CA1053929A - Colorimetre visuel a synthese additive - Google Patents

Abstract

Un colorimètre visuel à synthèse additive comprenant une enceinte essentiellement opaque ayant des murs internes blancs diffusants, ladite enceinte ayant une fenêtre d'entrée pour recevoir la lumière d'une plage échantillon, une fenêtre carrée pour recevoir un filtre transparent et une fenêtre de sortie pour recevoir la lumière de ladite plage échantillon et dudit filtre, ladite fenêtre de sortie permettant à un observateur d'apercevoir la plage échantillon et le mur interne de l'enceinte entourant la fenêtre d'entrée. Le filtre comprend au moins quatre plages de couleurs, de forme carrée correspondant au corps de la fenêtre du filtre, lesdites plages de couleurs étant disposées de façon adjacente, au moins deux plages adjacentes étant de même couleur. Le filtre est éclairé uniformément à travers la fenêtre du filtre par une lumière essentiellement blanche, la lumière transmise par le filtre étant réfléchie sur les murs internes de l'enceinte afin de former une plage étalon. De plus, des moyens pour créer un déplacement relatif entre la fenêtre du filtre et le filtre selon les axes des carres sont prévus de façon à ce que ladite ouverture puisse se déplacer de part en part du filtre. Le colorimètre inclut de plus des moyens pour mesurer la proportion de transmission par chaque plage de couleur du filtre au travers la fenêtre du filtre pour une position relative prédéterminée entre ladite fenêtre du filtre et le filtre, de sorte que la fenêtre du filtre soit déplacée jusqu'à égalisation entre la couleur de la plage échantillon et celle de la plage étalon sur lesdits murs, le déplacement de ladite fenêtre étant déterminé par lesdits moyens de mesurer.

Description

1053~'~9 La presente invention a trait S un colorimetre visuel a synthese additive statique et ayant de pref~rence une construc-tion symetrique.
Les colorimetres visuels sont connus depuis longtemps mais ne sont guere repandus en dehors des laboratoires de recher-che, où d'ailleurs on ne les emploie guere que pour fins de nor-malisation. Dans l'usage courant de recherches et de contrôle, on leur prefere le plus souvent, des colorimètres photoelectri-ques plus compliques, puisqu'ils renferment des circuits electro-niques, mais independants du jugement d'un observateur, et aptes a l'enregistrement et au traitement des donnees.
Les colorimetres visuels sont plus simples et peuvent avoir une grande variete d'usages dans les domaines tels que l'e-ducation, la medecine, l'industrie, la recherche scientifique, les beaux-arts et meme dans la vie courante. Ils ont le merite d'uti-liser la perception coloree par l'oeil humain, c'est-a-dire d'ê-tre subjectifs ce qui peut devenir un avantage puisque l'observa- -~
teur peut alors reperer les couleurs dans l'echelle personalisee ~ -qui lui appartient alors que l'echelle objective des colorimetres -photoelectriques ne convenait pas toujours aussi bien.
Les colorimètres visuels sont bases sur la comparaison ~ -par un observateur humain de deux plages lumineuses apercues côte a côte. L'une prov;ent d'une plage exterieure dont il s'a-g;t d'etablir les proprietes colorees. L'autre provient d'une plage etalon. La comparaison s'etablit en agissant sur des re-glages disponibles afin de varier la lumiere de la plage etalon ~-- et de la rendre semblable a la plage echantillon. L'oeil est tres sensible aux petites differences et permet une lecture tres precise.
Ces lectures, pour être completes, doivent être au nom-bre de trois. Par exemple, la luminance L, et deux valeurs qui d~finissent la qualite coloree telle que x, y ou r, v, du Sys-; .
- . .
iO5;~ 9 tème de la Commission Internationale de l'Eclairage (CIE).
Les colorimètres visuels sont en principe faciles a construire et ~ employer. Cependant, les appareils connus jus-qu'à present sont lourds, encombrants, compliques, coûteux et consommant beaucoup de puissance. Cet etat de chosestient à ce qu'on n'a pascherche à les ameliorer de facon rationnelle en vue de promouvoir leur diffusion.
Un but de la presente invention est d'ameliorer de fa-çon rationnelle la construction des colorimetres visuels et en particulier les systèmes de colorimètres permettant de syntheti-ser la plage etalon.
Toute synthèse de plage etalon est fond~e sur la theo-rie trichromatique. Selon cette theorie, la perception coloree resulte de l'excitation de trois stimulus parvenant de l'oeil au cerveau et relies à la presence, dans la retine, de trois types de cônes sensibles, Tous les appareils utilisent une source de ;' lumière S. C'est la lumière, plus ou moins modifiee, issue d'une source, qui parvient à la plage etalon Et. Les reglages agissent pour modifier la lumière au cours de son trajet entre S et Et.
Certains appareils utilisent un monochromateur. D'au-tres utilisent des filtres colores superposes que la lumiere tra-verse successivement. Il s'agit de synthese soustractive parce qu'un second filtre ne peut qu'enlever certaines parties de la lumière qui avaient reussi à traverser le premier filtre.
Selon la presente invention, le colorimètre utilise des filtres colores par s'ynthèse additive statique. Il renferme un filtre comprenant trois plages colorees Fl, F2, F3 placees côte a côte recevant la lumière blanche d'une source à incandescence.
Les trois faisceaux de lumière correspondants sont recombines de manière a ajouter leurs impressions sur l'oeil. Recombinaison, melange ou synthèse sont effectues parfois au moyen de parties mobiles qui tirent avantage de la persistance de l'impression r~tinienne. Dans la synthèse statique selon la presente inven-tion, il s'agit de processus de diffusion, de manière que les faisceaux arrivant en des points differents d'une surface, ou arrivant au même point mais sous des angles differents, contri-buent également et uniformement à eclairer la surface de la plage etalon Et. -: Le dispositif selon l'invention est un colorimètre vi-suel a synthèse additive statique comprenant une enceinte es-sentiellement opaque ayant des murs internes blancs et diffu-.. . ..
sants, ladite enceinte ayant une fenêtre d'entree pour recevoir :
: la lumière d'une plage echantillon, une fenêtre formant un ~ masque pour recevoir un filtre transparent, et une fenê-~ tre de sortie pour recevoir la lumiere de ladite plage echantil-~ lon et dudit filtre, ladite fenêtre de sortie permettant a un ob-servateur d'apercevoir la plage ~chantillon et le mur interne : de l'enceinte entourant la fenêtre d'entree, ledit filtre compre-~ nant au moins quatre plages de couleurs en forme de quatre pa~
rallelogrammes identiques entre eux et semblables a la fenêtre ~ dU filtre et disposes de façon adjacente, au moins deux plages ~ --; 20 adiacentes du filtre etant de même couleur, des moyens pour e-; clairer le filtre uniformement au travers de la fenêtre du fil-.. tre par une lumière essentiellement blanche, la lumière trans-mise par le filtre etant reflechie sur les murs internes de ~ l'enceinte afin de former une plage etalon, le masque ayant une ~ ouverture de forme correspondante a l'une desdites plages du ~~ filtre et ladite ouve~rture Ptant disposee au-dessus du filtre pour permettre le passage de la lumiere au travers d'une partie ~ dudit filtre, des moyens pour creer un d~placement relatif entre :- le masque et le filtre selon les axes des parallelogrammes de façon à ce que ladite ouverture pulsse se deplacer par rapport ;: au filtre, et des moyens pour mesurer la proportion de transmis-~ sion par chaque plage du filtre au travers de l'ouverture du :
:
, , - . -- -:
~053929 masque pour une position relative predeterminee entre ladite ouverture et le filtre, de sorte que le masque est deplace jusqu'à égalisation entre la couleur de la plage ~chantillon et celle de la plage etalon sur lesdits murs, le deplacement dudit masque etant determine par lesdits moyens de mesurer. Les plages de couleurs sont preferablement carrees.
Dans une forme plus simple, l'enceinte a une forme cubique, vide dont la fenetre d'entree et la fenetre de sortie sont pratiquees dans des murs opposes du cube et sont directe-ment alignees l'une en face de l'autre. La fenêtre du filtre est pratiquee dans un mur intermediaire des fenêtres d'entree et de sortie. La lumiere passant a travers le filtre se diffuse sur les murs internes du cube, de sorte que l'oeil d'un observa-teur loge devant la fenêtre de sortie peut apercevoir simultane-ment la couleur de la plage echantillon et de la plage etalon.
Dans une autre forme preferee de l'invention, le filtre est dispose sur la peripherie d'un tube cylindrique. Le tube est pourvu d'une ouverture carree sur sa peripherie disposee en ; face de la fenêtre du filtre. Un manchon cylindrique pourvu d'une ouverture carree sur sa peripherie peut être dispose autour dudit tube cylindrique.
L'invention sera maintenant decrite plus en detail en se referant a des dessins dans lesquels, Figure 1 est une vue en perspective d'un colorimetre selon l'invention sous forme de cube, ; Figure 2 est une vue interne de la paroi superieure d'un colorimetre cubique tel qu'illustre dans la Fig, 1, Figure 3 est une vue en perspective d'un colorimetre visuel a symetrie cylindrique (voir deuxieme feuille de dessin), Figure 4 est une vue externe en perspective d'une au-tre realisation d'un colorimetre visuel a symetrie cylindrique.
Figure S est une coupe horizontale a travers le colori-"
105;~9'~9 metre telle qu'illustree dans la Fig. 4, Figure 6 est une vue explosee du colorimetre a syme- -- trie cylindrique illustre a la Fig. 4, Figure 7 est une vue d'un filtre selon l'invention dans une forme cylindrique et deployee, Figures 8 et 8a sont une vue d'un filtre de couleurs et d'un filtre neutre dans leur forme cylindrique et deployée, et -Figure 9 est une vue d'une autre realisation d'un colo-rimètre a symetrie cylindrique.
- 10 Dans la Fig. 1, une bo~te creuse 10 cubique, blanchie interieurement sur les six murs internes est munie d'une fenêtre d'entree 12, d'une fenêtre de sortie 14 et d'une fenêtre 16 cons-tituant un masque sur lequel est dispose un filtre 18. Les fe-nêtres d'entree 12 et de sortie 14 sont pratiquees dans des murs opposes et se font face l'une a l'autre. La fenêtre 16 masquant le filtre 18 est pratiqu~e dans une paroi disposee entre celles portant les fenêtres d'entree et de sortie 12 et 14. La bo~te 10 est vide sauf qu'elle renferme un miroir 20 dispose dans une position de facon a ce que l'oeil 22 d'un observateur puisse en regardant par la fenêtre 14 apercevoir le filtre 18. L'oeil 22 regardant a travers la fenêtre de sortie 14 aperçoit la plage e-chantillon 24 a travers la fenêtre d'entree 12. Ainsi, l'oeil 22 peut apercevoir l'echantillon 24 et le filtre 18 par un simple petit deplacement en rotation de l'oeil lorsque celui-ci est ap-- plique sur la fenêtre de sortie 14. Par contre, lorsque l'oeil regarde a travers la fenêtre d'entree 12, il aperçoit simultane-; ment l'interieur du mur de la boîte 10 et en particulier ce que l'on appellera la plage etalon a l'interieur du cercle 26. Il sera donc facile a l'oeil de l'observateur 22 de dëterminer la ressemblance entre la plage etalon et la plage ~chantillon. La -~ plage etalon resulte de la lumiere passant par la fenêtre ou mas-que 16 du filtre 18 et se diffusant sur toutes les parois blan-., , .
:

ches a l'inter;eur de la boSte 10. Cette bofte'agit comme une enceinte diffusante et la couleur de la plage etalon correspondra a la portion du filtre 18 laissant passer la lumiere provenant d'une source lumineuse essentiellement blanche.
Afin de varier la couleur de la plage etalon, le filtre est compose de trois plages colorees, par exemple, trichrome R,V,B, les trois couleurs rouge R, vert V et bleu B convenablement choisies occupant chacune des carreaux carres, egaux et limites par une bande noire 30 suffisamment large pour couvrir les joints entre les couleurs.
Dans la representation illustrée dans la Fig. 2, le masque 16 est carre et perfore au centre du mur 32 de la boîte 10.
Chacune des plages colorees R, V et B a une forme et une dimen-sion egales au masque 16 de sorte qu'elle puisse être deplacee et couvrir toute l'etenduedu masque 16. Par contre, lorsque la bande 30 est a l'inte.rieur de la fenêtre 16, une addition des lu-mieres R,V et B se produit pour reflechir la lumiere desiree a l'interieur de la boîte et en particulier, sur la plage etalon 26.
Bien que dans la Fig. 2, deux plages bleues sont combinees a une plage verte et une plage rouge, il est evident que l'on puisse utiliser d'autres combinaisons de filtres comprenant deux verts ou deux rouges avec une plage de chacune des autres couleurs mais disposes de facon semblable a celle illustree dans la Fig. 2.
Une source de lumiere blanche est installee à l'exte-~ rieur de la bofte surplombant la fenêtre du filtre 18. On peut - utiliser une lampe de,table avec un abat-jour blanc, un projecteur de diapositives, ou même la lumière qui se presente dans une pie-ce,tel que le plein jour ou le soleil.
Le filtre 18 doit être place d'equerre, de façon a ce que la bande 30 soit parallele aux côtes de la fenêtre 16.
Le mur ou paroi superieur 32 du colorimetre cubique 10 est gradue autour de la fenêtre 16 afin de servir de repere lOS;~Z9 de mesure pour la bande 30 qui se deplace 3 l'int~rieur de la fe- -nêtre 16. L'oeil de l'observateur 22 aperSoit, grâce au miroir 20, le masque 16 et une partie des plages R, V, B avec la bande noire 30 divisant ces plages. La bande 30 peut être plac~e d'équerre en s'assurant qu'elle fait face à des graduations opposees semblables sur les côtes opposes de la fenêtre 16.
Lorsque l'oeil de l'observateur 22 est plac~ dans la fenêtre 14, et que le colorimètre est aligne sur un echantillon 24, l'observateur deplace avec sa main le filtre 18 jusqu'a ce que la plage etalon 26 corresponde a la lumiere arrivant dans la fenêtre 12. A ce moment, l'observateur regarde dans la direction du mi-roir 20 et peut lire l'endroit Oa les bandes 30 croisent les gra-duations et ainsi determiner la proportion des lumieres transmise par les filtres R, V et B.
En connaissant le spectre de la lumière fournie par la : source et atteignant les plages de couleurs R, V et B, par exemple les valeurs relatives de: -(dP/d~ source P etant la puissance, ~ la longueur d'onde, pour toutes les longueurs d'onde visibles ~ la transmission T de chacune des plages colorees TR, Tv, TB
pour toutes les longueurs d'onde visibles ~, il est pos-sible de deduire, des valeurs X et Y, la chromaticite de l'echan-tillon sur l'une des echelles internationales moyennant des cal-culs appropries. I
L'equilibre en teinte est possible si la chromaticite de l'echantillon tombe à l'interieur de certaines limites qui de-pendent des proprietes de la source et des plages de couleurs et qui se figurent par un domaine triangulaire sur l'une des repre-sentations connues en colorimetrie. En utilisant diverses plaques polychromes pourYues de filtres colores varies, on peut etendre le lOS~gZ~
domaine à de nouvelles teintes couvrant ainsi une gamme tres eten-due de couleurs.
L'équilibre en luminance, qui facilite l'etablissement de l'equilibre en chromaticite, est accessible de diverses manie-res; on peut approcher ou êloigner la source lumineuse exterieure surplombant la fenêtre 16. Cependant la source ne doit pas être trop voisine de la fenêtre 16 afin de ne pas eclairer inegalement les diverses portions des filtres colores. On peut aussi reduire l'intensite de la lumiere a l'aide de filtre neutre ou de grilla-ge suffisamment fin. Ce filtre ou grillage peut être place de-vant la fenêtre 12 ou interpose entre la source lumineuse et le . filtre 18.
Le filtre 18 comporte deux plages de couleurs sembla-bles et adjacentes tel que deux bleues (Fig. 2) et deux plages complementaires rouge R et verte V, Le filtre 18 se deplace dans le plan de la paroi 32 et le filtre est apercu a travers le mas-que 16 pratiquee dans le mur 32. Selon la position X et Y du de-placement du filtre, la surface de chacune des plages colorees ap-paraissant dans la fenêtre 16 est reglable entre O et 100% de cet-te fenêtre. La formule trichrome de la plage de synthesela fenêtre de sortie 14, par ou l'observateur regarde, est de-duite de X et Y dans l'echelle propre de l'appare;l, v. 9. en pourcentages:
r = X Y
,'. v - (100 - X) Y
~ b c 100, - Y
-~ Ces formules sont converties a une echelle interna-; tionale par des relations lineaires, une fois que l'appareil est etalonne.
En pratique, tel qu'illustre dans la Fig. 2, une cons-truction symetrique est utilisee en prolongeant vers le haut la bande 30 pour diviser symetriquement les deux plages de couleurs ~' ' ., .
~ 1053929 semblables et adjacentes. Ainsi on obtient une croix et le fil-tre est divise en quatre plages carrees. Afin de ~aterialiser ou de rendre visible cette croix, il faut tracer une ligne.
Pour ne pas troubler les effets colores, cette ligne sera opa-que et noire. La croix sera formee de deux lignes noires suf-fisamment larges, c'est-a-dire de deux bandes noires croisees 30.
Par symetrie, le filtre est carre et divisé par une bande en forme de croix. L'introduction de la bande opaque resout certaines difficultes. En son absence, les plages des --filtres doivent être exactement jointives et taillees d'equerre.
S'il y a des jours, elles a~joutent de la lumiere blanche. S'il y a des superpositions, elles agissent par synthese soustracti-ve, ce qui est indesirable. De plus, si les plages des filtres, mises en place correctement, se deplacent par la suite, ces in-convenients viennent a apparaftre. Les bandes noires, qui peu-vent être tres minces, cachent les joints entre les plages.
Ainsi celles-ci n'ont pas besoin d'être taillees et assemblees avec autant de precision. La presence d'une telle bande opaque r~duit les limitations touchant les dimensions de l'appareil, au parall~lisme des rayons et a la puissance requise. On peut dès lors songer a realiser un apparetl de petite taille, leger et consommant peu de puissance. Un tel appareil, par exemple, - pourrait etre adapt~ ou fixe a un oculaire de microscope et servirait a mesurer la couleur des objets microscopiques.
~ Le filtre peut porter plusieurs plages SGit plus de quatre carreaux, Ces carreaux sont carres par symetrie mais la - plaque pourrait être rectangulaire,en L,etc Une fenêtre carree utilise le flux lumineux de la source plus efficacement qu'une fenêtre rectangulaire. On peut des lors songer à se dispenser du systeme de lentilles conden-- seur-focalisateur qui pourrait encadrer le filtre polychrome avec un gain correspondant dans le prTx de revient, l'encombre-~ ' 1053~29 ment et le poids, sans sacrifier serieusement la luminance de la plage ~talon ni l'uniformit~ de l'eclairage de la fenêtre por-tant les filtres.
Bien que la realisation d~crite montre un filtre 18 se deplaçant par rapport a une fenetre 16, il est évident que l'inverse pourrait etre pratique, c'est-~-dire, un masque carre correspondant a la fenetre 16 se deplac~ant par rapport au filtre 18. De plus, les filtres peuvent etre formes de lamelles de plastique tel qu'illustres dans les Figs. 1 et 2 mais peuvent aussi etre choisis parmi les filtres solides, epais et meme des liquides dans des cuvettes a faces paralleles, ce qui ajouterait au choix des matieres filtrantes disponibles pour les fins de la synthese additive.
Ce qui vient d'etre decrit pour un colorimètre de for--- me cubique peut generalement s'appliquer à un colorimetre de for- me cylindrique tel qu'illustre a la figure 3.
L'enceinte diffusante 31 est un tube c\ylindrique 33 : fermee aux deux extremites. Une extremite est pourvue d'une fe-. nêtre d'entree 35 ci rculaire pour regarder, et d'une fenetre de sortie 37 semi-circulaire, pour l'observation de l'echantillon.
~ Sur la periph~rie du cylindre, une fenêtre carree est prevue ~ pour servir de masque 39 au filtre 41 qui est monte sur un manchon transparent 43 agence pour glisser sur la peripherie cylindrique : du tube 33. Le filtre 41 est constitue d'un ensemble de quatre plages de couleurs telles que dans le modele cubique de la figu-~ re 1. Chacune des quatre plages est de dimensions egales au mas-que 39. Le manchon 43 est agence pour se deplacer longitudinale-: ment et en rotation selon une distance suffisante pour permettre aux plages de couleurs du filtre 41 de pouvoir se superposer au . 30 masque 39. Il est preferable de prevoir des crans d'arrêt pour '! le manchon 43 afin que le masque 39 demeure a l'interieur du con-tour du filtre 41. En particulier, la longueur du manchon 43 ' , .' ~: . :, . .
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peut-être de longueur determinee afin que son deplacement puisse être limite de facon desir~e par des butees ou rebords 33a autour des deux extremites du tube cylindrique 33.
La surface peripherique du tube 33 est pourvue de li-gnes parallèles sur chacun des côtes du masque 39. Ces lignes servent à determiner le deplacement du filtre qui permet de con-naître le pourcentage de transmission de chacune des plages de cou-leurs tel qu'explique plus haut relativement à l'enceinte cubique.
En pratique, l'oeil est place sur l'axe du tube 31 a une distance de la fenêtre 35 qui permet d'observer une plage echantillon par la fenêtre de sortie semi-circulaire 37 et une plage etalon sur le demi-cercle complementaire de la surface in-terne de l'extremite de l'enceinte. Une source lumineuse essen-- ~ tiellement blanche eclaire le filtre 41 qui diffuse une lumière ; coloree sur la surface interne blanche du tube 31. Tout en re-gardant par la fenêtre 35, l'operateur deplace le manchon 43 jus-qu'à ce qu'il obtienne un equilibre de couleur entre celle de l'echantillon entrant par la fenêtre 37 et celle de la lumière dif-fusee sur le demi-cercle adjacent complementaire.
Une desaturation de la couleur de la plage etalon peut-être obtenue par une fenêtre additionnelle sur la peripherie du tu-be 33 et sur laquelle peut se deplacer un filtre neutre ayant une plage transparente et une plage opaque. La quantite de lu-; mière blanche penetrant par cette fenêtre additionnelle peut être etalonnee pour definir le degre de saturation de la plage etalon.
Afin de co~parer des plages de luminosite semblable, - des rheostats peuvent être prevus pour varier le courant electri~
que alimentant les sources lumineuses eclairant l'echantillon, le filtre colore 41 ou même le filtre neutre mentione plus haut.
Ainsi, le dispositif, tel que prevu par la figure 3, bien que sim-ple, permet une gammede comparaison de couleurs et teintes eten-dues.
'' : . ' , -1()53~29 Une autre realisation de l'invention est illustrée aux Figs.4,5 et 6 et consiste en un colorimetre visuel a synthese additive de symetrie cylindrique plus elabore que celui de la Fig. 3.
Poursuivant la mise en oeuvre des principes et metho-des possibles selon la presente invention, un colorimetre visuel de symetrie cylindrique, peut mesurer la gamme complete des tein-tes y compris les plus saturees, et la gamme complete des luminan-ces des plus faibles aux plus intenses. Ceci constitue donc un photometre essentiellement universel. Le modèle à symetrie cylin-drique est facile à realiser car les surfaces cylindriques s'ob-tiennent aisêment par tournage, cintrage, etc...
Le colorimètre comprend une enceinte ao ayant des murs internes blanchis et diffusants, un tube de visee 42 dispose en face de la fenêtre de sortie 44 et une fenêtre d'entree 46 dis-posee en face de la fenêtre de sortie 44. Dans cet arrangement, le filtre est constitue d'un cylindre 48 fait de matière trans-parente et pourvu d'une pluralite de plages de differentes cou-leurs' 50 afin de Fournir les combinaisons de lumières additives tel que decrit plus haut. La lumière provient d'une source lu-mineuse 52 montee dans un tube 54 pourvu de fenêtres 56 permet-tant l'eclairage du filtre 48 par la source lumineuse 52. A l'ex-terieur du filtre, un masque 58 est constitue par un manchon pour-vu de fenêtres p~ripheriques 60.
Tel qu'illustre dans la Fig. 5, la lumière de la plage echantillon arrive da~s le tube d'entree 62, traverse la fenêtre d'entree 46 et la fenêtre de sortie 44 pour être aperçue par l'oeil de l'observateur au bout du tube de visee 42. La comparai-son est etablie avec le filtre 48 filtrant la lumière de la sour- ~ -ce lumineuse qui se diffuse à l'interieur de l'enceinte 40.Ainsi, l'observateur pourra regarder la surface interne de l'en-ceinte 40 autour de la fenêtre d'entree 46 et ainsi comparer la .
. . '' ' :' ' ' :

105;~9'~9 qualite et la quantite de la lumière de la plage etalon avec celle de la plage echantillon.
L'avantage de ce système consiste dans le fait que le filtre cylindrique peut porter une pluralit~ de plages colorees disposees de façon pr~determinee de sorte qu'en deplaçant le fil-tre 48, soit en rotation, soit selon son axe long;tudinal, l'on puisse obtenir une combinaison de couleurs correspondant a la couleur de la plage echantillon. Un exemple de la combinaison des plages colorees du filtre 48 dans une forme deployee est don-ne dans la Fig. 7.
De plus, ce colorimetre est plus universel car il seprete a la desaturation et a l'attenuation de la lumiere prove-nant de l'echantillon. Des volants 63 et 65 sont prevus pour prevenir l'eclairage direct par la source 52 sur la fenêtre 46 et le fond de la chambre 64.
-Appelons r., v, b le degre d'ouverture (de 0 ~ 100%) des filtres respectifs R, V, B. Avec la source et un systeme opttque et de divisions donnees, ces degres representent aussi des intensites de la plage etalon. De la sorte, un certain tri-~ 20 plet de valeurs (r, v, b~ represente une luminance L etunequa-lite coloree parfaitement definies de l'etalon.
Pour qu'il y ait equilibre avec la plage echantillon, il faut que celle-ci excite ~galement les trois stimulus du tri-plet. Si le triplet r, v, b represente la plage etalon qui equi-libre la plage echantillon, le même triplet represente tout autant la plage echantillon.~ La mesure de celle-ci est donc lisible sur les echelles fixees au filtre.
~En luminance, l'equilibre le plus sombre est evidem-:ment l'obscurite avec r- v--b= 0. L'equilibre le plus brillant est donne pour r--v= b-l. Il est suppose que l'oeil tolere ce niveau de luminance. Le point W representant la source en l'ab-sence de filtres doit tomber a l'interieur du triangle forme par 10539'~9 les trois points repr~sentant r, v, et b du triangle de chroma-ticit~. On reconnait ainsi que l'appareil tel que décrit jus-qu'a present a des limites en luminance et en chromaticit~.
' Pour qu'il puisse d~passer le niveau de luminance pro-pre de l'etalon et accorder des echantillons plus brillants, il faut le munir d'un système d'attênuation placé sur le trajet des rayons formant la plage echantillon. Ceci peut être consti-tue par une ou plusieurs lames de verre superposees ou par un filtre gris neutre ajustable en densite ou a transmission . 10 variable ou par des rheostats agissant sur les sources lumineu-- ses. Le même systeme peut s'appliauer a l'etalon.
Pour qu'il puisse accommoder les echantillons de chro-maticite exterieur au triangle r, v, b de chromaticite, il faut ~ le munir d'un systeme de desaturation. On dit des ~chantillons pres du centre du triangle des chromaticites qu'ils sont laves de blanc, peu satures, qu'ils contiennent beaucoup de blanc. Les echantillons peripheriques sont dits satures ou purs.
La desaturation rend les echantillons moins purs ou moins satures. Elle peut se faire dans tous les cas en ajoutant une certaine quantite de lumiere blanche W. Cette addition se -~ -fait par exemple au moyen d'un miroir semi-reflechissant 61 (Fig. 5) forme d'une ou deux lames 61 de verre. A travers - la ou les lames de verre 61, la plage echantillon est vue de fa- ~ -- çon sonvenablement attenuee. Par reflexion, on voit, optiquement - superposee a la precedente, la plage de lumiere blanche unifor-- me. I
-~ Au moment de l'equilibre, le triplet (r,v,b) de l'eta- -lon est egal au triplet de l'echantillon attenue et desature. ~ ~ -L'attenuation reduit le triplet propre de l'echantillon d'un facteur f; la desaturation lui ajoute le triplet representant W.
Appelons q le triplet propre de l'echantillon q C (r~, VQ, b~) : :- ., ' . '' ' - ' ., . ~ . . .. ..
105;~9~9 appelons w le triplet desaturant w _ (rW- VW- bW)-La plage equilibrant l'etalon est alors un triplet;
fq + w - (frQ rw, fvq+ vl~, fbQ + bw).
On déduit l'expression du triplet q:
q c t(r-rW)/f, (v-vw)/f, tb-bW/f~
Si la desaturation est necessaire, au moins l'un des termes de ce triplet est negatif. L'equilibre se r.ealise comme s'il fallait retrancher par exemple, le terme de valeur absolue (r-rw)/f, les deux autres termes du triplet etant positifs, les trois termes ensemble representent un etalon ideal.
Cet etalon ideal a donc une formule soustractive ), realisee par desaturation. Ici, il ne faut pas con-. fondre avec un etalon reel obtenu par synthèse soustractive.
L'etalon reel est ici obtenu par synthèse additive. Le colori-mètre ainsi obtenu est universel et capable d'accommoder tous les echantillons, de toutes luminances et de toutes chromaticites.
En pratique, tel qu'illustre dans les Figs. 4, 5 et 6, la desaturation est obtenue par le compartiment 64 ayant ses pa-rois internes blanches et diffusantes pour recevoir de la lumièrede la source lumineuse 52 par la fenêtre 66. Le filtre 48 porte sur une partie de sa peripherie des zones transparentes ou fon-oees afin de fournir differentes intensites dans le compartiment de desaturation 64. Ce dernier compartiment reflechit sa lumière interne sur le miroir 68 pour ensuite se reflechir sur les lames ~ de verre 61, et subseq,uemment vers le tube de visee 42 pour être - aperçue par l'oeil de l'observateur. Cette lumière blanche plus ou moins intense permet de laver la lumière provenant de la plage echantillon et ainsi desaturer les couleurs de cette dernière pla-ge.
L~attênuatton est obtenue par deslames de verre , mais il est evident que des degres diff~rents d'attenuation 105~9~9 peuvent etre obtenus en variant le nombre de lames. Chaque lame reduit sensiblement la transmission de 8~.
Une realisation specifique du filtre 48 est illustree dans la Fig. 7 et montre le filtre 48 ayant une multiplicite de plages adjacentes 50 de couleurs differentes R,V,B et neutres fon-cees agencees sur un plastique transparent pour combiner les couleurs sous le même principe que celui decrit pour les colori-mètres des Figures 1 et 3, c'est-a-dire, possedant deux plages de même couleur adjacente avec deux autres plages de couleurs differentes formant ainsi une surface carree. Ce même filtre 48 : possède en plus des zones transparentes T ou foncees N de teintes neutres à des endroits appropries afin de fournir la lumière de-siree du côte du compartiment de desaturation 64, . L'intensite de lumière de la plage etalon est variee en faisant penetrer la source lumineuse 52 3 differentes profon-deurs dans le tube cylindrique 54. Sa position est reperee par de petits trous 53 pourvus dans la p~ripherie du tube 54. La source lumineuse 52 est disposee ~ l'extremite du tube 51 et ~ -- s'immobilise a l'interieur du tube 54 à l'aide d'une anneau flexi-ble 49 fixee sur la periphPrie du tube 51.
Ainsi, le modele illustre dans les Figs. 4, 5 et 6 permet d'obtenir un colorimetre que l'on peut qualifier d'univer-sel.
Une forme differente du filtre permet l'usage d'un ~ cylindre plus court. Au lieu du filtre 70 tel qu'illustre aux figures 6 et 7, on peu,t u-tiliser un premier filtre cylindrique 74 tel qu'illustre dans les figures 8 et 8a, comportant quatre car-res de couleurs R, V, B, B, et un second cylindre 76 emboute au-tour du premier et comportant au moins un carreau de teinte neu-tre N, Chacun des filtres cylindriques 74 et 76 comporte de plus des mnyens de deplacements longitudinaux et en rotation afin de permettre une grande variete de combinaisons entre les plages - l 7 -105;~ 9 ou carres de couleurs R V B B et les plages de teintes neutres.
Cette combinaison est prevue pour l'usage d'une source lumineuse.
Un autre arrangement permet l'usage de deux sources lumineuses et d'un seul filtre cylindrique portant les carres R V B N tel qu'illustre à la Fig. 9. Les plages de couleurs sont ainsi eclairees par une source distincte de celle qui eclaire les plages neutres. Un exemple de la structure du colorimetre est il-lustre dans la Fig. 9. Les deux filtres 80 et 82 de plages de cou-leurs et neutre sont disposes bout a bout sur un tube 84 portant 10 des fenêtres 86 et 88 et debouchant sur des chambres alignees 90 et 92. Ainsi, l'oeil 94 peut apercevoir par les trois fenêtres alignees 96, 98 et 100 l'echantillon tout en comparant ce dernier avec les plages etalons diffusees sur les parois internes des cham-bres 90 et 92. Une ou des lames de verre 93 placees angulairement dans la chambre 92 permet la desaturation. Des mouvements longitu-dinaux et rotatifs sont prevus pour les filtres 80 et 8?.
Bien que les sources lumineuses sont placees dans le cylindre 84 dans la figure 9, il est evident que les sources lumi-neuses pourraient être a l'interieur des chambres 90 et 92 et que 20 les fenêtres de vision enlignees seraient pratiquees dans le cylin-dre. Les chambres 84, 90 et 92 peuvent aussi être cylindriques avec des jeux de raccordement entre elles.
Bien que trois realisations ont ete decrites en detail dans la presente description, il est evident que d'autres modeles peuvent être prevus en se basant sur les systemes decrits plus haut.
En particulier, bien que les plages de couleurs du filtre ont ete preferablement decrites comme etant de forme carree, il va de soi que ces plages de couleurs peuvent avoir une forme triangulaire et qu'un masque egalement de forme triangulaire pour-30 rait se deplacer pour faire passer a volonte la proportion vouluede chacune des plages. De plus, il est evident que l'economie de la puissance rayonnee par une ampoule serait au mieux realisee par -l 8-10535~'~9 une construction parfaitement symetrique autour d'elle, c'est-a- -dire, par une construction spherique; ampoulesspheriques, fenêtres, filtres curseurs, systemes de melange ou d'integration des lumie-res filtrees. Il serait facile de se procurer et d'employer des ampoules approximativement spheriques. Quant aux autres elements, ils ne peuvent pas avoir tous et chacun la forme d'une sphère com-- plete. Du moins, fenêtres, filtres et curseurs peuvent epouser des formes spheriques. Le colorimetre aurait une sorte de forme de lanterne spherique ou de globe entourant l'ampoule. Les sec-teurs ayant la forme de fuseaux seraient prevus sur la peripherie - de ce globe spherique.
D'autres modifications peuvent être considerees comme , evidentes en raison de la presente description et l'invention ne devra être limitee qu'en raison des revendications qui suivent.
' ... ~. .

Claims (16)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendique, sont défi-nies comme il suit:

1. - Un colorimètre visuel à synthèse additive statique, ledit colorimètre comprenant;
- un filtre de couleurs, - une enceinte essentiellement opaque ayant des murs internes blancs diffusants, ladite enceinte étant pourvue d'une fenêtre d'entrée pour recevoir la lumière d'une plage échantillon, une fenêtre en forme de parallélogramme pour servir de masque audit filtre, et une fenêtre de sortie pour recevoir la lumière de la-dite plage échantillon et dudit filtre, ladite fenêtre de sortie permettant à un observateur d'apercevoir la plage échantillon et une plage étalon entourant la fenêtre d'entrée, - ledit filtre comprenant au moins quatre plages de couleurs en forme de quatre parallélogrammes identiques entre eux et sembla-bles à la fenêtre du filtre et disposes de façon adjacente, au moins deux plages du filtre étant de couleur différentes, ledit filtre étant superposê à ladite fenêtre du filtre, - des moyens pour éclairer le filtre uniformément au travers de la fenêtre du filtre par une lumière essentiellement blanche, la lumière transmise par le filtre étant réfléchie sur les murs in-ternes de l'enceinte afin de former une plage étalon, - des moyens pour créer un déplacement relatif entre le masque et le filtre selon les axes des parallélogrammes de façon à ce que ladite ouverture puisse se déplacer de part en part du filtre, - des moyens pour mesurer la proportion de transmission de chaque plage du filtre au travers de l'ouverture du masque pour une po-sition relative prédéterminée entre ladite ouverture et le filtre, de sorte que le masque soit déplacé jusqu'à égalisation entre la couleur de la plage échantillon et celle de la plage étalon sur lesdits murs, le déplacement dudit masque étant déterminé par les-dits moyens à mesurer.

2. - Un colorimètre selon la revendication 1, dans lequel la fenêtre pour masquer le filtre et les quatre plages dudit filtre sont de forme carrée.

3. - Un colorimètre selon la revendication 2, dans lequel l'en-ceinte a la forme d'un cube vide dont la fenêtre d'entrée et la fenêtre de sortie sont pratiquées dans des murs opposés dudit cube et sont directement enlignées l'une en face de l'autre, la fenêtre du filtre étant pratiquée dans un mur intermédiaire des fenêtres d'entrée et de sortie, la lumière passant à travers le filtre se diffusant sur les murs internes du cube, de sorte que l'oeil d'un observateur loge devant la fenêtre de sortie peut apercevoir simultanément la couleur de la plage échantillon et de la plage étalon.

4. - Un colorimètre selon la revendication 3,comprenant un mi-roir dispose sous la fenêtre d'entrée et oriente pour réfléchir l'image de la fenêtre du filtre vers la fenêtre de sortie, le contour de la fenêtre du filtre étant pourvu de graduations, de façon à ce que l'observateur puisse mesurer le déplacement du fil-tre par rapport à sa fenêtre.

5. - Un colorimètre selon la revendication 2, dans lequel l'en-ceinte a une forme d'un tube cylindrique pourvu de murs aux deux extrémités, la fenêtre d'entrée et la fenêtre de sortie sont pra-tiquées dans lesdits murs et sont enlignées l'une en face de l'au-tre, la fenêtre du filtre étant pratiquée sur la périphérie du tu-be, un manchon disposé sur le tube de façon à se déplacer axiale-ment et en rotation, ledit manchon comportant sur sa périphérie ledit filtre, ce dernier pouvant se déplacer au-dessus de la fenê-tre dudit filtre, de sorte que l'oeil d'un observateur loge devant la fe-nêtre de sortie peut apercevoir simultanément la couleur de la plage échantillon et de la plage étalon,

6. - Un colorimètre selon la revendication 5, dans lequel le man-chon est transparent et ledit tube est pourvu de graduations sur les côtés de la fenêtre du filtre, lesdites graduations pouvant être aperçues pour déterminer le déplacement dudit filtre.

7. - Un colorimètre selon la revendication 6, dans lequel les moyens pour éclairer comprennent une chambre fermée ayant une ouverture carrée en face de et adjacente à la fenêtre du filtre, une source lumineuse étant logée à l'intérieur de ladite chambre pour éclairer ledit filtre.

8. - Un colorimètre selon la revendication 4 ou 5, comprenant une bande opaque divisant les plages de différentes couleurs du fil-tre, ladite bande servant à l'alignement par rapport aux dites graduations.

9. - Un colorimètre selon la revendication 2, dans lequel le fil-tre est disposé sur la périphérie d'un tube cylindrique, ledit tube cylindrique étant pourvu d'une ouverture carrée sur sa péri-phérie disposée en face de ladite fenêtre du filtre, lesdits moyens pour éclairer le filtre comprenant une source lumineuse disposée à l'intérieur dudit tube cylindrique.

10. - Un colorimètre selon la revendication 9, comprenant un man-chon cylindrique pourvu d'une ouverture carrée sur sa périphérie et disposé autour dudit tube cylindrique, des moyens pour dépla-cer ledit masque selon les coordonnés desdites ouvertures, et des moyens pour retenir de façon déplaçable longitudinalement la sour-ce lumineuse dans ledit tube cylindrique, ledit tube cylindrique comprenant une pluralité de petits trous disposes longitudinale-ment sur sa périphérie afin de déterminer la position de la sour-ce lumineuse dans ledit tube.

11.- Un colorimètre selon la revendication 10, dans lequel le fil-tre comprend un film transparent cylindrique, ledit film étant pourvu d'une pluralité de surfaces adjacentes de couleur prédé-terminée, afin de définir une pluralité de combinaisons de cou-leurs adjacentes.

12. - Un colorimètre selon la revendication 10, comprenant des moyens d'atténuation de l'intensité lumineuse de l'échantillon et de l'étalon.

13. - Un colorimètre selon la revendication 12, dans lequel les-dits moyens d'atténuation de l'échantillon comprennent des lames transparentes disposées afin d'éliminer une fraction de la lumière parvenant de l'échantillon.

14. - Un colorimètre selon la revendication 10, comprenant un com-partiment de désaturation disposé sur la périphérie du filtre et éclairé par la source lumineuse au travers une portion dudit fil-tre, ledit filtre comportant des plages neutres dans ladite por-tion du filtre pour désaturer les couleurs réfléchies dans ladite enceinte, des moyens optiques pour réfléchir la lumière transmise par les plages neutres sur le chemin optique de la fenêtre d'en-trée, de sorte que la lumière de la plage étalon soit combinée à
la lumière des plages neutres afin de produire une désaturation de la lumière de la plage étalon.

15. - Un colorimètre selon la revendication 2,comprenant des sour-ces lumineuses électriques pour éclairer lesdites plages échantil-lon et étalon et des moyens rhéostatiques pour varier l'intensité
de ces dites sources.

16. - Un colorimètre selon la revendication 9 comportant une cham-bre de désaturation adjacente à ladite enceinte de façon à ajou-ter de la lumière substantiellement blanche à la plage étalon.