Brevet FR2711827A1 — publié le 19950505

SYSTEME D'AFFICHAGE La présente invention concerne un système d'affichage, comme par exemple un système d'affichage pour l'affichage de suites d'images destinées à former un film animé d'images. Les systèmes d'affichage connus pour l'affichage public sur de grandes surfaces comportent un panneau d'affichage de grandes dimensions, en général rectangulaire et plan, subdivisé en une pluralité d'unités élémentaires formant une matrice. A chacune de ces unités élémentaires est associée une source lumineuse à l'arrière du panneau. Les dimensions des unités élémentaires sont telles qu'elles apparaissent à un spectateur comme ponctuelles. Pour obtenir des images animées, on peut utiliser comme sources lumineuses des ampoules incandescentes dont on fait varier de manière périodique l'intensité d'émission en fonction du temps. Cette solution est onéreuse et ne permet pas d'obtenir des images de bonne qualité, car les ampoules incandescentes utilisées ont une certaine rémanence de sorte que l'on ne peut en faire varier rapidement l'intensité. I1 est également possible d'utiliser comme sources lumineuses, à la place des ampoules incandescentes, des diodes électroluminescentes (DEL). Ces dernières comportent deux états de fonctionnement : un état allumé correspondant à une intensité lumineuse émise maximale, et un état éteint correspondant à une intensité lumineuse émise nulle. En effet, pour obtenir des images animées, on n'émet que de manière intermittente (il n'est pas possible de laisser les diodes allumées en permanence), et la persistance rétinienne donne au spectateur l'illusion d'une émission permanente de lumière. I1 n'est par conséquent pas possible d'obtenir toutes les nuances de couleurs souhaitées puisque l'on ne peut pas faire varier à loisir l'intensité lumineuse entre zéro et la valeur maximale. Le but de la présente invention est de réaliser un système d'affichage d'images peu onéreux, permettant d'obtenir une grande variété de nuances de couleurs et une bonne qualité des images. La présente invention propose à cet effet un système d'affichage comprenant - un panneau d'affichage subdivisé en une pluralité d'unités élémentaires, - une source lumineuse associée à chaque unité élémentaire, caractérisé en ce que chacune desdites sources lumineuses comporte deux états de fonctionnement apparents, de sorte qu'elle apparaît soit, dans un premier état apparent, comme émettant de la lumière d'intensité sensiblement constante, soit, dans un deuxième état apparent, comme n'émettant pas de lumière, et en ce qu'il comprend en outre - des premiers moyens pour faire passer chacune desdites sources lumineuses d'un état apparent à l'autre suivant un programme, dit d'éclairement, préétabli pour chacune desdites sources, - des deuxièmes moyens qui, lorsqu'ils fonctionnent indépendamment desdits premiers moyens, font varier de manière périodique la quantité de lumière issue de chacune desdites sources, ladite quantité de lumière pouvant ainsi prendre une infinité de valeurs entre zéro et une valeur maximale, ledit programme d'éclairement étant adapté à la variation périodique de ladite quantité de lumière de sorte que l'action simultanée desdits premiers et deuxièmes moyens selon respectivement ledit programme d'éclairement et ladite variation périodique fait varier l'amplitude de l'intensité de la lumière issue desdites sources lumineuses de manière à rendre visibles sur ledit panneau les images souhaitées. Grâce à l'invention, on peut utiliser des sources de lumière peu onéreuses, comme des DEL, tout en ayant une variété importante de nuances de couleurs et une bonne qualité d'images grâce à la combinaison de la variation périodique de la quantité de lumière issue de la source lumineuse et du programme d'éclairement, lui-même fonction de la quantité de lumière issue de cette source lumineuse à un instant donné. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront dans la description suivante d'un mode de réalisation de la présente invention, donné à titre illustratif et nullement limitatif. Dans les figures suivantes - la figure 1 représente de manière schématique un système d'affichage conforme à la présente invention, - la figure 2 montre une courbe donnant, en fonction du temps, l'intensité lumineuse en sortie d'une unité élémentaire d'un système d'affichage de l'art antérieur à ampoules incandescentes, - la figure 3 montre une courbe donnant, en fonction du temps, l'intensité lumineuse en sortie d'une unité élémentaire d'un système d'affichage selon l'invention. Dans toutes ces figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence. La figure 1 montre de manière très schématique les éléments principaux d'un système d'affichage 10 réalisé selon un mode de mise en oeuvre possible de la présente invention. Tous ces éléments peuvent par exemple être contenus dans un bottier (non représenté) dont la face avant constitue le panneau d'affichage 11. Le système d'affichage comporte donc un panneau d'affichage 11 plan dont la face avant 110, visible par un spectateur et transparente, est subdivisée en unités élémentaires 111 formant une matrice d'unités élémentaires ; chaque unité élémentaire 111 est associée à une couleur, par exemple une couleur primaire utilisée dans le domaine de la télévision, c'est-à-dire le rouge, le vert ou le bleu, et les unités élémentaires sont alors regroupées, de manière classique, pour former des triplets colorés. La couleur associée à chaque unité élémentaire 111 est portée, dans l'exemple de réalisation choisi, par la face avant 110 du panneau 11. Bien entendu la taille des unités élémentaires 111 est telle qu'elles apparaissent comme quasiment ponctuelles à un spectateur placé à distance du panneau 11. Chaque unité élémentaire 111 est en outre associée à l'arrière du panneau 11 à une source lumineuse, constituée par exemple par une diode électroluminescente (DEL) 12. Les diodes 12 sont portées par un support 13 sur lequel elles sont disposées de manière à se trouver chacune en regard d'une unité élémentaire 111. Comme cela a déjà été précisé, les diodes 12 ne comportent que deux états de fonctionnement (un état allumé et un état éteint) et passent rapidement d'un état à l'autre (voir courbe 301, figure 3). On dira que les diodes 12 sont activées lorsqu'elles sont allumées, et désactivées lorsqu'elles sont éteintes. Pour activer ou désactiver les diodes 12, on utilise des premiers moyens, par exemple des interrupteurs de courant (non représentés), agissant de manière à allumer ou éteindre chacune des diodes 12 selon un programme, dit d'éclairement, préétabli et par exemple mis en mémoire au sein d'un ordinateur de commande (non représenté) du système 10. Les premiers moyens font ainsi passer chaque diode 12 d'un premier état de fonctionnement apparent dans lequel elle apparait comme émettant de la lumière d'intensité sensiblement constante à un deuxième état apparent dans lequel elle apparaît comme n'émettant pas de lumière. Dans le mode de réalisation particulier décrit en relation avec les figures, l'état apparent des diodes 12 est leur état effectif, c'est-à-dire qu'elles sont allumées dans le premier état et éteintes dans le deuxième. Entre le support 13 des diodes 12 et le panneau 11 se trouvent en outre des moyens destinés à transformer le faisceau de lumière émis par les diodes 12 en un faisceau de lumière parallèle (ces moyens peuvent ne pas être nécessaires lorsque les diodes sont telles que les faisceaux qu'elles émettent sont déjà sensiblement parallèles). Ces moyens sont par exemple constitués d'une grille 14 opaque à la lumière et comportant des ouvertures 15 espacées les unes des autres de manière à se trouver en regard et centrées autour des diodes 12. Les ouvertures 15 peuvent être munies de moyens optiques adaptés 16 (par exemple des lentilles convergentes). On obtient ainsi des pinceaux de lumière parallèle qui illuminent uniquement la cellule élémentaire 111 associée à la diode 12 correspondante. En outre, entre l'éventuelle grille 14 et le support 13 (ou éventuellement entre la grille 14 et le panneau 11), on dispose une autre grille opaque à la lumière 17 (deuxièmes moyens), identique à la grille 14 et dont les ouvertures 18 ne sont munies d'aucun moyen additionnel. La grille 17 peut se déplacer de manière périodique, sous l'action de moyens adaptés 19 (par exemple un électro-aimant) parallèlement au support 13 des diodes 12, de manière à empêcher plus ou moins la lumière issue des diodes 12 de passer, c'est-à-dire de manière à faire varier la quantité de lumière issue des diodes 12. Ainsi, la grille 17 passe périodiquement d'une position dans laquelle la lumière émise par les diodes 12 ne peut atteindre le panneau 11 à une position dans laquelle toute la lumière émise par les diodes 12 peut atteindre le panneau 11, en passant par une infinité de positions intermédiaires dans lesquelles la lumière émise par les diodes 12 ne peut atteindre que partiellement le panneau 11. Le mouvement de la grille 17 peut être par exemple, mais non nécessairement, sinusoïdal. En concevant le programme d'éclairement en fonction de la variation périodique du mouvement de la grille 17, l'action simultanée des moyens d'activation et de désactivation des diodes 12 (premiers moyens) et de l'électro-aimant 19 agissant sur la grille 17 (deuxièmes moyens) permet d'obtenir les images souhaitées à la face avant 110 du panneau 11. On a représenté en figure 2 une courbe 200 donnant l'intensité théorique Ith de la lumière en fonction du temps t dans un système de l'art antérieur à lampes incandescentes. Comme on l'a vu, les systèmes d'affichage de l'art antérieur consistent à faire varier de manière périodique l'intensité de l'émission lumineuse de chaque lampe incandescente, de sorte que l'on obtient une courbe dont les pics consécutifs 201, 202, 203, 204 sont séparés les uns des autres par un intervalle de temps de durée T constante, l'amplitude de l'intensité variant au cours du temps. Pour illustrer le mode de fonctionnement d'un système d'affichage selon l'invention et ses avantages par rapport aux systèmes connus, on a représenté en figure 3 - une courbe 301 donnant en fonction du temps t l'intensité lumineuse Id directement en sortie d'une diode 12, activée et désactivée selon le programme d'éclairement mentionné ci-dessus, - une courbe 302 donnant en fonction du temps t la position relative P de l'ouverture 18 associée à la diode 12, dont l'intensité Id est donnée par la courbe 301, par rapport à une position de référence dans laquelle cette ouverture se trouve en regard et centrée autour de la diode 12, - une courbe 303 donnant en fonction du temps t l'intensité lumineuse résultante 1r en sortie de la grille 17. Le programme d'éclairement est choisi de manière à obtenir, en fonction de la position d'une ouverture 18 en regard d'une diode 12 à chaque instant, l'intensité 1r souhaitée. Plus précisément, connaissant la quantité de lumière issue de la diode 12, qui est fonction de la position de la grille 17, on choisit de déclencher l'activation de la diode 12 à un instant tel qu'au moment où l'ouverture 18 se trouve exactement en regard de la diode 12, l'intensité Id de celle-ci se trouve soit sur la partie montante d'un pic de la courbe 301 (ou sur la partie descendante), soit à l'extrémité du pic considéré. On obtient ainsi l'intensité 1r désirée. Par conséquent, grâce à l'invention, on peut faire varier l'intensité d'une source de lumière sensiblement binaire de manière très simple, par combinaison d'un mouvement périodique facile à réaliser et de l'allumage de diodes selon un programme préétabli, ceci étant également très aisé. La comparaison des courbes 200 et 303 montre que le résultat obtenu avec le système selon l'invention est comparable à celui d'un système de l'art antérieur à lampes incandescentes fonctionnant de manière idéale (c'est-à-dire ne présentant pas de rémanence préjudiciable à la qualité des images obtenues). On voit que la seule différence avec le système idéal réside dans le fait que les pics d'intensité consécutifs 3031, 3032, 3033, 3034, 3035, 3036 ne sont pas séparés les uns des autres par un intervalle de temps constant. Ceci ne pose aucun problème tant que l'intervalle de temps séparant deux pics consécutifs, même s'il n'est pas constant, reste inférieur à la persistance rétinienne. En effet, dans ce cas, le spectateur a toujours l'illusion d'une émission continue de lumière. Actuellement, l'on considère que la période séparant deux pics peut prendre des valeurs de 40 ou 62,5 ms (ces périodes correspondent à des fréquences respectives de 25 ou 16 images par seconde utilisées de manière classique dans les domaines du cinéma ou de la télévision). Ainsi, le système d'affichage selon l'invention permet d'utiliser des sources lumineuses peu onéreuses en comparaison avec les lampes incandescentes ; elle permet en outre d'obtenir les avantages attendus de l'utilisation de ces dernières, c'est-à-dire la possibilité de faire varier l'intensité de la lumière émise, sans en avoir les inconvénients, c'est-à-dire principalement la rémanence lumineuse conduisant à une qualité médiocre des images produites. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. En premier lieu, on peut utiliser comme sources lumineuses, à la place des DEL, toute source lumineuse équivalente. D'autre part, il est possible d'utiliser plus d'une source lumineuse par unité élémentaire, dans le cas où il ne serait pas possible avec une seule source lumineuse d'obtenir deux pics d'intensité successifs à des instants très rapprochés. Selon un mode de réalisation de la présente invention équivalent à celui décrit en relation avec les figures, au lieu d'utiliser des interrupteurs de courant comme premiers moyens, on peut utiliser en regard de chaque source lumineuse un volet opaque à la lumière et capable d'occuper une position ouverte dans laquelle il laisse passer toute la lumière, de sorte que la source lumineuse se trouve dans le premier état apparent défini plus haut, et une position fermée dans laquelle il empêche entièrement la lumière de passer, de sorte que la source lumineuse se trouve dans le deuxième état apparent. Chaque volet opaque passe rapidement d'une position à l'autre (de la même manière que les DEL passent rapidement de l'état allumé à l'état éteint), et est commandé selon un programme identique au programme d'éclairement des diodes 12. Dans ce cas, les deuxièmes moyens peuvent toujours être constitués d'une grille se déplaçant selon un mouvement périodique. Selon un autre mode de réalisation équivalent, les sources lumineuses peuvent être commandées par des interrupteurs de sorte qu'elles s'allument et s'éteignent de manière périodique. Les interrupteurs constituent dans ce cas les deuxièmes moyens, et les premiers moyens peuvent alors être constitués par exemple de volets opaques à la lumière, associés à chacune des sources lumineuses et s'ouvrant et se fermant chacun pendant un court instant selon un programme conforme au programme d'éclairement de sorte que l'on obtient le même effet que celui obtenu si les interrupteurs eux-mêmes servaient à réaliser l'allumage et l'extinction selon le programme d'éclairement. On peut encore utiliser à la place des volets mentionnés précédemment, comme premiers ou deuxièmes moyens, des miroirs réfléchissants qui peuvent occuper une première position dans laquelle ils réfléchissent toute la lumière dans la direction du spectateur, et une deuxième position dans laquelle ils réfléchissent toute la lumière dans une direction invisible au spectateur. Il n'est pas nécessaire d'utiliser une vitre teintée si l'on souhaite réaliser des images en noir et blanc. En outre, il est possible de placer le panneau d'affichage loin du reste du système. Le système selon l'invention permet alors de projeter les images sur un écran constituant le panneau d'affichage, et le spectateur peut alors se trouver entre le panneau d'affichage et le reste du système. Enfin, on pourra remplacer tout moyen par un moyen équivalent sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1/ Système d'affichage comprenant - un panneau d'affichage subdivisé en une pluralité d'unités élémentaires, - une source lumineuse associée à chaque unité élémentaire, caractérisé en ce que chacune desdites sources lumineuses (12) comporte deux états de fonctionnement apparents, de sorte qu'elle apparaît soit, dans un premier état apparent, comme émettant de la lumière d'intensité sensiblement constante, soit, dans un deuxième état apparent, comme n'émettant pas de lumière, et en ce qu'il comprend en outre - des premiers moyens pour faire passer chacune desdites sources lumineuses (12) d'un état apparent à l'autre suivant un programme, dit d'éclairement, préétabli pour chacune desdites sources (12), - des deuxièmes moyens (17, 18) qui, lorsqu'ils fonctionnent indépendamment desdits premiers moyens, font varier de manière périodique la quantité de lumière issue de chacune desdites sources (12), ladite quantité de lumière pouvant ainsi prendre une infinité de valeurs entre zéro et une valeur maximale, ledit programme d'éclairement étant adapté à la variation périodique de ladite quantité de lumière de sorte que l'action simultanée desdits premiers et deuxièmes moyens (17, 18) selon respectivement ledit programme d'éclairement et ladite variation périodique fait varier l'amplitude de l'intensité de la lumière issue desdites sources lumineuses de manière à rendre visibles sur ledit panneau (11) les images souhaitées. 2/ Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens sont des moyens d'obturation pouvant occuper, en relation avec une source lumineuse donnée, une infinité de positions entre une position ouverte dans laquelle ils laissent passer toute la lumière issue de ladite source lumineuse et une position fermée dans laquelle ils empêchent la lumière issue de ladite source lumineuse de passer, le mouvement desdits moyens d'obturation entre ladite position ouverte et ladite position fermée étant périodique. 3/ Système selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens sont constitués d'une grille opaque à la lumière et comprenant autant d'ouvertures qu'il y a d'unités élémentaires dans ledit panneau, l'espacement entre lesdites ouvertures étant identique à l'espacement entre lesdites unités élémentaires. 4/ Système selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que lesdits premiers moyens sont des moyens d'interruption du courant permettant d'allumer ou d'éteindre chacune desdites sources lumineuses en fonction dudit programme d'éclairement, ledit premier état apparent correpondant à l'état allumé desdites sources lumineuses, et ledit deuxième état apparent correspondant à l'état éteint desdites sources lumineuses. 5/ Système selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que lesdits premiers moyens sont des moyens d'obturation pouvant occuper, en relation avec une source lumineuse donnée, une position ouverte dans laquelle ils laissent passer toute la lumière, de sorte que ladite source lumineuse se trouve dans ledit premier état apparent, et une position fermée dans laquelle ils empêchent entièrement la lumière de passer, de sorte que ladite source lumineuse se trouve dans ledit deuxième état apparent, lesdits moyens d'obturation étant commandés selon ledit programme d'éclairement. 6/ Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits premiers moyens sont des moyens d'obturation pouvant occuper, en relation avec une source lumineuse donnée, une position ouverte dans laquelle ils laissent passer toute la lumière, de sorte que ladite source lumineuse se trouve dans ledit premier état apparent, et une position fermée dans laquelle ils empêchent entièrement la lumière de passer, de sorte que ladite source lumineuse se trouve dans ledit deuxième état apparent, lesdits moyens d'obturation étant commandés selon ledit programme d'éclairement, et en ce que lesdits deuxièmes moyens sont des moyens d'interruption du courant permettant d'allumer ou d'éteindre chacune desdites sources lumineuses selon ladite variation périodique. 7/ Système selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation comprennent un volet opaque à la lumière associé à chacune desdites sources lumineuses. 8/ Système selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que lesdits premiers moyens comprennent un miroir réfléchissant associé à chacune desdites sources lumineuses, ledit miroir étant capable de réfléchir la lumière émise par la source lumineuse correspondante soit dans une direction qui la rend visible sur ledit panneau, soit dans une direction qui la rend invisible sur ledit panneau. 9/ Système selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'une couleur est associée à chacune desdites sources lumineuses, lesdites couleurs étant réparties de manière à constituer des triplets colorés comprenant trois couleurs primaires. 10/ Système selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que des troisièmes moyens sont utilisés pour obtenir en sortie desdites sources lumineuses des faisceaux de lumière parallèle. 11/ Système selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que ladite variation périodique est une variation sinusoïdale. 12/ Système selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que plusieurs sources lumineuses sont utilisées en relation avec chacune desdites unités élémentaires.