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RÉSUMÉ
Depuis ses origines, la projection d’images a évolué considérablement, essentiellement grâce aux avancées des composants constituant l’ossature du projecteur. De nombreux systèmes de projection très différents ont ainsi vu le jour. Cet article débute par la présentation de la projection frontale et de la rétroprojection. Il s’attarde ensuite sur les technologies disponibles à ce jour (cristaux liquides, tubes cathodiques, éléments micromécaniques, projecteurs ILA et laser) en détaillant les avantages et les inconvénients de chacune des solutions.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Thierry BOREL : Ingénieur de l’École supérieure d’électronique de l’Ouest - Responsable des laboratoires de recherche Displays, Electronics and Tests et Signal Processing - Thomson R&D France, division Corporate Research
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Khaled SARAYEDDINE : Ingénieur de l’École supérieure d’ingénieurs en électronique et électrotechnique - Docteur en optique de l’université de Franche-Comté - Responsable des études optiques au sein du pôle Displays - Thomson R&D France, division Corporate Research
INTRODUCTION
Les systèmes de projection d’image existent maintenant depuis plusieurs siècles et les principes de base n’ont pas fondamentalement évolué (figure 1). Il s’est toujours agi d’illuminer une image de faible dimension à l’aide d’une source lumineuse et de procéder à son agrandissement à l’aide d’éléments optiques adéquats.
En revanche, les technologies des composants clés qui constituent l’ossature du projecteur se sont, elles, beaucoup améliorées. Les lampes à décharge ont remplacé les lampes à pétrole, et aux gravures des siècles passés ont été substituées successivement les diapositives photographiques, le film de cinéma et dernièrement les valves électroniques.
La seule exception à cette règle est intervenue lors du développement des projecteurs utilisant des tubes à rayons cathodiques où, dans ce cas particulier, un même composant délivre à la fois l’information à visualiser et l’énergie lumineuse nécessaire à sa visualisation.
Le présent dossier se propose de décrire les différentes technologies impliquées dans le monde de la projection électronique d’images animées. Les avantages et les inconvénients de chacune des solutions seront discutés en regard des deux applications possibles que sont la projection frontale et la rétroprojection.
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5. Notion de rendement lumineux
L’efficacité lumineuse des projecteurs que nous venons d’étudier et qui sont à base de modulateur électro-optique ou valve (LCD, LCOS, DMD) est raisonnablement faible, de l’ordre de 5 % pour une application de rétroprojection grand public par exemple. Nous allons dans ce paragraphe expliquer les raisons de cette situation ainsi que les limitations fondamentales fixées par le principe de l’étendue géométrique d’un faisceau lumineux (voir encadré).
Indépendamment des technologies utilisées qui ont été décrites plus haut, un projecteur à base de valves est constitué par quatre parties plus ou moins distinctes :
-
le système d’éclairement (§ 5.1) ;
-
le module de gestion des couleurs (§ 5.2) ;
-
la modulation électro-optique (§ 5.3) ;
-
la formation d’image et le cabinet de rétroprojection (§ 5.4).
Chaque partie affecte bien entendu le flux lumineux. Nous allons décrire d’une façon sommaire ces quatre parties afin de comprendre l’origine des pertes dans le flux lumineux de la lampe jusqu’à l’écran de projection.
5.1 Système d’éclairement ou de collection
Ce système a pour fonction de collecter la lumière de la lampe qui rayonne pratiquement dans la majeure partie de l’espace. Cette collection se fait par un réflecteur de type parabolique ou elliptique. Le réflecteur de la lampe est muni d’une couche diélectrique qui réfléchit la lumière visible et transmet le rayonnement infrarouge. Cette opération se traduit par une perte d’environ 20 % du flux de la lampe.
Le flux ainsi collecté ne peut être utilisé pour éclairer directement la valve pour deux raisons :
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - JEPSEN (M.L.), coll - 0.9 inch SXGA LCOS Panel with 450 Hz field rate. - Microdisplay 2001, article 4.11, MDC.
-
(2) - SHIMIZU (J.) - Scrolling color LCOS for HDTV Rear Projection. - SID 01 Digest, 32, 1072-1075, Philips Research (2001).
-
(3) - NAKAMURA (S.), coll - Room-Temperature continus-wave operation of InGaN multi quantum-well —structure laser diodes with a long life time. - Appl. Phys. Lett., 70, 868-870 (1999).
-
(4) - JOUBERT (C.), HUIGNARD (JP.), LOISEAUX (B.) - * - Publication interne, Thomson CSF LCR (2001).
-
(5) - HOLLEMANN, coll - * - Proc. SPIE, 3954, 140-151, Projection Displays (2000).
-
(6) - STUPP (E.), BRENNESHOLTZ (M.) - Projection Displays. - John Wiley (1998).
-
...
NORMES
-
EBU Standard for Chromaticity Tolerances for Studio Monitors - EBU Tech. 3213 - 8-78
-
Television – 1920 × 1080 Image Sample Structure, Digital Representation and Digital Timing Reference Sequences for Multiple Picture Rates - SMPTE 274-M - 2005
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Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange - ITU-R BT.709-3 - 2-98
ANNEXES
(liste non exhaustive)
Ces listes ne sont pas exhaustives.
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Hitachi
Panasonic
Toshiba
Sony
Thomson
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Philips Lighting
http://www.lighting.philips.com
DLP
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