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Dispositif destiné à éclairer un plan aussi intensément que possible.
La présente invention a pour objet un dispositif des- tiné à éclairer aussi intensément que possible un plan, dont les dimensions présentent des différences tout au plus de l'or- dre de grandeur de 1 : 10. Ceci est effectué au moyen d'un nombre limité de Sources lumineuses de forme linéaire dispo- sées parallèlement entre elles.
Chacune des sources lumineuses coopère dans ce cas avec deux moyens optiques cylindriques sé- parés, dont les axes se croisent perpendiculairement, de manière telle que chaque source lumineuse soit projetée au moins partiellement sur les images des autres sources lumi- neuses sur ou au voisinage immédiat du plan à éclairer, la
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projection de ces sources lumineuses s'effectuant de façon tellement agrandie que chacune d'elles couvre le plan au moins sensiblement de lumière, tandis que les sources lumineuses avec leurs moyens optiques sont disposées l'une par rapport à l'autre de manière telle que les cônes d'éclairement des points du plan soient constitués par un nombre de cônes lu- mineux plats provenant chacun d'une des sources lumineuses.
On a déjà proposé d'éclairer un plan à l'aide d'un nombre de sources lumineuses punctiformes séparées entre elles de manière que les cônes d'éclairage des points du plan éclairé soient composés d'un nombre de cônes lumineux de section ronde. Toutefois, pour l'éclairage d'un plan, on a besoin dans ce cas d'un nombre de sources lumineuses dispo- sées en rangées. Pour l'éclairage d'un tel plan on aurait donc besoin, par exemple, de 4, 9, 16 etc.sources lumineuses toujours disposées dans un carré de 2 x 2, 3 x 3, 4 x 4 sour- ces lumineuses, savoir en général n2 sources lumineuses qui coopèrent chacune avec son propre système optique, par exem- ple, avec un miroir. Les faisceaux lumineux des sources lu- mineuses n2 constituent ensemble les cônes d'éclairage pour les points du plan à éclairer.
Chaque cône d'éclairage est donc composé de n2 cônes d'éclairage partiels. La forme du plan éclairé est au moins sensiblement uniforme avec celle des sources lumineuses.
En utilisant l'invention, il ne faut pour le même but, c'est-à-dire par exemple pour l'éclairage d'un carré, que deux, trois,quatre etc.sources lumineuses disposées parallèle- ment entre elles, savoir en général 72 sources lumineuses seu- lement, qui éclairent de la manière voulue le plan à éclairer à l'aide des moyens optiques mentionnés plus haut qui coopèrent avec les sources lumineuses. Si le plan à éclairer est d'une
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section rectangulaire, il ne faudra généralement à cet effet qu'une seule rangée de sources lumineuses disposées parallèle- ment entre elles.
Les cônes d'éclairage des points du plan sont constitues alors par n cônes partiels plats, tandis que la forme du plan à éclairer n'est pas directement uniforme avec celle des sources lumineuses, mais qu'elle dépend des agran- dissements des éléments cylindriques.
A cause de leur disposition spatialement séparée, les moyens optiques cylindriques coopérant avec les sources lumineuses restreignent fortement l'astigmatisme qui autrement se présente avec l'emploi d'éléments cylindriques. Ces moyens peuvent être de nature variée; ainsi il est possible de faire coopérer chacune des sources lumineuses avec deux lentilles cylindriques, avec deux miroirs cylindriques ou bien avec une lentille cylindrique et un miroir cylindrique.
Chaque élément optique cylindrique, suivant ce qui se fait en optique, peut se composer de plusieurs pièces disposées au voisinage immédiat l'une de l'autre et par exemple, pou- vant être cimentées l'une à l'autre. Grâce l'effet des moyens cylindriques optiques les cônes d'éclairage des points du plan sont constitués par un nombre de cônes lumineux plats.
Ceci veut dire que chacun des cônes d'éclairage partiels, qui proviennent donc d'une seule source lumineuse, présente en section une forme légèrement aplatie, ce qui est provoqué par la forme allongée d'une partie des éléments optiques uti- lisés.
Dans un mode de réalisation avantageux du dispositif suivant l'invention, les cônes d'éclairage des points du plan sont constitués par un nombre de cônes d'éclairage plats se raccordant sensiblement l'un à l'autre.
Le dispositif suivant l'invention peut être utilisé pour des buts très différents, en général dans tous cas où on
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désire un éclairage très intense d'un plan. Ceci est le cas, par exemple, pour les appareils de projection pour films, où la fenêtre de projection doit être éclairée aussi intensément que possible, et pour les projecteurs où un objet déterminé, par exemple un avion, doit être éclairé aussi intensément que possible.
Si, conformément à un mode de réalisation avantageux du dispositif faisantlobjet de l'invention, le plan à éclairer aussi intensément que possible est constitué par la fenêtre de projection d'un appareil de projection pour films, il convient en vue d'un usage aussi économique que possiblede la luière émise par les sources lumineuses, de choisir les cô- nes d'éclairage des points de la fenêtre de projection de ma- nière telle qu'ils soient situés en dedans de l'angle col- lecteur de la lentille de projection disposée derrière la fenêtre de projection.
Comme un autre avantage du dispositif suivant l'in- vention on peut considérer le fait que chaque source lumineuse luit sur l'entièreté du plan à éclairer. En effet, dans un dispositif déjà connu la disposition est telle que chacune des sources lumineuses luit sur une partie du plan à éclairer, de sorte que l'éclairage total de ce plan s'effectue par plu- sieurs taches lumineuses disposées l'une à coté et au-dessus de l'autre. Cette disposition présente l'inconvénient que, si l'une des sources lumineuses s'éteint, par exemple lors- qu'elle devient défectueuse, le plan à éclairer présente localement une tache obscure.
Ce désavantage ne se présente pas avec le dispositif suivant l'invention ; sera même avantageux, par exemple, dans la projection de films où il faut projeter des parties de film légèrement colorées d'éteindre une ou plusieurs des sources lumineuses pour économiser de l'énergie, tandis que néanmoins la fenêtre
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de projection entière reste éclairée avec une intensité suffi- sante et uniforme. Les sources lumineuses peuvent toutes émettre de la lumière de la même composition de couleur; dans le dispositif suivant l'invention'il est aussi possible d'u- tiliser simultanément des sources lumineuses différentes, de sorte qu'il existe la possibilité de corriger la couleur.
La description qui va suivre en regard du dessin ,annexé., donné à titre d'exemple, fera mieux comprendre l'inven- tion.
La fig.l représente un dispositif suivant l'inven- tion, où la fenêtre de projection 1 est éclairée au moyen de deux sources lumineuses allongées 2 et 3 disposées pa- rallèlement entre elles. Les sources lumineuses 2 et 3 dans ce cas sont des tubes à décharges à vapeur de mercure sous pression très élevée. Si l'on désire éclairer la fené- tre de projection avec une autre couleur, on peut, par exem- ple, remplacer une des sources lumineuses par un autre type de source lumineuse de forme linéaire. La vue en plan de ce dispositif est représentée sur la fig. 2. Il ressort de ces figures que le plan à éclairer, en l'espèce la fenêtre de projection présente dans les deux directions des dimensions a et b qui sont du même ordre de grandeur.
Les sources lu- mineuses sont supposées dans ce cas être des tubes à dé- charges à vapeur de mercure sous pression très 'élevée; toutefois il est évident qu'on peut utiliser avec autant de succès d'autres sources lumineuses de forme linéaire telles que des filaments tendus linéairement du genre uti- lisé dans les lampes électriques à incandescence.
De plus, il ressort de la figure que pour l'éclairage du plan il faut seulement deux sources lumineuses disposées parallèle- ment entre elles et non un nombre de sources lumineuses dis-
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posées en deux rangées perpendiculaires l'une à l'autre, ainsi qu'il serait le cas avec l'utilisation de sources lumineu- ses punctiformes. Par suite de l'effet des moyens optiques cylindriques qui sont constitués dans le cas présent par les lentilles 4, 5, 6 et 7, les sources lumineuses 2 et 3 sont projetées sur la fenêtre de projection 1. Les axes respective- ment des lentilles 4-5 et 6-7 se croisent perpendiculairement; grâce à la disposition séparée, l'astigmatisme est maintenu dans des tolérances très admissibles.
Les sources lumineuses 2 et 3 sont donc projetées de façon à former des taches lu- mineuses dans la fenêtre de projection 1.
Par suite de l'effet des lentilles cylindriques 4 et 6 les sources lumineuses 2 et 3, comme le montre la fig.1, sont agrandies dans leur direction transversale de manière à éclairer la hauteur a de la fenêtre de projection. Dans la section du système suivant la fig.l les lentilles cylindriques 5 et 7 n'ont sensiblement pas d'influence sur le trajet des rayons; elles ne font fonction que d'une plaque plan.,parallèle en verre. En considérant le point P de la fenêtre de pro- jection, on trouve que ce point est éclairé par un cône d'éclairage qui dans la section suivant la fig.l est consti- tué par deux cônes d'éclairage partiels aplatis ayant les angles au sommet p et q, qui sont égaux l'un à l'autre et proviennent des sources lumineuses 2 et 3.
L'angle au sommet total dans cette section du cône d'éclairage au point P est donc p + g et puisque la grandeur de cet angle est également décisive pour l'intensité d'éclairement en ce point, il est évident que l'intensité d'éclairement dans les circonstances données, c'est-à-dire quand aussi bien la-source-lumineuse 2 que la source lumineuse 3 émettent de la lumière, devient aussi forte que possible. Les dits angles et .9. sont-limité-$ par les rayons lumineux 2-A-P, 2-B-P, 3-C-P et 3-D-P. -
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Derrière la fenêtre de projection 1 on a disposé une lentille de projection 8 d'un appareil de projection pour films.L'angle collecteur de cette lentille présente, comme le montre la figure, une valeur r.
Le cône d'éclairage de chacun des points de la fenêtre de projection présente un angle au sommet p + g, qui est sensiblement égal à l'angle collecteur r de la lentille de projection. Il est évident que, si l'an- gle collecteur ± de la lentille de projection est sensible- ment plus grand que la somme des angles p - g, il n'y a aucun inconvénient à .ajouter une troisième source lumineuse à celles désignées par 2 et 3.
Une considération des rayons lumineux traversant les extrêmes parties de la source lumineuse et traversant également le centre optique de la lentille cylindrique 4, montre que l'épaisseur'd de chacune des sources lumineuses, comme on 1-la déjà indiqué plus haut, est agrandie d'une ma- nière telle que chacune des sources lumineuses soit étendue sur toute la dimension a de la fenêtrede projection. Il en résulte en même temps que, si par exemple la source lumineuse 3 s'éteint, la fenêtre de projection 1 entière reste pourtant illuminée, dans ce cas seulement le cône d'éclairage du point P acquiérant une plus petite .valeur, savoir une valeur p; il s'ensuit que la fenêtre de projection 1 dans ce cas n'est ,éclairée que par la moitié de l'intensité d'éclairage maximum.
La fig. 2 montre comment les rayons s'étendent dans une direction perpendiculaire au plan de la fig.l. Dans cette section la source lumineuse 3 présente une dimension suffi- sante, de sorte que dans cette direction la source lumineuse n'a besoin d'être agrandie que légèrement pour éclairer la dimension 12 de la fenêtre de projection. Du fait que l'agran- dissement dans cette direction n'est que faible, l'angle au sommet s du c6ne d'éclairage présentera généralement dans cette
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direction une valeur qui est suffisamment grande. Il n'est donc pas indispensable dans ce cas de disposer plusieurs sour- ces lumineuses l'une au-dessus de l'autre.
L'angle au sommet s est limité par les rayons lumineux, sortant d'un point de la source lumineuse, par exemple du centre 0 et traversant les points extrêmes E et F de la lentille cylindrique 7, qui est bien active dans cette section, et traversant également le point P. Il ressort encore de la figure, notamment du trajet des rayons lumineux qui sortent des points extrêmes G et H de la source lumineuse 3 et traversent le centre optique J de la lentille 7, que la longueur de la source lumineuse est telle qu'elle remplit parfaitement de lumière dans cette direction la dimension b de la fenêtre de pro- jection.
La lentille 6 sert dans cette section comme plaque planparallèle et n'a donc pratiquement pas d'influence dans cette section sur le trajet des rayons lumineux. L'angle s est adapté à l'angle collecteur r de la lentille de projec- tion 8.
La fig. 3 montre la position de la section des deux cônes d'éclairage partiels ayant les angles au sommet p et g et bien dans une section de ces cônes lumineux suivant le plan III-III de la fig. 1. La fig. 3 montre distinctement la forme aplatie de ces cônes.
Les figures 4 et 5 représentent une autre réalisa- tion du dispositif suivant l'invention, qui est destinée à une installation de projecteur. Cette réalisation comporte trois sources lumineuses 9, 10 et 11 de forme linéaire qui dans ce cas coopèrent avec des moyens cylindriques optiques constitués par les miroirs cylindriques raccordants 12, 13 et 14 et par les lentilles cylindriques 15, 16 et 17. Dans cette disposition le cône d'éclairage éclairant un point R de l'objet à éclairer, se compose de trois cônes d'éclairage par-
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tiels aplati-s ayant des angles au sommet t, u et ! qui se raccordent grâce à la disposition particulière des moyens optiques et des sources lumineuses.
Dans ce cas l'objet pré- sente, respectivement en hauteur et en largeur, des dimensions c et d qui sont du même ordre de grandeur. Dans cette dispo- sition également la dimension transversale de chacune des sour- ces lumineuses est étendue par l'effet des miroirs 12, 13 et 14 de façon telle qu'au point de la projection en R elles présentent toutes la dimension c. La longueur de chacune des sources lumineuses (voir la fig.5) est telle que la hauteur d de l'objet à éclairer soit également remplie parfaitement de lumière par suite de l'effet des lentilles cylindriques 15, 16 et 17.