Brevet FR2009497A1 — publié le 19700206

L'invention se rapporte à un dispositif d'éclairage perfectionné destiné, entre autres, à l'éclairage des scènes théâtrales et des plateaux des studios de cinéma et de télévision. Plus précisément, l'invention a trait à un dispositif d'éclairage permettant 5 de diminuer considérablement la quantité de chaleur projetée en eë-aïe temps que la lumière. Divers systèmes ont été proposés auparavant pour éclairer les plateaux des studios de télévision et de cinéma. La plupart des dispositifs utilisés à l'heure actuelle comprennent e s sentiellemen\; 10 une source lumineuse, par exemple une lampe à incandescence placée derrière une lentille, telle qu'une lentille de Fresnel. Cette seras-ca lumineuse peut être déplacée le long de l8axe de la lentille vars et hors du foyer de celle-ci, afia. de faire varier la convergence du faisceau lumineux projeté. Habituellement, un miroir sphé 15 rique en verre ou en aluminium est placé en arrière de la source lumineuse, cette dernière étant située à son centre de courbure. Ea conséquence, on voit que ce système lumineux comprend, dans l'ordre^ "oa miroir sphérique, une source lumineuse incandescente st une •'■'■:111e de ïresnel. Avec cette - disposition, "taie partis de la lumière 20 émise par la source lumineuse et qui est dirigée vers le miroir cet renvoyée vers la lentille à travers la source. 11 en résulte une augmentation de la ltusLnosité effective de la source et du flux lm°= mineux du faisceau. On peut s5arranger pour que le miroir se déplace avec la source lumineuse, le long de l'axe, et qu'il occupe ain-25 si une position relative fixe par rapport à celle-cic Le principal défaut des systèmes de ce genre est que le flux lumineux émanant de la source et le flux secondaire provenant du miroir contiennent une grande proportion de rayons infra-rouges. Qrs les rayons infra-rouges et la lumière visible sont tous deux concert 30 "i^és par la lentille en direction du plateau du studio» Avec des sources lumineuses très puissantes, telles que celles couramment utilisées à l'heure actuelle, par exemple avec des lampes à incandescence de 2 kW, 5 kW et 10 kW, la quantité de chaleur projetée est presque insupportable pour les acteurs se trouvant sur le pla-35 teauo Il a été suggéré d'interposer un écran ou un filtre sur le trajet du faisceau, en un point convenable, afin de diminuer cette énergie calorifique, soit en la réfléchissant, soit en l'absorbant, et en ne transmettant que le rayonnement visible. Ces filtres peu-40 vent se présenter sous la forme d'un revêtement réfléchissant les 69 17336 2 2009497 rayons calorifiques apposé sur un substrat de verre ou de quartz ou bien qui est appliqué directement à la surface de la lentille de Fresnel. En variante, le filtre peut avoir la forme d'un feuillet absorbant la" chaleur. Cette solution, qui est plus ou moins effica-5 ce, présente différents inconvénients, tels que les suivants î Premièrement, les composants optiques concentrent la chaleur dans la direction du faisceau projeté, augmentant ^nnî le degré de filtrage nécessaire des rayons infra-rouges. En conséquence, les difficultés de réalisation d'un filtre approprié sont d'autant, plua 10 grandes,. Deuxièmement, les filtres eux-mêmes, quelle que soit leur nature, posent des problèmes de chaleur» Avec le temps, les températures élevées peuvent détruire;des filtres du type "dichrolque" par ailleurs satisfaisants, 15 Troisièmement, il se produit généralement une diminution du rayonnement visible transmis; en effet, même une simple lame de verre supprime 8 ^ du flux lumineux par réflexion. Quatrièmement, ces filtres sont nécessairement grands et coûteux et, partant, le co&t des systèmes d'éclairage utilisant de 20 tels filtres est élevé. Cinquièmement, un filtre propre à cette application doit être efficace sur une gamme relativement étendue de longueurs d'onde. On sait que l'énergie rayonné» par une lampe à incandescence comprend an rayonnement visible (compris entre 4000 et 7500 •£) et un rayonss- 25 ment situé dans l'infra-rouge très proche (compris entre 7500 et o 50000 A). Les radiations dont la longueur d'onde est plus grande o (jusqu'à 100000 A) sont réémises, par exemple par l'enveloppe de la lampe, laquelle absorbe pratiquement toute l'énergie émise par la o . source au-dessus de 30000 A# Le contenu en rayons ultra-violets est 30 négligeable et l'énergie renvoyée peut Être négligée puisque les composants optiques sont incapables de modifier sa direction de propagation. De plus, l'énergie maximale émise par les sources incan- o descentes est centrée autour de 11000 A environ, et est facilement transmise par les enveloppes de verre ou de quartz. La ré jection de 35 la majeure partie de l'énergie comprise entre le rayonnement visi- O ble et 30000 A exige un filtre coûteux à. fabriquer. Sixièmement, les radiations réfléchies par le filtre, que celui-ci soit à la surface de la lentille ou soit constitué par un élément séparé monté devant celle-ci, sont dirigées à l'intérieur :'40" du pro jecteur et pèuvenir provoquer l'élévation de ' la température 69 .17336" 3 2009497 anormale dans celui-ci. En conséquence, la présente invention a pour but un dispositif d'éclairage qui comprend une lentille de projection, une source lumineuse primaire et un miroir concave ayant un revêtement réfléchissant, le miroir, la source lumineuse primaire et la lentille étant disposés sur le même axe optique, le miroir étant propre à produire une image virtuelle de ladite source, image qui constitue une source lumineuse secondaire dont la lumière est projetée par ladite lentille, le revêtement réfléchissant appliqué à la surface du miroir étant tel qu'il ne reflète qu'une petite fraction de la lumière infra-rouge • De préférence, le dispositif d'éclairage utilise un miroir hyperbolique concave pour produire l'image virtuelle. Le revêtement appliqué au miroir est un revêtement dichroïque qui réfléchit la lumière visible. L'énergie lumineuse infra-rouge produite par la source lumineuse primaire n'est pratiquement pas affectée par le revêtement et est transmise à travers celui-ci et à travers le miroir. En conséquence, la lumière de la source lumineuse secondaire projetée par la lentille ne comporte que peu ou pas de rayonnement infra-rouge. Ce dispositif d'éclairage est conçu de façon que la position de l'image produite par le miroir peut être modifiée autour du foyer de la lentille. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention assortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : - la fig. 1 est une représentation schématique d'un système d'éclairage connu; - la fig. 2 est une représentation schématique d'un dispositif d'éclairage conforme à l'invention; et, - la fig. 3 est une vue latérale en coupe d'un dispositif d'éclairage selon l'invention. En se référant au dessin, on voit une source lumineuse incandescente comportant un filament 1 contenu dans une enveloppe 7 placée sur l'axe optique XT du système optique connu de la fig. 1. Une lentille de Presnel 3 qui projette des rayons presque parallèles est disposée de manière que son foyer se confonde avec le filament 1. Un miroir 2, ayant une courbure sphérique, est placé derrière le filament, par rapport à la lentille, de façon que son centre de courbure coïncide avec le filament, le miroir..et le .filament occupait 69 17336 4 2009497 des positions fixes l'un par rapport à l'autre et l'ensemble peut être déplacé le long de l'axe optique vers la lentille, de façon à obtenir un faisceau plus ou moins divergent. Un filtre, sous la forme d'un revêtement réfléchissant les rayons infra-rouges, peut 5 être disposé directement sur la face de la lentille 3. En variante, un élément séparé en verre ou en une autre matière fibreuse 4 peut être placé sur le trajet du faisceau. Get élément 4 peut être fait d'une matière absorbant la chaleur, ou bien peut comporter un revêtement réfléchissant, de préférence du côté tourné vers la lentille. 10 L'ensemble est monté dans une enveloppe dont seul le contour a été esquissé, enveloppe qui a pour fonction d'intercepter les rayons parasites réfléchis par les divers composants du dispositif. La principale caractéristique du dispositif selon l'invention réside dans tua changement de la fonction et de la forme du miroir 2. 15 Comme le montre la fig. 2, 1'..invention utilise un. miroir 12 de forme hyperbolique, dont l'un des foyers correspond approximativement au filament 11 et dont l'autre est situé en arrière du miroir en 10 sur l'axe optique 22" du système. La fonction de ce Miroir est de produire en 10 une source lumineuse virtuelle qui est une image du 20 filament 11 et cette source virtuelle 10 est normalement située au foyer d'une lentille de Fresnel 13. Ainsi, la lentille 13 de la fig. 2 a une longueur focale un peu plus grande que celle de l'élément correspondant de la fig. 1. La source réelle 11 et le miroir 12 occupent, comme sur la fig. 1, une position spatiale relative 25 fixe et tous deux peuvent être déplacés par rapport à la lentille 13 pour modifier la divergence du faisceau projeté. Sur la fig. 2, le miroir 12 est fait d'une matière transparente résistant à la chaleur, de préférence en verre, et porte un revêtement dichroïque sur sa face tournée vers la source 11. Ce revêtement dichroïque est 30 conçu pour transmettre le rayonnement infra-rouge à partir d'envi- o ron 8000 A et au-delà. Une transmission effective n'apparaîtra que dans la bande de fréquences comprise entre 8000 et 30000 1 à cause de l'absorption du substrat du miroir, si celui-ci est en verre. De tels revêtements sont relativement aisés à produire, comparative-35 ment aux revêtements dichroïque s, et ont un grand pouvoir de réflexion du rayonnement visible et -une excellente transmission du rayonnement infra-rouge. Des valeurs atteignant respectivement 96 $ et 60 % sont courantes. En utilisant le miroir hyperbolique 12 de la fig. 2, on obtient 40 une source virtuelle 10 ayant une énergie très réduite dans le 69 17336 5 2009497 domaine infra-rouge et, par conséquent, le faisceau formé par la lentille 13 contient moins d'énergie infra-rouge. Be plus, la source réelle 11 est très éloignée du foyer de la lentille 13 et puisque cette lentille n'a qu'une faible puissance elle est incapable 5 de concentrer l'énergie directe provenant de la source 11 dans la direction du faisceau. Dans les applications où une atténuation aussi grande que possible de la chaleur est nécessaire, il est encore possible d'interposer un filtre réfléchissant la chaleur 4, mais normalement ceci n'est pas nécessaire. 10 II a été proposé tte" aotrotrle miroir sphérique 2 de la fig. t avec un revêtement dichroïque transmettant la chaleur. Toutefois, on sait que ce miroir sphérique, qui réfléchit les radiations oriea-tées à l'opposé de la lentille 3 et les renvoie à travers le filament vers cette lentille 3, ne contribue qu'environ de 30 i» au flux 15 lumineux dirigé vers l'avant et que, de ce fait, même une réduction sensible de la chaleur contenue dans les radiations recueillies par le miroir 2 ne diminue pas de façon considérable l'énergie infrarouge dans ce faisceau. En se reportant maintenant à la fig. 3, on voit un mode de ré-20 alisation pratique d'un dispositif d'éclairage conforme à l'invention. Le miroir 12 a une forme générale hyperbolique et sa surface peut présenter de petites facettes ou de petits points lorsqu'on recherche une lumière "diffuse". Le miroir 12 est porté par une mofr-tare 20 qui peut s'approcher et S'éloigner d'une lentille de Fres-25 nel 13. La monture 20 est percée d'une ouverture taraudée qui coopère avec une broche filetée 21. La broche 21 est montée à rotation entre deux prolongements situés sur la surface intérieure de l'enveloppe 15. Un bouton 23, accessible de l'extérieur de l'enveloppe 15, permet de tourner la broche filetée 21 afin de régler la posi-30 tion de la monture 20 par rapport à la lentille 13. L'enveloppe 15 comporte des paires de nervures 24» 25 s'avançant à l'intérieur de l'enveloppe et dont, chacune constitue un moyen de fixation pour la lentille 13 et pour un filtre facultatif 4, réfléchissant la lumière. Des ouvertures 26 sont percées dans l'enveloppe 15 pour la ven-35 tilation, de sorte que l'air peut circuler entre l'intérieur et l'extérieur de l'enveloppe aux fins de refroidissement. Un tourillon 27 fixé à l'enveloppe 15 permet de monter la lampe sur un pied ou sur un support (non représenté). Il est possible d'utiliser avec le dispositif d'éclairage de •"0 i'inyenti.? 1-.-*;.A;:euïès oiassiqués- couramment utilisées 69 17336 2009497 pour 1 - éclairage des studios» On conçoit, toutefois, que la grande enveloppe 7 de la source lumineuse de la fig. 1 n'est pratiquement pas utilisable dans 18installation des fig. 2 et 3, à moins d'utiliser des composants optiques de très grandes dimensions. Or, on 5 obtient une efficacité maximale lorsqu'on utilise des sources lumineuses compactes « En conséquence , 3,es lampes à filaments de tungstène contenant un halogène, avec leurs enveloppes 17 particulièrement petites,et les lampes à décharge compactes conviennent particulièrement bien comme source lumineuse dans le dispositif proposé. 10 Gomme il va de soi et coame il résulte d'ailleurs déjà de oe qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux des modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 69 17336 2009497 REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'éclairage comportant un miroir concave pourvu d'un filtre dichroïque, caractérisé en ce que ce miroir concave forme une image virtuelle de la source lumineuse, cette image virtuel- 5 le étant placée au foyer d'une lentille de projection. 2 - Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le miroir concave a une surface réfléchissante hyperbolique . 3 - Dispositif d'éclairage selon la revendication 1 ou g, ca-10 ractérisé par line monture qui porte la source lumineuse primaire et le miroir concave, cette source lumineuse primaire occupant une position fixe par rapport au miroir concave et étant placée entre ce dernier et la lentille de projection, la monture, la source lumineuse, le miroir concave et la lentille de projection étant, de 15 préférence, enfermés dans une enveloppe. 4 - Dispositif d'éclairage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la monture peut s'approcher et s'éloigner de la lentille de projection et en ce que des moyens sont prévus pour régler la position de cette monture, moyens qui peuvent être actionnés de 20 l'extérieur de l'enveloppe. 5 - Dispositif d'éclairage selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une broche filetée montée à rotation dans l'enveloppe, cette broche étant vissée dans une ouverture taraudée correspondante de la monture, 25 6 - Dispositif d'éclairage selon les revendications précéden tes, caractérisé en ce qu'un filtre dichroïque séparé, qui réfléchit l'énergie infra-rouge à l'opposé de la direction de propagation du faisceau lumineux, est disposé, de préférence, sur une plaque transparente placée sur le trajet du faisceau lumineux ou est 30 disposé sur la lentille de projection. r