WO1996019900A1

WO1996019900A1 - Projecteur video a cristaux liquides

Info

Publication number: WO1996019900A1
Application number: PCT/FR1994/001516
Authority: WO
Inventors: Christophe Nicolas; Jean-Yves Eouzan
Original assignee: Thomson-Csf
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-06-27

Abstract

Projecteur vidéo à cristaux liquides comprenant au moins: une source de lumière (S) émettant un faisceau lumineux; un séparateur de polarisation (SP) recevant le faisceau lumineux et fournissant deux sous-faisceaux polarisés orthogonalement; deux imageurs (LCDA, LCDB) à cristaux liquides placés chacun sur le chemin d'un sous-faisceau; un objectif (L3) recevant les deux sous-faisceaux (F4, F5) après traversée de deux imageurs; caractérisé en ce qu'il comporte également un miroir de combinaison (M3) situé de préférence au voisinage de la pupille d'entrée de l'objectif (L3), les imageurs (LCDA, LCDB) étant sensiblement symétriques l'un de l'autre par rapport au miroir de combinaison (M3); et en ce que les deux sous-faisceaux modulés par les imageurs convergent vers l'objectif (L3) suivant deux directions moyennes formant un angle non nul entre elles et forment deux images de la source (S) sensiblement distinctes dans le plan de la pupille d'entrée (P) de l'objectif (L3). Applications: projecteur vidéo stéréovision.

Description

PROJECTEUR VIDEO A CRISTAUX LIQUIDES

L'invention concerne un projecteur vidéo double à cristaux liquides et plus particulièrement un projecteur vidéo qui est convertible entre stéréovision et vision ordinaire avec dans le dernier cas, une luminosité accrue par rapport à l'état de l'art. Le nombre de cellules à cristaux liquides est doublé par rapport au nombre strictement nécessaire pour obtenir une image classique (non-stéréoscopique), mais le dispositif présente une efficacité énergétique optimisée.

Par stéréovision on entend vision en relief d'images projetées sur un écran passif. Parmi différents procédés de stéréovision, celui qui nous concerne consiste à projeter sur un écran passif deux images, Al et A2, les faisceaux lumineux servant à projeter ces deux images étant polarisés. Leurs directions de polarisation sont perpendiculaires entre elles, soient Dl et D2. L'observateur porte des lunettes comportant deux filtres polarisants. La direction de polarisation de chaque filtre coïncide avec celle d'une des deux images projetées. Ainsi, par exemple, l'oeil droit voit l'une des deux images projetées, Al, et l'oeil gauche voit l'autre, A2. Bien entendu, l'écran doit permettre l'observation d'images polarisées : tandis qu'un écran diffusant ordinaire "dépolarise" la lumière lors de la réflexion des rayons, un écran métallique permet de conserver les propriétés de polarisation. Ces écrans existent et sont mis en oeuvre dans des salles de cinéma (au Futuroscope de Poitiers, par exemple).

Un procédé pour produire les deux images polarisées consiste à utiliser deux projecteurs vidéo séparés. On associe à chacun d'eux un signal vidéo particulier et on interpose un polariseur sur le trajet des rayons lumineux issus de chacun de ces projecteurs. Les deux directions de polarisation sont perpendiculaires entre elles. La projection sur un même écran des deux images ainsi produites, combinée avec l'utilisation des lunettes polarisantes donne à l'observateur l'illusion d'une image en trois dimensions.

Afin d'obtenir la projection des deux images polarisées, on peut utiliser deux appareils projecteurs à tubes cathodiques en plaçant un polariseur à leur sortie. Les inconvénients sont les suivants :

- problème de superposition des images et risque de déstabilisation de cette superposition due à la dérive thermique dans le temps ;

- plus de la moitié de la lumière produite par chaque projecteur est perdue à cause des polariseurs ; - dans un projecteur à tube cathodique ordinaire, il y a trois objectifs de projection. Il est donc difficile de réaliser une fonction zoom. Cela est à fortiori plus difficile si l'on utilise deux projecteurs combinés.

Il est intéressant d'utiliser des projecteurs à imageurs cristal liquide (ou LCD) pour les deux raisons suivantes :

- la lumière modulée par ces imageurs est, par principe, polarisée à la sortie de chaque imageur LCD ;

- il est connu de combiner entre eux les rayons lumineux modulés par différents imageurs, par exemple lorsque chacun module une couleur primaire, et d'utiliser un seul objectif de projection commun à tous les imageurs. Cet objectif peut donc comporter une fonction "zoom" ;

- possibilité d'avoir un moyennage des défauts dus aux imageurs LCD.

Il est bien entendu qu'un projecteur vidéo à imageurs cristal liquide comporte au moins un imageur LCD. Dans le cas général, il comporte : - soit un unique imageur LCD ; pour une image couleur, chaque pixel est muni d'un filtre coloré rouge, vert ou bleu ;

- soit trois imageurs LCD, chacun étant illuminé par un faisceau de lumière monochrome rouge, vert ou bleu.

La figure 1 décrit une architecture optique classique d'un projecteur vidéo trichrome. Dl, D2, D3, D4 sont des miroirs dichroïques. Ml et M2 des miroirs ordinaires. Généralement la lumière émise par la lampe n'est pas polarisée. Les imageurs LCDy, LCD3, LCDR comprennent chacun un polariseur qui absorbe la moitié du flux, l'autre moitié étant modulée par la cellule à cristal liquide. En général, pour un imageur LCD rectangulaire (format 4:3 ou 16:9 pour la vidéo), le polariseur d'entrée du LCD est orienté à 45° des côtés du rectangle, cela pour des raisons d'homogénéité du contraste sur toute la surface. De même, le polariseur de sortie du LCD est orienté à 45°. Pour le cas le plus répandu des imageurs LCD positifs, c'est-à- dire transparents sous une tension de commande nulle, les polariseurs d'entrée et de sortie sont orientés à 90° l'un de l'autre. L'orientation des polariseurs d'un imageur LCD à 45° des côtés de l'image, est à l'origine d'une caractéristique des projecteurs à cristaux liquides qui se révélera importante pour l'invention qui sera décrite par la suite : l'illumination "hors d'axe" (figure 2). En effet pour que le contraste soit uniforme sur toute l'image et qu'il soit maximum, il est nécessaire d'illuminer chaque imageur sous un angle moyen non nul (qui peut atteindre 6°). Un des principaux handicap des projecteurs vidéo à cristaux liquides est leur faible efficacité lumineuse, typiquement comprise entre 1 et 2 %. Une des principales raisons de cette faible efficacité lumineuse est que l'imageur LCD comporte un polariseur. Par conséquent, plus de la moitié de la lumière est perdue en amont des imageurs.

Afin de doubler le flux lumineux de l'image projetée, une solution consiste à utiliser plusieurs projecteurs disposés en parallèle, projetant tous la même image.

Cette solution présente l'inconvénient de multiplier la consommation électrique et de poser les mêmes problèmes de convergence des images que les tubes à rayons cathodiques (avec moins de facilité pour régler ces problèmes).

De même pour projeter des images en stéréoscopie, on peut utiliser deux projecteurs à cristaux liquides en parallèle. Comme la lumière est polarisée en sortie de chaque imageur LCD, après passage sur les miroirs dichroïques, elle devient elliptique mais l'ellipse est fortement allongée et la perte de lumière due à l'utilisation des lunettes polarisantes ne devrait pas être trop importante. Il faut cependant retourner les imageurs LCD d'un des projecteurs par rapport à l'autre afin d'obtenir deux images de polarisations perpendiculaires entre elles.

Afin de contourner le problème de la faible efficacité, une solution telle que représentée en figure 3 consiste à doubler le nombre d'imageurs LCD par rapport au nombre strictement nécessaire dans un projecteur vidéo comportant un seul objectif de projection (voir Brevet EP 372 905). Dans la configuration de base il y a deux imageurs LCD, chacun étant illuminé par de la lumière polarisée.

Un faisceau collimaté de lumière blanche est divisé en deux composantes complémentaires polarisées suivant deux directions perpendiculaires entre elles, par l'action d'un séparateur de polarisations. Chaque composante illumine un projecteur LCD1, LCD2, les deux composantes modulées par les imageurs sont ensuite recombinées par un cube mélangeur sensible à la polarisation. Sur l'une des voies, après la séparation, on peut faire tourner la direction de polarisation de 90° afin qu'elle soit identique à celle de l'autre voie.

Dans une configuration plus élaborée, il y a jusqu'à six imageurs LCD, afin d'obtenir une image en couleur. Chaque imageur LCD module de la lumière d'une des trois couleurs primaires et d'une des deux polarisations complémentaires. Dans les deux cas, toute la lumière émise par la lampe est utilisée.

Ce système pourrait être utilisé en stéréoscopie. Il suffirait d'adresser chaque LCD avec le signal vidéo convenable. Néanmoins, ce système se révèle peu pratique lorsqu'on évalue quelques grandeurs numériques. En effet, le cube séparateur (ou mélangeur) sensible à la polarisation est, par construction, très sensible à l'incidence des rayons lumineux. Il est caractérisé par une acceptance angulaire typique de ± 3°. Autrement dit, il faut lui présenter des faisceaux de rayons quasiment collimatés. Or, dans un projecteur vidéo, après modulation des faisceaux par les imageurs LCD, il est nécessaire de faire converger les rayons dans l'ouverture de l'objectif; c'est le rôle de la lentille de champ.

Si l'on peut trouver un système optique qui permette d'adapter les rayons modulés par chaque imageur LCD et un cube mélangeur de polarisations, un simple calcul d'ordre de grandeur des étendues géométriques montre que la dimension de ce cube est prohibitive.

L'étendue géométrique de l'imageur LCD est définie par sa surface, S>LCD_> et un nombre d'ouverture : N (voir compte rendu de conférence : Japan Display 92, p. 121-124). Ce nombre d'ouverture peut représenter l'ouverture de l'objectif de projection, ou bien un angle solide pris sur la courbe isocontraste (angle de vue) ou bien encore l'angle solide défini par l'image de l'arc lumineux (de la lampe à arc) et la distance focale image de la lentille de champ. Il convient de choisir, parmi ces trois angles solides celui qui limite effectivement le flux lumineux. La formule de l'étendue géométrique de l'imageur LCD est : ELCE> ⁼ SLCD ^X (^angte solide d'ouverture)

E_QD : étendue géométrique

^LCD ^: surface de l'imageur LCD

ELCD = S_LCD . π/(4.N²)

N étant le nombre d'ouverture de l'objectif. Pour un cube mélangeur de côté C, d'acceptance angulaire ± α, l'étendue géométrique est définie comme étant le produit de la surface de la face du cube par l'angle solide défini par l'acceptance angulaire :

Ec = C².2π [l - cos(α)]

Si Eç > EJ_ _), il n'y a pas de perte de flux pour des raisons géométriques. Par contre, si Eç < E]_çγ) on peut définir une efficacité géométrique de mélange, βg qui est un facteur de transmission de flux :

_ C².8.[l - cos(α)].N^; ^Cg ^{_ C}C ' ^ CD ^_ _ç

^ÛLCD

Application numérique typique

N = 4,5, S_LCD = ^{84 cm2} (LCD de diagonale 5,5" au format 16/9) : E _ç_) = 3 cm².sr (326 mm .sr)

Dimension minima du cube mélangeur pour adapter les étendues géométriques :

ELCD = E_C — > C = 19,5 cm Si le cube est de dimension inférieure, l'efficacité géométrique de mélange est : βg ≈ 2,6.10"3.C² (C exprimé en cm)

Par exemple pour la dimension standard C = 5 cm, on trouve eg = 0,07.

La dimension du cube mélangeur et, par conséquent, sa masse, doivent donc être importantes pour pouvoir tirer profit de l'efficacité du mélange polarisé.

Afin d'augmenter le flux lumineux, il a été proposé d'associer plusieurs projecteurs vidéo qui projetteraient une même image vidéo. Les rayons sont combinés grâce à l'utilisation de miroirs plans en amont d'un objet de projection unique (voir document Japan Display'92 - 117). Cette solution présente les avantages suivants : pas de réglage de convergence d'image, compatibilité avec la stéréoscopie. Par contre elle présente le désavantage de nécessiter autant de sources d'illumination (lampe à arc) qu'il y a de projecteurs. Cela résulte en une forte consommation énergétique.

L'invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. L'invention concerne donc principalement un projecteur vidéo à cristaux liquides comprenant au moins :

- une source de lumière émettant un faisceau lumineux ;

- un séparateur de polarisation recevant le faisceau lumineux et fournissant deux sous-faisceaux polarisés orthogonalement ; - deux imageurs à cristaux liquides placés chacun sur le chemin d'un sous- faisceau ;

- un objectif recevant les deux sous-faisceaux après traversée des deux imageurs ; caractérisé en ce qu'il comporte également un miroir de combinaison situé de préférence au voisinage de la pupille d'entrée de l'objectif, les imageurs étant sensiblement symétriques l'un de l'autre par rapport au miroir de combinaison ; et en ce que les deux sous-faisceaux modulés par les imageurs convergent vers l'objectif suivant deux directions moyennes formant un angle non nul entre elles et forment deux images de la source sensiblement distinctes dans le plan de la pupille d'entrée de l'objectif. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et dans les figures annexées qui représentent :

- les figures 1 à 3, des architectures de projecteurs vidéo trichrome à cristaux liquides de types connus ;

- la figure 4, un exemple de réalisation d'un projecteur vidéo selon l'invention

- les figures 5 et 6, des illustrations explicatives du projecteur de la figure

- la figure 7, une variante de réalisation du système de la figure 4 ;

- les figures 8a et 8b, une application de l'invention à un système chromatique ;

- la figure 9, un schéma permettant d'illustrer un calcul d'étendues géométriques des éléments du projecteur selon l'invention. En se reportant à la figure 4, on va donc décrire une architecture de base d'un projecteur selon l'invention. Cette architecture comprend essentiellement :

- une source lumineuse S ;

- un séparateur de polarisations SP ;

- deux ensembles modulateurs de lumière à cristaux liquides indépendants ou imageurs LCDA, LCDB ;

- au moins un miroir de combinaison des faisceaux modulés M3 ;

- un objectif de projection unique L3.

La source S (lampe à arc) et son réflecteur parabolique fournissent un faisceau de lumière blanche FI collimaté. Le cube séparateur SP en donne deux sous- faisceaux F2, F3 dont les directions de polarisations sont perpendiculaires entre elles. Des lames λ/2 Ql, Q2 disposées sur les trajets des sous-faisceaux permettent d'adapter la direction de polarisation des sous-faisceaux à la direction de chaque polariseur des imageurs LCDA, LCDB. Les lentilles de champ (Ll, L2) disposées en amont de chaque imageur font converger les rayons de sorte qu'ils forment des images Tl, T2 de l'arc de la source S au voisinage de la pupille P de l'objectif De préférence, ces deux images Tl, T2 de l'arc de la source sont juxtaposées.

Selon la figure 4, les miroirs Ml, M2, M3 permettent de ramener les deux sous-faisceaux dans sensiblement la même direction vers l'objectif L3. Les miroirs Ml, M2 transmettent aux imageurs LCDA, LCDB des faisceaux F4, F5 légèrement inclinés par rapport à la normale aux imageurs (par exemple 3 à 6 degrés). Cette inclinaison permet d'optimiser le contraste des imageurs entre leur fonctionnement passant et leur fonctionnement bloquant. Les normales aux imageurs sont telles que après réflexion sur le miroir M3, elles sont sensiblement colinéaires avec l'axe optique de l'objectif L3. Les sous-faisceaux après réflexion de F5 sur le miroir M3 forment donc un angle entre. Ils forment dans le plan de la pupille de l'objectif L3, deux images sensiblement distinctes de l'axe de la lampe S.

Dans un projecteur vidéo ordinaire, chaque lentille de champ, placée en amont de chaque imageur LCD fait converger les rayons lumineux en formant une image de l'arc de la source dans le plan de la pupille d'entrée de l'objectif L3. En associant deux imageurs qui partagent le même objectif, il est nécessaire de veiller à ce que chacune des deux images d'arc puisse être transmise par la pupille P de l'objectif L3. L'idée générale de l'invention consiste à former les deux images d'arc correspondantes à proximité l'une de l'autre, dans le plan de la pupille de l'objectif commun, et à utiliser un miroir plan (ou plusieurs) pour que les rayons provenant des deux imageurs entrent tous dans la pupille P de l'objectif L3.

Les images d'arc doivent donc être juxtaposées dans le plan de la pupille P de l'objectif L3 tandis que, bien sûr, les images des imageurs doivent être superposées dans le plan de l'écran de projection. Ceci est garanti par la colinéarité des axes normaux aux imageurs LCD. La propriété d'illumination inclinée des imageurs LCD dans les projecteurs vidéo est utilisée pour la juxtaposition des images d'arc, comme le montre la figure 5.

Pour juxtaposer les deux images d'arc provenant des deux imageurs, on utilise le miroir plan M3 au voisinage duquel les images d'arc sont formées. Les axes x_a et x(_j (en traits pleins) sont les axes médians normaux aux imageurs LCD. Pour que l'image de l'imageur LCDB réfléchie par le miroir M3 soit superposée à celle de l'imageur LCDA, il faut que le miroir M3 soit placé suivant la bissectrice de x_a et xj-. Ainsi après réflexion des rayons qui ont été modulés par le modulateur LCDB, les axes x_a et xb se confondent en un axe unique : x. Cet axe x est celui de l'objectif de projection L3. Grâce aux illuminations hors d'axe, suivant z_a et zj_j (traits hachurés) et en décalant le miroir M3 par rapport au point d'intersection des deux axes x_a et xj-,, il est possible de juxtaposer les images d'arc, ImA et ImB, formées par les deux projecteurs. Ainsi aucune énergie n'est perdue dans la combinaison des faisceaux. Pour cela, il est nécessaire que les angles d'illumination soient de signes opposés entre les deux projecteurs. Sur la figure 5, les lettres "b" et "h" associées aux imageurs représentent respectivement le bas et le haut d'une image vidéo.

De préférence, les deux images de l'arc de la source sont dans le plan de la pupille de l'objectif. On a intérêt à former les images d'arc à proximité immédiate du miroir, de façon à les rendre quasiment jointives, ce qui minimise l'ouverture nécessaire de l'objectif et réduit l'encombrement général.

Dans ce qui précède, il faut donc que les images produites par un imageur se superposent aux images produites par l'autre imageur. D'autre part, si un circuit de projection, celui de l'imageur LCDB par exemple est caractérisé par une illumination hors d'axe dirigée vers le bas (par exemple), il faut que le circuit de projection de l'imageur LCDB soit caractérisé par une illumination hors d'axe dirigée vers le haut.

Comme le montre la figure 6, cela influe sur la polarisation des images projetées.

En effet, le sens d'inclinaison de l'illumination de l'imageur LCDA ou

LCDB vers le haut ou vers le bas dépend de la diagonale suivant laquelle le polariseur d'entrée est orientée. U en va de même pour le sens de l'inclinaison moyenne du faisceau modulé par rapport au polariseur de sortie de l'imageur. Sur la figure 6, les

LCDA et LCDB sont supposés appartenir chacun à un circuit de projection. Pour satisfaire aux deux conditions suivantes :

- inclinaison hors d'axe de sens opposés ; - superposition des images provenant des deux imageurs LCDA et LCDB, les polarisations des images projetées P^ et Pg sont nécessairement perpendiculaires entre elles. Selon une réalisation préférée les directions de polarisations sont orientées à 45° de l'image vidéo. Notamment dans le cas d'un système chromatique, la séparation à l'aide de miroirs chromatiques a conduit à des polarisations elliptiques, P^ et Pg étant les grands axes des ellipses ce qui rend avantageuse cette orientation des polarisations.

La figure 7 représente une variante de réalisation de l'invention selon laquelle les deux imageurs LCDA et LCDB, au lieu d'être selon des axes perpendiculaires, sont selon des axes sensibles parallèles ou colinéaires. Les deux sous-faisceaux F4 et F5 provenant des deux circuits de projection éclairant les imageurs LCDA et LCDB sont réfléchis chacun par des miroirs M4 et M3 respectivement de façon à imager la source en ImA et en ImB dans le plan de la pupille de l'objectif L3.

L'invention comprend aussi une variante pour laquelle chacun des deux circuits de projection comporte plusieurs imageurs. En particulier on peut considérer l'association de deux ensembles modulateurs de lumière de structure classique (décrite en figure 1), qui partageraient une même source lumineuse et un objectif commun.

La figure 8a représente l'association de deux circuits de projection A et B. Chaque circuit de projection comporte trois imageurs LCD ainsi que les miroirs dichroïques conventionnels. La source blanche S (lampe à arc + réflecteur) illumine un cube séparateur de polarisations SP qui produit deux sous-faisceaux F2, F3 de lumière blanche dont les axes principaux sont représentés en traits hachurés. Les sous- faisceaux F2 et F3 sont transmis à des ensembles appelés respectivement projecteur A et projecteur B. Chaque projecteur A et B est tel que réprésenté en figure 8b par exemple, et fonctionne comme le projecteur de la figure 1. Chaque imageur LCDN, LCDB, LCDR permet donc de moduler un faisceau d'une couleur primaire. Les faisceaux FS^. FSg des deux projecteurs A et B sont recombinés ensembles à l'aide d'un miroir M3 (voir figure 4) ou de deux miroirs M3, M4 (figure 7) de façon à former dans le plan de la pupille de l'objectif L3, deux images distinctes de la source S. Les miroirs dichroïques séparent chacun de ces deux faisceaux en faisceaux de lumière colorée rouge, verte ou bleue.

Contrairement au cas d'un projecteur ordinaire, ces faisceaux colorés sont polarisés. Cependant leur direction de polarisation n'est pas forcément identique à celle du polariseur de LCD. Une lame λ/2 adaptée à la couleur concernée, disposée juste avant chaque LCD permet de rendre identiques ces directions de polarisation.

Sur la figure 8a, on suppose que tous les LCD du projecteur A subissent une illumination hors d'axe vers le bas, tandis que tous les LCD du projecteur B subissent une illumination hors d'axe vers le haut. Ainsi un miroir de combinaison placé à proximité du plan pupillaire de l'objectif permet d'orienter les rayons modulés par le projecteur B dans l'ouverture de l'objectif, tandis que les rayons modulés par le projecteur A passent sous ce miroir de combinaison.

Un calcul d'ordre de grandeur permet de vérifier que la solution présentée ci-dessus est réaliste.

Les lampes à arc à halogénure métallique de 150 W sont caractérisées par une longueur d'arc de 5 mm, ce sont des composants standards en projection vidéo. Leur étendue géométrique est de l'ordre de 150 mm².sr. Celle-ci est déterminée par la dimension de l'arc et le diagramme angulaire de rayonnement. La dimension requise du miroir de mélange se calcule en considérant qu'une image de l'arc doit pouvoir être formée sur sa surface. La valeur de l'étendue géométrique de la lampe est égale à celle de l'étendue géométrique définie par la lentille de champ et l'image de l'arc dans le plan pupillaire (voir figure 9). Soient f la distance focale et D le diamètre de la lentille de champ. D est aussi la diagonale de LCD. Soit d le diamètre de l'image de l'arc.

_ surface de lentille de champ x surface de l'image de l'arc

(distance focale)

-_ π² d².D² E = — x

16 f²

Par exemple, pour E = 150 mm².sr, D ≈ 5,5", f = 250 mm, on trouve comme diamètre de l'image de l'arc dans le plan de la pupille de l'objectif L3 : d ≈ 28 mm

En supposant que le miroir de mélange M3 des faisceaux est incliné à 45°, sa dimension minima, φ est donc : φ = d/cos (45°) = 40 mm

En considérant que deux images d'arc doivent être contenues dans la pupille, on en déduit le nombre d'ouverture de l'objectif L3 : N = f/2 (2.d) N = 4,5 Angle d'illumination des LCD : Arctg (i) = d/(2.f) — > i = 3°

Si les imageurs LCD sont illuminés sous un angle plus élevé, cela impose une ouverture d'objectif plus importante.

Ces valeurs numériques sont à tout fait réaliste.

La dimension du cube séparateur doit être suffisante pour que son acceptance angulaire ne devienne pas un facteur limitatif de flux. En reprenant la formule de l'étendue géométrique du cube, et en l'adaptant à la valeur numérique correspondant à celle d'une lampe, on déduit la dimension requise du cube séparateur soit son côté C :

E = C² . 2π[l - cos(oc)] = 150 mm .sr — > C = 13 cm

Le cube est donc relativement volumineux, mais cela pose beaucoup moins de problème que lorsqu'il est utilisé comme mélangeur. En effet, cette fois il ne se trouve pas dans le trajet des rayons d'imagerie. Pour les rayons d'illumination, l'influence des aberrations est donc beaucoup moins importante.

Le système de l'invention présente les avantages suivants : - une luminosité accrue, double au maximum, pour un projecteur vidéo non stéréoscopique ;

- la compatibilité avec la projection d'images stéréoscopiques lorsque le signal vidéo adéquat est fourni à chacun des deux projecteurs ; - un objectif commun pour toutes les polarisations et les couleurs primaires ce qui facilite les réglages.

Claims

REVENDICATIONS

1. Projecteur vidéo à cristaux liquides comprenant au moins :

- une source de lumière (S) émettant un faisceau lumineux ; - un séparateur de polarisation (SP) recevant le faisceau lumineux et fournissant deux sous-faisceaux polarisés orthogonalement ;

- deux imageurs (LCDA, LCDB) à cristaux liquides placés chacun sur le chemin d'un sous-faisceau ;

- un objectif (L3) recevant les deux sous-faisceaux (F4, F5) après traversée des deux imageurs ; caractérisé en ce qu'il comporte également un miroir de combinaison (M3) situé de préférence au voisinage de la pupille d'entrée de l'objectif (L3), les imageurs (LCDA, LCDB) étant sensiblement symétriques l'un de l'autre par rapport au miroir de combinaison (M3) ; et en ce que les deux sous-faisceaux modulés par les imageurs convergent vers l'objectif (L3) suivant deux directions moyennes formant un angle non nul entre elles et forment deux images de la source (S) sensiblement distinctes dans le plan de la pupille d'entrée (P) de l'objectif (L3).

2. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le séparateur de polarisations fournit deux sous-faisceaux dont les axes forment un angle de sensiblement 90° et en ce qu'il comporte également un premier et un deuxième miroirs de renvoi (Ml, M2) permettant de ramener les deux sous-faisceaux vers un parcours commun, un troisième miroir (M3) étant placé à proximité de l'axe optique de l'objectif pour réfléchir l'un des sous-faisceaux vers la pupille (P) de l'objectif (L3) tandis qu'il laisse passer l'autre sous-faisceau vers la pupille de l'objectif.

3. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux sous- faisceaux sont recombinés vers l'objectif (L3) à l'aide de deux miroirs (M3, M4).

4. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que à chaque imageur (LCDA, LCDB), est associée une lentille (Ll, L2) imageant la source dans le plan de la pupille de l'objectif (L3).

5. Projecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les images de la source sont juxtaposées dans le plan de la pupille d'entrée (P).

6. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une lame demi-onde placée entre le séparateur de polarisation (SP) et chaque imageur (LCDA, LCDB) pour transmettre à chaque imageur de la lumière polarisée à 45°.

7. Projecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premier et deuxième miroirs (Ml, M2) transmettent aux imageurs (LCDA, LCDB) des faisceaux (F4, F5) faisant un angle avec la normale aux imageurs et que les normales aux imageurs sont telles, qu'après avoir été ramenées dans la même direction par le troisième miroir, elles sont sensiblement colinéaires avec l'axe optique de l'objectif (L3).

8. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un imageur par gamme primaire chromatique, placé entre le séparateur et l'objectif ; dans chaque circuit optique situé entre le séparateur et l'objectif, des séparateurs dichroïques séparent la lumière de différentes longueurs d'onde et la transmet chacun à un imageur, la lumière issue de chaque imageur étant transmise à la pupille (P) de l'objectif (L3).