Dispositif optique pour la projection simultanée d'images multiples. On connaît des procédés de photographie et de cinématographie en couleurs naturelles consistant à réaliser tout d'abord, lors de la prise de vues, des groupes de plusieurs ima ges élémentaires distinctes, prises chacune à travers un filtre de couleur différente, puis à projeter simultanément sur l'écran les images élémentaires distinctes de chacun de ces groupes.
On utilise pour cette projec tion autant d'objectifs qu'il y a d'images cIh#mentaires dans chaque groupe et l'on mu nit chacun de ces.objectifs d'un filtre de la couleur correspondante; puis l'on amène ces objectifs, au moyen de réglages approprié, à occuper chacun une position telle que, pour une distance déterminée de projection, les images obtenues se superposent exactement.
Mais l'on a pu, et notamment dans la cinématographie en couleurs naturelles, évi ter ,jusqu'ici les inconvénients ci-après: 1 0 Si l'un des groupes d'images (dont l'ensemble doit constituer un tout en ce qui concerne l'analyse des couleurs) occupe l'em- placement réservé habituellement, dans la ci- nématographie en noir et blanc, à une seule image, l'encombrement réduit dont on dispose ne permet pas de donner une grande ouver ture à chacun des objectifs utilisés, chaque objectif devant avoir son axe optique à peu près en concordance avec l'axe élevé perpen diculairement à la surface de l'image corres pondante et en son centre;
20 Le réglage des objectifs, nécessaire pour obtenir la parfaite superposition .des images sur- l'écran de projection, n'est valable que pour une distance déterminée entre cet écran et le film et doit par conséquent être refait chaque fois que cette distance varie, autrement dit que la longueur de projection varie; 3o Le film cinématographique, constitué par une matière très sensible aux variations de température et à l'état hygrométrique de l'air ambiant, se rétrécit ou se dilate dans des proportions notables; il en résulte que différents films demandent des réglages d'objectifs différents; or, ces réglages sont longs et fastidieux et ne peuvent être faits devant le public pendant une séance de pro jection.
La présente invention a pour objet un dispositif optique pour la projection simul tanée d'images multiples en parfaite super position, notamment pour la projection pho tographique ou cinématographique en cou leurs naturelles, ce dispositif permettant d'éliminer les inconvénients mentionnés ci- dessus.
Le dispositif optique faisant l'objet de l'invention est caractérisé par un groupe d'objectifs disposés à raison d'un objectif en avant de chacune des images élémentaires à projeter simultanément, de manière à don ner de ces images des images virtuelles se superposant en arrière de celles-là, un objec tif unique étant disposé en avant de ce groupe d'objectifs de manière à donner, sur un écran de projection, une image nette de l'ensemble de ces images virtuelles superposées.
Les objectifs du groupe d'objectifs sont de préférence à court foyer, donc d'ouver ture relativement grande, ce qui assure une grande luminosité.
Le groupe d'objectifs et l'objectif unique sont de préférence montés de façon à pouvoir être déplacés par rapport aux images à pro jeter, parallèlement à l'axe de projection, afin d'être amenés, suivant l'état du film (s'il s'agit de la projection d'un film ciné matographique) et (ou) suivant la longueur de projection, dans des positions assurant, d'une part, la superposition exacte des ima ges virtuelles et, d'autre part, leur projection nette sur l'écran.
Suivant les formes d'exécution, ces deux déplacements seront effectués séparément, ou simultanément et en une seule opération, à l'aide de tout mécanisme approprié.
Les dessins ci-joints représentent, à titre d'exemples, deux formes d'exécution du dis positif selon l'invention.
Fig.1 est un schéma d'une première forme d'exécution, destinée à la projection de grou pes d'images ne comportant que deux images élémentaires destinées à être projetées simul tanément; Fig. 2 est un schéma analogue montrant le déplacement qui doit être imprimé aux objectifs élémentaires pour obtenir une su perposition correcte des images projetées si multanément lorsque le support des groupes d'images a subi une dilatation; Fig. 3 est un schéma perspectif d'une se conde forme d'exécution destinée à la pro jection de groupes de trois images; Fig. 4 est une coupe axiale longitudinale de cette seconde forme d'exécution;
Fig. 5 en est une vue en perspective avec arrachements partiels.
Dans le schéma de la fig. 1, a et b re présentent deux images élémentaires et A et B deux objectifs donnant de a et b deux images virtuelles qui sont confondues en 1 sur l'axe x-y, en arrière des images<I>a</I> et b. 0 est un objectif avant, qui projette sur un écran de projection les deux images vir tuelles confondues en I.
Une telle disposition permet d'employer des objectifs élémentaires A et B de lon gueur focale beaucoup moins grande que celle que nécessiterait un système optique ordinaire n'utilisant que ces objectifs, sans le concours de l'objectif 0.
Il en résulte que, pour un encombrement identique, par conséquent pour des diamètres identiques, l'ouverture relative de ces objectifs élémentaires sera beaucoup plus grande, d'où résultera un gain appréciable de lumière.
f étant la longueur focale de chacun des objectifs élémentaires<I>A</I> et<I>B,</I> et l'image vir tuelle I qu'ils donnent étant grossie dans le rapport
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l'objectif avant 0 doit avoir un foyer égal à (I' étant la lon gueur focale des
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objectifs d'un système op tique ordinaire fonctionnant sans objectif avant telle que 0).
Ce foyer est donc indé pendant du foyer<I>f</I> des objectifs<I>A</I> et<I>B</I> et ne dépend que du rapport
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ainsi que de la longueur focale F. On peut donc, sans inconvénient, réduire la distance (n. <I>q)</I> et, pour un encombrement identique, avoir une ouverture relative beau coup plus grande des objectifs<I>A</I> et<I>B,</I> cette ouverture étant inversement proportionnelle <I>à</I> (n <I>q).</I>
Si, par exemple, on veut remplacer les ob jectifs uniques de longueur focale F - 60 mm d'un système optique ordinaire par un dispo sitif tel que celui de fig. 1. on pourra prendre 36 mm comme longueur focale de chacun des objectifs<I>A et B.</I> Un calcul rapide montre qu'on aura alors: a <I>n -</I> 180 mm,<I>n q =</I> 30 mm, si l'on choisit un grossissement de 6.
La longueur (n q) étant égale à 30 mm au lieu de 60 mm, pour un même diamètre d'objectif, on aura une ouverture relative deux fois plus grande.
En outre, les objectifs élémentaires A et B étant, comme on le voit en fig. 1, plus éloi gnés de l'axe x-y que les images<I>a</I> et b (con dition nécessaire pour obtenir les images vir tuelles confondues en I sur cet axe en arrière des images a et b), on peut augmenter le dia mètre de ces objectifs sans qu'ils se gênent mutuellement.
Le système optique décrit ci-dessus étant supposé réglé pour une position des images a et b et pour une longueur de projection d6ter- minées, si le film portant ces images<I>a</I> et<I>b</I> (dans le cas de la projection d'un film ciné matographique) se dilate, les centres<I>c et d</I> (fig. \2) des images a et b viendront respecti vement en<I>c' et d',</I> et l'image virtuelle com mune I se dédoublera en deux images: l'une de centre I, correspondant à a, l'autre de centre I. correspondant à b.
On conçoit alors qu'un déplacement de l'ensemble des objectifs <I>A et B</I> puisse changer la position de ces images virtuelles sur l'axe x-y en faisant varier le rapport Or, les lieux des points I, et 1.2, pour une
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position déterminée des images<I>a</I> et<I>b,</I> lorsque les objectifs A et<I>B</I> se déplacent parallèlement<I>à</I> x-y, coupent toujours cet axe en un même point.
Il existe donc une position<I>A', B'</I> du bloc des objec tifs<I>A</I> et B qui donne les points Il et<I>12</I> con- fondus sur l'axe x-y en un point 1\, par exemple., Si, au lieu de deux images a et b, on en a plusieurs, le phénomène reste le même, et toutes les images virtuelles correspondantes viennent, à la suite d'un déplacement appro prié (parallèle à l'axe x-y) du bloc des ob jectifs analogues à A et B, se superposer sur cet axe avec pour centre commun I',. Il suffit ensuite de déplacer l'objectif 0 parallèlement à l'axe x-y de façon qu'il donne, de ces ima ges virtuelles superposées en I',, une image nette sur l'écran de projection.
On a représenté ainsi, toujours schémati quement, en fig. 3, un dispositif présentant trois objectifs élémentaires<I>A, B</I> et C et un objectif avant unique 0, ce dispositif étant destiné à projeter sur un écran E, un groupe de trois images<I>a, b</I> et c portées par un film D.
Les objectifs<I>A, B,</I> C et 0 ont été sché matiquement représentés chacun par une len tille, mais, en réalité, ils peuvent être aussi bien constitués par une combinaison de len tilles que par une lentille simple.
Les objectifs<I>A, B</I> et C sont supposés ré glés initialement pour donner de ces trois images<I>a, b, c</I> des images virtuelles se super posant sur l'axe x-y en arrière des images <I>a, b,</I> c, et cela en tenant compte d'un état initial donné quelconque du film D. Quant à l'objectif 0, il donne, comme indiqué pré cédemment, de ces images virtuelles super posées, une image nette sur l'écran de projec tion E,.
Si l'on suit le tracé des rayons lumineux en partant de cet écran E,, on voit que l'ob jectif 0 donne de ce dernier une image en E, et que, de cette image E2, les objectifs A, B et C donnent des images qui se superposent avec les images<I>a,</I> b et c sur le film<I>D.</I> Si li est le centre de l'image E2, les objectifs A, B et C donnent du centre B des images r,, r@ et r? sur le film<I>D.</I>
Si l'on désigne par s, t, ec les centres res pectifs des objectifs<I>A, B,</I> C; on voit que les triangles s-t-u et r,-r2-r,, sont homothéti ques. Comme le premier de ces deux triangles est invariable (les centres s, t et u des objec tifs<I>A, B</I> et C restant dans une position in changée les uns par rapport aux âutres), si la position du bloc des objectifs<I>A, B</I> et C vient à varier le long de l'axe x-y, le triangle rr-.-r,, variera, mais en restant constam ment semblable à lui-même,
et sans qu'il y ait de solution de continuité dans cette varia tion.
Si maintenant c'est le film D qui, en se dilatant identiquement dans toutes les direc tions, amène les points r,_, r2 et r3 en r',, r'2 et r'3 respectivement (tels que les triangles r:
t-r2-r. et r'1-r'2-r'3 restent semblables à eux-mêmes), on voit qu'il suffira de dépla cer convenablement- le bloc des objectifs A, B et C le long de l'axe x-y pour que les points r',, r'. et r'3 soient homothétiques des centres s,<I>t et</I> u de ces objectifs ainsi déplacés, par rapport à un nouveau point B' sur l'axe x-y, la condition imposant le point B' comme centre d'homothétie étant que le point B' d'une part et les points<I>r</I>% r'2,
r'3 d'autre part soient conjugués optiquement par rap port aux objectifs<I>A, B</I> et C.
Il suffira ensuite de déplacer l'objectif 0 parallèlement à lui-même pour mettre au point B' sur l'écran Ei.
Il est donc nécessaire d'opérer deux dépla cements longitudinaux le long de l'axe x-y pour rectifier les erreurs de superpositions dues à une dilatation du film en cours de projection: un déplacement longitudinal du bloc des objectifs<I>A, B,</I> C et un déplacement longitudinal de l'objectif avant 0.
On peut aisément déterminer par le cal cul la loi suivant laquelle ces deux déplace ments rectilignes sont liés. Si l'on appelle P et p respectivement les distances du film à l'objectif unique avant et au groupe d'objec tifs, 0 la longueur focale de l'objectif unique avant et f celle de chacun des objectifs du groupe d'objectifs, on peut écrire en se repor tant à la fig. 1: <I>P=</I> -naq <I>(1)</I> D'autre part:
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d'où l'on tire:
EMI0004.0035
On peut également écrire:
EMI0004.0036
En remplaçant m <I>q</I> par la valeur ainsi trouvée dans l'égalité (1), on obtient:
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Les fig. 4 et 5 montrent comment, dans cette seconde forme d'exécution, ces deux dé placements rectilignes sont réalisés par une seule opération. La fig. 4 est une coupe axiale et la fig. 5 une vue en perspective, avec arra chements partiels, de cette forme d'exécution. 1 est un bloc dans lequel sont montés, de toute manière connue, les objectifs<I>A, B</I> et C. Ces - objectifs peuvent être analogues, par exemple, aux objectifs actuellement utilisés pour la projection simultanée d'images mul tiples en parfaite superposition.
2 est la monture de l'objectif avant 0 constitué par exemple par une lentille simple.
Le bloc 1 et la monture 22 sont montés coulissant à l'intérieur d'un tube 3 recouvert, à l'arrière, par un deuxième tube 4.
5 est un ergot solidaire du bloc 1, et 6 est un ergot solidaire de la monture 2. Le tube 3 comporte deux rainures 7 et 8, de forme appropriée, déterminées d'après la loi ci-dessus indiquée qui relie les déplacements du bloc des objectifs A, B, C et de l'objectif 0. Les deux rainures 7 et 8 peuvent être hélicoidales, la loi à, respecter étant presque linéaire dans les limites du champ qu'on uti lise. Dans la rainure 7 s'engage l'ergot et dans la rainure 8 s'engage l'ergot 6. Quant au deuxième tube 4, il comporte deux rai nures droites longitudinales 9 et 10 dans lesquelles se déplacent respectivement éga lement l'ergot 5 et l'ergot 6.
Une rotation du tube 3, le tube 4 restant fixe, produira ainsi des déplacements longi tudinaux simultanés du bloc 1 et de la mon ture 2 suivant l'axe x-y, sans que ce bloc et cette monture puissent subir eux-mêmes de rotation.
Dans le cas où, comme en fig. 4 et 5, ou grâce à tout autre moyen mécanique appro prié, les déplacements du bloc des objectifs arrière et de l'objectif avant unique sont conjugués et obtenus simultanément par une znanoeuvre unique, il sera extrêmement fa cile et rapide, quelle que soit la longueur de projection dont on dispose, de régler au moyen de cette man#uvre unique les posi tions respectives du groupe d'objectifs ar- ritre et de l'objectif avant par rapport au plan<B>du</B> film à projeter, de telle sorte que les images élémentaires de ce film soient projetées bien superposées et avec la netteté voulue sur l'écran,
et restent nettes et bien superposées même si le film se dilate en cours de projection.