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Dispositif de projection, en particulier récepteur de télévision.
L'invention concerne un dispositif de projection, dans le plan d'ima.ge duquel au moins une trame de droites équidistan- tes coïncide avec au moins une trame de lignes circulaires équi- distantes, et en particulier, un récepteur de télévision.
La Demanderesse a constaté que dans de tels dispositifs de projection, certaines circonstances peuvent provoauer des irrégularités dans l'image. Ces circonstances seront expliauées à l'aide de quelques figures des dessins annexés avant que ne soient décrits les dispositifs qui permettent de supprimer les défauts.
La fig.l est un.e coupe schématique d'un dispositif de projection connu, par exemple un appareil de projection cinéma- tographique.
La fig.2 est une coupe, à grande échelle, d'un écran de projection connu, à utiliser avec un tel dispositif de projec- tion.
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La fig.3 montre le trajet d'un faisceau lumineux à travers un tel écran.
La fig. 4 montre les irrégularités qui peuvent se produire avec un tel écran.
Le dispositif de projection comporte une source lumineuse 1, un condenseur 2, un objet à représenter, par exemple un film 3, et un objectif 4. L'image est projetée sur un écran 5, (ici un écran transparent).
Dans de tels écrans, l'une des faces comporte fréquemment une surface dite de Fresnel, c'est-à-dire une trame de rainures prismatiques, à profil variable, disposées en forme de cercle ou de spirale d'Archimède, qui communique à l'écran les propriétés de diffraction d'une lentille. Sur la fig.2, les nervures qui forment ces rainures sont indiquées par 6. Grâce à cette surface de Fresnel, les rayons lumineux, par exemple les rayons 7, qui touchent le bord de l'écran, sont dispersés dans un angle solide dont les axes 8 ne se trouyent plus dans le prolongement des rayons 7, mais sont déviés l'un vers l'autre. C'est pourquoi les spectateurs perçoivent un écran plus brillant.
Pour l'invention, peu importe que les lignes circulaires qui forment la surface de Fresnel, soient des cercles ou au'elles constituent une spirale d'Archimède.
Il est connu de prévoir sur l'autre face de l'écran une trame de rainures droites 9, parfois même deux de ces trames, croisées. Ceci a pour but de diriger vers les spectateurs la lumière provenant de l'écran qui se perdrait loin au-dessus ou au-dessous de l'écran dans la salle de spectacle. De cette manière, l'espace d'où peut se percevoir nettement l'image, est assez large et assez bas.
Les nervures 6 et les rainures 9 sont représentées exa- gérées sur les dessins. Leur largeur est telle qu'elles sont imperceptibles dès qu'on se trouve à une certaine distance ; peut être, par exemple, de l'ordre de 1/2 mm.
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Lorsqu'on projette sur un tel écran une image, cet écran ne s'illuminera pas uniformément. La trame de rainures droites comportera alternativement des lignes sombres et des lignes claires, car, domme le montre la fig.3, un faisceau de rayons lu- mineux incidents parallèles 10 subit une diffraction telle au'on obtient un faisceau divergent 11 et une image virtuelle 12. Comme la rainure est droite, cette image affecte la forme d'un ruban étroit; l'espace compris entre deux rubans est sombre.
La surface de Fresnel comporte aussi des lignes sombres qui proviennent des parties non actives servant à passer d'une nervure à la suivante. Ces lignes sombres affectent la forme d'un cercle ou d'une spirale d'Archimède. Cependant, comme il a déjà été mentionné, les nervures et les rainures sont trop étroites et les lignes claires et sombres sont donc trop rappro- chées pour qu'elles puissent gêner l'observation de l'image de projection.
Une image de télévision comporte une telle trame de li- gnes droites. Le dessin ne montre pas spécialement un récepteur de télévision, mais le trajet des rayons lumineux dans ce récep- teur peut se déduire de la fig.l, en y remplaçant la. source lu- mineuse 1, le condenseur 2 et le film 3, par un tube à rayons cathodiques dont l'écran se trouve en 3.
La Demanderesse a constaté que lorsqu'une trame de la ligne droite coincide avec une trame de cercles (ou avec une spirale d'Archimède, ce qui, par suite de la petite distance comprise entre les lignes ne constitue pratiouement aucune différence), il se produira néanmoins des irrégularités sur l'écran. Celles-ci affectent la forme de figures déterminées, dites de Moiré, qui sont constituées par des lignes beaucoup plus écartées que celles de la trame de cercles ou de droites.
La fig. 4 montre comment peuvent se produire ces figures de Moiré. On y a admis qu'une trame de droites sombres parallè- les 13 (le dessin n'en montre que trois), coincide avec une autre ê
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trame de cercles sombres équidistants 14, dont cuelques-@ns seu- lement sont tracés sur le dessin. Aux endroits où les lignes som- bres se coupent, on perçoit des points ou des plages sombres 15.
Alors que par suite des petite, écartements des lignes, l'oeil ne perçoit pas les trames initiales, il groupe involontai- rement les points sombres en lignes, dont les écartements peuvent être beaucoup plus grands que ceux des lignes des trames initia- les et qui peuvent donc être gênantes. Trois de ces lignes, in- diquées par 16, sont représentées sur le dessin.
On voit nette- ment que l'écartement de ces lignes dépasse notablement l'écarte- ment des lignes des trames initiales et que les écartements sont les plus grands à l'endroit où les droites de l'une des traces sont à peu près tangentes aux cercles de la trame circulaire, c'est-à-dire à proximité de l'axe des X ; figures de Moiré sont les plus gênantes à grande distance du centre, perce qu'en ces endroits les cercles restent pour ainsi dire plus longtemps parallèles aux droites et qu'en ces endroits, les pertes de lumière aux bords relevés de la lentille de Fresnel sont les plus grandes.
L'invention est basée sur l'idée que ces figures de
Moiré ne se produisent pas d'une manière gênante pour autant que l'on veille à ce que les écartements des lignes soient très différents.
Suivant l'invention, l'écartement des lignes de l'une des trames est au moins 5 fois plus grand que celui des lignes d'une seconde trame d'une autre nature. Par trames de même nature on entend deux trames qui sont toutes deux à lignes droites ou qui sont toutes deux constituées par des cercles.
La Demanderesse a en effet constaté que les figures de
Moiré peuvent se manifester de la manière la plus marquée dans les cas où les écartements des lignes de diverses trames sont du même ordre de grandeur, ce qui est précisément le cas dans la plupart des dispositifs de projection et des écrans, car cet ê
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écartement est choisi approximativement en concordance avec le pouvoir séparateur de l'oeil. Ce fait est expliqué en détail dans la demande de brevet déposée ce jour pour le même objet.
Par contre, si l'on fait en sorte que les écartements diffèrent notablement, les figures de Moiré ne se produiront pas, comme l'expliquera d'ailleurs un exemple d'exécution, illustré par les figures 5 et 6.
La fig. 5 montre schématiquement les courbes des taches sombres qui se produisent lors de la coïncidence d'une trame de cercles et d'une trame de droites dans le cas où 1'écartèrent des cercles est 5 fois plus grand que celui des droites.
La fig.6. montre un exemple analogue, mais ici 1'écartement des cercles est 5 fois plus petit que celui des droites.
Cependant si l'on choisit le rapport des écartements des cercles et des écartements des droites de manière au'il soit plus grand que 5, on constate que dans le cas où les écartements des cercles sont les plus grands, les séries de points d'intersection constituent des cercles (voir fig.5), tandis que dans le cas où les écartements des droites sont les plus grands, les séries de points formeront des droites.
Les cercles ou les droites ainsi formés ne sont pas gênants, car leur écartement n'est pas plus grand aue l'carte- ment des cercles ou des droites de l'une des trames initiales mais égal à cet écartement. Comme les lignes de ces trames n'étaient pas gênantes, les lignes de points d'intersection ne le seront pas non plus.
Dans les figures schématiques, il n'était pas possible et en particulier pas sur les figs.5 et 6, d'indiquer nettement la situation à proximité de l'axe des X. Lorsqu'une ligne de la trame circulaire touche une droite de la trame de droites, on ne percevra pas un-point obscur, mais une Vague tache sombre oblon- gue. Une telle tache ne contribuera pas d'une manière marquée à former une figure de Moiré.
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En pratique, il s'est avéré suffisant que le rapport des écartements dépasse 5. Peu importe, pour la formation des figu- res de Moiré, que les écartements des cercles ou ceux des droites soient les plus grands.
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Projection device, in particular a television receiver.
The invention relates to a projection device, in the image plane of which at least one frame of equidistant straight lines coincides with at least one frame of equidistant circular lines, and in particular, a television receiver.
The Applicant has observed that in such projection devices, certain circumstances can cause irregularities in the image. These circumstances will be explained with the aid of a few figures of the appended drawings before the devices which make it possible to eliminate the defects are described.
Fig.l is a schematic section of a known projection device, for example a cinema projection device.
Fig. 2 is a sectional view, on a large scale, of a known projection screen for use with such a projection device.
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Fig. 3 shows the path of a light beam through such a screen.
Fig. 4 shows the irregularities that can occur with such a screen.
The projection device comprises a light source 1, a condenser 2, an object to be represented, for example a film 3, and an objective 4. The image is projected onto a screen 5 (here a transparent screen).
In such screens, one of the faces frequently comprises a so-called Fresnel surface, that is to say a grid of prismatic grooves, with variable profile, arranged in the shape of a circle or of an Archimedean spiral, which communicates with screen the diffraction properties of a lens. In fig.2, the ribs which form these grooves are indicated by 6. Thanks to this Fresnel surface, the light rays, for example rays 7, which touch the edge of the screen, are dispersed in a solid angle whose the axes 8 are no longer holey in the extension of the spokes 7, but are deflected towards each other. This is why viewers perceive a brighter screen.
For the invention, it does not matter whether the circular lines which form the Fresnel surface are circles or they constitute an Archimedean spiral.
It is known to provide on the other face of the screen a frame of straight grooves 9, sometimes even two of these frames, crossed. The purpose of this is to direct the light coming from the screen towards the spectators which would be lost far above or below the screen in the performance hall. In this way, the space from which the image can be clearly perceived is wide enough and low enough.
The ribs 6 and the grooves 9 are shown exaggerated in the drawings. Their width is such that they are imperceptible as soon as one is at a certain distance; can be, for example, of the order of 1/2 mm.
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When projecting an image onto such a screen, this screen will not illuminate uniformly. The grid of straight grooves will have dark and light lines alternately, because, as shown in Fig. 3, a beam of parallel incident light rays 10 diffraction such that a diverging beam 11 and an image are obtained. virtual 12. Since the groove is straight, this image takes the form of a narrow ribbon; the space between two ribbons is dark.
The Fresnel surface also has dark lines that come from non-active parts used to move from one rib to the next. These dark lines affect the shape of an Archimedean circle or spiral. However, as already mentioned, the ribs and grooves are too narrow and the light and dark lines are therefore too close together to interfere with viewing the projection image.
A television image comprises such a frame of straight lines. The drawing does not specifically show a television receiver, but the path of the light rays in this receiver can be deduced from fig.l, by replacing the. light source 1, the condenser 2 and the film 3, by a cathode ray tube whose screen is located at 3.
The Applicant has observed that when a frame of the straight line coincides with a frame of circles (or with an Archimedean spiral, which, due to the small distance between the lines does not constitute practically any difference), it is will nevertheless produce irregularities on the screen. These affect the form of determined figures, called Moiré figures, which are formed by lines much more apart than those of the grid of circles or straight lines.
Fig. 4 shows how these Moiré figures can occur. We have admitted that a grid of dark parallel lines 13 (the drawing shows only three), coincides with another ê
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grid of equidistant dark circles 14, of which only a few are drawn in the drawing. Where the dark lines intersect, there are dark spots or areas 15.
While as a result of the small line spacings the eye does not perceive the initial screens, it unintentionally groups the dark dots into lines, the spacings of which may be much larger than those of the lines of the initial screens and which can therefore be troublesome. Three of these lines, indicated by 16, are shown in the drawing.
It is clearly seen that the spacing of these lines considerably exceeds the spacing of the lines of the initial screens and that the spacings are greatest at the point where the straight lines of one of the traces are approximately tangent. to the circles of the circular grid, that is to say near the X axis; Moiré figures are the most troublesome at a great distance from the center, pierces that in these places the circles remain, so to speak, longer parallel to the straight lines and that in these places, the losses of light at the raised edges of the Fresnel lens are the biggest.
The invention is based on the idea that these figures of
Moiré do not occur in an awkward way as long as care is taken to ensure that the line spacings are very different.
According to the invention, the spacing of the lines of one of the frames is at least 5 times greater than that of the lines of a second frame of another nature. By frames of the same nature is meant two frames which are both in straight lines or which both consist of circles.
The Applicant has in fact observed that the figures of
Moiré can manifest itself most markedly in cases where the line spacings of various screens are of the same order of magnitude, which is precisely the case in most projection devices and screens, because this ê
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spacing is chosen approximately in accordance with the resolving power of the eye. This fact is explained in detail in the patent application filed today for the same subject.
On the other hand, if we make sure that the spacings differ significantly, the Moiré figures will not occur, as will also be explained by an example of execution, illustrated by Figures 5 and 6.
Fig. 5 schematically shows the curves of the dark spots which occur during the coincidence of a grid of circles and a grid of lines in the case where the gap of the circles is 5 times greater than that of the lines.
Fig. 6. shows a similar example, but here the spacing of the circles is 5 times smaller than that of the straight lines.
However if we choose the ratio of the spacings of the circles and the spacings of the lines so that it is greater than 5, we see that in the case where the spacings of the circles are the greatest, the series of points of intersection constitute circles (see fig. 5), while in the case where the spacings of the lines are the largest, the series of points will form lines.
The circles or the straight lines thus formed are not troublesome, since their spacing is not greater than the spacing of the circles or of the straight lines of one of the initial frames but equal to this spacing. As the lines of these screens were not disturbing, the lines of intersection points will not be either.
In the schematic figures, it was not possible and in particular not in figs.5 and 6, to clearly indicate the situation near the X axis. When a line of the circular frame touches a straight line of the grid of straight lines, we will not perceive a dark point, but a vague dark oblong spot. Such a stain will not contribute in a marked way to forming a Moiré figure.
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In practice, it has proved sufficient for the spacing ratio to exceed 5. It does not matter, for the formation of Moiré figures, whether the spacings of the circles or those of the straight lines are the greatest.