Posemètre à cellule photoélectrique
La présente invention a pour objet un posemetre à cellule photoélectrique comprenant un galvanomètre à cadre mobile muni d'une aiguille alimenté en courant continu par ladite cellule, et un cadran amovible.
Ce posemètre est caractérisé en ce que ledit cadre mobile est disposé autour d'un noyau échancré et entre les pôles également échancrés d'un aimant permanent muni de shunts magnétiques réglables, le tout de façon que les déplacements angulaires de ladite aiguille soient toujours égaux entre eux, quelle que soit l'intensité lumineuse extérieure, pour des variations de cette intensité de raison géométrique.
Selon une première variante d'exécution, le cadran peut être étalonné pour une sensibilité d'émulsion donnée. Il peut être imprimé sur ses deux faces, et servir ainsi pour deux sensibilités d'émulsion. Chaque face de ce cadran peut comporter une série d'échelles concentriques, chacune étalonnée pour une vitesse courante d'obturation donnée (par exemple: 1/10, 1/25, 1/50, 1/100, etc...). Chaque échelle peut ainsi être étalonnée et chiffrée en valeurs de diaphragme, en fonction de la lumière reçue par la cellule.
Ce dispositif permet de lire instantanément, sous l'aiguille du posemètre, la valeur du diaphragme à utiliser pour l'émulsion pour laquelle le cadran a été établi.
Inversement, selon une seconde variante d'exécution, une série d'échelles concentriques correspondant chacune à une ouverture de dia pliragme, et étalonnée en valeurs de temps d'obturation peut être imprimée sur le cadran.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de la présente invention, deux variantes et des schémas explicatifs.
La fig. 1 est un ensemble de courbes caractéristiques des cellules photoélectriques.
Les fig. la et lb, sont des schémas d'une échelle de graduations non rectifiées, et d'une échelle de graduations rectifiées.
La fig. 2 est une vue de face partiellement en coupe de la forme d'exécution du posemètre.
La fig. 3 est une vue partielle de la fig 2 représentant le galvanomètre.
La fig. 4 est une vue partielle de la première variante représentant un cadran de posemètre.
La fig. 5 est une vue partielle de la deuxième variante représentant également un cadran de posemètre.
On sait que l'échelle de numérotation des diaphragmes utilisés en photographie est établie de telle façon que, d'un chiffre au suivant, la quantité de lumière admise dans la chambre diminue de moitié-; autrement dit, si l'on passe d'un diaphragme au diaphragme supérieur (moins ouvert), il faudra, pour obte nir un cliché de même densité qu'avec le diaphragme précédent, une intensité lumineuse double, ou un temps de pose double, ou une émulsion de sensibilité double de celle qui aura été précédemment utilisée.
Comme l'intensité lumineuse extérieure s'impose à l'usager, et qu'il ne peut être question de changer constamment d'émulsion, le posemètre décrit a été conçu avec la sensibilité d'émulsion comme paramètre.
La fig. 1 montre les courbes de cellules photoélectriques, où les intensités lumineuses sont portées en abscisses et l'intensité électrique fournie par la cellule en ordonnées. Sur la figure, on voit que les courbes normales C et
C'forment un coude p, p' respectivement.
Ce sont ces coudes qui, sur les cadrans des posemètres non rectifiés, obligent à porter sur les échelles des graduations plus écartées au milieu, plus serrées vers les extrémités (fig. la). Le galvanomètre à masses polaires et noyau échancrés redresse ces courbes jusqu'à obtenir la droite CO, comme on le verra plus loin. Ce redressement de la courbe de la cellule photoélectrique permet de réaliser sur chaque échelle des graduations équidistantes (fig. lb).
Le posemètre se compose essentiellement d'un galvanomètre G et d'une cellule photoélectrique H protégés par un volet 1 en matière translucide pouvant pivoter autour d'un axe horizontal 2-2' fixé dans le boîtier 3 (figuré en coupe sur la fig. 2) sous l'action d'un ressort 4. Le volet 1 porte intérieurement un embrèvement de forme sensiblement rectangulaire dans lequel peut prendre place un cache opaque 5. Lorsque les pièces sont dans la position représentée en trait plein sur la fig. 2, le cache 5 met la cellule H au repos en interceptant toute lumière. Si le volet 1 est ouvert (position 1' en trait mixte sur la fig. 2), la lumière extérieure est admise intégralement et le posemètre peut être utilisé en mesurant la lumière réfléchie par le sujet.
En retirant le cache 5 et en replaçant le volet 1 en position fermée, on ne laisse pénétrer jusqu'à la cellule H qu'une proportion de lumière rigoureusement déterminée (dans la pratique, 18 /o) grâce à l'épaisseur et à la teinte du volet. Le posemètre fonctionne alors pour la mesure en lumière incidente. I1 est orienté en principe vers la source lumineuse.
De toutes façons, la cellule H débite sur le cadre mobile 6 par les fils conducteurs 7 et 7' et à travers une résistance de tarage 8.
Le cadre mobile 6, pivotant en O, avec l'aiguille 9 qui en est solidaire, dévie linéairement grâce à une forme spéciale des masses polaires
P et P' de l'aimant, et grâce à sa propre forme échancrée. Pour diminuer la sensibilité du galvanomètre au voisinage des points p et p' de la fig. 1, le noyau central 10 porte une large échancrure 10a ; cette échancrure a son action renforcée par celles des échancrures Pa et P'a des masses polaires P et P'. L'échancrure 1 Oa du noyau 10 est telle que la sensibilité du galvanomètre permettrait de faire une lecture comme si la courbe de la cellule était la courbe
C" de la fig. 1, le point p étant alors en p".
On a intentionnellement exagéré cette échancrure pour diminuer la sensibilité du galvanomètre dans la zone centrale au point de pouvoir utiliser des cellules présentant un fort coude p. Or, la courbe idéale de lecture est la droite CO, ne présentant aucun coude au point pO homologue des coudes p, p' et p". Le redressement de la courbe sera obtenu grâce aux shunts S et S', dont il sera question plus loin de façon détaillée. Les échancrures Pa et P'a des masses polaires P et P' sont orientées selon un axe Z-Z' oblique par rapport à X-Y qui est l'axe de la zone de sensibilité maximum du galvanomètre par concentration maximum du flux magnétique sur le cadre 6, concentration compensant la faible énergie de la cellule, alors faiblement éclairée.
Au contraire, le profil, convenablement échancré en Pa et P'a, des masses P et P', se traduit par une diminution de flux, lequel passe par un minimum sur l'axe Z-Z' corres pondant à la position de l'aiguille 9 au milieu de l'échelle (les posemètres antérieurs présentaient, ainsi qu'on l'a dit, en cette zone centrale de l'échelle de lecture, une dilatation des graduations, resserrées aux ailes de l'échelle).
Pour reconcentrer le champ et rétablir la linéarité de l'échelle (droite CO de la fig. 1), on a prévu deux shunts réglables S et S'. Cette reconcentration est d'ailleurs modérée car, dans cette partie de leur courbe, les cellules dispensent une énergie sensiblement croissante.
Le shunt S peut tourner autour du point O' selon les flèches w et w'; il peut, en outre, être rapproché ou éloigné du noyau 10 suivant les flèches v et v'. I1 permet donc de renforcer le flux dans la zone Z0 de la fig. 1, et ce renforcement compense partiellement l'affaiblissement exagéré dû aux échancrures 10a,
Pa et P'a. Ce renforcement pourra être dosé en intensité par le réglage longitudinal du shunt
S, et son point d'application pourra être déplacé entre les points zO et z'O (fig. 1) par sa rotation autour de son axe O' (fig. 2).
Ce réglage (qui se fait lors de la mise au point du posemètre à sa fabrication), permet de localiser à volonté l'action du flux sur le point p (ou homologue) de la courbe C (ou homologue), ce point étant pratiquement placé plus ou moins haut ou plus ou moins bas de la courbe, selon la cellule utilisée. Le régleur du posemètre est ainsi complètement maître du réglage de la zone centrale ZO : en intensité par le réglage longitudinal du shunt S, en direction par le réglage w-w' de la rotation du même shunt autour de son axe O'.
Le shunt S', fixé sur la masse polaire P', sert à renforcer le champ agissant sur le cadre mobile 6 dans la zone Z'O de la courbe de la cellule, de façon que l'inclinaison de la partie supérieure de cette courbe puisse toujours être amenée à coïncider avec la droite idéale CO.
Ce dispositif uniquement magnétique réalise une échelle linéaire sans aucun recours à un procédé mécanique auxiliaire.
L'équipage mobile du galvanomètre effectue donc des déplacements angulaires égaux entre eux pour des variations successives d'augmentation ou de diminution de lumière de raison géométrique 2 (loi de succession des chiffres standard des ouvertures de diaphragmes 2, 28, 4, 56, 8, etc...) et l'écartement linéaire requis des graduations des différentes échelles précitées est ainsi rendu possible, quelle que soit l'intensité lumineuse extérieure.
I1 est, dès lors, possible d'utiliser la translation ou la rotation autour du point d'intersection des axes X-Y, X'-Y' du cadran 1 1 étalonné en lecture directe des diaphragmes suivant plusieurs échelles concentriques correspondant chacune à un temps d'ouverture donné de l'obturateur : 1/25, 1/50, 1/100, 1/200 de seconde (fig. 4), ces vitesses n'étant d'ailleurs pas limitatives.
Bien entendu, l'encombrement du posemètre limite les déplacements du cadran, qui doivent se limiter à trois ou quatre divisions dans l'état actuel de la technique, soit une ou deux de chaque côté d'une position médiane.
On remédie à cet inconvénient relatif en imprimant les deux faces des cadrans interchangeables. On obtient ainsi des cadrans portant au total les échelles correspondant à huit ou dix émulsions différentes, alors qu'avec un galvanomètre ordinaire à échelle non linéaire, un cadran ne pouvait être utilisé que pour une seule émulsion par face.
En admettant par exemple un déplacement de deux divisions à droite et autant à gauche (c'est-à-dire deux diaphragmes), pour chaque face du cadran, et en admettant une sensibilité double d'une division à la suivante, un cadran, imprimé sur ses deux faces peut donc servir pour des émulsions dont la sensibilité peut varier dans le rapport de 1 à 16 au moins en considérant les deux faces du cadran. Mais ces nombres ne sont pas absolument limitatifs, puisque le posemètre pourrait recevoir tour à tour plusieurs cadrans oscillants, interchangeables.
La fig. 2 montre une échelle de repères des sensibilités portés sur le bord du cadran mobile
11, et se déplaçant devant un repère B gravé sur une partie fixe du posemètre, de façon à permettre un réglage facile et sûr de la position du cadran pour une émulsion donnée.
Un doigt 12, solidaire du cadran, mais dépassant extérieurement l'appareil, permet à l'usager d'effectuer aisément le déplacement du cadran. Des alvéoles prévues sur une partie fixe du boîtier du posemètre, peuvent recevoir des butées arrêtant le cadran sur deux positions extrêmes, par exemple l'une pour une émulsion de couleur, relativement lente, l'autre pour une émulsion en noir et blanc, sensiblement plus rapide.
Ce dispositif accessoire permet un réglage instantané, sans risque d'erreur, pour un usager utilisant, par exemple, simultanément,
deux caméras chargées d'émulsions différentes.
Le cadran 1 1 est représenté sur la fig. 2 où il est tracé en superposition sur le galvanomètre G et centré sur l'intersection des axes
X-Y et X'-Y'. Cette disposition permet une
réalisation mécanique plus pratique, car le point d'accrochage du cadran est distinct de l'axe de montage du galvanomètre, plus diffi
cilement accessible.
Dans un but de simplification, il n'a été représenté, sur la fig. 2, que deux échelles de
vitesses d'obturation (1/25 et 1/50); il est évi
dent qu'en pratique le cadran porterait plu
sieurs échelles comme le montre la fig. 4. L'axe
de rotation du cadran 1 1 est, par construction,
solidaire du galvanomètre, et le cadran peut
osciller de droite à gauche. L'encoche 13 si
tuée sur l'axe X'-Y' du cadran oscillant inter
changeable représente le logement de l'axe so
lidaire du galvanomètre et servant de point
d'appui et de rotation pour ledit cadran.
La partie inférieure du boîtier 3 porte une
fente limitée en n-n' et située dans le plan du
support du cadran; cette fente a une largeur
suffisante pour permettre l'introduction du ca
dran 11.
On réalise ainsi un posemètre photoélec
trique à lecture directe instantanée par ca
drans interchangeables, mais dont chaque ca
dran peut être utilisé par translation dans son
propre plan pour plusieurs sensibilités d'émul
sion.
Ceci a été rendu possible grâce à la pré
sence, sur ces cadrans mobiles, d'une ou de plusieurs échelles dont les graduations indiquant la succession des diaphragmes sont toutes équidistantes entre elles.
Cette équidistance est elle-même conditionnée par une forme spéciale des masses polaires de l'aimant du galvanomètre assurant une certaine loi de variation du champ magnétique dans lequel se meut le cadre mobile. Cette loi est telle que les écarts de déviation de l'aiguille sont égaux entre eux chaque fois que l'intensité lumineuse mesurée par la cellule a augmenté dans le rapport de 2 à 1.
En d'autres termes, les écarts successifs, égaux entre eux, de l'aiguille représentent les valeurs de la progression géométrique de raison 2 de la lumière.
Donc, chaque translation d'une division du cadran mobile dans le plan de celui-ci, dans un sens ou dans l'autre, permet une lecture instantanée du diaphragme, pour une émulsion de sensibilité moitié ou double suivant le sens du déplacement, ceci restant vrai pour des déplacements intermédiaires ou supérieurs.
La fig. 5 montre une variante du cadran oscillant destinée spécialement à la prise de vues cinématographiques. Les vitesses d'obturation des diverses caméras pour un nombre d'images-seconde donné (seize par exemple), n'étant pas toujours égales suivant les marques d'appareils, on a établi un cadran gradué à sa partie inférieure en vitesses d'obturation permettant de régler ce cadran exactement à la vitesse d'obturation correspondant à la caméra utilisée (par exemple 1/32 de seconde).
Sur ce cadran, différentes échelles de diaphragmes ont été portées, et correspondent à différentes sensibilités d'émulsions couramment utilisées.
On peut ainsi faire la lecture directe instantanée du diaphragme à employer.