Brevet FR2802309A1 — publié le 20010615

La présente invention concerne un projecteur d'images, plus particulièrement un projecteur d'images à valves optiques telles que valves à cristaux liquides, utilisé pour afficher une image informatique vidéo sur un écran externe. Un exemple d'un projecteur d'images utilisant des valves optiques à cristaux liquides est représenté sur la figure 1. Ce projecteur comprend un système d'éclairage 1 comportant une lampe 10, telle qu'une lampe à halogénure de métal, zénon ou similaire, et un réflecteur 11 entourant la lampe 10. Le système d'éclairage 10 est associé à intégrateur optique 2 dont le rôle est de répartir uniformément la lumière émise par la lampe 10 du système d'éclairage sur les éléments de l'unité optique 3 qui seront décrits ci-après. L'unité optique 3 comporte schématiquement des moyens de séparation des couleurs pour fournir a chaque valve optique 30, 31, 32 la composante de couleur correspondante et un moyen de recombinaison 20 des images fournies par les trois valves optiques. Comme représenté sur la figure 1, le moyen de recombinaison des images est formé par un cube 20 constituant un ensemble de miroirs 22 et 24 occupant les plans diagonaux du cube 20. Les trois valves à cristaux liquides 30, 31, 32 sont disposées parallèlement à trois faces du cube. De manière plus précise, la valve optique 30 est parallèle à la face 26 du cube. La valve optique 32 est parallèle à la face opposée 28 du cube, les deux valves 30 et 32 étant parallèles entre elles et la valve optique 31 est parallèle à la face 27 du cube et perpendiculaire aux deux autres valves 30 et 32. Le système d'éclairage 1 émettant une lumière blanche, des moyens de séparation des couleurs sont donc prévus dans le système optique 3. Ces moyens sont constitués par des miroirs dichroïques associés à des miroirs plans pour amener respectivement la composante de couleur bleue sur la valve optique 30, la composante de couleur verte sur la valve optique 31 et la composante de couleur rouge sur la valve optique 32. De manière plus spécifique, la lumière émise par le système d'eclairage 1 passe à travers un premier miroir dichroïque 33 disposé immédiatement en aval de l'intégrateur 2. La normale N au plan du miroir forme un angle de 451 avec l'axe optique 0. De ce fait, le miroir dichroïque 33 transmet la composante de couleur bleue vers un miroir plan 34 positionné de façon à éclairer la valve optique 30 par l'intermédiaire d'une lentille de champ 40 et réfléchit le reste du spectre vers un second miroir dichroïque 35 parallèle au premier miroir dichroïque Ce second miroir dichroïque 35 réfléchit la composante de couleur verte du spectre vers la valve optique 31 à travers une lentille de champ analogue à la lentille 40. Le miroir dichroïque 35 transmet le reste du spectre, à savoir la composante de couleur rouge. Cette composante rouge traverse une première lentille 42 puis est réflechie par un miroir plan 36 parallèle aux miroirs dichroïques 38 et La composante refléchie par le miroir plan 36 traverse une lentille 44 puis est réfléchie à nouveau par un miroir plan 37 de manière à être renvoyée vers la valve optique 32 à travers une lentille de champ 43 identique aux lentilles 40 et . Les images formées sur les valves optiques 30, et 32 sont alors recombinées par réflexion et transmission à l'intérieur du cube 20 de manière à obtenir une image synthétisée sur la face du cube, cette image étant envoyée sur une lentille de projection 5. L'appareil décrit en se référant à la figure , comporte de nombreux composants, notamment optiques et électroniques qui doivent fonctionner dans un environnement propre et à niveaux de température acceptables. Or, pour obtenir des images bonne qualité presentant une luminosité élevée, il est en général nécessaire d'utiliser lampes de projection puissantes. L'utilisation de lampes lumineuses plus en plus puissantes rendent les questions thermiques plus critiques au sein du projecteur. Cela entraîne l'utilisation systèmes de refroidissement de plus en plus élaborés qui doivent aussi prendre en compte des paramètres tels que l'augmentation de résolution des valves optiques, la recherche d'un encombrement minimal, le niveau de bruit des systèmes de ventilation ainsi que l'augmentation des fonctionnalités offertes. La présente invention a donc pour but de proposer un projecteur d'images avec un système de refroidissement perfectionné qui permet d'obtenir notamment les avantages suivants, à savoir - assurer le maintien de toutes les pièces critiques en deçà de leur température limite, - permettre le bon fonctionnement du projecteur jusqu'à des températures ambiantes pouvant atteindre 50 - assurer la mise hors poussière du système minimiser autant que possible le niveau de bruit. En conséquence, la présente invention a pour objet un projecteur d'images comportant un boîtier contenant au moins - un système d'éclairage, - une unité optique comportant au moins une valve optique modulant la lumière issue du système d'éclairage, - une lentille de projection projetant la lumière modulée à l'extérieur du boîtier, - une alimentation, une électronique de commande et des moyens de refroidissement, le boîtier étant muni d'au moins une ouverture formant prise d'air, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un moyen spécifique de filtration d'air positionné sous et de manière à entourer l'unité optique. Selon un mode de réalisation préférentiel, le moyen de filtration d'air est un élément en forme de cage dont les parois latérales sont grillagées. De préférence, la présente invention s'applique à un projecteur d'images couleurs dont l'unité optique comporte trois valves optiques prévues chacune pour une couleur, des moyens de séparation de couleurs pour fournir à chaque valve optique, à partir de la lumière issue du système d'éclairage, la composante de couleur correspondante et un moyen de recombinaison des images fournies par trois valves optiques. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le projecteur comporte de plus au moins un moyen de refroidissement de la ou des valve(s) optique(s). De préférence, il comporte trois turbines positionnées à l'intérieur du moyen spécifique de filtration d'air respectivement sous chaque valve optique. Pour obtenir un meilleur refroidissement du projecteur, celui-ci comporte de plus un moyen de refroidissement du systeme d'éclairage constitué par une turbine positionnée horizontalement Ares du système d'éclairage, cette turbine se prolongeant par deux guides d'air, un premier guide d'air dirigeant une partie de l'air sur le système d'eclairage et un second guide d'air dirigeant l'autre partie de l'air sur l'unite optique. D'autre part, le projecteur peut comporter des moyens de refroidissement supplémentaires et des moyens d'extraction d'air constitués en général par des ventilateurs. Selon une caractéristique supplémentaire de la présente invention, la vitesse des turbines et des ventilateurs variable en fonction de la température, la température étant détectée au moins un thermistor associé à un circuit électrique de commande chaque ventilateur. D'autre part, selon encore une autre caractéristique de la présente invention, le boîtier comporte une ouverture formant prise d'air sur chaque face latérale et au moins une ouverture d'extraction d'air sur la face arrière. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation préférentiel, cette description étant faite avec référence aux dessins ci- annexés dans lesquels figure 1 déjà décrite est une représentation schématique éléments essentiels d'un projecteur pouvant être utilisé avec la présente invention. figure 2 est une vue en perspective schématique éclatée d'un boîtier conforme à la présente invention utilisé pour un projecteur type de celui représenté sur la figure 1. figures 3A et 3B sont des vues de dessus schématiques respectivement de la partie supérieure et de la partie inférieure projecteur montrant le positionnement des moyens spécifiques filtration et refroidissement utilisés dans la présente invention. figure 4 est une vue en perspective partielle du moyen spécifique filtration d'air utilisé dans la présente invention. figure 5 est une vue de dessus schématique montrant position trois turbines utilisées pour le refroidissement des valves optiques. figure 6 est une vue en coupe latérale du moyen refroidissement du système d'éclairage. figure 7 est un schéma électrique représentant le boîtier commande turbines et ventilateurs utilisés dans la présente invention, et figure 8 est une vue en perspective d'une partie de la face avant utilisée dans la présente invention. Dans les figures, pour simplifier la description, les mêmes éléments portent les mêmes références. la figure 2, on a représenté une vue en perspective d'un boîtier pouvant contenir les éléments du projecteur de la figure 1. Comme ce boîtier a une forme sensiblement parallélépipédique, il comporte une partie supérieure ou capot 100 présentant en coupe une forme de U. Le capot comporte donc une plaque de dessus 102 et deux panneaux latéraux 103, 104 munis dans leur partie inférieure d'une barre 05 support. Comme représenté sur la figure 2, les plaques latérales 1 et 104 sont chacune munies d'une fenêtre oblongue 106 formant prise d'air. Cette fenêtre 106 est fermée par un premier moyen de filtration constitué d'une grille CEM répondant aux normes électromagnétiques, d'une mousse non-inflammable et d'une toile métallique ayant ouvertures de 160 ,um, par exemple. La plaque supérieure 102 a éte emboutie dans sa partie centrale pour permettre le logement différents composants. D'autre part, le capot supérieur 100 présente dans sa partie arrière deux plaques 107a et 107b qui viennent s'encliqueter sur le châssis inférieur, comme expliqué ci-après. Entre deux plaques 107a et 107b est prévue une ouverture 108 permettant d'extraire l'air utilisé pour la ventilation des éléments du projecteur. Comme représenté sur la figure 2, le boîtier comporte donc une partie inférieure 101 munie d'un châssis formé d'une plaque rectangulaire 1 sur lequel est montée la face avant 110 fixée sur le châssis l'intermédiaire d'entretoises 111. La face avant 110 possède une ouverture circulaire ou oblongue 112 pour le passage de la lentille de projection, comme cela sera expliqué ci-après et un panneau de commande 113 muni de boutons non représentés. Sur la partie arrière du chassis 109 sont aussi prévus deux logements 113 et 114 en forme d'équerre contre lesquels viennent s'encliqueter les plaques 107a et 1 D'autre part, conformément à la présente invention, la plaque 109 est evidée dans sa partie centrale pour recevoir un deuxième élément de filtration qui est positionné de manière à entourer les turbines refroidissant l'unité optique 3, comme représenté sur les figures 3A et moyen de filtration spécifique 115 sera décrit et représenté de maniere plus détaillée sur la figure 4. II comporte une plaque de base 1 qui est fixée par l'intermédiaire de tout moyen connu tel que des vis passant dans les trous 1151, sur la plaque formant châssis 109. Ce type de fixation permet d'enlever le moyen de filtration 115 en soustrayant par le bas du boîtier en vue de le nettoyer. Sur la plaque 1 1 est montée une autre plaque 1152 destinée à recevoir les éléments de filtration proprement dits. L'élément de filtration est constitué, exemple, par une toile 1153 métallique présentant des ouvertures de Pm. toile prend appui sur quatre plots 1154 prévus aux quatre coins de plaque 1152 et qui sont solidarisés par l'intermédiaire d'entretoises 1 1 , 11 55b en forme de U, comme représenté sur la figure 4. La face avant moyen de filtration est fermée avec un tissu imperméable 1 1 L'utilisation de ce deuxième moyen de filtration positionné sous éléments sensibles tels que les valves optiques en cristaux liquides permet garder la zone la plus sensible à la poussière dans un environnement très propre. Selon une autre caractéristique de la présente invention et comme représenté sur les figures 3A, 3B et 5, à chaque valve à cristaux liquides 31', 32' entourant le cube 20 est associé un moyen refroidissement spécifique, à savoir une des turbines 116, 117, 11 Comme représenté clairement sur la figure 5, les turbines sont positionnées verticalement sous chaque valve à cristaux liquides manière a ce que l'air sortant de la turbine arrive dans la surface active des valves à cristaux liquides, comme symbolisé par les flèches. Dans la partie supérieure du boîtier sont positionnés, comme représenté sur la figure 3B, les autres éléments essentiels du projecteur, a savoir le système d'éclairage comportant une lampe 10 et un réflecteur 11, un intégrateur 2 et un ensemble de miroirs dichroïques et de miroirs plans semblables à ceux décrits avec référence à la figure 1 pour envoyer respectivement les composantes de couleurs bleue, verte et rouge sur les valves à cristaux liquides 30', 31' et 32'. Selon une autre caractéristique de la présente invention, une turbine supplémentaire 119 est prévue à l'intérieur du boîtier contenant les éléments du projecteur. Cette turbine 119 est positionnée horizontalement dans la partie inférieure du boîtier, comme représenté sur figure 3B. Comme représenté sur la figure 6, cette turbine 119 débouche dans un guide d'air en deux parties 120, 1 . Le premier guide d'air 120 amenant l'air soufflé par la turbine 11 sur le système d'éclairage 1, plus particulièrement en bordure du réflecteur 11. Le guide d'air 121 amène l'air soufflé par le ventilateur 1 9 au niveau des eléments de l'unité optique 3. De préférence, les 2I3 l'air soufflé par la turbine 119 sont envoyés sur le système d'éclairage , les 1l3 restants etant envoyés sur l'unité optique 3. D'autre part, comme représenté schématiquement sur les figures 3A et 3B, deux ventilateurs axiaux 140 et 14 sont prévus dans partie arrière du boîtier, un des ventilateurs étant utilisé pour extraire l'air hors du boîtier, l'autre étant utilisé pour refroidir ballast du circuit commande. Les autres parties hachurées des figures 3A et 3B représentent l'emplacement des alimentations et des cartes de réception signaux. Selon une caractéristique supplémentaire de la présente invention et comme représenté sur la figure 7, les différentes turbines 1 6, 117, 118, 119 et ventilateurs 140, 141 sont commandés de manière à avoir une vitesse variable en fonction de la température. De ce fait, le circuit de commande des ventilateurs et des turbines est associé à au moins une thermistance. Comme représenté sur figure 7, le circuit comporte un transistor T monté en collecteur suiveur. La source du transistor est connectée, dans le mode de réalisation représenté, à 5 ponts résistifs montés en parallèle. Chaque pont formé de deux résistances R et R' connectées en série entre la source transistor T et la masse. Au point commun A entre les 2 résistances et R' est monté un connecteur C destiné à recevoir les prises d'alimentation des ventilateurs et turbines. La thermistance est montée sur un connecteur prévu entre la masse et un point B. Le point B est relié à travers une resistance R1 à l'émetteur du transistor T et à travers une résistance R2 au connecteur de l'alimentation qui est aussi relié au collecteur du transistor T. capacité Ca est montée en parallèle entre l'alimentation et la masse. circuit permet d'alimenter les différents ventilateurs et turbines. Les résistances R et R' n'ont pas forcément les mêmes valeurs d'un pont à l'autre et ont des valeurs variables fonction de la puissance demandée par ventilateurs et turbines. Un connecteur supplémentaire C3 pour le ballast de la lampe est monté entre la masse et l'alimentation C2. D'autre part, comme représenté sur la figure 8, la lentille de projection 5 en général montée de manière à pouvoir être décalee vers le haut ou vers bas pour assurer le décalage de l'image projetée. De ce fait, la lentille passe à travers une ouverture oblongue 112 réalisée dans la face avant boîtier. Toutefois, pour éviter le passage des poussières, la lentille de projection 5 peut être montée sur un système que représenté à figure 8, à savoir la lentille de projection est fixee de manière étanche sur une plaque 130 elle-même fixée par l'intermédiaire d'un système soufflets 131 a, 131 b respectivement au châssis 1 et à une plaque 32 supérieure venant s'encliqueter sous la partie supérieure 1 capot 100. Ce système à soufflets 131 a, 131 b permet donc un déplacement étanche de la lentille de projection 5. II est evident pour l'homme de l'art que le système décrit ci- dessus peut être modifié de nombreuses façons sans sortir revendications ci-après, notamment en ce qui concerne le positionnement des turbines et des ventilateurs, les matériaux utilisés, l'emplacement ouvertures formant prises d'air ou d'extraction d'air, etc .... REVENDICATIONS 1. Projecteur d'images comportant un boîtier contenant au moins - un système d'éclairage (11, 10), - une unité optique comportant au moins une valve optique (30', 31', 32', 20) modulant la lumière issue du systeme d'éclairage, - une lentille de projection (5) projetant la lumière modulee à l'extérieur du boîtier, - une alimentation, une électronique de commande et des moyens de refroidissement (1 16,1 17,1 18,1 19,140,141 le boîtier étant muni d'au moins une ouverture (106) formant prise d'air, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un moyen spécifique (115) de filtration d'air positionné sous et de manière à entourer l'unité optique. 2. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce le moyen de filtration d'air (115) est un élément en forme de cage dont parois (1153) latérales sont grillagées. 3. Projecteur selon l'une quelconque des revendications 1 et caractérisé en ce que, dans le cas d'un projecteur d'images couleurs, l'unité optique comporte trois valves optiques (30', 31',32') prévues chacune pour une couleur, des moyens de séparation des couleurs pour fournir à chaque valve optique, à partir de la lumière issue du système d'éclairage, la composante de couleur correspondante et un moyen de recombinaison (20) des images fournies par les trois valves optiques. Projecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à caractérise en ce qu'il comporte de plus au moins un moyen refroidissement (116,117,118) de la ou des valves optiques. . Projecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que moyen de refroidissement est constitué par trois turbines (118,117,118') positionnées à l'intérieur du moyen (115) spécifique de filtration d'air, respectivement sous chaque valve optique. Projecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un moyen refroidissement (119) du système d'éclairage. Projecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que moyen de refroidissement du système d'éclairage est constitué par une turbine (119) positionnée horizontalement près du système d'éclairage. 8. Projecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la turbine prolonge par deux guides d'air, un premier guide (1 dirigeant partie de l'air sur le système d'éclairage et un second guide (121) dirigeant l'autre partie de l'air sur l'unité optique. 9. Projecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un moyen refroidissement supplémentaire et un moyen d'extraction d'air constitués par des ventilateurs (140,141). 10. Projecteur selon l'une quelconque des revendications 5, 7, 9, caractérisé en ce que la vitesse des turbines et des ventilateurs est variable en fonction de la-température. 1 . Projecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier comporte ouverture (106) formant prise d'air sur chaque face latérale et moins une ouverture ( 08) d'extraction d'air sur la face arrière.