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Appareil reproducteur à compensation optique.
La présente invention a pour objet un appareil reproducteur pour films muets ou sonores à défilé continu du film et à compensation optique par des miroirs, des prismes ou autres organes analogues réfléchissant aussi com- plètement que possible.
Pour plus de simplicité, il ne sera question ci- après que de miroirs, bien que l'invention ne soit pas limitée à l'utilisation de ces derniers.
On a déjà proposé des dispositifs destinés à éviter le défilé intermittent des bandes cinématographiques et ayant pour but de compenser par voie optique, par exemple au moyen
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de miroirs oscillants, au cours de l'éclairement le déplace- ment de chaque image individuelle devant la fenêtre dû au mouvement de défilé continu de la bande cinématographique, de manière que chaque image individuelle soit immobilisée sur l'écran de projection. Certains des dispositifs proposés à cet effet ont une construction compliquée et coûteuse et d'autres exigent une précision du système mobile trop grande pour qu'elle puisse être obtenue dans la fabrication.
Ainsi, par exemple, dans les appareils pour film normal il est d'usage d'utiliser dans les cinémas moyens comme source lumineuse des lampes à arc qui, ainsi qu'on le sait, doivent avoir une surface de cratère relativement grande pour fournir sur l'écran une image d'intensité lumineuse maximum. Pour remplir cette condition, il faut, cependant, qu'on utilise un miroir à surface relativement grande. Ceci découle de l'explication suivante. Pour assurer l'efficacité, il est indispensable que l'angle d'ouverture du condensateur soit suffisamment grand et pour satisfaire à cette condition le cratère de la lampe à arc doit être rapproché du système condensateur dans la mesure du possible.
Par suite, une re- production sensiblement agrandie de la partie du faisceau lumineux émis par le cratère qui est délimitée par la fenêtre du couloir est fournie par le condensateur sur le miroir; de là, la surface relativement grande du miroir. Les grands miroirs de ce genre ont pour inconvénient que, dans le but d'éviter une résonance nuisible à la reproduction de 1'image sur l'écran, ils doivent être assez lourds, ce qui, à son tour, entraîne la nécessité d'une construction lourde et coûteuse du dispositif compensateur et du mécanisme d'en- traînement .
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Il va de soi que, théoriquement, il est possible d'utiliser un condensateur donnant sur le miroir une image seulement peu agrandie ou même réduite. On pourrait alors utiliser un miroir à surface relativement petite, si cette mesure déjà proposée n'impliquait pas la nécessité de diminuer la distance qui sépare le système condensateur et le cratère au point de devoir admettre une notable perte de lumière due au petit angle d'ouverture. De plus, notamment lorsqu'il s'agit des lampes à arc modernes à grande puissance qui à l'heure actuelle s'emploient presque exclusivement dans les cinémas pour les appareils à projection de film normal, il est nécessaire que le miroir ait une surface encore plus grande que celle à laquelle on s'attendrait en tenant compte des considérations exposées ci-dessus.
En effet, avec les lampes à arc à grande puissance c'est non seulement la sur- face incandescente du cratère qui participe à l'émission lumineuse, mais encore, dans une large mesure, l'arc lumineux formé dans ces lampes. Cet arc lumineux se déplace tantôt d'un côté, tantôt de l'autre au cours du fonctionnement de la lampe de sorte que la tache lumineuse formée par lui sur le miroir au moyen du condensateur a une grandeur toujours variable.
Il en résulte que le miroir doit avoir Les dimensions encore supérieures à celles déjà requises pour la reproduc- tion de la surface du cratère,
Même dans les appareils disposés de man.ère que la source lumineuse soit reproduite dans la surface ou miroir ou à proximité de celle-ci, de sorte que le'miroi; est placé dans la partie de plus petite section du faisceau de rayons, l'emploi de lampes à arc ne permet pas de donner @u miroir des dimensions assez réduites pour qu'un dispositif simple soit obtenu sans précautions spéciales et sans notables pertes
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de lumière.
La construction lourde des miroirs utilisés jusqu'ici présente encore cet inconvénient qu'il n'est pas possible de faire retourner le miroir à sa position initiale d'une manière très simple dans un temps assez court pour que son mouvement soit invisible sur l'écran, ce qui est, toutefois, indispensable lorsqu'on utilise un appa- reil sans obturateur. De plus, une construction lourde de ce genre nécessite pour le retour du miroir, par exemple, environ 25% du temps nécessaire au défilé d'une seule image devant la fenêtre du couloir, ce qui entraîne une notable perte de lumière. Comme chaque image individuelle est le plus souvent éclairée deux fois, afin d'éviter le scintille- ment, la perte de lumière est alors même environ le double.
De plus, l'utilisation de lampes à arc présente des inconvé- nients connus en eux-mêmes, tels que, par exemple, un grand boîtier de lampe, une grande chaleur, la chute de cendres, un dispositif de réglage automatique compliqué et une dis- tance relativement grande entre le cratère et le condensateur.
L'invention permet d'éviter tous les inconvénients signalés. Dans ce but, on utilise un appareil reproducteur de films muets ou sonores à défilé continu du film et à com- pensation optique au moyen d'un miroir oscillant fonctionnant sans "pavillon" et comportant une fenêtre de film dont la hauteur est égale à au moins environ deux fois la hauteur d'image, dans lequel on emploie comme source lumineuse un ou plusieurs tubes à décharges refroidis artificiellement à atmosphère de vapeur métallique sous pression élevée et à trajet de décharges étranglé, de préférence des tubes à dé- charges dans la vapeur de mercure à haute pression refroidis par un liquide et alimentés périodiquement qui sont disposés par rapport au système condensateur et au miroir de manière
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que la ou les sources lumineuses à peu,
près linéaires soient pratiquement parallèles à l'axe d'oscillation du miroir et que le ou les trajets de décharges soient reproduits dans la surface du miroir ou à proximité de celle-ci.
L'utilisation de tubes à décharges dans la vapeur de mercure à haute pression à trajet de décharges étranglé refroidi par un liquide, par exemple par l'eau, comportant une atmosphère gazeuse et ayant, au cours du fonctionnement, une pression de vapeur de mercure supérieure à 6 atm., par exemple-de 150 atm., ainsi qu'une ou plusieurs électrodes à incandescence ne dépassant que légèrement à l'extérieur d'une matière métallique capable d'être volatilisée qui les entoure et qui contient du mercure ou de l'amalgame, pré- sente des avantages particuliers.
Les tubes à décharges de ce genre permettent d'obtenir un éclat intrinsèque d'au moins 20. 000 bougies int./cm2 et plus, par exemple de 100. 000 bou- gies/cm2, et on a constaté que la composition spectrale de la lumière qu'ils émettent satisfait complètement aux con- ditions à remplir à ce sujet pour la projection. De plus, en fonctionnement'le tube ne produit pas de poussière ou de cendres, de sorte que l'appareil de projection n'est pas ex- posé à être encrassé et que les bandes cinématographiques ne courent pas le risque de recevoir des égratignures, ce qui supprime toute nécessité de surveillance du fonctionnement de la lanterne de projection. Le trajet de décharges occupe toujours,la même position dans la lanterne, de sorte qu'il suffit de disposer le tube une fois pour toutes dans la posi- tion correcte.
Des dispositifs spéciaux, tels que, par exemple, le dispositif de réglage de l'écartement des charbons dans les lampes à arc employées jusqu'ici à ces fins, sont évidemment complètement inutiles pour ces tubes à décharges, ce qui, considéré isolément, apporte déjà une simplification considé-
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rable à l'appareil reproducteur.
En particulier, l'utilisa- tion d'un ou de plusieurs tubes à décharges dans une atmos- phère de vapeur métallique sous pression élevée redroidis, dont le trajet de décharges étranglé est pratiquement pa- rallèle à l'axe d'oscillation du miroir et est reproduit dans la surface du miroir ou à proximité de celle-ci', pré- sente encore de grands avantages, par rapport à l'emploi des lampes à arc, du fait que le miroir peut avoir une largeur excessivement faible dans la direction perpendiculaire à l'axe d'oscillation, alors que sa longueur dans la direction axiale, qui n'a qu'une faible influence sur la force d'i- nertie du système oscillant, peut être bien plus grande.
Ceci peut s'expliquer évidemment par le fait que le conden- sateur donne une image du trajet de décharges sensiblement linéaire sur la surface du miroir ou à proximité de celle- ci, de sorte que cette image est aussi sensiblement linéaire.
Le faisceau lumineux issu du condensateur aurait en l'absence de la fenêtre de projection, à l'endroit de celle-ci, une section sensiblement circulaire qui, cependant, dans la direction de l'image formée devient toujours plus elliptique avec l'axe transversal allant en diminuant, pour enfin avoir à l'endroit du miroir son axe transversal le plus court.
La section sensiblement circulaire du faisceau lumineux issu du condensateur est modifiée par la fenêtre de projection rec- tangulaire dont l'axe longitudinal est perpendiculaire à celui du miroir et, par l'action combinée du condensateur et de la fenêtre, le faisceau lumineux issu de cette fenêtre est con- traint de prendre une section rectangulaire ayant un axe longitudinal de préférence perpendiculaire à celui de la fenêtre de projection et parallèle à celui du miroir, de sorte que, contrairement aux dispositifs usuels munis de lampes
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à arc, un dispositif conforme à l'invention permet d'utiliser un petit miroir à très faible force d'inertie.
Lorsqu'on utilise une lampe à arc, l'image primitive circulaire du cratère sur la surface du miroir est délimitée par la fenêtre de projection de manière à nécessiter un miroir rectangulaire dont l'axe longitudinal est perpendiculaire à l'axe d'oscil- lation.
L'appareil qui fait l'objet de l'invention permet d'utiliser un miroir ayant par rapport à son axe d'oscilla- tion une force d'inertie assez faible pour que, dans le cas d'une émission lumineuse périodique, de préférence sans utilisa- tion d'un obturateur, le mouvement de retour du miroir à sa position primitive puisse s'effectuer au cours d'une période obscure déterminée par ladite émission lumineuse périodique.
On peut obtenir une émission lumineuse périodique en alimen- tant soit en courant continu intermittent soit en courant alternatif. On peut se dispenser d'un obturateur en mettant à profit une particularité des tubes à décharges ici envi- sagés alimentés, par exemple, en courant alternatif, notam- ment la propriété qu'ils ont des périodes obscures de durée déterminée qu'on n'est pas obligé d'allonger par des mesures particulières, telles que l'intercalation de bobines de réactance, de résistance etc. Il est alors possible d'une manière très simple de.faire retourner le miroir en 1/100 sec., par exemple en 1/150 sec.
Un autre avantage du dispositif suivant l'invention consiste en ce que, grâce à l'éclat intrinsèque extrêmement grand des tubes utilisés, le flux lumineux efficace total satisfait, malgré l'usage d'un miroir de faible superficie,, par exemple d'environ 20 sur 30 mm., complètement aux condi- tions à remplir dans les grands cinémas pour la projection de film normal.
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La force d'inertie déjà mentionnée plus haut du miroir dans le dispositif conforme à l'invention peut être amenée à être tellement faible pour la projection de film normal que le mouvement de retour du miroir puisse s'effectuer même en un temps encore plus court, par exemple en 1/400 à 1/500 sec. On a constaté, par exemple pour les appareils à film normal, que dans ce cas, même lorsque les périodes obscures ne sont pas en harmonie avec le mouvement de retour du miroir ou que le tube à décharges est-alimenté en courant continu non interrompu, ce mouvement de retour n'est pas nuisible à la projection. Comme il a été exposé ci-dessus, de préférence on assure, cependant, un synchronisme entre le mouvement du miroir et les périodes d'émission lumineuse par la source de lumière d'éclairement.
Bien qu'il ait été question ci-dessus presque exclusivement d'une seule source de lumière et qu'au point de vue qualité de la reproduction d'image des résultats très satisfaisants puissent être obtenus, il peut, par exemple dans le cas où dans de grands cinémas on désire avoir une reproduction dé qualité optimum, être souvent avantageux de monter plusieurs, par exemple deux, tubes à décharges dont, de préférence, chacun est muni d'un condensateur. On peut ainsi faire en sorte, par exemple, que la partie du film qui est située dans.la fenêtre de projection soit éclairée plus uniformément..
Suivant une autre particularité de l'invention, on dispose à cet effet plusieurs, par exemple deux, sources lumineuses par rapport à la fenêtre de projection de telle manière que leurs faisceaux lumineux couvrent la fenêtre de projection côte à côte d'une manière continue. De préférence, les axes des systèmes optiques sont alors disposés l'un par rapport à l'autre de manière que les images des trajets de décharge formés sur le miroir coïncident. On obtient ainsi @
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encore l'avantage qu'une image d'intensité lumineuse plus forte et éclairée plus uniformément, est projetée sur l'écran et que le miroir peut avoir des dimensions minima.
Si les sources lumineuses sont alors alimentées périodiquement, la période obscure peut être utilisée, ainsi qu'il a déjà été exposé plus haut, pour faire effectuer d'une manière invisible le mouvement de retour du miroir en, par exemple, 1/150 sec. Ainsi qu'on le sait, dans une projection où chaque image n'est éclairée qu'une seale fois, il se produit d'une façon générale un scintillement qui se produi- rait .également en l'occurrence. C'est pourquoi, suivant une particularité de l'invention, afin da réduire ce phé- nomène de scintillement,chaque image est éclairée au moins deux fois sur son parcours devant la fenêtre de projection, l'éclairement étant effectué de manière qu'elle soit éclai- rée successivement au moins une fois par chacune des sources lumineuses.
La description des dessins annaxés, donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La figure 1 montre un mode de réalisation préféré de l'appareil reproducteur conforme à l'invention.
La figure 2 représente deux miroirs destinés à la compensation optique, l'un étant du genre connu et l'autre étant destiné à être utilisé dans l'appareil représenté sur la figure 1.
La figure 3 montre le développement du faisceau de rayons dans un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 4 et 5 représentent un dispositif destiné à l'éclairement au moyen de deux sources lumineuses.
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La figure 6 montre un mode de réalisation particu- lier.
Sur la figure 1, 1 désigne un tube à décharges dans la vapeur de mercure à haute pression. Les rayons lumineux émis sont projetés, au moyen d'un condensateur 2, sur une fenêtre de projection 3 dont la hauteur est environ le double de celle de l'image et le film 4, qui est entraîné d'une manière continue devant la fenêtre de projection par un galet denté 5, est donc intensément éclairé. La source lumineuse et le condensateur sont disposés de telle manière qu'une image du trajet de décharge sensiblement linéaire 6 soit formée sur la surface réfléchissante du miroir 7. La dispo- sition de celui-ci est telle que son axe d'oscillation 13 soit parallèle au trajet de décharge 6. Il est animé d'un mouvement oscillant au moyen d'un levier 8 par une came 9 actionnée par des roues dentées 11 et 12.
Les rayons réflé- chis par le miroir sont projetés d'une manière bien connue par l'objectif 10 sur l'écran (non représenté).
La figure 2 montre un miroir A utilisable avec une lampe à arc et un miroir B destiné à être utilisé dans l'appa- reil qui fait l'objet de l'invention. On peut calculer la force d'inertie d'une manière très simple en se reportant à la formule bien connue 1/12 bh3. Le miroir A a une hauteur moyenne h d'environ 60 mm et une largeur b d'environ 40 mm.
Ces mesures défavorables sont dues à l'utilisation d'une lampe à arc dont le cratère circulaire bien connu, par suite de la disposition du miroir à 45 , est représenté sur la surface du miroir sous la forme d'une ellipse dont l'axe longitudinal est perpendiculaire à l'axe d'oscillation.
Pour le miroir A il résulte des données mentionnées une force d'inertie de 42 cm4, par rapport à l'axe d'oscilla-
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tion S tandis que pour le miroir B il résulte de ce calcul une valeur de 2 cm4 qui est donc pratiquement négligeable par rapport à la première valeur.
Comme le montre la figure 3, les rayons lumineux issus du trajet de décharge 1 sont réunis par le condensateur 2 sous la forme d'un faisceau ayant à l'endroit de la fenêtre de projection 3 une forme désignée par 4. Le faisceau de section sensiblement circulaire est délimité par la fenêtre de projection et fournit une image 6 sur le miroir 5 qui oscille autour de l'axe 7. Ainsi qu'il apparait clairement sur la figure, le miroir 5 n'a qu'une faible largeur dans une direction perpendiculaire à l'axe d'oscillation, de sorte que sa force d'inertie est également très faible.
La figure 4 montre, à titre d'exemple, un disposi- tif comportant deux sources lumineuses 1 et 2 sont chacune est munie d'un condensateur, 3 et 4 respectivement, de telle manière que les faisceaux lumineux émis couvrent la fenêtre de projection 5 côte à côte d'une manière continue, ce qui apparaît plus clairement sur la figure 5. Il en résulte que toute la fenêtre de projection est éclairée uniformément.
Comme ,chacune des sources lumineuses n'éclaire que la moitié de la fenêtre de projection, on obtient en outre un éclat intrinsèque bien plus grand et par suite, une projection sur l'écran dont l'intensité lumineuse est plus intense. Les axes optiques o1 et o2 des systèmes d'éclàirement sont dis- posés sous un angle tel qu'ils se coupent l'un l'autre en un point situé sur le miroir.
Ainsi qu'il a déjà été exposé, les sources lumineu- ses sont alimentées, de préférence, d'une façon intermittente, par exemple en courant continu interrompu ou en courant alter- natif. Dans ce cas, les périodes obscures dans l'émission lu-
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mineuse sont utilisées, de préférence, pour le mouvement de retour du miroir à sa position primitive. On sait que si l'émission lumineuse au cours de la projection sur l'écran ne s'opère qu'une seule fois par image, c'est-à-dire sans interruption, il en résulte un certain scintillement.
On peut supprimer cet inconvénient d'une manière bien connue en éclai- rant chaque image au moins deux fois sur son parcours devant la fenêtre de projection et, suivant une autre particularité de l'invention, de manière telle que successivement chaque image soit éclairée une fois au moins par chacune des sources lumineuses. Dans la projection sur l'écran chaque image est donc éclairée au moins deux fois, ce qui a pour effet de réduire sensiblement le scintillement. A ce sujet, la figure 6 montre encore un mode de réalisation particulier.
Dans cet exemple, la fréquence d'image est admise à 25 par seconde et pour l'alimentation des deux tubes à dé- charges on se sert de courant alternatif à 25 périodes. Cha- que image est donc éclairée deux fois. Les diverses positions d'une image devant la fenêtre de projection 5 sont montrées sur la figure. Dans laposition A, l'image est précisément toute entière devant l'ouverture de la fenêtre de projection.
A ce moment, l'émission lumineuse de la première lampe com- mence, ce qui est indiqué par la courbe d'émission lumineuse X.
L'émission lumineuse maximum a lieu à l'instant I, de sorte que dans la position B l'image est éclairée au maximum. Au moment II, c'est-à-dire au moment où l'image C est exacte- ment au milieu de la fenêtre de projection, il n'y a pas d'émission lumineuse. En D, l'image reçoit le flux lumineux maximum (courbe Y) de la seconde lampe (ligne III), tandis qu'en E la lumière s'éteint et l'image va quitter l'ouver- ture de la fenêtre. Il en résulte qu'il y a avantage à disposer
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les deux lampes 1 et 2 dans les lignes I et III, puisqu'au moment de 1 émission lumineuse maximum l'image se trouve exactement devant l'une des sources lumineuses, de sorte que l'éclairement est uniforme dans la mesure du possible.
Les courbes 1 et 2 montrent qu'en vue de réaliser une écono- mie de courant, on peut supprimer pour chaque tube à dé- charges une demi-période.
Evidemment, il est possible d'utiliser l'invention non seulement dans les appareils à film normal, mais aussi de la même manière tant dans les appareils à film large que dans les appareils à film étroit.