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DISPOSITIFS DE COMBINAISON DE- FAISCEAUX; OPTIQUES.
La présente invention a trait, aux dispositifs optiques utilisas pour ztaslir une relation entre des faisceaux lumineux 'car une transmission et usc réflexion effectuées simultanément à des surfaces de combinaison. Si de tels dispositifs sont utilises avec des faisceaux convergents cu diver- @ents, leurs caractéristiques optiques se rapportant à la.
longueur d'onde et à l'amplitude sont réparties irrégulièrement dans l'étendue des champs uti- lisés de ces systèmes. Ces irrégularités sont principalement dues à des dif- farances inévitables entre les angles d'incidence que font les rayons des faiseeaux porteurs d'image avec la surface de combinaison'qu'ils viennent frapper, surtout si cette surface est oblique par rapport à l'axe du fais- ceau.
Le problème est particulièrement dél.icat dans le cas d'une décor- position ou d'une combinaison de faisceaux lumineux, effectuée à des fins de photographie en couleurs ou de télévision en couleurs, à l'aide' de revête- ments d'interférence optiques à l'appareil de prise de -vues ou extrémité émettrice et à l'appareil de projection, ou extré:nité réceptrice.
De tels dispositifsexigent une uniformité totale ou au moins une variation contrô- éle à l' intérieur de chaque image, ainsi qu'une coordination des caractéris- tiques de couleur des diverses images de séparation de¯couleur; de plus, la sensibilité et d'autres caractéristiques d'éléments tels que des émulsions où des écrans (l'émission et d'analyse de la lumière et l'oeil humain doivent être brisen considération., Dans laplupart des cas, les systèmes de ce ty- pe doivent être utilisés avec des champs -assez larges, et dessurfaces de di- vision fortement inclinées, ce qui complique le problème.''
L'invention a principalement pour objet, entre autres,
des dis- positifs #le combinaison de faisceaux lumineux comportant des revêtements d'interférence optiques qui permettent la compensation et le réglage -- entre
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des limites prévisibles -- de la répartition de champ irrégulière susmen- tionnée des caractéristiques optiques, conformément aux exigences de 1-'au- plication envisagée., .
Ces dispositifs de combinaison de faisceaux et leurs applica- tions présentent, en outre les caractéristiques ou avantages suivants, con- sidérés séparément ou en combinaisons :
Ils comportent des revêtements d'interférence optiques qui com- pensent les irrégularités de répartition des facteurs de saturation, de bril- lance et spécialement de nuance (relation entre l'intensité et la longueur d'onde en termes physiques plutôt que psychophysiologiques) dans l'étendue du champ pratiquement utilisé du système; ils conviennent tout particulière- ment pour des applications telles que les appareils de prise de vues à sépa- -ration des couleurs, les imprimeuses optiques ou les appareils de projection du type additif qui traitent des images à aspects de couleur séparés;
ils compensent la variation de nuance aux divers points du champ, mais n'intro- duisent pas de variation de brillance qui pourrait être nuisible dans les ap- pareils faisant usage d'un revêtement dont la position est ordinairement tel- le que la variation de brillance s'étendrait en travers du champ de vision plutôt que dans la direction verticale, c'est-à-dire là où les axes des fais- ceaux élémentaires sont dans un plan horizontal ; lemême dispositif de combi- naison-des faisceaux peut présenter une surface pouvant être utilisée avec des systèmes de lentilles de différentes distances focales sans qu'il en ré- sulte un changement dans la répartition des longueurs d'onde aux divers points du champ;
un tel dispositif est applicable aux dispositifs à deux ouvertures tels que ceux dont il est fait usage dans les appareils de prise de vues uti- lisant des bipacks ou autres émulsions superposées dans l'une des deux ouver- tures, ainsi qu'aux dispositifs à trois ouvertures qui comportent trois fais- ceaux élémentaires au lieu de deux ; lesrevêtements d'interférence optiques dont sont pourvus de tels dispositifs, sont soit appliqués sur des plaques planes, soit insérés entre des corps en verre tels que des prismes, en vue d'applications comprenant la photographie en couleurs et la télévision en cou- leurs ou dans tous les cas où une uniformité individuelle, ainsi qu'un con- trôle mutuel et un équilibre des images et enregistrement à aspects de cou- leur sont essentiels ;
ce qui concerne l'uniformité du champ, un tel dis- positif est au moins aussi satisfaisant que ceux précédemment utilisés qui comportent des réflecteurs métalliques semi-transparents-,, tels que des ré- flecteurs argentés, alors qu'il présente tous les avantages de l'utilisation la plus favorable de l'énergie de lumière offerts par les revêtements d'in- terférence optiques; les dimensions essentielles du revêtement d'un tel dis- positif peuvent être réglées avec une précision suffisante (en pratique) des dimensions essentielles du revêtement;
pour la plupart des applications, un tel dispositif peut être indépendant de l'ouverture du diaphragme du dispo- sitif de formation d'image optique, que ce dispositif soit réfléchissant ou réfringent ;il n'influe pas à un degré nuisible sur la fidélité avec laquelle les couleurs sont rendues par les dispositifs de division ou de combinaison; un tel dispositif convient tout spécialement aux dispositifs à trois ouver- tures comportant trois faisceaux élémentaires et, dans de telles applications, il permet l'adaptation de l'uniformité du champ eu égard à la longueur d'on- de principale traitée par les faisceaux respectifs;
un tel dispositif permet d'obtenir une longueur d'onde de coupure constante d'une bande de nuance brillante, et, d'une façon générale, les revêtements d'interférence pour dis- positifs de combinaison de faisceaux à sélection de couleur sont améliorés en vue d'un comportement aussi parfait que possible, ainsi que d'une possi- bilité de fabrication selon des normes ou spécifications prédéterminées.
Conformément à l'une des caractéristiques principales de l'in- vention, un dispositif de combinaison de faisceaux lumineux dont l'inciden- ce est oblique par rapport à un champ et variable en travers de ce champ com- prend un corps transparent, tel qu'une plaque plate ou un prisme qui porte sur une surface libre ou enfermée un revêtement'en forme de coin du type à interférence optique à longueur d'onde fractionnaire, lequel réfléchit sé- lectivement une lumière dont la longueur d'onde est principalement détermi-
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née par l'incidence des rayons, par l'épaisseur et par la matière dontsont faites les couches constituant le revêtement, la direction et l'inclinaison du coin telle que définie par la variation continue de l'épaisseur du revê- tement,
étant telles que la réflectance existant en tout point donné du re- vêtement se trouve assignée à une région spectrale prédéterminée respective comme résultat du fait que, en ce point, une relation est établie entre l'ef- fet sélectif d'une incidence oblique vers l'intérieur du revêtement et l'ef- fet sélectif de l'épaisseur du revêtement,, de sorte que la réflectance com- pensée a pour effet de répartir d'une façon réglée en travers du champ des caractéristiques d'énergie radiante (couleur), telles que la longueur d'onde, (nuance), l'intensité (brillance) et le mélange de blanc (saturation).
Dans l'application à la photographie en couleurs ou la télévision en couleurs et à des domaines analogues impliquant une perception visuelle, la "nuance" ou composition de longueur d'onde est, dans une mesure aussi grande que possi- ble, soit maintenue constante sur toute l'étendue du champ soit répartie d'une manière prédéterminée dans toutes les parties du champ. Cette longueur d'onde (ou combinaison de longueurs d'onde) peut être prédéterminée pour un rayon choisi, tel qu'un rayon axial, et, conformément à l'invention, le coin peut être construit de telle sorte que le rayon axial, de même que les rayons principaux délimités par la "pupille" de sortie diaphragmée d'un dispositif de formation d'image sont réfléchis essentiellement de la même manière.
De plus, conformément.à l'invention, le coin peut être établi de manière que des rayons marginaux admis par une ouverture grand ouvert soient réfléchis à l'in- térieur d'échelles spectrales dont la répartition est telle que les réflec- tances des faisceaux marginaux produisent, lorsqu'elles ont été intégrées sur toute l'étendue du champ, la nuance qui caractérise les régions de ré- flectance beaucoup plus étroites et pratiquement identiques des rayons prin- cipaux.
Conformément à une autre caractéristique, l'invention permet de faire usage d'un revêtement d'interférence de combinaison en forme de coin, avec une série de systèmes de délimitation de faisceaux de longueur focale variable, ce qui s'obtient en effectuant le montage du revêtement et la con- struction des divers systèmes réfringents ou réflecteurs de délimitation des faisceaux ou de formation d'image de telle manière qu'il devient possible de combiner le revêtement et tout système donné de la série en maintenant les pupilles de sortie essentiellement dans la même position.
Selon deux autres caractéristiques, la réflectance des rayons principaux est maintenue essentiellement à l'intérieur d'une gamme de cou- leurs du spectre; et le coin de revêtement, reçoit une forme telle que les bandes de réflectance de rayons qui convergent de la pupille de sortie vers un point quelconque du plan de l'image sont répartis à peu près uniformé- ment en tous les points de la gamme spectrale en question; dans une forme de réalisation préférée, l'effet total des rayons principaux et convergents est essentiellement le même, en ce qui concerne leurs phases physiques et psychophysiologiques.
Selon une autre caractéristique, la présente invention envisa- ge la compensation de variations de caractéristiques de couleurs telles que l'intensité, la largeur de bande ou la longueur d'onde de pointe dans des faisceaux de rayons lumineux non parallèles traversant un dispositif de com- binaison de faisceau qui comprend un revêtement d'interférence à réflexion sélective dont l'une ou plusieurs caractéristiques sont sujettes à varier avec l'angle d'incidence variable des rayons, une telle compensation étant obtenue en faisant varier l'épaisseur du revêtement dans un sens et en quan- tité tels que les défauts d'uniformité de la ou des caractéristiques en tra- vers d'un faisceau se trouvent compensés.
Cette compensation est appliquée à chacune des couches dont est composé le revêtement, et la même inclinai- son linéaire peut,être appliquée à toutes les couches du revêtement, quel- les que soient les différences d'indice réfringent qui existent entré les couches alternantes. Conformément à l'invention, cette inclinaison peut avoir une valeur intermédiaire entre les deux inclinaisons qu'exige une compensa- tion individuelle des couches ayant les indices réfringents maximum et mini-
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mum à l'intérieur de la couche. En particulier, l'épaisseur que possède cha- cune des couches en un point donné est à peu près inversement proportion- nelle au cosinus de l'angle de réfraction en ce point d'un rayon lumineux à l'intérieur de la dite couche.
De cette manière , la configuration en épais- seur du revêtement compense un défaut d'uniformité d'une caractéristique de couleur par un défaut d'uniformité opposé d'une autre caractéristique.
Par exemple, une variation de la longueur d'onde-de pointe sera compensée par une'variation d'épaisseur, et une variation d'intensité sera réduite au minimum par une réflectance élevée d'une longueur d'onde de poin- te du revêtement. De même, la configuration en épaisseur du revêtement com- pensera un défaut d'uniformité d'une caractéristique donnée se rapportant à un faisceau par des limitations de sensibilité correspondantes dun milieu sensible à la lumière, telle qu'une émulsion photographique, à l'intérieur du faisceau. Des variations d'une ou plusieurs des caractéristiques de deux ou plusieurs des faisceaux pourront être compensées simultanément à l'aide d'une variation d'épaisseur du revêtement.
D'autres objets, particularités et avantages de l'invention se- ront mis en évidence au cours de la description donnée ci-après de diverses formes de réalisation typiques et pratiques qui illustrent les caractéristi- ques nouvelles de cette invention, ces formes de réalisation étant représen- tées sur les dessins annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est un schéma d'un dispositif de combinaison de faisceaux - lumineux du type diviseur de lumière auquel la présente invention peut être appliquée, cette figure indiquant des caractéristiques spectrales des.fais- ceaux élémentaires;
Fig. 2 est un tracé de certains rayons d'un dispositif conforme à la figure 1.
Fig.-3 est un schéma représentant la relation entre la longueur d'onde d'une lumière qui est réfléchie par des revêtements d'interférence op- tiques avec l'angle d'incidence de la lumière et avec l'épaisseur des cou- ches dont est composé le revêtement;
Figures 4, 5 et 6 sont des schémas et diagrammes basés sur les figures 1, 2 et 3, illustrant les principes de la construction de formes de réalisation particulières de la présente invention, certains détails des fi- gures 1 et 2 ayant été omis à. la figure 4 pour la clarté du dessin;
Fig. 7 est la coupe transversale de la portion optique d'un ap- pareil photographique à séparation de couleur et comprend aussi des schémas et diagrammes illustrant la relation existant entre une série de systèmes de lentilles et un prisme diviseur de lumière;
Fig. 8 est une coupe schématique d'un prisme diviseur de lumière tel qu'il est incorporé à l'appareil photographique selon la figure 7, cette figure indiquant le détail de la structure des revêtements d'interférence optiques conformes à l'invention;
Fig. 9 est une vue schématique d'un système à trois ouvertures conforme à l'invention.
Fig. 10 est une vue schématique d'un équipement transmetteur de télévision en couleurs conforme à l'invention.
Fig. Il est une vue schématique d'un récepteur de télévision en couleurs conforme à l'invention.
Fig. 12, 13 et 14 sont des schémas et diagrammes illustrant un procédé permettant de déterminer les dimensions des coinsà revêtement d'in- terférence optique tels que ceux représentés aux figures 4 à 11.
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Pour faciliter l'étude de la description qui suit, on donnera ci-après brièvement la définition de certains termes qui y sont utilisés.-
Le terme "enregistrement" est ici utilisé pour des reproduc- tions tangibles ou représentations d'images ou symboles dans un milieu quel- conque tel que : métallique, colorant, entre ou tout autre milieu dé- terminé par une modification moléculaire ou atomique, comme c'est le cas.. des enregistrements latents en halogénures d'argent, des vectogrammes, des couches fluorescentes comprenant des éléments émetteurs à commande par fais- ceaux électroniques et des dessins de capacité; le terme "image" est, par contre, utilisé pour la "contrepartie optique d'un objet quelconque obtenue par un système optique " (Webster).
Il doit être bien entendu que dans les considérations qui suivent la notion de "formation d'image" n'est pas limi- tée à cette formation dans une seule direction, mais qu'elle désigne aussi la formation de l'image d'un dessin sur un autre, quelle qu'en soit la di- rection,par un "faisceau porteur d'image". Le terme "surface" est utilisé dans son sens géométrique, c'est-à-dire pour une surface plane ou une sur- face courbe à deux dimensions. Un "interface" "est une surface qui sépare deux milieux de différents indices réfringents..
Une "surface d' image" s'en- tend pour une surface dans laquelle apparaît, peut être détectée ou est ef- ficace de tout autre manière une image eu un enregistrement dans le sens ci dessus; ceci comprend les écrans de projection, les enregistrements sur pel- licules photographiques, les écrans à images destinés aux dispositifs ana- lyseurs électroniques, tels que les tubes transmetteurs ou récepteurs de té- lévision et des champs d'objets réels. Une "surface de combinaison" est une surface qui associe, soit par combinaison soit par analyse, plusieurs fais- ceaux porteurs d'image.
Le terme "spectre", tel qu'il est utilisé ici, comprend non seu- lement des portions, bandes ou lignes continues du spectre visible, telles que les gammes ou régions spectrales bleue, verte et rouge utilisées dans la photographie des couleurs ou la télévision en couleurs, mais aussi des gammes ou régions invisibles dans la mesure où elles peuvent être utilisées dans des systèmes du type général faisant l'objet de cette invention, tels que les gammes ou régions infra-rouge et ultra-violette; ce spectre sera par conséquent appelé ci-après !!spectre optique".
Les "caractéristiques phy- siques" sont des propriétés associées à l'énergie radiante, telles que cel- les qui impliquent les valeurs physiques de la "longueur d'onde", ce terme comprenant les concepts de la "largeur de bande" et de la "longueur d'onde de pointe" d'une bande transmission ou de réflexion, "l'intensité" ou "l'am- plitude", et les "bandes latérales" d'énergie radiante réfléchie ou trans- mise sous d'autres longueurs d'onde que la réflexion ou transmission prin- cipale. Leurs contreparties psycho-physiologiques sont les caractéristiques de couleur comprenant la "nuance" "l'éclat" (brillance) et la saturation, respectivement.
Dans ce contexte, il y a lieu de tenir compte du fait que, à des fins de perception visuelle, les attributs du concept psychophysio- logique "couleur" seront correctement maintenus dans une chaîne de transmis- sion allant d'un champ d'objet au cortex si des équivalents convenables en termes de valeurs physiques sont maintenus dans toutes les parties ou si des déviations se produisant dans une surface de combinaison quelconque sont convenablement corrigées; en fait, la présente invention comprend une telle correction.
Abstraction faite des réserves ci-dessus, les exposés et des- criptions qui suivent se conforment, dans une.certaine mesure, à la coutume généralement suivie qui consiste à utiliser les termes psychophysiologiques (tels que l'éclat ou brillance) et les termes physiques (tels que l'ampli- tude ou l'intensité) d'une façon interchangeable.
Les "rayons principaux" sont ceux délimités par la "pupille" de sortie d'un système de délimitation d'image sensiblement diaphragmé, que ce système soit réfringent ou réflecteur. Les "rayons marginaux" convergent considérablement vers un point d'image, comme c'est le cas de rayons passant à travers un diaphragme relativement grand ouvert. Les termes "duaphragme", "ouverture" et "champ" ont ici le même sens que ceux qu'ils ont dans l'op-
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tique géométrique ; le "champ" comprend la ou les surfaces à image pratique- ment utilisable d'un dispositif tel que, par exemple, les cadres d'enregis- trement réels d'une pellicule de vues cinématographiques défilant dans un appareil de prise de vues, où les portions pratiquement utilisables des écrans des tubes à rayon cathodique.
Un revêtement d'interférence optique " (quelquefois appelé plus brièvement "revêtement") est composé d'au moins-deux couches d'agents ou mi- lieux transparents de différents indices réfringents. De tels revêtements sont appliqués sur une ou plusieurs surfaces de combinaison d'un support fait d'une matière optique appropriée.
On connaît des dispositifs de combinaison de faisceaux lumineux, tels que des diviseurs de lumière présentant des surfaces non parallèles, antérieurement à la présente invention, mais ces dispositifs n'ont pas pour but de résoudre le problème du réglage et de l'équilibre mutuel de la répar- tition de valeurs telles que celles se rapportant à la nuance sur l'étendue d'un ou plusieurs champs. Des réflecteurs transparents métalliques ont été établis sous forme de coins en vue de compenser la variation du facteur de réflexion en fonction de l'angle d'incidence de la lumière sur une surface oblique .de division de lumière, étant donné que le facteur de réflexion est aussi fonction de l'épaisseur de la pellicule métallique.
En d'autres ter- mes, comme la réflexion s'accroît avec l'angle d'incidence et avec l'épais- seur du revêtement, une pellicule dont l'épaisseur est relativement faible dans une zone où l'obliquité des rayons est relativement grande compense la variation du facteur de réflexion en travers du champ. Dans le cas particu- lier d'une surface réfléchissante partiellement argentée disposée à l'inté- rieur d'un cube optique derrière un système de lentilles et fàisant un an- gle de 45 avec l'axe du système, le revêtement d'argent devra être un peu plus mince-aux bords tournés vers l'image et un peu plus épais aux bords tournés vers la lentille.
On a aussi proposé d'établir des couches d'inter- férence en forme de coin dans le but de rendre plus neutres les revêtements anti-réfléchissants; outre que de tels coins ne comportebnt qu'une seule cou- che diélectrique, ils ne sont assortis à aucun système optique et ne tien- nent compte ni d'une bande de réflexion donnée ni d'angles de rayon parti- culiers. On a en outre déjà proposé d'utiliser des revêtements d'interfé- rence étagés, dans le but de graduer plus finement les mesures obtenues sur l'interféromètre, sans tenir compte de la distribution d'énergie sur l'é- tendue d'un champ.
L'effet d'un revêtement d'interférence optique tel qu'un réflec- teur dichroïque sur l'uniformité de la lumière convergente qui le traverse est tout à fait différent de celui d'un réflecteur métallique. Le facteur de réflexion (c'est-à-dire le rapport entre l'amplitude de la lumière ve- nant frapper une surface et celle de la lumière réfléchie par cette surface) à tout interface donné est indépendant de l'épaisseur des couches adjacen- tes, de sorte qu'il n'est pas possible de compenser la variation de réflèc- tivité en fonction de l'angle d'incidence en augmentant l'épaisseur du re- vêtement, comme on le fait dans lè cas d'un revêtement métallique.
De plus, l'effet nuisible de la variation de brillance dans le champ transversal d'une structure métallique de combinaison est négligeable en comparaison avec l'effet habituel de la variation de longueur d'onde,qui se produit lors- que les rayons d'un faisceau viennent frapper un revêtement'd'interférence optique sous divers angles. Ceci est dû.au fait que les bandes réfléchissan- tes d'un tel revêtement résultent d'une interférence entre des rayons réflé- chis par les interfaces du revêtement et sont des fonctions des relations de phase existant entre les rayons réfléchis. Les relations de phase dépen- dent de la géométrie du système qui déterminent des différences entre dif- férentes voies de réflexion.
Les différences de parcours diminuent lorsque l'angle d'incidence augmente, et les bandes de réflexion se déplacent par conséquent vers des longueurs d'onde plus courtes à mesure que la pente aug- mente.
La Demanderesse a découvert que la'répartition de l'éclat ne
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peut être réglée, dans le cas de l'interférence optique;, qu'à un degré li- mité en comparaison avec les réflecteurs transparents métalliques, alors que les caractéristiques de répartition des longueurs d'onde peuvent être réglées conformément à l'invention sans que ceci influe de façon nuisible sur la ré- partition de l'éclat.
Il n'est pas immédiatement évident qu'un revêtement d'interfé- rence en forme de coin doit pouvoir corriger le déplacement dans le champ transversal des bandes de couleur. En fait, il est théoriquement impossible d'obtenir les mêmes caractéristiques de réflexion spectrales pour des rayons traversant le cube sous tous les angles possibles. Il est toutefois possi- ble, conformément aux principes de la présente invention, de satisfaire à certains desiderata quelque peu moins sévères, quoiqu'encore très satisfai- sants, tels que celui selon lequel, pour des conditions pratiques données, la répartition des longueurs d'onde en travers du champ doit, de façon pré- visible, se conformer à certaines normes , en particulier en ce qui concerne la largeur de bande et la répartition de l'intensité à l'intérieur d'une ban- de choisie.
Souvent, il n'est pas nécessaire d'avoir des revêtements d'inter- férence ayant des caractéristiques de couleur parfaites parce qu'on peut ob- tenir la compensation en utilisant, en combinaison avec ces caractéristiques, les transforme de cercle complet 36 et sur ce disque 36 est fixé un disque en caoutchouc 37 de diamètre un peu plus grand que celui du disque 36. Ce disque en caoutchouc 37 de plus grand diamètre a pour but de recouvrir com- plètement les cordes sur la face intérieure du récipient de façon à empêcher le liquide contenu dans le récipient d'arriver jusqu'aux cordes et de donner lieu à des phénomènes de capillarité nuisibles.
Chacune des épaisseurs de la fig. 19 comporte de préférence un trou central dans lequel pénètre l'axe de centrage 25, fig. 13, et qui con- stitue un moyen simple de centrer chaque épaisseur de tissu de l'extrémité par rapport à la forme 21. Dès que l'épaisseur 35 est mise en place dans sa position de la fig. 13, on l'applique par points ou la roule en contact de recouvrement avec l'extrémité de l'épaisseur 19 de façon à l'y faire adhérer comme l'indique la fig. 14, en se servant à cet effet de la molette 31 et en faisant tourner la forme en même temps.
Une fois la première épaisseur de tissu 19 du corps et la premiè- re épaisseur de tissu 35 de l'extrémité mises en place, on pose de la même manière une à la fois les autres épaisseurs du corps et de l'extrémité de façon à former un récipient dont les parois ont l'épaisseur qu'on désire, quatre de ces épaisseurs étant représentées sur la fig. 15 dans la portion du corps cylindrique et quatre épaisseurs également dans la portion de l'ex- trémité du récipient. On fait adhérer de préférence sur une des épaisseurs de tissu 35a ou 35b des bagues métalliques 38 de façon à les enrober dans la tête du récipient dans laquelle elles servent à renforcer l'attache des armatures métalliques décrites plus loin.
La raison pour laquelle quelques cordes ont été supprimées de chaque dans la demande de brevet susmentionnée, les faisceaux transmis et réfléchis sont caractérisés par des gammes spec- trales particulières indiquées à la figure 1 par les rayons b, g, et ! et par des diagrammes de transmission et de réflexion, représentés près des plans focaux respectifs M1, M2. Dans cet exemple, la gamme spectrale inter- médiaire, ou zone du vert, est réfléchie, de sorte qu'une image du vert est effective en M2 et qu'une image bleue-rouge (magenta) est effective en Ml.
Il va de soique les courbes représentant les gammes spectrales ne sont qu'approximatives. Dans la description donnée ci-après en se référant à la figure 4, ces gammes spectrales sont indiquées par des croix, telles que celles qui sur les figures 1 et 3 se rapportent à un minimum de réflexion du faisceau transmis.
Dans le but de décrire la présente technique de correction en se référant aux figures 4 à 6, on a représenté à la figure 3 la relation de l'épaisseur 1 d'un revêtement d'interférence optique C, de l'angle d'inci-
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dence d'un rayon de lumière P et de la longueur d'onde A des rayons
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réfléchis et transmis Pr et Pt. Ainsi que des flèches a # et.at l'indi- quent schématiquement à la figure 3, l'accroissement de l'angle d'inciden- ce # occasionne un déplacement vers de plus petites longueurs d'onde alors qu'un accroissement de l'épaisseur de couche t -- qui se traduit par des parcours plus longs -- occasionne un déplacement vers de plus grandes longueurs d'onde.
La figure 4 indique les variations spectrales qui se produi- sent dans divers parcours caractéristiques traversant un revêtement d'in- terférence optique Cp ordinaire, d'épaisseur constante, comme représenté dans la colonne A de gauche; cette figure représentant dans la colonne B de droite les changements correspondants qui se produisent à travers un revête- ment cunéiforme Cw conforme à l'invention. Bien entendu, le revêtement de faisceau Cw peut être appliqué sur des supports de tout type désiré; on peut par exemple faire usage de cubes conformes à la figure 7 ou des plaques pla- nes conformes à la figure 10.
Dans l'exemple des figures 1 à 4, on a supposé qu'une lumière blanche parallèle à l'axe S du système est divisée en deux faisceaux trans- mis bleu et rouge et en un faisceau réfléchi vert, comme indiqué pour le pinceau le plus haut Pu dans la rangée I de la colonne de la figure 4. Il doit être bien entendu que tout ce qui a été dit au sujet des caractéristi- ques de couleur du faisceau réfléchi s'applique également au faisceau trans- mis ; c'est seulement dans un but de clarté qu'on a représenté, et qu'on dé- crira ci-après en se référant à la figure 4, le faisceau transmis plutôt que le faisceau réfléchi, mais les bandes de réflexion sont indiquées par des croix qui correspondent aux minima de la transmission optique.
L'épaisseur que possède le coin Cw approximativement en son centre est supposée être égale à l'épaisseur constante du revêtement Cp, de sorte que les rayons axiaux transmettent la même échelle spectrale dans les deux cas, la première étant marquée A, pour les revêtements parallèles, et l'autre B pour les revêtements cunéiformes.
A la rangée I (appelée ci-après "I-A-B") des deux colonnes A et B de la figure 4, on a représenté des pinceaux de trois rayons parallè- les, comprenant un rayon supérieur Pu, un rayon axial Pa et un rayon infé- rieur Pl. Etant donné que ces rayons traversent le revêtement d'épaisseur constante Cp comme représenté dans la colonne A, ils ont des bandes de ré- flexion identiques, mais le revêtement cunéiforme Cw de la colonne B déplace les bandes vers de plus courtes longueurs d'onde à mesure que le coin s'a- mincit (voir figure 3). Ce déplacement sera appelé "déplacement d'épaisseur".
Les bandes de réflexion sont indiquées par des croix, de la manière susmen- tionnée, pour chacun des trois points d'image o, p, g, respectivement formés sur Ml par les trois pinceaux qui ont aussi été représentés à la figure 2.
La rangée II-A-B de la fig. 4 représente trois rayons qui s'in- tersectent au centre du revêtement dichroïque, à savoir un rayon diagonal supérieur Pdu, un rayon axial Pa (identique à celui de la rangée I) et un rayon diagonal inférieur Pdl. Etant donné que, à toutes fins pratiques, l'é- paisseur de Cp et de Cw est la même au point d'intersection des rayons dia- gonaux, le déplacementdes bandes est le même dans les deux cas, ceci étant dû non pas à une variation d'épaisseur, mais plutôt à un changement d'angle d'incidence qui, ainsi qu'il'a été expliqué p lus haut au sujet de la figure 3, occasionne un déplacement vers les longueurs d'onde plus courtes lorsque l'angle d'incidence augmente. Ce déplacement sera appelé ci-après "déplace- ment d'angle".
Il y a lieu.de noter qu'aucune des configurations de pinceaux décrites jusqu'ici n'est capable de former une image. Toutefois, les effets respectifs de revêtements d'épaisseur constante Cp et de revêtements en for- me de coin Cw sur ces rayons correspondent à ceux exercés sur des rayons de formation d'image dont ilsera maintenant question, ce qui permet une ex-
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plication empirique, quoique parfaitement correcte et pratiquement suffisante, ainsi que la mise en pratique quantitative de l'invention.
La rangée III-A-B de la figure 4 représente un groupe de rayons qui divergent à partir du centre de la pupille de sortie E d'un système de formation d'image tel qu'un objectif ou un miroir. Ainsi qu'il est bien connu, la pupille de sortie est l'image du diaphragme d'un tel système tel qu'on le voit en regardant vers l'objectif. Ces rayons sont ordinairement appelés "principaux" et, à la rangée III de figure 4, ils ont été respectivement appelés, le premier, rayon principal.supérieur Peu. le second, rayon axial Pa (le même que celui des rangées I et II), et le troisième, rayon principal inférieur Pcl.
Les caractéristiques spectrales de ces rayons principaux gouvernent la longueur d'onde ou nuance des points d'image en travers du champ lorsque le système de formation d'image est fortement diaphra- gmé comme l'indique la petite ouverture du diaphragme E de la rangée III.
Ainsi qu'il est bien connu, ces rayons principaux représentent essentiellement la lumière porteuse d'image dont on dispose dans un appareil photographique dit ponctuel.
Avec un revêtement ordinaire Cp, rangée III-A. le rayon principal supérieur Pcu occasionne un déplacement de réflexion vers de plus petites longueurs d'onde, ce déplacement correspondant à celui du rayon Pdu, rangée II-A, quoiqu'à un degré moindre en raison du fait que l'angle d'incidence est plus petit.
On abordera maintenant le revêtement cunéiforme Cw de III-B, où le schéma indique la même bande de réflexion pour les trois rayons, le coin étant, conformément à l'invention, dimensionné de telle sorte que le déplacement d'épaisseur compense entièrement le déplacement d'angle. On rappellera, en se référant à la figure 3, qu'un accroissement de l'angle d'incidence correspond à la réflexion de longueurs d'onde plus courtes, alors que l'accroissement de l'épaisseur correspond à la réflexion de longueurs d'onde plus grandes; il s'ensuit qu'un rayon plus oblique peut être compensé par un parcours plus long. On exposera maintenant un procédé permettant de déterminer la configuration de compensation du revêtement Cw.
Il ressort des figures 2 et 4 que la forme exacte du revêtement cunéiforme dépend de la distance qui sépare la pupille de sortie de la surface de coin et que cette distance gouverne l'angle d'incidence en un point donné de la dite surface, l'épaisseur de compensation requise, et par suite le taux de variation de l'épaisseur du coin.
Dans les rangées IV, V et VI de la figure 4, on a indiqué les rayons de formation d'image traversant un diaphragme largement ouvert. Le comportement de ces rayons correspond à celui des rayons des rangées I,II et III.
On supposera que le coin ait été construit de manière à compenser complètement le déplacement spectral des rayons principaux et l'on considèrera maintenant le déplacement de longueur d'onde dans les conditions de grande ouverture du diaphragme. En IV, un rayon marginal supérieur Pu, un rayon central Pma et un rayon marginal inférieur Pdu, ont été représentés comme formant l'image d'un point o. A la rangée V, un rayon supérieur Pmu, un rayon axial Pa et un rayon inférieur Pl forment l'image d'un point p. A la rangée VI, un rayon supérieur Pdl, un rayon central Pmb et un rayon inférieur Pl forment l'image d'un point g.
Il est évident que les déplacements de longueur d'onde afférents à ces rayons peuvent être déduits de ceux qui se produisent dans les situations I, II et III; les rayons Pu de la rangée IV, Pa de la rangée V et Pl de la rangée VI correspondent aux rayons parallèles de la rangée I, Pdu est produit dans les rangées II et IV et Pdl est produit dans les rangées II et VI. Les rayons Pma et Pml de IV et V correspondent à Pcu de III, et les rayons Pmu et Pmb des rangées V et VI correspondent à Pcl de la rangée III. Les déplacements correspondants sont indi-
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qués clairement à la figure 4, à la fois pour des revêtements non corrigés e': corrigés Cp et Ci.:-!, en A etB, respectivement.
Quoique les déplacements de bandes de réflexion aient été expli- qués ci-dessus sur une base qualitative purement empirique, on peut obtenir des valeurs quantitatives correspondantes en introduisant et calculant exac- tement les parcours respectifs. Les angles d'incidence et de réfraction et les épaisseurs (configuration du coin) du revêtement. Pour la plupart des applications de la pratique, des dimensions dérivées empiriquement sont en- tièrement satisfaisantes. On décrira ci-après une technique appropriée per- mettant de déterminer la forme du coin et de revêtir un coin.
En tenant compte du fait que la qualité spectrale de chaque point d'image est l'effet combiné des longueurs d'onde et des intensités de tous les rayons atteignant ce point, en conformité des règles bien connues du mé- lange additif des couleurs, on discutera maintenant la qualité générale des champs d'image conformes à la figure 4, en se référant aux figures 5 et 6, qui indiquent clairement la relation qui existe entre les gammes spectrales dans les situations précédemment discutées III à VI. Les diagrammes supé- rieurs des figures 5 et 6 illustrent les conditions de longueurs d'onde aux points o, p et g. Les diagrammes inférieurs de ces figures illustrent la com- binaison des caractéristiques sur toute l'étendue du champ Ml.
La figure 5 indique que les caractéristiques de réflexion rela- tives aux points de la colonne A des rangées IV-V-VI varient considérable- ment, de sorte que la nuance varie en travers du champ. Par contre, comme in- diqué à la figure 6, le revêtement d'interférence corrigé fournit des va- leurs de couleur combinées identiques pour chaque point et, par suite, une répartition égale des couleurs sur toute l'étendue du champ.
Les caractéristiques de réflexion relatives aux points de la co- lonne A des rangées IV-V-VI varient considérablement, de sorte que la nuance varié en travers du champ. Par contre, comme indiqué à la figure 6, le revê- tement d'interférence corrigé fournit des valeurs de couleur combinées iden- tiques pour chaque point et, par suite, une répartition égale des couleurs sur toute l'étendue du champ.
Les bandes effectives relatives aux points de la colonne B des rangées IV-V-VI sont un peu plus larges' que celles de la colonne A, mais el- les sont centrées à la même longueur d'onde, ce qui est le facteur le plus important, ceci s'accompagnant toutefois d'une légère désaturation due au fait que les déplacements individuels de B-IV-V-VI sont plus grands que ceux de A-IV-V-VI.
La correction par coin dépend jusqu'à un certain point de la lon- gueur d'onde principale qui doit être assurée par un revêtement particulier.
Dans des appareils qui comportent plus d'une seule couche élémentaire, le coin dépendra de la longueur d'onde de réflexion de pointe de la couche élé- mentaire envisagée; ainsi, il se peut qu'un revêtement réfléchissant le rou- ge ne requière pas le même degré de corrosion par coin qu'un revêtement ré- fléchissant le bleu. Cette caractéristique sera discutée ci-après au sujet d'une forme de réalisation pratique qui comprend deux couches élémentaires de différentes sélectivités.
La figure 6 indique clairement qu'un revêtement de coin convena- blement établi assure une répartition spectrale uniforme sur l'étendue du champ, alors que, dans le cas d'un revêtement non corrigé, comme à la figu- re 5, les déplacements varient selon les points, ce qui fausse la séparation des couleurs.
La différence existe pour les petites comme pour les grandes ouvertures de diaphragme, ainsi qu'il ressort d'une comparaison des rangées III et IV à VI, respectivement, de la figure 4. Il s'ensuit qu'une correc- tion parfaite des bandes de réflexion des rayons principaux, pour une cer- taine position de la pupille de sortie, se traduit par une répartition spec- trale auqez favorable des bandes de réflexion afférentes à tous les rayons, y compris ceux admis par des grandes ouvertures.
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Il est maintenant évident que, bien qu'il soit théoriquement impossible d'obtenir une correction parfaite pour tous les parcours des ra- yons à l'aide de revêtements en forme de coin, il est néanmoins possible d'annuler l'effet d'une variation d'intensité sous une longueur d'onde don- née à l'aide d'un déplacement de bande de réflexion pour une ouverture de diaphragme de position donnée, cette annulation étant la plus favorable pour une application donnée telle que la déflexion de faisceaux lumineux d'échelles spectrales choisies.
Au lieu d'une répartition pratiquement uni- forme des couleurs, on peut obtenir tout taux de variation désiré des cou- leurs, allant de variations extrêmes obtenues à l'aide de coins dont l'in- clinaison est l'inverse de celle des coins B de la figure 4, à des correc- tions complètes, comme celles de B-III (fig.4) pour de petites ouvertures de diaphragme, en passant par la répartition se rapportant à des interfaces parallèles telles que celles de la colonne A.
Il va de soi qu'on peut effectuer des réglages spectraux pour des applications autres que la reproduction en couleurs ou l'assortiment des couleurs, avec le minimum d'altération, en façonnant le revêtement conformé- ment à l'invention pour l'application envisagée.
Accessoirement, on notera que l'inclinaison du coin d'un revê- tement d'interférence dichroïque conforme à l'invention est l'inverse de celle donnée à des réflecteurs transparents métalliques qu'on utilise pour compenser la répartition de la brillance ou éclat.
On peut maintenant conclure que, en relation avec une position donnée de la pupille de sortie, la configuration décrite ci-dessus des revê- tements offre les avantages donnés ci-après, qui ont été confirmés par l'ex- périence de la pratique.
On peut réaliser un revêtement d'interférence à réflexion sélec- tive qui donne, en combinaison avec un système diaphragmé de formation d'ima- ge soit, une uniformité de champ transversal des couleurs dans toute région spectrale choisie (dans l'exemple discutéplus haut dans la région réfléchie du vert et dans les régions transmises du bleu et du rouge); soit (au lieu de l'uniformité) toute répartition désirée.
La configuration du coin correcteur pour une compensation dési- rée peut être déterminée selon la position de la pupille de sortie du système de formation d'image, tel qu'un objectif, avec lequel le revêtement est appe- lé à être utilisé.
Un coin qui assure une uniformité pratiquement parfaite de la longueur d'onde en travers d'un champ d'image avec de très petites ouvertu- res du diaphragme, donnera un effet général uniforme en travers du champ avec. de grandes ouvertures de diaphragme, cet effet s'accompagnant toutefois d'une certaine diminution de la saturation, celle-ci augmentant progressive- ment à mesure que l'ouverture du diaphragme diminue.
Ces propriétés peuvent aussi être spécifiées en termes psycho- physiologiques de la nuance, de la brillance et de la saturation, comme suit:
La nuance des faisceaux transmis et réfléchis peut être répar- tie uniformément ou avec un taux de variation réglé en travers de la totali- té du champ, aussi bien pour de petites ouvertures du diaphragme que pour de grandes ouvertures; en d'autres termes, la répartition de la nuance dans le champ transversal est indépendante de l'ouverture du diaphragme. A cet égard, il ne faut pas oublier que, pour les applications de la photographie en couleur et de la télévision en couleur, par exemple, l'irrégularité de la distribution de la nuance dans un plan d'image est le défaut le plus pré- judiciable d'un système d'analysa ou de combinaison.
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La répartition d- l'éclat ou. brillance ne peut pas être réglée par la configuration du revètement, parce qu' elle est indépendante de l'épais- seur des couches d'interférence optiques, mais la compensation de la nuûnce obtenue conformément à la présente invention n'aggrave pas la variation d'é- clat. Une telle variation est indépendante de l'ouverture du diaphragme 'et est relativement faible; dans la plupart des cas, le coin d'éclat résiduel est moindre que celui qui a été précédemment toléré dans les réflecteurs métalliques. De'plus, la variation d'éclat en travers du champ n'est pas très préjudiciable, parce que l'oeil est beaucoup moins sensible à l'éclat qu'à l'effet de coin des couleurs.
La qualité de saturation est très bonne pour de petites ouvertu- res de diaphragmes et un peu moins satisfaisante pour de grandes ouvertures, la saturation étant une fonction continue de la section de l'ouverture. Ceci est toutefois un effet de second ordre, et il y a lieu de noter à cet égard que la séparation des régions de longueurs d'onde afférentes aux divers points d'image a été quelque peu exagérée aux figures 4 et 6. De plus, on peut rè- gler cette désaturation en ajustant les démarcations.spectrales du film et des filtres.
On récapitulera brièvement cette caractéristique importante de l'invention. La Demanderesse utilise les rayons principaux pour une pupille de sortie donnée comme base pour dériver une certaine configuration du coin pour un revêtement d'interférence servant de dispositif dichroïque de combi- naison de faisceau; et elle a constaté que cette configuration assure une distribution favorable des couleurs en tous les points du champ de l'image, tant en ce qui concerne les rayons marginaux convergents que les rayons prin- cipaux, sans effet nuisible en ce qui concerne la saturation et l'éclat.
Abordant maintenant une autre caractéristique importante de la présente invention, on discutera de la possibilité avantageuse d'utiliser des coins dichroïques corrigés conformément à l'invention avec des systèmes de formation d'image de longueur focale variable, en se référant à la figure 7 qui donne une forme de réalisation pratique comportant une telle caractéris- tique.
Dans de nombreuses applications de la pratique, un élément de combinaison de faisceau doit travailler de façon satisfaisante avec des sys- tèmes de formation d'image ayant des longueurs focales qui varient à l'inté- rieur d'une échelle de rapports d'environ 4 à 1. Etant donné que, conformé- ment à la présente invention, le degré de correction par coin d'un revête- ment d'interférence de combinaison de faisceau est déterminé sur la base de la position de la pupille de sortie du système de formation d'image, en ti- rant parti du fait que la pupille de sortie et le plan principal d'un tel système ne coïncident pas nécessairement et qu'on peut changera distance focale sans changer la position de la pupille de sortie,
cette large échel-' le de gravai! devient pratiquement possible. Il est ainsi possible d'uti- liser des revêtements d'interférence corrigés conformément à l'invention avec des objectifs ou séries de lentilles de différentes longueurs focales, si le constructeur des lentilles a soin de faire en sorte que la pupille de sortie de toutes les lentilles d'une série occupent approximativement la mê- me position par rapport au revêtement.
La figure 7 est une coupe transversale de la portion optique d'un appareil de prise de vues pour films en couleurs du type décrit dans le brevet des E.UA. n 2. 072.091 délivré le 2 mars 19.37. Dans de tels appa- reils, un tube à objectif L recevant l'objectif 0 est monté sur la porte 24 de la paroi avant 21 de la boîte 6 de l'appareil à l'aide de vis de serrage 26 qui entrent en prise avec une collerette 27 du tube L et qui l'appliquent fermement contre la face exactement dressée 28 dé la porte 24. Un prisme di- viseur de lumière Pl, P2 est monté sur un bloc de support central 51 qui est assujetti rigidement à la boîte 6 de l'appareil.
Le bloc 51 supporte des pla- ques à ouverture 61 et 62 et des plaques arrière 63 et 64 qui portent les mé-
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canismes assurant le guidage et le cadrage convenables des films Fb, Fg, Fr, parmi lesquels les films Fb et Fr constituent ce qu'on appelle un bipack.
Cette construction a été représentée et décrite en détail dans le brevet susmentionné en se référant aux figures 4, 9 et 19 des. dessins annexés à ce brevet.
L'objectif 0 peut affecter des formes diverses. à l'intérieur d'une série, trois formes ayant été indiquées schématiquement à la figure 7.
En 01, on a indiqué un objectif classique de distance focale intermédiaire, alors que 02 estun objectif "téléphoto" à long foyer et 03 un objectif télé- photo à foyer court dit "inversé.
Dans chacune des représentations schématiques de ces objectifs, P' indique le plan principal, F le plan de l'image, Sp un diaphragme, E'p la pupille de sortie, ! la distance focale, P'a un rayon parallèle à l'axe et Pca un rayon principal. On notera que les plans d'image F coincident avec les surfaces d'enregistrement des films Fb, Fg et Fr et que les constituants optiques des trois systèmes sont logés à l'intérieur de tubes indiqués en Ll, L2, L3, ayant approximativement la forme du tube L. Les pupilles de sortie E'p sont maintenues approximativement à la même distance de F, ce qui s'obtient en réglant convenablement la position des éléments de l'objectif par rapport aux collerettes 27.1, 27.2 et 27.3.
Cette disposition des collerettes permet de maintenir les pupilles de sortie de ces objectifs (ou d'autres) à des distances effectivement identiques des plans d'image, en conformité du principe précédemment exposé au sujet de l'établissement d'une relation entre le revêtement d'interférence optique Cw et la pupille de sortie, ce qui permet l'emploi interchangeable de divers objectifs.
Comme la position de la pupille de sortie est le facteur de base de la correction par coin du revêtement, il devient inutile d'avoir recours à des prismes pourvus de différents coins pour l'emploi avec différents sys-. tèmes de formation d'image, ce qui présente une importanceprimordiale eu égard aux difficultés qu'entraîne le réglage convenable des objectifsde ce genre. Plusieurs prismes seraient nécessaires si un réglage par coin était effectué en vue d'un fonctionnement convenable avec différents objectifs, en se rapportant aux distances focales d'une série de lentilles.
La distance entre la pupille de sortie et le plan de l'image n'est pas un facteur très important. Des essais pratiques ont montré que si l'on maintient cette distance essentiellement constante, un prisme pourvu d'un revêtement d'interférence optique qui a été corrigé par coin de la manière pré- cédemment décrite n'est pas sujet à des variations de couleur préjudiciables en travers du champ s'il est utilisé avec l'un quelconque des objectifs du type précédemment indiqué. Des variations comprises à l'intérieur d'une échel- le de rapports de deux à un peuvent être tolérées dans la distance de la pu- pille de sortie au plan de l'image sans qu'il en résulte une variation de couleur très nuisible.
Ainsi, une seule correction par coin est satisfaisan- te pour une série de lentilles établies à l'intérieur d'une larger échelle de variation eu égard à d'autres propriétés.
On décrira maintenant à titre d'exemple en se référant à la fi- gure 8 un prisme conforme à l'invention et destiné à être utilisé dans l'ap- pareil de prise de vues précédemment décrit. Cette figure ne montre que des portions du prisme, afin qu'on puisse indiquer les propriétés caractéris- tiques des revêtements d'interférence. Les désignations utilisées pour la figure 8 sont identiques à celles des figures précédemment discutées.
Un revêtement d'interférence optique destiné à des appareils de ' prise de vues du genre de celui représenté à la figure 7 comprend deux cou- ches élémentaires, dont l'une sert à réfléchir la lumière bleue et l'autre la lumière rouge, alors que l'une et l'autre de ces couches transmettent la lumière verte. Bien que le nombre de couches ne présente guère d'importance, il est préférable d'en utiliser un assez grand nombre, afin d'obtenir des
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intensités de réflexion élevées et des coupures ou démarcations spectrales nettes.
Dans une forme de réalisation pratique satisfaisante, on a utilisé un revêtement à 20 couches réfléchissant le bleu et un revêtement à 19 couches réfléchissant le rouge, les couches à haute indice réfringent étant à base de sulfure de zinc et les couches à indice réfringent plus faible à-base de fluorure de plomb. Les couches peuvent être appliquées par des méthodes d'évaporation appropriées sur les faces respectives des prismes Pl et P2, ou bien toutes les couches des deux revêtements peuvent être appliquées . directement l'une sur l'autre sur la surface à hypothénuse d'un prisme élémentaire, par exemple Pl, après quoi 'on colle la surface revêtue du premier prisme sur la surface non revenue du second prisme, tel que P2.
Les données numériques afférentes aux revêtements sont indiquées à la figure 8 dans laquelle n désigne les indices réfringents et nt les épaisseurs optiques. Les valeurs nt sont rapportées au centre des couches du coin, là où elles intersectent l'axe du système Pa (figures 4 et 8), à 45 , avec t mesuré perpendiculairement au revêtement.
Ainsi qu'il sera expliqué ci-après plus en détail, on détermine empiriquement la configuration du revêtement, en particulier le taux de variation, en se rapportant aux mesures optiques de revêtements réels par rapport aux angles auxquels les surfaces à revêtir sont supportées dans'l'ap- pareil d'évaporation. On a obtenu des résultats satisfaisants en appliquant le revêtement réfléchissant le bleu sur la surface du prisme inclinée d'un angle de 12 par rapport au plan, en vue d'une épaisseur de revêtement uniforme, dans un appareil de revêtement convenable, et en appliquant la couche réfléchissant le rouge avec un angle d'inclinaison de 8 .
Cet exemple est du type décrit au sujet des figures 7 et 8 dans lequel, ainsi qu'il sera expliqué ci-après plus en détail, la répartition des couleurs est à dessein déformée - par rapport aux besoins théoriques de l'uniformité visuelle - ainsi qu'il a été représenté aux figures 4 et 6, afin d'assurer l'unifor- mité photographique commandée par les longueurs d'onde de démarcation spectrale des filtres et de leurs émulsions. C'est pour cette raison que, dans cet exemple particulier, les couches réfléchissantes ayant respectivement des longueurs d'onde relativement longues et courtes ont régu des taux de variation du coin'relativement faibles et élevés, respectivement.
Il va de soi que les principes de l'invention peuvent être appliqués à des systèmes de combinaison de faisceau de types divers et l'on décrira à titre d'exemples trois autres formes de réalisation caractéristiques en se référant aux figures 9, 10, 11 et 12.
La figure 9 représente un diviseur de lumière à trois ouvertures (quelquefois appelé "prisme en X") convenant en vue de son emploi dans les appareils de prise de vues comportant trois films distincts et des mécanismes distincts pour l'entraînement de ces films.
Le dispositif conforme à la figure 9 comporte quatre prismes élémentaires P5, P6, P7, P8, et deux couches d'interférence optiques Cw3 et Cw4. En supposant que le film Sb enregistre la lumière bleue, le filtre Sg la lumière verte et le film Sr la lumière rouge, les revêtements Cw3 et Cw4 seront respectivement des types Cw 1 et Cw2 qui ont tous deux été décrits ci-dessus au sujet de la figure 8.
Les propriétés de transmission-réflexion.de ces deux revêtements sont indiquées à la figure 9, avec des diagrammes qui ont une certaine analogie avec ceux de la figure 1, mais on notera que la figure 1 donne les propriétés combinées de réflexion-transmission pour chacun des faisceaux élémentaires, alors que la figure 9 donne ces propriétés pour chacun des revêtements.
Etant donné d'une part, que l'emploi de dispositifs de ce genre dans des appareils de prise de vues a été décrit de façon générale dans la demande de brevet français sus-mentiohnée, et en tenant compte, d'autre part, de la description donnée ci-dêssus au sujet de la figure 8, on pense que la figure 9 se comprend d'elle-même en ce qui concerne-les ca-
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ractéristiques essentielles. il va de soi que les revêtements Cw3 et Cw4 seront dimensionnés, par rapport à la pupille de sortie de l'objectif 04, de la manière précédemment spécifiée.
La figure 10 illustre l'utilisation de revêtements corrigés' conformes à l'invention dans un équipement de télévision du type décrit dans-'la revue RCA, vol. VII, pages 459 et suivantes. Dans cette figure, un tube à rayon cathodique 21 donne le tracé ou piste 22-'d'un spot mobile sur son écran'23.. Cette source de lumière mobile illumine d'une manière connue un film en couleurs 25, qui reçoit d'un mécanisme-à mouvement in- termittent convenable un mouvement d'avancement pas à pas après l'explora- tion de chacun des cadres par le spot mobile. Un objectif d'éclairement et de projection classique 05,06 délimite une pupille de sortie E6. Le fais- ceau P6 forme des images du spot mobile modulées par le film, près de la- cathode.du phototube 30g.
Deux surfaces de combinaison de faisceau sont fournies par des revêtements d'interférence Cw6 et Cw7. Le premier de ces revêtements réfléchit la lumière bleue vers le phototube 30b et transmet la lumière verte et la lumière rouge vers l'autre revêtement Cw7, qui ré- fléchit à son tour la lumière rouge vers le phototube 30r et transmet la . lumière verte vers le phototube 30g.
Les couches Cw6 et Cw7 sont corrigées conformément aux princi- pes de l'invention en relation avec la pupille de sortie E6.
Lorsque les revêtements sont noyés dans des corps optiques so- lides et que les angles de champ qui interviennent sont assez grands, il est préférable de construire les revêtements de la manière décrite au su- jet de la figure 8.
On va décrire maintenant une autre application pratique de l'in- vention en se référant à la figure 11, qui représente schématiquement un système récepteur de télévision du type conforme à la revue RCA, vol X, pa- ge 504 et suivantes.
A la figure 11, trois cinescopes 41, 42, 43 sont combinés avec des systèmes de formation d'image du type Schmidt bien connu, qui compor- tent chacun des miroirs sphériques 45 et un compensateur 46. Deux revête- ments d'interférence en croix Cw8 et Cw9 combinent les images des couleurs bleu, verte et rouge émises par les écrans des tubes 41, 42, 43. Le revête- ment Cw8 réfléchit la région bleue et transmet les régions rouge et verte, alors que Cw9 réfléchit la région rouge et transmet les régions du bleu et du vert. Les trois images sont.ainsi convenablement combinées sur l'écran 51.
Bien que la sélectivité des revêtements d'interférence puisse être se- condée ou essentiellement remplacée par des tubes au phosphore sélectifs et des filtres de couleurs, les filtres d'interférence dichroïques ont néan- moins le rôle important d'assurer une économie d'énergie parce qu'ils lais- sent passer pratiquement toute la lumière d'une région spectrale donnée, contrairement aux réflecteurs métalliques qui, en soi, perdent plus de 75% de la lumière incidente, étant donné qu'ils réfléchissent et transmettent pratiquement sans discrimination spectrale. Dans le cas des systèmes de ce type, une répartition uniforme des couleurs en travers de l'écran présente une importance particulière, une telle répartition étant réalisée à l'aide de revêtements qui sont corrigés conformément à la présente invention.
On décrira maintenant une technique pratique pour la mesure et, par suite, le contrôle du taux dé variation du coin des revêtements d'in- terférence conformes à l'invention, en.se référant aux figures 12, 13 et 14.
La figure 12 indique schématiquement un revêtement composé d'un nombre choisi de couches d'interférence, telles..que celles représen- tées à la figure 8, que ces couches soient renfermées à l'intérieur d'un support ou qu'elles soient appliquées sur une des surfaces d'une plaque
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plane.
Les revêtements sont appliqués en partant de données basées sur le mode d'action connu d'un appareil de revêtement donné et sur les rela- tions optiques définies par l'équation d'interférence du premier degré pour les pointes de réflexion de quart d'onde, a savoir nt cos # = #/4, ; dans laquelle t est l'épaisseur de la couche, n l'indice réfringent,, l'angle du rayon traversant et la longueur d'onde du.maximum de réfle-,-- xion.
La direction et la grandeur relative du taux de variation du coin sont approximativement déterminées - de la manière décrite au sujet des figures 4 à 6 .- pour l'application particulière envisagée, qui¯ peut exi- ger une uniformité optimum de la répartition des couleurs ou une autre dis- tribution prédéterminée en tous les points du ou des champs du dispositif en question. Une corrélation est établie entre ces données et des données de calibrage préalable en termes d'inclinaison de la surface en cours.de revêtement à l'intérieur de l'appareil d'évaporation, d'une part, et des données de détermination de l'épaisseur, d'autre part.
Le revêtement est alors éprouvé par la photographie spectrale à l'aide de rayons parallèles entre eux et à l'axe du système venant frap- per deux points différents séparés d'une distance connue, comme indiqué à la figure 12. Si l'on suppose que le dispositif en question- 'utilise une surface de combinaison à 45 degrés, l'angle d'incidence sera de 45 degrés.
Il va de soi que des angles autres que 45 degrés, par exemple l'angle de 30 degrés, sontpossibles.
La longueur d'onde de pointe est mesurée aux deux points 1 et 2, sapérés de la distance k. On obtient ainsi deux longueurs d'onde # 1 et #2, dont la différence est d. En supposant que toutes les couches du revêtement contribuent également à l'effet de coin et que les contri- butions des couches des diverses matières sont approximativement les mê- mes, hypothèse qui s'est d'ailleurs avérée comme acceptable pour des fins . pratiques, la différence D = t1 - t2 peut être exprimée en termes de l'é- quation d'interférence ci-dessus par
EMI16.1
La figure 13 indique les courbes spectrophotométriques et les valeurs sus-mentionnées #1, #2 et d. Les deux courbes ont été obte- nues à partir d'un revêtement du type général précédemment décrit au su- jet de la figure 8.
Les indices réfringents des matières utilisées pour les cou- ches alternantes respectives sont connus et, par conséquent, on peut cal- culer les angles des rayons dans chaque couche par la loi de Snell, étant donné que les angles traversants e h et # 1 afférents aux couches res- pectives à haut indice réfringent et à bas indice réfringent sont aussi connus. On se référera à cet égard à la figure 14, dans laquelle ces va- leurs ont été indiquées, avec 9 =45 degrés dans le milieu enveloppant, ainsi qu'il a été supposé initialement.
On obtient des résultats assez exacts en prenant comme base une valeur supposée du taux de variation linéaire du coin, quelle que soit la différence entre les indices réfringents des couches alternantes. Ce taux de variation linéaire possédera une valeur intermédiaire entre les deux taux de variation qu'exige la compensation individuelle des couches ayant respectivement l'indice réfringent le plus haut et le plus bas à l'intérieur du revêtement.
Comme l'épaisseur de chacune des couches indi- viduelles et inversement proportionnelle au-cosinus de l'angle de réfrac- tion d'un rayon à l'intérieur de la'couche envisagée, on pourra supposer
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de façon analogue, avec des résultats pratiques assez exacts,. un angle :de rayon intermédiaire pour le revêtement considéré dans son ensemble, ayant aux points donnés les épaisseurs t2, t1.
En substituant aux symboles de la formule ci-dessus les valeurs connues afférentes au déplacement de longueur d'onde D et aux indices réfrin- gents individuels n et aux angles ou les valeurs intermédiaires dont IL a été discuté plus haut, on pourra calculer la différence d'épaisseur t1 -, t2 pour la distance donnée t, qui pourrait être de.l'ordre de 25 mm, mesurée parallèlement à la surface revêtue.
De cette manière, les données initialement supposées se trouvent vérifiées et, par une série relativement peu importante de revêtements expé- rimentaux, on obtiendra des normes pour tout desideratum particulier-relatif à la répartition des couleurs en travers du champ,, déterminée par le coin à revêtement.
On a trouvé qu'il n'est pratiquement pas possible de régler d'une manière théoriquement précise l'épaisseur des couches individuelles en rai- son de la superposition nécessaire d'un nombre de couches relativement élevé à l'intérieur d'un revêtement donné et de l'incertitude dans laquelle on se . trouve sur le point de savoir si chacune des couches simples correspond réel - lement, avec une exactitude théorique, à une couche'régulatrice correspon- dante. Néanmoins, les artifices des techniques optique et évaporatoire qui ont été précédemment décrits se prêtent d'une manière très satisfaisante à la détermination des dimensions de revêtements qui, par leur comportement réel dans la pratique, ont confirmé que la construction conforme à la pré- sente invention est correcte.
En se référant à l'hypothèse sus-mentionnée d'une égale réparti- tion de l'effet de coin dans toutes les parties des couches, il y a lieu de tenir compte du fait qu'un faible écart par rapport à cette hypothèse est peu important dans la plupart des cas, 'ou ne constitue tout au plus qu'un défaut de second ordre. Le coin pourrait sans doute varier avec l'épaisseur de la couche, d'autant plus que les épaisseurs optiques afférentes aux di- verses matières diélectriques sont quelquefois faites intentionnellement différentes l'une de l'autre. Ceci n'a guère d'effet sur les courbes fina- les, et l'on se reportera à cet égard à la discussion précédente relative aux valeurs intermédiaires supposées.
Bien entendu, la forme exacte du coin dépend non seulement des considérations théoriques qui ont été exposées au sujet de la figure 4, mais aussi, et ce dans une grande mesure, de l'application envisagée. Par exemple, dans la forme de réalisation particulière qui a été décrite au sujet des figures 7 et 8, la 'configuration du revêtement dépend du procédé d'enregis- trement photographique envisagé, c'est-à-dire principalement des émulsions qu'on trouve dans le commerce et des filtres auxiliaires ou marginaux adop- tés en vue de leur emploi conjointement avec de telles émulsions.
La techni- que de mesure et de réglage expérimentale décrite plus haut doit faire en- trer en ligne de compte et inclure expérimentalement les propriétés opti- ques du système ..considéré dans son ensemble, telles que les, caractéristiques sensitométriques des films, les propriétés photométriques des filtres, les caractéristiques de sensibilité des phototubes et des iconoscopes et les ca- ractéristiques de réflexion, d'absorption et d'émission-des écrans de pro- jection et des cinescopes. Ainsi, il est impossiblede.donner des indiça- tions numériques précises à des fins d'une prédiction théorique pour toute application particulière.
On donnera ci-après à titre 'd'exemples les renseignements sui- vants se rapportant à un système de vues cinématographiques en couleurs con- forme aux figures 7 et 8. Dans cette forme de réalisation pratique, on a trouvé pour la différence d'épaisseur t1 - t2 environ 4, 5 microns pour les
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couches au sulfure de zinc et,nierons pour les couches au.fluorure de' plemb,à la fois dans le réflecteur du bleu et le réflecteur du rouge, .pour des points séparés l'un de l'autre de 27 mm sur l'hypothénuse du prisme....
Dans certaines circonstances, il peut être préférable de modi- fier la répartition des couleurs à un degré prédéterminé, qui dépend du sys- tème considéré dans son ensemble, l'objet principal visé étant de maintenir. constante sur toute -la largeur de l'image la vitesse ou sensibilité du systè- me entier. A cette fin, les coins doivent être choisis de telle manière que les filtres et les sensibilités des films-remplissent la fonction que le coin ne peut pas remplir d'une manière parfaite en raison du fait que la lar- geur de la bandé de réflexion varie avec l'angle du rayon.
Par exemple, on mentionnera que, dans un système conforme aux figures 7 et 8, il est préfé- rable que le côté à longueur d'onde relativement grande de la bande de ré- flexion du bleu soit maintenu approximativement constant et de prévoir un filtre absorbant l'ultra-violet, que ce soit un filtre distinct prévu à l'ou- verture du bipack ou la matière de la couche d'interférence si cette matière (par exemple le sulfure de zinc) est convenablement choisie pour régler l'é- talement du faisceau bleu vers le côté des plus'courtes longueurs d'onde.
Par contre, le côté des p lus courtes longueurs d'onde de la bande de réfle- 'xion du rouge pourra être maintenu constant sous divers angles de champ. Il 'ne l'est pas si la bande s'étale et déborde sur l'infra-rouge pour des an- gles voisins de la normale, étant donné que la sensibilité au rouge de la ma- tière utilisée pour le film dans la forme de réalisation particulière envi- sagée cesse sur le côté des plus grandes longueurs d'ondes, de sorte que l'é- talement de la bande dans cette direction n'a pour ainsi dire pas d'effet.
On voit ainsi qu'il n'est pas nécessaire que la pointe de la bande de ré- . flexion soit maintenue absolument constante, bien que la configuration du coin afférente aux revêtements d'interférence soit appliquée avec des dimen- sions calculées avec une assez grande précision pour un but déterminé et utile. Le meilleur mode de déterminer les dimensions est la méthode empiri- que précédemment décrite,qu'on applique après avoir éprouvé plusieurs pris- mes différents avec divers taux de variation du coin dans le système opti- que dans lequel le revêtement est appelé à être utilisé, en rapportant le mode d'action réel à la technique proprement dite du revêtement, y compris l'inclinaison dans l'évaporateur.
Ainsi qu'il a été mentionné précédemment au sujet de l'exemple des figures 7 et 8, ces angles étaient de 12 degrés pour le réflecteur du bleu et de 8 degrés pour le réflecteur du rouge.
Dans les prismes du type général de la figure 9, mais avec un revêtement d'interférence transmettant le rouge et réfléchissant le bleu et un revêtement d'interférence transmettant le rouge et réfléchissant le vert, on a revêtu des réflecteurs en croix' satisfaisants avec l'angle d'inclinai- son de 13 degrés dans l'évaporateur à la fois pour le réflecteur du bleu et le réflecteur du vert. Des angles d'inclinaison variant de valeurs aussi bas- ses que 3 degrés environ à des valeurs d'environ 30 degrés ont donné de bons résultats, ces derniers dépendant de l'application envisagée.
D'une façon générale, les revêtements d'interférence conformes à l'invention, combinés avec des systèmes de formation d'image et de trans- formation et de présentation d'image, assurent une compensation simultanée de variations d'une ou plusieurs des caractéristiques de couleur qui ont fait l'objet des discussions précédentes, dans une série de faisceaux com- binés par un ou plusieurs revêtements, à l'aide de la configuration d'épais- seur donnée aux revêtements, 'ainsi qu'il a été précédemment décrit. '
Bien entendu, les formes de réalisation décrites et représentées n'ont été données qu'à titre explicatif et l'invention est susceptible de recevoir d'autres réalisations et de nombreuses modifications qui rentrent dans le cadre et l'esprit de cette invention.