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Dispositif de réglage automatique de la lumination pour appareil de prise de vues.
La présente invention est relative aux appareils de prisé , de vues et, plus particulièrement, aux appareils de ce type munis d'un dispositif de réglage automatique de la lumination.
Dans de nombreux dispositifs connus de réglage automati- que de la lumination pour appareil de prise de vues, un récepteur photosensible, éclairé par le flux lumineux de la scène à enregis- trer, excite un galvanomètre qui commande le réglage de la posi- tion d'un écran mobile pour modifier l'ouverture d'un diaphragme en fonction de la luminance de cette scène. Certains de ces dis- positifs comprennent un montage qui utilise un système à zéro de référence ou à signal d'erreur, où un écran auxiliaire, dont la position est aussi réglée par le galvanomètre, règle l'éclairement
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du récepteur photosensible en fonction de celle de l'ouverture du diaphragme réglable.
Ces écrans, qui se déplacent simultané- ment, modifient.à la fois l'éclairement du récepteur photosensible . et l'ouverture du diaphragme de l'objectif de prise de'vues jus- qu'à ce que le signal de sortie du récepteur, qui excite le gal- vanomètre, crée une force égale à celle qui sollicite normalement le galvanomètre vers sa position de repos. L'un des problèmes que pose ce type de dispositif de réglage automatique de la lu- mination est la fragilité des éléments mobiles délicats que doit mouvoir le galvanomètre.
On a essayé de réaliser des dispositifs de ce type plus robustes en utilisant des moyens d'amplification électronique associés à un électro-aimant de manière que les écrans mobiles coopérant avec l'objectif de prise de vues et avec le récepteur photosensible soient entraînés par l'armature mobile de l'électro-aimant en fonction de l'éclairement du récepteur photosensible. Cependant, ces électro-aimants ne donnent pas com- plète satisfaction, car il est difficile d'obtenir un déplacement . linéaire de leur armature; ce déplacement non linéaire semble résulter de phénomènes instables d'hystérésis dans l'armature, dus à la variation de l'induction engendrée dans cette armature lorsqu'elle se déplace par rapport au bobinage de l'électro-ai- mant.
La présente invention est relative à un dispositif de réglage automatique de la lumination qui comprend un électro- aimant. Le dispositif de réglage automatique suivant l'invention comprend un couple de pales, définissant une ouverture de surface variable, qui basculent de manière à obturer à la fois l'objectif de prise de vues et le récepteur photosensible. Un bobinage, re- lativement lourd, est uniquement supporté par les pales et est excité par le signal de sortie d'un amplificateur commandé par le signal de sortie du récepteur photosensible.
Un aimant perma- nent, de dimensions relativement importantes, est placé à proxi- mité du bobinage de manière que son champ magnétique réagisse
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avec celui qu'engendre le bobinage lorsqu'il est excité; ainsi ce bobinage, lorsqu'il est alimenté, se déplace par rapport à l'aimant permanent.
Dans un mode de réalisationdu dispositif de réglage automatique de la lumination suivant l'invention, les pales sont normalement sollicitées vers une position où l'ou- verture qu'elles définissent est minimale et, lorsqu'on provoque le déclenchement de l'appareil de prise de vues, l'amplificateur alimente au maximum le bobinage de manière que ce dernier se dé- place par rapport à l'aimant permanent fixe et entraîne les pales afin d'augmenter la surface qu'elles définissent pour exposer simultanément le produit photosensible utilisé et le récepteur photosensible.
L'accroissement de l'éclairement du récepteur photosensible fait croître son.sig @l de sortie et provoque une diminution de celui de l'amplificateur si bien que le dis- positif prend rapidement sa position d'équilibre lorsque l'exci- tation du bobinage développe dans celui-ci une force motrice égale à celle tendant à provoquer la fermeture des pales.
L'une des autres difficultés soulevées par les dispositifs de réglage de la lumination où l'on a essayé de remplacer les élé- ments fragiles mûs par un galvanomètre par des éléments mobiles plus robustes, est leur fonctionnement non linéaire'dû aux dérives électriques inhérentes aux amplificateurs électroniques qui sont utilisés pour obtenir la force motrice requise par ces mécanismes plus lourds et moins délicats.
Le dispositif suivant l'invention: réduit les variations de fonctionnement résultant des frottements et des dérivés électriques car il comprend un amplificateur qui est conçu de manière que son signal de sortie varie d'une valeur voisine de zéro à une valeur maximale pour un changement de l'éclat- rement du récepteur photosensible correspondant approximativement à une variation d'ouverture de diaphragme de deux tiers d'unité si bien que la valeur du signal de sortie varie entre ses deux limites extrêmes sous l'influence d'un changement relativement peu important de la luminance de la scène où l'intensité de l'éclai- rement du récepteur photosensible croit ou décroit d'un tiers
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d'unité à partir d'une valeur déterminée.
Dans ces conditions, toutes les dérives électriques ne peuvent modifier la lumination du produit photosensible que d'une valeur sensiblement égale à celle qui résulte de la variation de l'ouverture du diaphragme d'un tiers d'unité; cette variation, en ce qui concerne le ré- sultat de la lumination, est comprise dans les limites-qui permettent d'obtenir des enregistrements de qualité acceptable.
Suivant un mode de réalisation du dispositif de réglage automatique de la lumination selon l'invention, le bobinage mobile se présente sous la forme d'une bobine très plate qui se déplace perpendiculairement à son axe ; permet d'obtenir l'efficacité maximale dans l'espace minimal. Suivant un autre mode de réalisa- tion, les pivots-supports classiques sur lesquels sont articulés les pales mobiles sont remplacés par un montage élastique qui diminue l'usure et ainsi augmente l'endurance du dispositif.
Suivant la présente invention, on réalise un dispositif de réglage automatique de la lumination, plus robuste et moins coûteux que les dispositifs connus, qui comprend au moins une pale qui,porte un bobinage relativement lourd qui la commande; ce bobinage se déplace par rapport à un aimant permanent en fonction de la luminancede la scène à enregistrer. Ce dispositif comprend aussi un amplificateur électronique qui excite le dit bobinage et qui est conçu de manière à ne présenter que des dérives élec- triques réduites.
Dans ce dispositif, les paliers supportant les éléments mobiles tels que les pales sont remplacés par des monta- ges élastiques pour accroître l'endurance du dispositif et les pa- les sont normalement sollicitées vers une position où elles assu- rent une obturation totale si bien que, lors du fonctionnement , d'un appareil de pride de vues cinématographiques, les images de début et de fin de séquence sont plutôt sous-exposées que sur- ' exposées.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront
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à la lecture de la description qui suit et à l'examen du dessin annexé, donnés seulement à titre d'exemple, où: la fig. 1 est une vue perspective schématique éclatée d'un mode de réalisation du dispositif de réglage de la lumination selon l'invention où certaines parties de l'appareil de prises de vues n'ont pas été représentées pour faciliter la lecture du dessin ; la fig. 2 est un schéma de câblage d'un amplificateur à transistors et des autres parties du circuit électronique utilisé;
la fig. 3 est une courbe représentative des caractéris- tiques du signal de sortie de l'amplificateur représenté à la fig.2; la fig. 4 représente une élévation.d'un autre mode de réalisation du dispositif de réglage automatique de la lumination selon l'invention dont seuls les organes constitutifs nécessaires à la compréhension de son fonctionnement ont été représentés; la fig. 5 est une vue perspective éclatée d'une autre variante de réalisation du dispositif de réglage automatique de la lumination selon l'invention.
Comme représenté à la fige 1, un appareil de prise de vues auquel est associé le dispositif de réglage de la lumination selon l'invention, comprend un objectif de prise de vues 13 sur l'axe optique 11 duquel sontcentrés un obturateur 15 et un produit photo- sensible d'enregistrement 17 à exposer. Deux pales 19 et 21 basculent sur des pivots 23 et 25 respectivement ; extrémités 27 et 29 de ces pales sont conçues pour coopérer afin de délimiter un diaphragme d'ouverture variable. Un évidement important 31 est découpé dans l'extrémité opposée de la pale 21 de manière à réaliser un écran mobile qui masque un récepteur photosensible 33 disposé derrière un cylindre 35 intégrateur de lumière.
Un ressort 37 sollicite normalement les pales 19 et 20 vers une position où elles définissent une ouverture de surface minimale et où elles sont appliquées contre des butées 39 et 40. On remar-
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quera que sur cette figure, les pales 19 et 21 sont représentées dans une position différente de leur position de repos où elles sont partiellement ouvertes.
Un bobinage 41, qui est enroulé à plat de manière que ' l'épaisseur suivant son axe soit notablement inférieure à son diamètre intérieur, est disposé entre les pales 19 et 21; ce bobinage n'est supporté que par des chevilles 43 et 44. Le bobi- nage 41 est connecté au récepteur photosensible 33 par l'intermé- diaire d'un amplificateur 45, d'une source d'énergie électrique 47 et d'un interrupteur 49. Un aimant permanent 51, de dimensions importantes, est monté d'une manière fixe à proximité du bobinage 41; le sens du champ magnétique engendré par l'aimant 51 est schématisé par de petites flèches.
Le champ magnétique de l'aimant; permanent 51 associé au champ résultant de l'excitation du bobina- ge 41 induit une force motrice qui tend à déplacer le bobinage
41 vers-la gauche de cette figure; ce déplacement agit sur les pales 19 et 21 de manière à les faire basculer sur leur pivot respectif, à l'encontre d'un ressort 37, de manière à accroître la lumination du produit photosensible 17 et l'éclairement du récepteur photosensible 33.
Suivant le mode de réalisation représenté, le récepteur photosensible 33 est un transistor photosensible qui est relié à un amplificateur du type de celui dont le schéma de câblage est représenté à la fig. 2. Cet.amplificateur comprend essentiel- lement deux étages composés respectivement des transistors 53, 54 et 55, 56, du type NPN. Le transistor photosensible 33 est connecté à la base du premier étage amplific ateur,qui pré- sente une résistance 57 de petite valeur dans son circuit de sortie suivant le collecteur du transistor 54. La base du se- cond étage amplificateur est reliée au collecteur du transistor 54 alors que le bobinage 41 est branché en séries avec l'émetteur du transistor 56.
Une résistance 59 est choisie de manière à présenter une Valeur analogue à celle de l'impédance de sortie
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du second étage amplificateur avec le bobinage 41, Une résis- tance 61 est ajoutée au circuit pour supprimer les parasites créés par le moteur qui entratne l'appareil de prise de vues, lorsque ce moteur est alimenté par la source d'énergie 47; une capacité 63, une'diode 65 et une résistance 67 sont ajoutées à cet amplificateur pour accroître la stabilité de tout le dis- positif de réglage automatique de la lumination en réduisant les oscillations éventuelles des pales au début du fonctionnement ou lors de changements brusques de l'éclairement.
Le fonctionnement de l'amplificateur est conçu de manière que le signal de sortie résultant de l'éclairement du récepteur 33 présente les caractéristiques schématisées par la courbe de la fig. 3. Si le récepteur photosensible n'est pas éclairé, l'inten- sité du courant électrique travers.,-.1 le bobinage 41 est maximale, et demeure voisine de cette valeur jusqu'à ce que l'éclairement du récepteur photosensible atteigne un seuil déterminé au delà duquel le premier étage amplificateur devient très fortement conducteur afin de provoquer une chute de tension importante - dans la résistance 57 et d'abaisser ainsi le niveau du signal de sortie du second étage amplificateur.
Les caractéristiques de l'amplificateur sont telles que, lorsque l'éclairement du récepteur photosensible excède un peu le seuil déterminé pré- cédemment indiqué, le signal de sortie de l'amplificateur tombe pratiquement à une valeur nulle., On remarquera alors que le signal de sortie de l'amplificateur croit à sa valeur maximale, même lorsque l'éclairement du récepteur photosensible décroît d'une quantité sensiblement équivalente à celle qui correspond à un tiers d'unité d'éclairement et, qu'inversement, le signal de sortie de cet amplificateur décroit à une valeur pratiquement nulle lorsque l'éclairement du récepteur photosensible atteint une valeur supérieure d'un tiers d'unité d'éclairement à celle de ce seuil déterminé.
Un écran auxiliaire 69 (fig.l) est placé en avant du ré-
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cepteur photosensible 33 pour modifier son éclairement en fonction de paramètres de réglage appropriés qui contribuent à fixer la lumination tels que, par exemple, la sensibilité du produit pho- tosensible utilisé, la durée d'exposition et/ou la mise enplace de filtres devant l'objectif de prise de vues 13. La position de l'écran 69 est réglée, manuellement suivant un tarage préalable qui est fonction des paramètres dont il doit tenir compte.
, Dans leur position normale de repos, les pales 19 et
21 sont jointes afin d'empêcher tout éclairement du produit pho... tosensible 17 et du récepteur photosensible 33. Ainsi, lorsqu'on provoque le fonctionnement de l'appareil de prisede vues en agis- sant sur l'interrupteur 49, le récepteur photosensible 33 n'est pas excité et, comme précédemment indiqué, le signal de sortie 'du premier étage de l'amplificateur 45 présente sa valeur maximale afin que la tension appliquée au collecteur du transis- tor 54 soit maximale; dans ces conditions, le signal de sortie du second étage de l'amplificateur est tel que l'intensité du courant traversant le bobinage 41 est maximale.
Ce courant initial qui traverse le bobinage 41 provoque le déplacement, vers la gauche, de ce dernier et oblige les pales 19 et 20 à démasquer le récepteur photosensible et l'objectif de prise de vues. Aussitôt que les pales se sont séparées suffisamment pour que l'éclairement du récepteur photosensible 33 atteigne une valeur voisine du seuil d'intensité prédéterminé, les tran- sistors 53 et 54 du premier étage augmentent rapidement le ni- veau de leur signal de sortie, donc la chute de tension dans la résistance 57 et, par suite, abaissent la polarisation de commande appliquée à la base du transistor 55. Ceci provoque une réduction importante du signal de sortie du second étage amplificateur qui supprime le courant d'excitation du bobinage 41 et ainsi retarde l'ouverture des pales.
On supposera, par exemple, qu'un courant de 20 mA parcou - rant le bobinage 41 induit un champ magnétique qui réagit avec
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celui de l'aimant permanent 51 de manière que la force motrice provoquant le déplacement du bobinage soit équivalente à celle du ressort 37 tendant à fermer les pales.
Peu après le début du fonctionnement de l'appareil de prise de vues (environ 0,02 s), les pales 19 et 20 se stabilisent dans la position où l'éclaire- ment du récepteur photosensible 33 est suffisant pour que le courant de sortie, débité par l'amplificateur 45, atteigne 20 mA; si la luminance de la scène à enregistrer croit, le signal de sortie de l'amplificateur 45 chute rapidement si bien que l'inten- sité du courant parcourant le bobinage 41 décroît et que les pales se ferment sous l'action du ressort 37.
La fermeture des pales se poursuit jusqu'à ce que l'éclairement du récepteur photosen- sible 33 a atteint de nouveau le seuil d'intensité prédéterminé et que le niveau du signal de sortie de l'amplificateur 45 . se soit de nouveau stabilisé à 20 mA, intensité pour laquelle la force motrice induite agissant le bobinage 41 équilibre la force du ressort 37 tendant à fermer les pales.
De même, toute diminu- tion de la luminance de la scène à enregistrer provoque un accrois- ' sèment de l'intensité du signal de sortie de l'amplificateur 45 et produit un accroissement correspondant de la surface de l'ouvertu- re délimitée par les pales 19 et 21 jusqu'à ce que l'éclairement du récepteur photosensible 33 atteigne de nouveau le dit seuil prédéterminé et que la force à laquelle le bobinage est soumis équi- libre celle du ressort 37.
On remarquera que, suivant ce mode de réalisation, la sus- pension du bobinage 41 sur les pales 19 et 21 et l'utilisation d'un aimant permanent 51 suppriment la nécessité d'utiliser un appareillage galvanométrique délicat, tout en constituant un dis- positif de réglage de la lumination qui présente une réponse pra- tiquement linéaire en ce qui concerne le déplacement des pales en fonction de l'éclairement.
La qualité supérieure du dispositif ; de réglage automatique de la lumination selon l'invention Comparé aux autres dispositif s robustes où une armature d'un électro-
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aimant commande le déplacement d'une pale, résulte de l'utilisa.- tion du bobiage lui-même comme organe mobile et du remplacement . de l'armature parun aimant permanent qui élimine ainsi l'influen- ce de l'induction magnétique et provoque une réduction notable des phénomènes non linéaires d'hystérésis.
On remarquera d'autre part que les problèmes soulevés par les effets de la dérive électrique, qui limitent notablement les possibilités des amplificateurs à transistors lorsqu'ils sont associés à des capteurs tels que des récepteurs photosensibles qui indiquent la luminance de la scène à enregistrer dans des dispositifs de réglage automatique de la lumination, ont été virtuellement supprimés par les caractéristiques de conception de l'amplificateur suivant l'invention qui présente une courbe de réponse en créneau.
Con;me tous les effets de dérive provoquent nécessairement des variations entre les signaux de sortie de valeur pratiquement nulle et de valeur maximale et comme la réponse de l'amplificateur passe de zéro à sa valeur maximale en approximativement un tiers d'unité de lumination, dans l'un ou l'autre sens, à partir du seuil prédéterminée tout changement de la surface de l'ouverture résultant des effets de dérive électrique ne provoque que des --variations de la lumination du produit photosensible d'enregistré- ment qui sont comprises dans des limites acceptables.
On notera aussi une autre caractéristique du dispositif selon 1)invention, à savoir le fait que le diaphragme est norma- lement fermé dans sa position de repos. Ainsi,, le dispositif selon l'invention évite les surexpositions qui donnent des images trop claires au début et à la fin de chaque séquence de prise de vues comme c'est le cas avec les dispositifs connus où l'ouver- ture du diaphragme réglée automatiquement présente son ouverture maximale en position de repos.
On remarquera cependant que le dispositif de réglage automatique de la lumination selon l'inven- tion est susceptible de modifications afin qu'il agisse d'une manière classique sur les pales 19 et 21 qui sont alors normale-
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ment sollicitées par le ressort 37 pour qu'en position de repos elles soient ouvertes au maximum et que le bobinage 41, lorsqu'il est excité, provoque leur fermeture.
De même, le bobinage 41 peut être fixé à une pale unique coopérant avec un couple de fenêtres fixes pour régler la lumination du produit photosen- sible 17 et l'éclairement du récepteur photosensible 33 ou bien une pale unique ne délimite qu'une seule ouverture variable et le récepteur photosensible 33 est éclairé par l'intermédiaire d'un séparateur de faisceau disposé derrière cette ouverture variable. Bien d'autres variantes peuvent être envisagées à partir du dispositif selon l'invention : par exemple, l'ampli- ficateur 45 peut être conçu de manière que son signal de sortie varie directement suivant l'éclair lent du récepteur photosensi- boe 33 ou bien l'écran auxiliaire 69 peut être constitué d'une série de coins optiques dedensité neutre.
Les modes de réalisation du dispositif de réglage auto- matique selon l'invention, représentés aux fig. 4 et 5, sont con- stitués d'éléments désignés par des nombres repères dont les deux derniers chiffres significatifs sont identiques à ceux que portent les éléments homologues du mode de réalisationreprésenté à la fig. 1.
Dans le mode de réalisation représenté à la fig. 4, le diaphragme de surfacevariable de l'appareil de prise de vues est délimité par des évidements 127 et 129 découpés respectivement dans une pale unique mobile 119 et dans un écran fixe 120; un* évidement 131 découpé dans une pale 121 forme un écran variable* qui masque le récepteur photosensible 133. Chacune de ces pales est montée sur un ressort convenable 123 et 124, respectivement qui sollicite normalement les pales 119 et 121 vers les positions, représentées.
Le bobinage 141 est supporté par les pales 119 et
121 auxquelles il est fixé par des chevilles 143 et 144. Le déplacement du bobinage 141, dans le champ magnétique de l'aimant
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permanent 51, non représenté, entraîne les pales 119 et 121 à l'encontre des ressorts 123 et 124 pour faire varier, à la fois, la lumination du produit photosensible et l'éclairement du récepteur photosensible 133. Ce mode de réalisation présente une robustesse accrue et une longévité améliorée résultant du fait de l'utilisation de montages élastiques à la place des pivots classiques.
Suivant un autre mode de réalisation représenté à la fig. 5, le dispositif de réglage automatique de la lumina- tion comprend des pales 219 et 221 qui basculent sur des pivots
223 et 225. Ces pales 219 et221 sont pourvues d'évidements
227 et 229, qui délimitent un diaphragme de surface variable,' alors que l'extrémité opposée de la pale 221 présente un évide- ment 231 qui définit une ouverture variable au travers de laquel- le le récepteur photosensible 233 est exposé. Un ressort 237 est disposé de manière à solliciter les pales vers leur position formée. Le bobinage 241 est, tout entier, supporté par l'une des extrémités de la pale 219 de manière que tout déplacement de cette dernière soit transmis à la pale 221 par l'intermédiaire de portées latérales 219' et 231'.
Un aimant permanent 251 et ses pièces polaires 251a et 251b créent le champ magnétique dans lequel se déplace le bobinage 241. L'excitation du bobinage
241 le fait se déplacer vers la droite jusqu'à ce que l'éclairement; du récepteur photosensible 233 atteigne le seuil prédéterminé où la force motrice appliquée au bobinage 241 équilibre celle du ressort de rappel 237. Contrairement au mode de réalisation re- présenté à la fig. 1 où le bobinage 41 se déplace suivant une direction perpendiculaire à son axe, le bobinage 241 se déplace parallèlement à ' son axe. '.
L'une des caractéristiques de ce dernier mode de réali- sation réside dans le fait que le mouvement des pales est amorti pour éviter toute Jscillation parasite résultant d'une variation brusque.de l'intensité du faisceau lumineux incident. La pale 219
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est montée, en 223, à l'extrémité d'un arbre 270 qui porte une clavette et qui tourillonne dans un palier 272. L'autre extrémité de l'arbre 270 porte une aube d'amortissement 274 qui est logée dans un cylindre 276 contenant un fluide. Cet amortisseur stabili- se le dispositif; tout déplacement brusque de la pale 219 s'oppose à la réaction de l'aube 274 qui baigne dans un fluide du cylindre 276.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples.