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DISPOSITIF D'OPTIQUE DIVISEUR DE FAISCEAU ET SES APPLICATIONS.
On connaît des dispositifs optiques constitués par un jeu de prismes qui divisent un faisceau lumineux incident en plusieurs faisceaux élémentaires.
Ces dispositifs comportent un certain nombre d'inconvénients.
En premier lieu, la longueur optique des faisceaux à l'intérieur de ces dis- positifs est relativement grande, ce qui ne permet pas d'obtenir une clarté aussi grande qu'il est désirable.
En outre, ils ne permettent pas de régler rigoureusement la quantité de lumière atteignant chaque image et chaque point de chaque image.
Enfin, ils permettent difficilement un réglage rigoureux de la position des images.
Vis-à-vis de ces dispositifs connus, l'invention concerne un dispositif optique diviseur de faisceau, caractérisé par quatre prismes rec- tangles isocèles juxtaposés pour former un bloc parallélipipédique droit à base carrée et deux surfaces réfléchissantes inclinées chacune à 45 sur l'une des faces du bloc parallélipipédique perpendiculaire à la face d'en- trée de ce bloc, les quatre dioptres plans formés par les faces juxtaposées deux à deux des prismes, constituant le bloc parallélipipédique, étant con- stitués de manière à transmettre une fraction déterminée de la lumière inci- dente, ce qui réalise un dispositif facilement réglable, à l'intérieur du- quel la longueur optique des faisceaux élémentaires est petite, ce qui per- met de régler à volonté l'intensité de chacun des faisceaux lumineux élé- mentaires.
Suivant un mode de réalisation, les dioptres plans formés par les deux faces juxtaposées des prismes constituant le bloc parallélipipé- dique comportent des bandes parallèles alternativement réfléchissantes et transparentes, ce qui réalise un dispositif permettant d'obtenir, pour cha- cun des faisceaux élémentaires, l'intensité voulue par un choix approprié
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de la valeur du rapport de la largeur des bandes transparentes à la largeur des bandes réfléchissantes.
Suivant un autre mode de réalisation, les dioptres plans formés par les faces juxtaposées des prismes constituant le bloc parallélipipédique sont semi-réfléchissantes, ce qui réalise un dispositif qui permet d'obtenir, pour chacun des faisceaux élémentaires, l'intensité voulue par un choix ap- proprié de la valeur du rapport de la lumière réfléchie à la lumière trans- mise.
L'invention concerne aussi un système optique pour l'obtention de trois images identiques, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif à prismes conforme aux paragraphes précédents, ce qui réalise un système don- nant des images identiques lumineuses et de luminosité moyenne identique ou différente.
L'invention concerne encore un système optique pour l'obten- tion d'images sélectionnées pour la photographie en couleurs, caractérisé par ce qu'il comporte un système optique conforme aux paragraphes précé- dents.et des filtres de sélection interposés chacun sur l'un des faisceaux élémentaires émergents, ce qui permet d'obtenir des images de sélection de luminosité appropriée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raitront au cours de la description suivante de plusieurs modes de'réali- sation choisis seulement à titre d'exemples.
Au dessin annexé, où les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références dans toutes les figures : - La figure 1 est une vue en plan d'un dispositif optique con- forme à un mode de réalisation de l'invention.
- la figure 2 est une vue de face correspondante - les figures 3 et 4 schématisent la disposition des bandes al- ternativement réfléchissantes et transparentes. @ - les figures 5 et 6 représentent le trajet de deux faisceaux lumineux pour l'objectif le plus éloigné.
- la figure 7 représente la disposition correspondante dans les dispositifs antérieurement connus.
- la figure 8 schématise le développement en air du trajet op- tique des figures 5 et 6.
- la figure 9 schématise le même développement pour le dispo- sitif connu de la figure 7.
- la figure 10 représente un mode de réalisation d'un appa- reil de sélection conforme à l'invention.
Suivant le mode de réalisation représenté à la figure 1, le dispositif optique conforme à l'invention comporte deux prismes rectangles isocèles réflecteurs 1, 2. L'une des petites faces de chacun des prismes 1, 2 est appliquée contre l'une des deux faces parallèles d'un bloc paral- lélipipédique.
Ce bloc est constitué de quatre prismes rectangles isocèles séparateurs 3, 4, 5, 6 juxtaposés par leurs petites faces. Les plans dia- gonaux du bloc parallélipipédique constitués par les faces des prismes 3, 4, 5,6 constituent quatre dioptres plans 7, 8, 9, 10.
Les six prismes sont maintenus assemblés' par collage, par exemple, au Baume du Canada. (Le montage peut être simplifié en faisant d'un seul bloc le prisme 1 avec le prisme 4, et de même pour les prismes 2 et 6, ce qui ne change rien aux propriétés) .
Chacun des dioptres plans 7, 8, 9, 10 présente une série de bandes réfléchissantes alternant avec des bandes transparentes.
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Suivant le mode de réalisation schématisé par les figures 3 et 4, ces bandes sont tracées sous un angle tel qu'on les voit inclinées de 45 dans un sens pour les dioptres 8 et 9, et en sens opposé pour les dioptres 7 et 10,
Ces bandes, dont la largeur est variable, comme précisé.ci- après, ont avantageusement une largeur moyenne de 1 à 2 mm.
Les dioptres 7, 8, 9, 10 réfléchissent donc une fraction de la lumière qu'ils reçoivent et en transmettent la fraction complémentaire (en faisant abstraction de la perte)Par exemple, un faisceau lumineux quelconque, tel que le faisceau 11 (figure 1) est divisé en quatre faisceaux:
1 ) Le faisceau 12 constitué par la lumière transmise directe- ment par les dioptres 7 et 8.
2 ) Le faisceau 13 constitué par la lumière transmise par le dioptre 7 et-réfléchie par le dioptre 8.
3 ) Le faisceau 14 constitué par la lumière, réfléchie par le dioptre 7 et transmise par le dioptre 10.
4 ) Le faisceau 15 constitué par la lumière réfléchie successi- vement par les dioptres 7 et 10, ce dernier faisceau constituant un faisceau de lumière parasite inutilisable.
Si les bandes alternativement réfléchissantes et transparentes étaient de largeur égale pour les quatre dioptres 7, 8, 9, 10 les quatre faisceaux élémentaires représenteraient chacun une quantité de lumière éga- le au quart de la lumière incidente 11 utilisable.
On peut, suivant l'invention, choisir à volonté le rapport de la largeur des bandes réfléchissantes à la largeur des bandes transparentes, de manière que le rapport de la lumière transmise à la lumière réfléchie pour chacun des dioptres ait la valeur désirée, cette valeur pouvant être identique ou différente pour les quatre dioptres 7, 8, 9, 10.
Si l'on désigne par m le rapport de la largeur des bandes ré- fléchissantes d'un dioptre à la somme des largeurs des bandes réfléchissan- tes et des bandes transparentes de ce même dioptre, et si par exemple, ;L'on donne à m les valeurs respectives 0, 3, 0, 6, 0, 5 et 0, 4 pour les diop- tres 7,8, 9,10 on calcule aisément (étant donné que pour un faisceau in- cident égal à 1 d'intensité, il se réfléchit m et il passe directement 1-m) que les intensités des faisceaux émergents sont :
0, 29 pour le faisceau 12
0, 35 pour le faisceau 13
0, 24 pour le faisceau 14
0, 12 pour le faisceau 15
On ne perdrait ainsi que 12 % de lumière parasite représentée par la partie utilisable du faisceau 15.
Dans les applications où des filtres colorés sont disposés sur les faisceaux émergents, on utiliserait le faisceau 13 qui représente le pourcentage le plus élevé pour le filtre le moins transparent.
On préfère utiliser des bandes réfléchies à 45 (figures 3 et 4) plutôt que des bandes horizontales ou verticales qui, pour certaines marches lumineuses, provoqueraient l'apparition de phénomènes périodiques.
Les figures 5 et 6 représentent les deux marches possibles des faisceaux lumineux obliques et la formation d'un point image par un objectif associé au dispositif à prismes.
Dans les deux figures, le faisceau incident a une direction 16 et donne le même point image 17 à travers l'objectif le plus éloigné opti- quement 18.
Dans la figure 5, le faisceau traverse le dioptre 7 et se ré- fléchit sur le dioptre 8, alors que dans la figure 6, le faisceau se réflé-
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chit sur le dioptre 10 et traverse le dioptre 7.
La figure 8 représente le développement du système prismati- que correspondant à l'un des objectifs 18 les plus éloignés, c'est-à-dire le parallélipipède d'air équivalent, en longueur ou en largeur, à la mar- che optique dans le système de prismes.
On voit clairement que, pour un point image 17 situé à l'ex- trémité du champ et formé par l'objectif 18, seule la fraction 19 est u- tilisée-. La fraction 20 qui est perdue, est inévitable, mais elle est no- tablement inférieure à celle qui est perdue dans les dispositifs connus, tels que représentés par la figure 7, auxquels correspond le développe- ment de la figure 9.
Cette perte de lumière est d'autant plus faible que le pa- rallélipipède équivalent (figure 8) est plus court. Il est donc avanta- geux de constituer les prismes par un verre d'indice de réfraction élevé.
Par exemple, si l'on utilise un verre d'indice N- 1,72, la longueur du prisme équivalent (figure 8) n'est plus que de 1,16 fois sa hauteur, ce qui permet de transmettre une grosse quantité de lumière, donnant ainsi une clarté satisfaisante aux limites de l'image.
Bien entendu, on peut envisager de nombreuses variantes du dispositif optique qui vient d'être décrit.
C'est ainsi que les dioptres 7, 8, 9, 10 à bandes alternées pourraient être remplacées par des dioptres semi-réfléchissantes dont le rapport de réflexion est choisi convenablement. Ce mode de réalisation est toutefois de réalisation plus difficile.
De même, les prismes 1 et 2 pourraient être remplacés, par exemple,, par des miroirs occupant l'emplacement des faces hypoténuses de ces prismes.
Le dispositif optique conforme à l'invention est susceptible de nombreuses applications.
Etant donné qu'un tel dispositif travaille sur l'infini, il est nécessaire, pour obtenir plusieurs images identiques, de lui adjoin- dre :
1 Dans le cas où la distance focale des objectifs convient, un système optique antérieur dont le foyer est sur le sujet principal, ce système peut être à distance, variable ou fixe.
2 Dans le cas où la distance focale des objectifs ne convient pas, un système antérieur du type jumelle de Galilée comprenant un ensem- ble convergent et un ensemble divergent disposés et calculés pour multiplier ou diviser dans un rapport donné la distance focale de l'ensemble.
On peut tout aussi bien utiliser tout système afocal à gros- sissement variable de manière continue ou discontinue.
Ces systèmes optiques additionnels sont bien connus et n'exi- gent pas une description plus détaillée.
Le dispositif optique conforme à l'invention exige d'être réa- lisé de manière très précise et d'être maintenu en place après un réglage parfait, ce réglage ayant pour but de mettre rigoureusement dans un même plan les dioptres 7 et 9, et dans un autre plan, les dioptres 8 et 10.
(figure 1).
On peut s'assurer de la perfection de ce réglage en vérifiant qu'aucune des trois images n'est dédoublée.
Les trois objectifs doivent aussi être montés de manière pré- cise pour éloigner les trois images d'un point objet à l'infini et réaliser, entre les trois points images correspondants, l'intervalle rigoureux égal à la période des vues successives sur le film, dans le cas d'une prise de vue sur un produit photosensible.
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La figure 10 représente un mode de réalisation d'un appareil de prise de vue conforme à l'invention pour la sélection trichrome à tra- vers les filtres colorés.
Le boitier principal 21 contient les bobines de-film réceptri- ce et débitrice, 22, le film 23 étant déplacé, à chaque exposition, d'une longueur égale à trois images. Dans un boitier auxiliaire 24, un dispositif séparateur 25 conforme à l'invention est maintenu par une bride de serrage 26. Les prismes supérieur et inférieur dépassent légèrement les prismes du centre vers la droite, de manière à éviter les reflets rasants sur les fa- ces verticales des prismes extrêmes.
Trois objectifs identiques 27 sont disposés derrière le bloc 25 et sont juxtaposés aussi étroitement que possible et coupés rectangulai- rement de manière à recevoir en largeur ,la' quantité maximum de lumière. Des cloisons anti-réfléchissantes 28 sont disposées entre les objectifs 27 et le film 23 pour empêcher qu'un objectif impressionne une fraction du film autre que celle qui doit lui correspondre.
Un diaphragme 29 et un obturateur 30 sont disposés devant le bloc 27.
Enfin, un système optique afocal 31, maintenu dans des glis- sières 32, comporte un élément divergent 33 fixe et un élément convergent 34 mobile dont le déplacement assure la mise au point.
Un niveau 35 permet de niveler très exactement l'appareil de manière qu'une ligne verticale éloignée donne trois images verticales dans le prolongement l'une-de l'autre.
Des filtres colorés 36, 37, 38, sont disposés devant chacun des objectifs 27.
Il faut remarquer qu'un appareil tout à fait analogue peut ê- tre utilisé pour la projection, à la seule condition que le déroulement se fasse par trois images à la fois et que les images soient éclairées de la droite par un condensateur convenable.
Le fonctionnement étant identique pour la projection et la prise de vue, tout ce qui a été dit pour la prise de vue s'applique inté- gralement à la projection.
Bien entendu, un film pris avec un dispositif conforme à l'invention peut aussi être projeté par de nombreux autres procédés connus.
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1.- Dispositif optique diviseur de faisceau, caractérisé par quatre prismes (3, 4, 5, 6) rectangles isocèles juxtaposés pour former un bloc parallélipipédique droit à base carrée, et deux surfaces réfléchis- santes (1,2) inclinées chacuneà 45 o sur l'une des faces du bloc paral- lélipipédique perpendiculaires,à la face d'entrée de ce bloc, les quatre di- optres (7, 8, 9,,10) formés par les faces juxtaposées deux à deux des pris- mes constituant le bloc parallélipipédique étant constitués de manière à transmettre une fraction déterminée de la lumière incidente, ce qui réalise un dispositif facilement réglable,
à l'intérieur duquel la longueur opti- que des faisceaux élémentaires est petite, et qui permet de régler à volon- té l'intensité de chacun des faisceaux lumineux élémentaires.