal, et le tube bleu à 011 0,59 0,59 soit à 0,186 de son régime maximal. Les régimes de fonctionnement sont dans les rapports 0,5 R ; 1 V ; 0,186 B. Cette situation présente des inconvénients. Le tube rouge et surtout le tube bleu sont réduits à une sous-exploitation. Les optiques de projection qui leur sont associées sont, par contre, surexploitées. Or, du fait de la pénurie de luminosité dont souffre la vidéoprojection, en génèral et particulièrement sur grands écrans, les optiques utilisées ont une très grande ouverture relative, couramment de l'ordre de F = 1. Leur diamètre est grand, couramment de l'ordre de 150 mm. Leur prix est donc élevé. Pour pallier ces inconvénients, l'invention a pour objet un procédé pour l'ob- tention d'images-vidéo en couleurs projetées sur un écran et son dispositif de mise en oeuvre. Selon l'invention, d'une manière générale, au lieu de moduler les alimentations électriques des tubes, on porte leur niveau de fonctionnement à un même niveau. avantageusement le plus élevé possible, et on module optiquement ces flux en fonction de leur couleur propre, notamment par le choix de l'ouverture relative de l'optique de projection affectée à chaque couleur. Plus précisément, l'-invention a pour objet un procédé pour l'obtention d'images vidéo en couleurs projetées sur un écran, du type selon lequel on génère d'abord au moins trois images-vidéo émettant des flux lumineux, et l'on projette ensuite ces images en coincidence sur un écran de projection, caractérisé en ce que lesdits flux sont générés à partir d'alimentations électriques sensiblement de même niveau, avantageusement le plus élevé possible, et en ce que l'on procède sélectivement ensuite à une modulation optique de ces flux en fonction de leurs couleurs propres respectives, afin que les images obtenues sur l'écran de projection présentent des luminences telles que la luminance maximale de l'image rouge, soit d'environ 0,5 de celle de l'image verte et que la luminance maximale de l'image bleue soit sensiblement de oui186 de celle de l'image verte. Selon d'autres caractéristiques du procédé selon l'invention - on utilise une optique de projection pour chaque couleur d'image et par rapport au produit du flux, émis par l'image-vidéo verte, par le carré de l'ouver- ture relative de l'optique de projection affectée à la couleur verte, ce même produit pour l'image rouge a une valeur d'environ 0,5 et ce même produit, pour l'image bleue a une valeur sensiblement de 0,186. - on porte a une aussi grande valeur que possible le niveau d'alimentation électrique générant les images-vidéo et l'on utilise pour les différentes couleurs d'image des optiques de projection présentant des caractéristiques optiques différentes. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du pr cédé ci-dessus, du type comprenant au moins trois tubes à image-vidéo devant produire des images qui émettent des flux lumineux sélectionnés spectralement, respectivement dans le rouge, le vert, le bleu, et associées à des optiques de projection, dispositif caractérisé en ce que, d'une part, lesdits tubes à image sont destinés à fonctionner à -un meme niveau d'alimentation électrique, et en ce que, d'autre part, les optiques de projection qui leur sont associées ont des ouvertures relatives différentes. Selon d'autres caractéristiques du dispositif selon l'invention - tous les tubes à image-vidéo sont destinés à produire des images émettant des flux lumineux sensiblement égaux, et les structures des optiques de projection associées sont différentes. - les structures géométriques et optiques d'au moins un des tubes à imagevidéo sont différentes de celles des autres et les structures des optiques de projection associées aux divers tubes sont différentes. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée ci-après faite en référence au dessin annexé. Bien entendu, la description et le dessin sont donnés à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Sur ce dessin La figure 1 représente schématiquement les constituants d'un vidéo-projecteur d'un type connu, le plus habituel. La figure 2 représente schématiquement les constituants d'un vidéo-projecteur selon l'invention. La figure 3 représente schématiquement une variante de l'invention conduisant à obtenir sur l'écran de projection une luminance plus élevée que dans l'exemple de la figure 2. La figure 4 représente schématiquement une variante de l'invention dans laquelle l'image-vidéo verte émet un flux plus élevé que les images-vidéo rouge et bleue. La figure 1 représente très schématiquement un vidéo-projecteur de conception traditionnelle. Il est constitué de trois tubes à images 1, 2, 3, et de trois objectifs optiques de projection 4, 5, 6, respectivement associés aux trois tubes. Ces tubes présentent des caractéristiques géométriques identiques. Ils comportent des dalles-écrans, respectivement 10, 11, 12, supportant des images réelles produites1 sur un revêtement luminescent, par un balayage électronique a partir de canons à électrons, respectivement 13, 14, 15. L'image produite en 10 dans le tube 1 émet un flux de lumière rouge, l'image en 11 dans le tube 2 émet un flux de lumière verte, l'image en 12 dans le tube 3 émet un flux de lumière bleue. Les niveaux d'alimentation électrique et donc les régimes de fonctionnement des trois tubes sont différents. Le tube affecté à l'image verte fonctionne optimalement à son régime maximal. Le tube affecté a l'image rouge fonctionne à un régime situé à un niveau d'environ 0,5 par rapport à celui du tube affecté au vert. Le tube affecté à l'image bleue, à un niveau d'environ 0,186 par rapport au tube affecté au vert. Ju fait de ces différences de niveaux de fonctionnement, le fla émis par l'image vidéo rouge a une valeur d'environ 0,5 de celle du flux émis par l'imagevidéo verte, et le flux émis par l'image-vidéo bleue a une valeur sensiblement de 0,186 de celle du flux émis par l'image-vidéo verte. Ce sont ces valeurs de flux qui vont se répercuter sur les valeurs de luminance LR, LV, LB, des images rouge, verte et bleue obtenues sur l'écran de projection, lesquelles valeurs doivent satisfaire à la relation connue 1 = 0,30 LR + 0,59 LV + 0,11 LB Les images-vidéo sont projetées sur un écran de projection, non représenté sur la figure, et amenées par des moyens électroniques à se superposer aussi exactement que possible. Les trois objectifs 4, 5, 6 sont identiques. Ils ont même diamètre et même focale. Il est rappelé qu'un objectif ayant un diamètre D et une distance focale F, son ouverture numérique ou nombre d'ouverture N est égal à F L'inverse 1 = b est appelé ouverture relative de ltobjectif. D N F Par exemple, un objectif photographique ayant un diamètre de 18 mm et une focale de 50 mm, a un nombre d'ouverture égal a 2,8. Son ouverture relative est de 1 . Dans l'exemple représenté sur la figure 1, pour chacun des trois 2,8 objectifs, l'ouverture relative est de l'ordre de 1, comme c'est le cas couramment pour la vidéo-projection. Le diamètre est sensiblement égal à la focale, avec une valeur qui est couramment de l'ordre de 150 mm. Les régimes de fonctionnement des trois tubes étant différents, les flux émis par les images-vidéo produites en 10, 11, 12 le sont aussi. Le flux émis en 10 par l'image rouge a une valeur d'environ 0,5 par rapport aux flux émis en 11 par l'image verte, et le flux émis en 13 par l'image bleue a une valeur sensiblement de 0,186 par rapport au flux émis par l'image verte. Les ouvertures relatives des objectifs 4, 5, 6, étant les mêmes, les images projetées sur l'écran présentent des luminances qui sont dans les mêmes proportions que les flux respectivement émis en 10, 11, 12. Si l'on prend comme unité la luminance de l'image verte produite à partir du tube affecté au vert, fonctionnant à son régime maximal, la luminance de l'image rouge aura une valeur d'environ 0,5. La luminance de l'image bleue aura une valeur d'environ 0,186. La figure 2 représente très oehématiquement un vidéo-projecteur selon l'invention. Il est constitué de trois tubes à images 16, 17, 18, et de trois objectifs de projection 19, 20, 21, respectivement associés aux trois tubes. Ces tubes présentent des caractéristiques géométriques identiques. Ils comportent des dalle-écrans, respectivement 22, 23, 24, supportant des images réelles produites, sur un revêtement luminescent, par un balayage électronique à partir de canons à électrons, respectivement 28, 29, 30. L'image produite en 25 dans le tube 16 est rouge, l'image en 26 dans le tube 17 est verte, l'image en 27 dans le tube 18 est bleue. Les régimes de fonctionnement des trois tubes sont les mêmes, portés à leur plus haut niveau possible. Ces images-vidéo sont projetées sur un écran de projection, non représenté sur la figure, et amenés par des moyens électroniques à se superposer aussi exactement que possible. Les trois objectifs, 19, 20, 21, présentent des caractéristiques différentes. L'ouverture relative de l'objectif 19, affecté à l'image rouge, a une valeur égale à environ 0,7 de celle de l'objectif 20 affecté à l'image verte. L'ouverture relative de l'objectif 21 affecté à l'image bleue, a une valeur égale à environ 0,43 de celle de l'objectif 20. Dans l'exemple de réalisation selon l'invention repré senté sur la figure 2, les focales des trois objectifs sont égales et ce sont les diamètres qui sont différents.Le diamètre de l'objectif 19 a une valeur d'environ 0,7 par rapport à celui de l'objectif 20, et le diamètre de l'objectif 21 de sensiblement 0,43 par rapport à celui de l'objectif 20. Les régimes de fonctionnement des trois tubes étant les mêmes, aussi élevés que possible, les flux émis par les images-vidéo produites en 25, 26, 27, sont égaux. Les luminances respectives des images rouge, verte et bleue projetées sur l'écran sont alors, comme il est connu en optique géométrique proportionnelles aux carrés des ouvertures relatives des objectifs de projer:- tion qui leur sont respectivement affectés. Soit (0,7)t~0,5 pour la luminance de l'image rouge projetée par rapport à celle de l'image verte projetée. Et, (0,43) ~ 0,186 pour la luminance de l'image bleue par rapport à celle de 1' image verte. On obtiendrait le même résultat en faisant varier à la fois les focales et les diamètres des objectifs, ou encore seulement les focales, pourvu que les flux émis par les images-vidéo soient modulés selon l'invention. Si, pour l'optique de projection affectée à l'image rouge, on désigne son diamètre par D1 et sa focale par F1, et, de même manière, D2 et F2 pour le vert, D3 et F3 pour le bleu, on doit avoir, en supposant que les flux émis par les images rouge, verte et bleue sont les mêmes Dans l'exemple représenté sur la figure 2, l'optique de projection 20 affecté au vert a une ouverture relative de l'ordre de 1. L'ouvertuaze relative de l'optique 19 affectée au rouge a une ouverture relative de l'ordre de soit 0,7. Son diamètre est plus petit que celui de l'optique 20, dans la proportion de 0,7.Le diamètre de l'optique 21 affectée au bleu a un diamètre plus petit que celui de l'optique 20 dans la proportion de 0,43. Ce dispositif conforme à l'invention permet de réduire de manière importante le prix de revient de l'ensemble des optiques de projection, et/ou d'augmenter la qualité des optiques affectées au rouge et au bleu. Si ce n'est pas le souci d ' abaisser le prix de revient qui prédomine, on peut, comme dans l'exemple représente sur la figure 3, augmenter 1 'ouvertu- re relative de l'optique de projection 31 affectee au tube-image vert V. Elle est, dans cet exemple, doublée, en multipliant son diamètre par V soit par 1,414. L'ouverture relative de 1 'optique de projection 32 affectée au tube-image rouge R est égale environ à 1. L'ouverture relative de l'optique de projection 33 affectée au tube-image bleu B est égale à environ 0,6. Lnl avan- tage est de doubler les flux des trois images-vidéo et, par conséquent, de doubler la luminance obtenue sur l'écran. Par rapport à un vidéo-projecteur conventionnel, le prix de revient de 1'op- tique de projection affectée au vert est le seul qui soit augmenté. Le prix de l'optique affectee au rouge ne change pas. Le prix de l'optique affectée au bleu diminue. Dans les exemples précédents de dispositifs conformes à 1' invention, les flux émis par les trois images-vidéo fournies par les tubes sont égaux. Ils peuvent ne pas l'être. On peut, par exemple, modifier les caractéristiques notamment géométriques du tube produisant l'image verte dans le but d' augmen- ter son flux lumineux. Il convient alors d 'adapter la modulation optique des flux, selon l'invention.Si l'on désigne par cf 1 le flux émis par l'image rouge, par 2 le flux émis par l'image verte et part 3 le flux émis par l'image bleue, on doit avoir Dans 1 'exemple représenté sur la figure 4, du fait de la conformation propre au tube V, le flux émis par ce tube V produisant l'image-vidéo verte est doublé par rapport aux exemples précédents. L'optique de projection 34 qui lui est affectée a une ouverture relative égale à 1 environ. Le flux émis par le tube R produisant l'image-vidéo rouge n'est pas modifié par rapport aux exemples précédents. L'ouverture relative de l'optique de projection 35 qui lui est affectée est égale à I environ. Son diamètre est d'environ 0,7 par rapport à celui de l'optique 34, dans l'exemple représenté sur la figure 4 où le doublement du flux de 1' image verte était concomitant d ' un grandissement par 1,414 du diamètre de l'image-video verte et de celui de son optique de projection. L'ouverture relative de l'optique de projection 36 est égale à sensiblement 0,61. On a bien, pour les produits du flux par le carré de l'ouverture relative Pour le rouge : 1 x (1)2 = 1 Pour le vert : 2 x (1)2 = 2 Pour le bleu : 1 x (0,61)2 = 0,3 La relation 1 = 0,30 LR + 0,59 LV + 0,11 LB entre les luminances LR, LV, LB des images rouge, verte et bleue sur l'écran de projection, se trouve satisfaite. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'obtention d 'images-vidéo en couleurs projetées sur un écran, du type selon lequel on génère d ' abord au moins trois images-vidéo émettant des flux lumineux, et 1' on projette ensuite ces images en coînci- dence sur un écran de projection, caractérisé en ce que lesdits flux sont générés à partir d'alimentations électriques sensiblement de même niveau, avantageusement le plus élevé possible, et en ce que l'on procède sélectivement ensuite à une modulation optique de ces flux en fonction de leurs couleurs propres respectives, afin que les images obtenues sur 1' écran de projection présentent des luminances telles que la luminance maximale de l'image rouge soit d'environ 0,5 de celle de l'image verte et que la luminance maximale de 1 'image bleue soit sensiblement de 0,186 de celle de l'i- mage verte. 2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on utilise une optique de projection pour chaque couleur d'image et que, par rapport au produit du flux, émis par l'image-vidéo verte, par le carré de l'ouverture relative de l ' optique de projection affectée à la couleur verte, ce même produit pour limage rouge ait une valeur d'environ 0,5 et ce même produit pour l'image bleue, ait une valeur sensiblement de 0,186. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on porte à une aussi grande valeur que possible le niveau d 'alimentation électrique générant les images-vidéo et que I' on utilise pour les différentes couleurs d 'image des optiques de projection présentant des caractéristiques optiques différentes. selon les revendications I à 3 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédéci-dessus, du type compre- nant au moins trois tubes à image-vidéo devant produire des images qui émettent des flux lumineux sélectionnés spectralement, respectivement dans le rouge, le vert, le bleu, et associées à des optiques de projection, dispositif caractérisé en ce que, d'une part, lesdits tubes à image sont destinés à fonctionner à un même niveau d'alimentation électrique, et en ce que, d'autre part, les optiques de projection qui leur sont associées ont des ouvertures relatives différentes. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que tous les tubes à image-vidéo sont destinés à produire des images émettant des flux lumineux sensiblement égaux, et en ce que les structures des pptiques de projection associées sont différentes. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les structures géométriques et optiques d'au moins un des tubes à image-vidéo sont différentes de celles des autres et en ce que les structures des optiques de projection associées aux divers tubes sont différentes.