Brevet FR2650719A1 — publié le 19910208

Appareil de visualisation d'images en couleur sur un écran de projection. La présente invention concerne un appareil de visualisation, sur un écran de projection, d'images en couleur faites de points obtenus chacun par groupement de n spots colorés, où n est un entier au moins égal à 2. De tels appareils sont connus ; ce sont, par exemple, les projecteurs de télévision à grand écran, fonctionnant suivant le principe de superposition de trois images primaires rouge, verte, bleue, à l'aide de tubes à rayons cathodiques. Dans ces appareils connus une superposition parfaite des trois images élémentaires est recherchée. Ces appareils, du fait des tubes å rayons cathodiques, entraînent une distorsion géométrique de l'image. De plus les appareils connus de visualisation d'images en couleur, à l'aide de spots lumineux, - sur un écran de projection, ne permettent pas de modifier arbitrairement la position des spots colorés. Aussi, pour juger. de l'aspect subjectif d'une image sur un écran de télévision en couleur, les fabricants sont-ils obligés de réaliser des écrans prototypes en donnant, dans chacun, une disposition déterminée aux éléments photo-émetteurs des différentes couleurs fondamentales ; il en résulte un prix- de revient élevé et une grande difficulté à faire évoluer les essais, chaque modification nécessitant un nouvel écran. L'appareil selon l'invention est destiné à permettre de simuler une position spatiale arbitraire des composantes des points de couleur, en réduisant les distorsions géométriques principalement dues à la lentille de projection. Cet appareil est conçu, en particulier, pour permettre à des observateurs de donner une appréciation subjective sur la qualité de l'image obtenue et pour permettre ainsi d'étudier rationnellement, à l'aide d'images de référence fixes ou animées, quelle est la meilleure disposition des spots de chaque couleur primaire pour obtenir une certaine qualité d'image ; cette qualité d'image est généralement le meilleur rendu subjectif possible avec la plus petite bande passante possible en chrominance ; pour cela il faut pouvoir, par exemple, diminuer la bande passante du rouge et du bleu tout en obtenant une image jugée satisfaisante; ainsi la bande passante de l'information à transmettre est réduite et il est possible de faire de la compression de débit. Une telle étude conduit, en particulier, à la réalisation d'écrans plats matriciels, pour postes de télévision, avec répartition des points de couleur des écrans matriciels en fonction des résultats de l'étude. Elle permet également de déterminer la position à donner aux trous d'un masque (shadow mask dans la littérature anglo-saxonne) de tube à rayons cathodiques pour télévision en couleur, c'est-à-dire comment répartir sur l'écran les phosphores rouges, verts et bleus. Selon l'invention un appareil de visualisation d'images en couleur sur un écran de projection, est caractérisé en ce qu'il comporte : un générateur d'images avec n sorties, où n est un entier au moins égal à 2, pour fournir n signaux vidéo représentatifs d'une image d'origine à visualiser, n valves optiques couplées respectivement aux n sorties, un écran de projection pour visualiser l'image d'origine, des moyens optiques pour former sur écran de projection n sous-images avec les n valves et des moyens de réglage pour modifier au moins n-l des sousimages en agissant sur les valves, en ce que les n valves comportent chacune un écran matriciel et présentent respectivement n caractéristiques de couleur différentes. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ciaprès et des figures s'y rapportant qui représentent - la figure I, un schéma simplifié d'un appareil selon l'invention, - la figure 2, un schéma partiel plus détaillé de l'appareil selon la figure 1, - la figure 3, un schéma partiel d'une configuration classique d'image, - les figures 4a, 4b, 4c des diagrammes des temps relatifs à différents signaux de l'appareil selon les figures 1 et 2, - les figures 5 et 6 des schémas partiels de configura- tions d'images obtenues avec l'appareil selon les figures 1 et 2. Sur les differentes figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes références. L'appareil selon la figure 1 comporte une source de lumière blanche, 1, qui éclaire en transmission un ensemble de trois valves optiques 20, 21, 22. Les valves comportent chacune un écran matriciel à cristaux liquides tel que 22a, et comportent respectivement des filtres colorés rouge, vert et bleu, tels que le filtre 22b ; ces filtres sont parallèles aux plans des écrans matriciels et pIacés en série avec les écrans matriciels vis-à-vis de la lumières issue de la source 1 Aux valves 21 et 22 sont associés des mécanismes de translation à vis micrométriques, 31, 32 symbolisés par un rond barré d'une croix, tel que. 32a, et par une double flèche en traits interrompus, tel que 32b ; ces mécanismes sont destinés à permettre un réglage précis, dans leurs plans et selon deux axes perpendicupaires, de la position des valves 21, 22. Dans le cas de valves comportant des écrans matriciels de différentes couleurs comme les écrans électro-luminescents ou à plasma, les filtres colorés sont absents. Le fonctionnement reste toutefois inchangé. De même le fait d'utiliser des écrans matriciels ne nécessitant pas de source de lumière ne modifie pas le fonctionnement de l'appareil. Les faisceaux lumineux issus de la source 1, après avoir traversé les valves optiques, traversent un méIangeur optique 6 pour ne former qu'un faisceau qui est focalisé par une lentille 7 sur un écran de projection 8. Une électronique de commande 5 permet de modifier la configuration des valves optiques grâce à une interface hommemachine, constituée par un ensemble clavier-écran, 4. Le fonctionnement de l'appareil selon la figure 1 est le suivant. L'électronique de commande 5 comporte un générateur d'images qui fournit des signaux vidéo mis en mémoire et représentatifs d'une image d'origine qui sert d'image de référence et qui est à visualiser sur l'écran 8 ; ces signaux vidéo servent à la commande des valves 20 à 22 dont, dans l'exemple décrit, les écrans matriciels comportent autant de lignes et de colonnes que l'image de référence mise en mémoire dans le générateur d'images.Quand tous les réglages sont à zéro c'est-à-dire que les vis micrométriques des mécanismes de translation 31, 32 sont en position médiane assurant la parfaite juxtaposition des trois spots et que l'opérateur n'a pas agi sur ltélectronique de commande, les valves 20 à 22, qui sont commandés respectivement par les signaux vidéo de rouge, de vert et de bleu, fournissent trois sous-images, aussi appelées images primaires dans la mesure où elles ne comportent chacune qu'une seule couleur primaire ; ces sous-images se superposent exactement sur 8, pour former l'image visualisée. Ceci est le premier mode de fonctionnement possible de l'appareil. Par action sur les mécanismes 31, 32 il est possible de modifier la position relative des trois images provenant respectivement des valves 20 à 22. Par action sur l'électronique de commande il est possible de supprimer, dans tout point de l'image à visualiser, par exemple deux couleurs primaires sur trois et d'obtenir ainsi, sur l'écran de projection, des lignes où les points sont faits non plus de trois spots colorés correspondant au rouge, au vert et au bleu des points de l'image de référence mais sont faits d'un seul spot qui correspond, dans la ligne, alternstivement au rouge, su vert et au bleu des points de l'image de référence. La figure 2 est un schéma montrant comment est réalisée l'électronique de commande 5 selon la figure 1. Ce schéma montre uniquement le clavier-écran 4 et l'électronique de commande 5 dont les différents éléments portent des références commençant par 5, telles que 50V. Un générateur d'images, 51, a sorties numériques, constitué, dans l'exemple décrit, par une mémoire d'image, a stocké une image de référence dont les signaux lui ont été fournis par un analyseur d'image fixe. Il est à noter que différentes variantes peuvent être envisagées pour ce générateur d'images ; c'est ainsi qu'en modifiant, si nécessaire, les autres circuits de l'appareil de visualisation, le générateur d'images 51 peut être à sorties analogiques, peut contenir en mémoire une image de référence synthétique, peut être une source d'images animées du type caméra ou magnétoscope dont les signaux de sortie pourront être numérisés. Un générateur de synchronisation 52 assure la synchronisation précise entre le générateur d'images 51 et un générateur de suppressions 50; ce générateur de synchronisation, qui releve de la technologie courante, n a pas été détaillé en vue de rendre le dessin plus clair et de simplifier l'exposé. Le générateur de suppressions 50 comporte trois mémoires d'image, 50R, 50V et 50B, associées respectivement aux trois couleurs primaires rouge, verte et bleue ; il comporte également une unité centrale 50C destinée à assurer la configuration des mémoires d'image 50R, 50V, 50B sous la commande d'un opérateur qui, grâce au clavier-écran 4, peut déterminer de façon arbitraire le contenu de ces mémoires d'images. Les mémoires d'images 50R, 50V, 50B permettent de stocker autant de niveaux logiques 0 ou 1 qu'il y a de points dans les valves 20, 21, 22 de la figure 1. Ainsi la mémoire d'image 50B peut stocker une suite arbitraire de 0 et de 1, programmée par l'opérateur ; à chacun de ces 0 ou 1 correspond un point de la valve 22. Le générateur de synchronisation 52 commande en synchronisme le générateur d'images 51 et la lecture des mémoires d'image du générateur de suppressions 50. Deux groupes de signaux sont ainsi produits - les composantes primaires rouge, R, verte, V, et bleue, B, fournies sous la forme de signaux vidéo numéri ques par le générateur d'images 51 - les signaux de suppression fournis par les mémoires d'image 50R, 50V, 50B. Ces deux groupes de signaux sont combinés dans des circuits ET numériques, 53R, 53V, 53B, qui fonctionnent en interrupteurs. Ainsi les sorties des circuits ET numériques délivrent des signaux vidéo où, en certaines parties arbitrairement choisies par l'opérateur, l'information est supprimée ; ce sont les parties des signaux vidéo délivrées en synchronisme avec les niveaux 0 logiques fournis par les mémoires d'image 50R, 50V et 50B. La figure 3 est un schéma partiel d'une configuration classique d'image sur l'écran 8, avec exacte superposition en chaque point des trois spots correspondant aux trois composantes de couleur : R, V, B ; la position de chaque point est symbolisée par un carré. Cette configuration est obtenue lorsque les mémoires d'image ne fournissent que des 1 logiques et que les mécanismes à vis micrométriques - sont en position médiane. Les figures 4a, 4b, 4c sont un exemple de diagramme des temps de trois signaux que fournissent respectivement les mémoires d'image 50R, 50V et 50B en synchronisme avec les signaux vidéo rouge, vert, bleu relatifs à la première ligne d'image sur ces diagrammes l'unité de temps en abscisse est la durée d'un point de l'image. Pour la composante rouge, par exemple, le signal fourni par la mémoire d'image 50R et représenté sur la figure 4a a la valeur 1 logique pour la première et la quatrième unité de temps de la première ligne et la valeur 0 pour les deuxième, troisième et cinquième unité de temps ; pour la composante rouge c'est pendant la deuxième et la quatrième unité de temps que le signal est à 1 tandis que, pour la composante bleue, c'est pendant la troisième et la sixième unité de temps qu'il est à 1.Les 0 logiques entraînant la suppression de la composante de couleur correspondante, il en résulte, sur l'écran 8 de la figure 1, une image dont un schéma partiel de la configuration est représenté sur la figure 5 ; dans cette configuration les points de la première ligne de l'image ne comportent plus qu'une seule composante de couleur, étant donné que les deux autres ont été supprimées à l'aide du générateur de suppressions 50 ; la première ligne est ainsi constituée de points monochromes avec, dans tordre, un point rouge suivi d'un point vert, suivi d'un point bleu, suivi d'un point rouge...Il est à noter que la deuxième et la troisième ligne selon la figure 5, ont été obtenues par des signaux du même type que les signaux de suppression des figures 4a, 4b, 4c car elles présentent la même configuration de points monochromes mais avec des décalages respectifs de une et deux unités de temps. La figure 6 est le schéma d'une configuration sur l'écran 8, obtenue par suppression d'un spot sur deux pour chaque composante de couleur d'une ligne, et par décalage de la composante bleue de la valeur d'un demi-point vers la droite et d'un demi-point vers le bas ; les suppressions sont obtenues à l'aide de l'électronique de commande 5 des figures 1 et 2 tandis que les décalages sont obtenus à l'aide des mécanismes de translation à vis micrométriques, 31, 32, de la figure 1. Sur la figure 6 les positions des spots rouges, R, et verts, V, sont symbolisées par des carrés en traits pleins et celles des spots bleus,B, par des carrés en traits interrompus. La présente invention ntest pas limitée à l'exemple décrit ; c'est ainsi, par exemple, qu'en utilisant, pour les valves 20, 21, 22, des écrans matriciels où - le nombre de points par ligne et par colonne serait le triple de celui de l'image de référence, il serait possible d'affecter un carré de 3 x 3 : 9 points, dans les écrans matriciels des valves, à la représentation d'un seul point de l'image de référence ; l'opéra- teur pourrait alors, à l'aide de l'électronique de commande, appliquer sélectivement chacune des composantes rouge, verte et bleue à ces neuf points, par exemple le rouge aux deux points supérieurs de la colonne du milieu du carré, le bleu aux deux points du bas de la colonne de gauche et le vert aux deux points du bas de la colonne de droite ; cette configuration pouvant, bien entendu, varier d'une ligne de carrés à l'autre et même à l'intérieur d'une ligne de carrés.Ainsi l'électronique de commande n'agirait pas par tout ou rien, c'est-à-dire par suppression ou maintien d'un spot de couleur primaire relatif à un point de l'image de référence mais agirait par une suppression de tout ou partie des neuf spots de couleur primaire relatifs à un seul point de l'image de référence, avec choix de la position des spots supprimés ; dans ce cas l'appareil pourrait même ne pas comporter de mécanisme de translation. De même, il peut être envisagé de réaliser un appareil selon l'invention qui correspondrait à celui des figures 1 et 2 sans le générateur de suppressions ; un tel appareil permettrait seulement de déplacer, sur l'écran 8, l'une par rapport à l'autre les trois sousimages correspondant aux trois composantes primaires rouge, verte et bleue. Il est également possible de réaliser des appareils de visualisation selon l'invention avec seulement deux valves ou quatre valves et même plus, à condition d'adapter en conséquence les autres éléments de l'appareil de visualisation tels que le mélangeur optique 6 et l'électronique de commande 5 selon la figure 1. L'utilité d'une quatrième valve pour l'appareil de visualisation se justifie, par exemple, si cet appareil est destiné à faire une étude d'écran plat matriciel pour poste de télévision; l'adjonction d'une composante blanche, qui n'est pas une primaire de couleur, permet en effet de gagner en luminance sur les écrans à faible contraste comme les écrans matriciels plats ou en résolution sur la luminance. La quatrième valve pourra alors ne comporter qu un écran matricielle, c'est-8-dire ne pas comporter de filtre. Cet écran matriciel recevra un signal de luminance, soit directement, soit à travers une porte ET commandée, comme sur la figure 2, par un signal de suppression provenant d'une mémoire d'image programmée par l'utilisateur; dans le cas de quatre valves, si des mécanismes de translation sont utilisés, il sera préférable qu'au moins trois des quatre valves aient le leur et, d'une façon plus générale, lorsqutun appareil de visualisation selon I'invention comportera n valves avec n entier supérieur à 2, et que des mécanismes de translation y seront associés, il sera préférable qu'au moins n-l de ces valves aient leur propre mécanisme de translation. Il est également possible de choisir des caractéristiques de couleur-différentes du rouge, du vert et du bleu ; ainsi, par simple changement de filtres colorés, ou par changement de couleurs d'écrans matriciels, d'autres jeux de couleurs primaires peuvent être testés. Dans le cas de deux valves, il est, par exemple, possible d'utiliser une valve disposant, pour sa caractéristique de couleur, de sa propre mosaïque de petits filtres colorés juxtaposés et d'adjoindre, comme caractéristique de couleur à l'autre valve, une composante blanche de luminance. Dans ce cas la position des couleurs primaires est fixée par la mosaïque, mais il est possible de jouer sur la disposition et le nombre des points blancs de luminance. Le cas de plus de quatre valves n'est pas utopique car il peut être envisagé de fabriquer des écrans qui auraient plus de quatre composante pour chaque point d'image. En fait l'attrait principal de l'appareil de visualisation selon l'invention réside justement dans la possibilité qu'il donne de juger du résultat obtenu avec l'image visualisée, en fonction du nombre, de la couleur et de la disposition de chaque composante. REVENDICATIONS 1. Appareil de visualisation d'images en couleur sur un écran de projection, caractérisé en ce qu'il comporte : un générateur d'images (51) avec n sorties, où n est un entier au moins égal à 2, pour fournir n signaux vidéo représentatifs d'une image d'origine à visualiser, n valves optiques (20-22) couplées respectivement aux n sorties, un écran de projection (8) pour visualiser l'image d'origine, des moyens optiques (6-7) pour former sur l'écran de projection n sous-images avec les n valves et des moyens de réglage (5, 31, 32) pour modifier au moins n-l des sous-images en agissant sur les valves, en ce que les n valves comportent chacune un écran matriciel (22a) et présentent respectivement n caractéristiques de couleur différentes. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage comportent un générateur de suppressions (50) pour fournir n signaux de suppression en synchronisme avec les n signaux vidéo et n circuits de verrouillage (53R, 53V, 53B), commandés respectivement par les n signaux de suppression, pour coupler les n sorties aux n valves. 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de réglage comportent au moins n-l mécanismes de translation (31, 32) associés respectivement à n-l (21, 22) des n valves (20-22) pour permettre de deplacer chacun des écrans matriciels de ces n-l valves, dans son plan, selon deux axes orthogonaux. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les écrans matriciels (22a) sont à cristaux liquides et en ce que au moins n-l des n valves comportent un filtre optique (22b) pour déterminer leur caractéristique de couleur.