Brevet FR2068686A1 — publié le 19710827

î 2068686 La présente invention concerne une méthode et un appareil servant à séparer la lumière en composantes colorées, spectralement distinctes, ainsi qu'une méthode et un appareil servant à combiner des composantes spectralement distinctes,, - Jusqu'ici, dans les systèmes servant à séparer la lumière en trois composantes colorées additives primaires, à savoir le rouge, le vert et le "bleu, on a utilisé une pluralité d'empilements interférentiels à couches multiples, spectralement sensibles, formant des miroirs sélectionnant les cou-leurs. Plusieurs de ces systèmes connus sont décrits en détail dans un article intitulé "Colour séparation in Colour Télévision Caméras" (La séparation des couleurs dans les caméras de télévision en couleur) paru dans le volume 24 (1962) de "Philips Technical Review", aux pages 263 - 271« ^5 Dans un autre système connu de séparation des cou leurs, comprenant un diviseur de faisceau, spectralement neutre, on commence par partager le faisceau lumineux incident en deux faisceaux dont l'énergie et la distribution spectrale sont égales, et l'on utilise ensuite des miroirs dichroïques pour 20 séparer les composantes coloréeB primaires. L'article précité traite de façon assez détaillée des inconvénients inhérents à la distorsion chromatique des empilements interférentiels à couches multiples : les propriétés optiques de ces empilements dépendent de l'angle d'incidence 25 d'un rayon de lumière incidente. Ces propriétés désavantageuses qui se manifestent de deux façons très différentes peuvent être atténuées et ramenées à un niveau acceptable si on limite l'angle d'incidence maximal sous lequel peut arriver un rayon quelconque d'un faisceau lumineux incident. 30 première forme de distorsion chuomatique présen tée par un empilement interférentiel multicouches est appelée en langue anglaise "colour shading" (nuancement des couleurs) : la longueur d'onde critique X d'un rayon lumineux, longueur d'onde pour laquelle la moitié de l'énergie est réfléchie et 35 l'autre moitié transmise, décroît quand l'angle d'incidence 0 de ce rayon augmente. Si l'on considère deux rayons de lumière censés provenir de deux points d'un objet, distincts mais de même couleur, la longueur d'onde de chaque rayon étant pour 0=0°, 70 42697 2 2068686 et si ces deux rayons tombent à des angles différents sur l'empilement dichroïque, les deux rayons réfléchis ont, ainsi que les deux rayons transmis, des caractéristiques spectrales légèrement différentes» 5 Une autre distorsion chromatique, qui se traduit par un défaut de discrimination chromatique, se produit par le mécanisme suivant : un faisceau de rayons lumineux provenant d'un point-objet traverse une lentille focalisatrice, les divers rayons 10 suivent des trajets différents, et ces rayons arrivent sur le miroir dichroïque sous divers angles d'incidence. Il en résulte que les divers rayons qui convergent en un même point de l'image ©nt des caractéristiques différentes, ce qui provoque une perte de discrimination chromatique,, 15 Si l'on utilise plus d'un miroir dichroïque, les effets sont cumulatifs. La seconde forme de distorsion chromatique présentée par un empilement interférentiel multicouches est due à une propriété de l'empilement en matière de polarisation : dans un 20 faisceau de lumière incidente, la composante polarisée perpendiculairement, ou composante à polarisation "s", est réfléchie dans une mesure plus grande que la composante polarisée parallèlement, ou composante à polarisation "p", ceci quelle que soit la longueur d'onde particulière de la lumière. La différence 25 dans l'intensité, ou le rendement, de la réflexion, entre les composantes à polarisation "s." ou d'une lumière à lon gueur d'onde donnée varie avec l'angle d'incidence. La réflexion de la lumière non-polarisée est la moyenne de la réflectivité de l'empilement pour des composantes à polarisation "uni-30 quement £" et "uniquement £n , car, dans la lumière "non-pola-risée", les composantes n£" et "s/1 sont d'amplitudes égales. Les rendements relatifs à la lumière transmise s'obtiennent de la même façon. Une technique connue, pour équilibrer les composan-35 tes à polarisation "p" et à polarisation "s" dans un faisceau de lumière incidente consiste à intercepter le faisceau, avant qu'il n'aborde un empilement interférentiel multicouches, par une lame à retard quart d'onde qui est insensible à la couleur. Le cette façon, quel que soit l'état initial de polarisation du 40 faisceau incident, on obtient, sur l'empilement, une caractéris- 70 42697 3 2068686 tique effective de réflexion spectrale qui est la moyenne des caractéristiques de réflexion pour les lumières à polarisation "2." et à polarisation "s" . On obtient des caractéristiques analogues pour la lumière transmise» 5 La présente invention vise à obvier aux inconvé nients précités, ou à les atténuer, elle vise également à fournir une méthode et un appareil améliorés servant à partager la lumière en composantes spectralement distinctes, ainsi qu'une méthode et un appareil améliorés servant à combiner des compo-10 santés spectralement distinctes. La présente invention a pour objet une méthode pour partager un faisceau lumineux en composantes spectralement distinctes, méthode comprenant les opérations suivantes : polariser "linéairement" le faisceau lumineux , changer le plan de 15 polarisation d'une composante, sélectionnée spectralement, du faisceau polarisé linéairement, et séparer du reste du faisceau ladite composante spectralement sélectionnée, à l'aide d'un dispositif sensible à la polarisation. De préférence, le changement du plan de polarisa-20 tion de ladite composante spectralement sélectionnée s'effectuera en le faisant tourner d'un angle voisin de 90°. On peut obtenir la polarisation linéaire du faisceau lumineux en l'envoyant sur un matériel polarisateur constitué par un diviseur de faisceau, l'angle d'incidence étant compris entre 30° et 50° 25 pour le rayon axial. Le dispositif sensible à la polarisation peut être un diviseur de faisceau. On peut obtenir le changement du plan de polarisation de la composante spectralement sélectionnée en lui faisant traverser une lame à retard. Cette lame à retard peut provoquer 30 «n retard d'une demi longueur d'onde pour ladite composante, spectralement sélectionnée, par rapport aux autres composantes lorsque ledit faisceau polarisé linéairement est transmis au travers de cette lame ; la lame à retard peut également provoquer un retard d'un quart de longueur d'onde ; dans ce cas, on 35 prévoit un miroir dichroïque pour sélectionner spectralement ladite composante, ladite composante spectralement sélectionnée étant réfléchie de façon à passer à nouveau par ladite lame à retard qui la retarde à nouveau d'un quart de longueur dfonde0 La lame à retard peut être sensiblement achromatique, et elle 40 est sensiblement normale au faisceau de lumière qui tombe sur 70 42697 4 2068686 elle» De préférence, le faisceau lumineux est formateur d'image et chaque composante spectralement distincte contient de la lumière polarisée selon une première direction et de la 5 lumière polarisée selon une seconde direction orthogonale à la première, les valeurs des chemins optiques parcourus' -car la lumière, qu|elle soit polarisée selon une direction ou selon l'autre direction étant égales ainsi que le nombre des réflexions subies après incidence sur le matériel polarisateur et 10 avant arrivée sur le plan image„ Selon la présente invention, on fournit en outre un appareil servant à partager un faisceau lumineux en composantes spectralement distinctes, "comprenant une entrée pour un faisceau lumineux, des moyens servant à polariser linéairement un 15 faisceau lumineux reçu au travers de ladite entrée, des seconds moyens servant à changer le plan de polarisation d'une composante, spectralement sélectionnée, d'un faisceau lumineux polarisé linéairement par lesdits premiers moyens et un dispositif sensible à la polarisation pour sélectionner une dite composante 20 pour la séparer du reste du faisceau. De préférence, lesdits premiers moyens sont constitués par un diviseur de faisceau agencé, par rapport à ladite entrée, de façon que l'angle d'incidence du rayon axial d'un faisceau reçu au travers de l'entrée soit compris entre 30 et 25 50° o De préférence également, ledit dispositif sensible à la polarisation est un diviseur de faisceau et lesdits seconds moyens sont constitués par une lame à retard qui peut être disposée sensiblement perpendiculairement au trajet du faisceau qui 30 l'aborde. la lame à retard peut être une lame demi-onde pour une longueur d'onde prédéterminée. Les seconds moyens peuvent être une lame à retard traversée deux fois, ayant les propriétés d'une lame quart-d'onde dans une région spectrale prédéterminée, associée à un miroir dichroïque capable de réfléchir ladite région 35 prédéterminée o. De plus, la présente invention a également pour objet un appareil comportant deux prismes droits possédant chacun une face hypoténuse et deux faces latérales, montés de façon que la face hypoténuse de l'un des prismes recouvre la face hypoté-40 nuse de l'autre prisme, un diviseur de faisceau, chromatiquement 70 42697 5 2068686 neutre, étant placé entre les faces hypoténuses, une couche dichroïque, de sensibilité spectrale prédéterminée, placée sur une face latérale d'un des prismes, et une lame à retard quart-d'onde placée entre ladite face latérale et ladite couche di-5 chroïque0 De préférence., trois filtres sélecteurs, de caractéristiques spectrales différentes, sont respectivement placés l'un adjacent à ladite couche dichroïque et les deux autres adjacents aux faces latérales desdits prismes qui sont contiguës 10 à ladite couche dichroïque, de sorte qu'un faisceau lumineux pénétrant par la quatrième face latérale est partagé en trois faisceaux de caractéristiques spectrales différentes. En outre, la présente invention a également pour objet un appareil comportant une première et une seconde paires de 15 prismes droits , chaque prisme ayant une face hypoténuse et deux faces latérales, et les prismes de chaque paire étant montés de façon que la face hypoténuse de l'un des prismes recouvre la face hypoténuse de l'autre prisme, un diviseur de faisceau ,chro-matiquement neutre, étant interposé entre lesdites faces, et 20 une lame à retard, ayant les propriétés d'une lame demi-onde dans une région spectrale prédéterminée étant placée entre lesdites première et seconde paires de prismes. On prévoit de préférence, sur les faces de sortie des prismes, trois filtres sélecteurs ayant des propriétés spec-25 traies différentes. De plus, la présente invention a encore pour objet un appareil comportant une première et une deuxième paires de prismes droits, chaque prisme ayant une face hypoténuse et deux faces latérales, les prismes de chaque paire étant, montés de 30 sorte que la face hypoténuse de l'un des prismes recouvre la face hypoténuse de l'autre prisme, un diviseur de faisceau étant interposé entre lesdites faces, tandis qu'entre la première et la seconde paire de prismes est placée une couche diohroïque intercalée entre une première et une seconde lame à retard, 35 lesdites lames ayant les propriétés de lames quart-d'onde dans des régions spectrales prédéterminées. la présente invention a aussi pour objet un système optique pour diviser un spectre de radiations électromagnétiques, émis par une source de radiations, en trois composantes spectra-40 lement distinctes ou pour combiner de telles composantes, 70 42697 6 2068686 lesdites composantes consistant en une première "bande de radiations ne comprenant que des longueurs d'onde inférieures à une première longueur prédéterminée et en une deuxième bande de radiations n'ayant que des longueurs d'onde supérieures à une 5 deuxième longueur prédéterminée et supérieure à la première, et en une troisième bande de radiations dont les longueurs d'onde sont toutes comprises entre lesdites première et deuxième longueur d'onde, le système optique étant caractérisé en ce qu'il comporte : des moyens sélectifs de polarisation pour- transmet-10 tre une radiation polarisée selon une première orientation pour réfléchir une radiation polarisée selon une seconde orientation orthogonale, les rayons transmis définissant un premier axe optique et les rayons réfléchis un second axe optique, transversal ; trois filtres interférentiels étant placés de façon à 15 recevoir des radiations venant des moyens sélectifs de polarisation, ou des radiations directes se dirigeant vers ce dernier, l'un des prismes étant disposé sensiblement orthogonalement au premier, le deuxième et le troisième filtre étant disposés sensiblement orthogonalement au deuxième axe optique sur des faces 20 opposées des moyens ëélectifs de polarisation, chacun des filtres transmettant une bande particulière desdites bandes de radiations tandis qu'il réfléchit les deux autres bandes de radiations ; et des moyens individuels servant à inverser la direction de polarisation, disposés, transversalement à l'axe op-25 tique correspondant, entre le moyen sélectif de polarisation et les filtres interférentiels, ce qui fait que la direction de polarisation du rayonnement réfléchi par les filtres, interfé-rentiels vers le moyen sélectif de polarisation est inversée» De préférence les moyens sélectifs de polarisation 30 comportent une couche mince d'un matériau polarisant disposée dans un plan disposé, par rapport à l'axe optique, à un angle d'incidence compris entre 30 et 50°, le .faisceau de radiations . étant, de préférence aussi, formateur d'image, chaque composante, spectralement distincte, comprenant des radiations polari-35 sées selon une première orientation et des radiations polarisées selon une seconde orientation orthogonale à la première, les valeurs des chemins optiques parcourus par la lumière polarisée selon l'une ou l'autre desdites orientations étant égales ainsi que le nombre des réflexions subies par les deux lumières ainsi 40 polarisées, après incidence sur le.matériau polarisateur et 70 42697 7 2068686 avant arrivée dans le plan-image. Pour fournir une méthode et un appareil servant à combiner des composantes spectralement distinctes, on inversera les trajets suivis par la lumière dans la méthode et l'appareil 5 décrits ci-dessus. Le diviseur de faisceau, qui peut être fait d'un ma tériau biréfringent, peut avoir la forme d'un prisme de Nicol ou d'un filtre à absorption, et peut être chromatiquement sélec tif. Le dispositif sensible à la polarisation peut avoir la for 10 me d'une lame à retard ou d'une cellule de Kerr, et peut utiliser des matériaux optiquement actifs ou recourir à l'effet Faraday. On va maintenant décrire, à titre d'exemples, non limitatifs , des réalisations de la présente invention en se 15 référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement un appareil selon la présente invention, agencé de façon à partager un fais ceau lumineux en ses trois composantes colorées primaires par l'utilisation d'une lame à retard et d'un diviseur de faisceau 20 neutre ; la figure 2 représente une forme particulière que peut prendre l'appareil ; les figures 3 à 7 représentent diverses caractéristiques de lames à retard propres à être utilisées dans l'ap-25 pareil ; la figure 8 représente une variante de l'appareil de la figure 1 ; la figure 9 représente une forme particulière que peut prendre c-ette variante ; 30 la figure 10 représente les caractéristiques de la lame à retard utilisée dans la variante $ la figure 11 montre l'efficacité fonctionnelle de la variante ; la figure 12 représente une autre variante ; 35 les figures 13i, 13B, 13C et 13D représentent un système complexe dérivé de celui de la figure 12 et agencé pour diviser des images lumineuses ; et la figure 14 représente l'utilisation dudit système complexe dans une caméra de télévision. 70 42697 8 2068686 Sur la figure 1 l'appareil revêt la forme d'un système de prismes dans lequel deux paires de prismes à angle droit, 10 - 11 et 12 - 13, sont séparées au niveau de leurs faces latérales communes par une lame à retard 14. les prismes 5 10, 11 sont disposés avec leurs faces hypoténuses attenantes et,"entre ces deux faces, se trouve un diviseur de faisceau 15» spectralement neutre, qui revêt la forme d'un empilement in-terférentiel multicouches. De même, un diviseur de faisceau spectralement neutre, 16, se trouve entre les faces hypoténuses 10 opposées des prismes 12 et 13 de telle façon que les diviseurs de faisceau 15 et 16 soient à peu près perpendicuàaires entre euxo La face latérale 10B du prisme 10 définit une surface d'entrée frappée normalement par un rayon lumineux inci-15 dent 20, qui est le rayon axial , et qui entre dans le système. Le rayon 20 est, en fait, non polarisé, c'est-à-dire qu'il existe des composantes £ et s , d'amplitudes égales, et il aborde le diviseur de faisceau à environ 45° de la normale. Avec un angle d'incidence aussi élevé, le diviseur de faisceau manifes-20 "te des propriétés très sélectives en matière de polarisation de sorte que le rayon réfléchi 21 est, en pratique., entièrement composé de lumière à polarisation £ et sort du système par la face 101 du prisme 10, tandis que le rayon transmis 22 est surtout composé de lumière à polarisation 2 » niais chacun des 25 rayons 21 et 22 a une distribution spectrale presque identique à celle du rayon 20„ Le rayon 22 est transmis au travers de la lame 14 qui transmet toutes les longueurs d'onde du rayon 22 mais transforme en même temps en lumière à polarisation £ une bande 30 spectrale sélectionnée (22l). La bande 22A, à polarisation s , rencontre ensuite le second diviseur de faisceau sous un angle d'incidence voisin de 45° et est réfléchie,substantiellement en totalité de façon à sortir du système par la face 12A du prisme 12. La fraction 22B du faisceau 22 qui est transmise par la 35 lame à retard 14 et dont la polarisation est toujours substantiellement une polarisation £ est transmise par le diviseur de faisceau 16 de façon à .sortir du système par la face 13.A du prisme 13. Des filtres sélecteurs colorés 17, 18 et 19 sont 40 respectivement associés aux faces 10A, 12A et 13A. 70 42697 9 2068686 Bien nue, sur la figure 1, les deux diviseurs de faisceau 15 et 16 soient approximativement perpendiculaires, il est seulement nécessaire qu'ils soient orientés de façon que le rayon axial 20 aborde le diviseur de faisceau 15 sous 5 un angle d'incidence compris entre 30 et 50°, le rayon 22A devant également aborder le diviseur de faisceau 16 sous un angle d'incidence compris entre 30 et 50° . Dans les deux cas, un angle d'incidence de 45° est préférable, mais il n'est pas nécessaire que les deux angles d'incidence soient égaux. De 10 cette façon la sélection chromatique primaire est réalisée par la lame à retard 14 dont la caractéristique doit être ^ X, n étant un entier impair. On comprendra également que les diviseurs de faisceau peuvent être chromatiquement ëélectifs, mais qu'il est essentiel qu'ils soient polarisants, La figure 2 représente les composantes colorées des rayons 20, 21 et 22 de la figure 1 j on voit que la lame 14, Q qui est une lame À faite de fluorure de magnésium et ayant une longueur d'onde nominale de 540 nanomètres ne fait passer à la polarisation s que la composante verte, et que le filtre 20 sélecteur 18 ne transmet que ladite composante verte. Les filtres 17 et 19 ne transmettent respectivement que les composantes bleue et rouge, de sorte que le faisceau incident 20 se trouve ainsi partagé en ses trois composantes colorées. Dans le système représenté sur la figure 2 l'inten-25 sité maximale du signal, dans chacun des canaux chromatiques, est approximativement 40 $ (valeur de crête) de l'intensité du signal incident représenté par le rayon 20. Les caractéristiques de la lame à retard 14 utilisée dans le système de la figure 2 sont représentées sur la fi-30 gtire 3« On voit qu'à une longueur d'onde de 450, de 540 ou de 690 nanomètres la lame 14 a un rendement de 100 $>, ou voisin de 100 pour transformer une lumière incidente à polarisation £ en lumière à polarisation £ , ou transformer une lumière incidente à polarisation s, en lumière à polarisation ]3 • lux 35 longueurs d'onde de 490 et de 610 nanomètres le rendement de la lame est nul pour une telle transformation. Les longueurs d'onde de 490, 540 et 610 nanomètres représentent respectivement les régions bleue, verte et rouge du spectre. On remarquera que, dans le système particulier re-40 présenté sur la figure 2, la lame 14 reçoit une lumière inci 70 42697 10 2068686 dente à forte polarisation £, et qu'il n'y a pratiquement pas de lumière à polarisation s, de sorte que la transformation par la lame 14 se fait que de £ en s pour les régions spectrales indiquées sur la figure 3„ c Bien que, dans le système de la figure 2, on utilise q 5 7 une lame —X , on peut utiliser des lames 2'^ ou ~~2 comme on le voit aisément sur les deux courbes représentées sur les figures 4 et 5. Les courbes des figures 3, 4 et 5 ne représentent le ±endement de transformation, ou de conversion, de la 10 lame 14 que pour un rayon lumineux unique, arrivant à incidence normale sur la surfaee de la lame 14» Comme ^ôn a , en pratique, un faisceau de rayons formant un cône de lumière, les rayons aborderont la lame 14 sous des angles d'incidence 0 compris dans une certaine plage, et le graphique de la figure 6 montre 15 dans quelle mesure la caractéristique de la lame X faite de fluorure de magnésium se modifie quand le rayon arrive sous un angle de 8°, ce qui correspond à un angle de 16° pour le cône de lumière. On voit que, pourvu que l'angle d'ouverture du faisceau lumineux incident soit limité et le rayon axial du cône 20 soit normal à la lame à retard le changement dans la caractéristique (qui provoque le nuancement des couleurs) peut être toléré dans la plupart des applications pratiques du système et est significativement inférieur à celui qui se produit dans les systèmes classiques utilisant des miroirs dichroxques. 25 La lame à retard 14 peut également être faite de 5 7 Q quartz sous forme d'une lame —^ ± X ou X ; toutes les caractéristiques de ces lames étant représentées sur la figure 7. Gomme la totalité de la lumière arrivant sur le fil-30 tre sélecteur 19 présente une polarisation £ , ce filtre 19 peut avoir la forme d'une autre lame, à retard, la couleur ainsi sélectionnée étant extraite par un autre diviseur de faisceau, spectralement neutre, incliné à 45° environ sur la direction du faisceau lumineux incident. On peut réaliser diverses autres 35 modifications de l'appareil de la figure 1, ou lui donner des formes particulières, en utilisant des lames à retard faites de matériaux biréfringents autres que le fluorure de magnésium et le quartz, le mica par exemple, et les caractéristiques de ces 40 matériaux,exprimées en fonction de la longueur d'onde, n'ont pas 70 42697 îi 2068686 "besoin d'être conformes aux spécifications des figures 3 à 7. On peut utiliser, en leur donnant l'épaisseur convenable, des matériaux transformant relativement mal de la lumière verte à polarisation £ en lumière verte à polarisation £ mais qui, 5 par exemple, assurent une "bonne conversion (c'est-à-dire approchant de 100 La figure 8 représente une forme modifiée d'un appareil qui est semblable à celui de la figure 1 en ce que l'on X0 a conservé les prismes 10 et 11 et le diviseur de faisceau, spectralement neutre, 15, associés à une lame à retard 14® Cependant, sur la figure 8, on a remplacé les deux prismes 12 et 13 et le diviseur de faisceau 16 par une simple couche dichroïque 9 constituée par un empilement interférentiel multicouches 15 monté "en sandwich" entre le filtre sélecteur 19 et la lame à retard 14. Le filtre sélecteur 18 de la figure 1 se trouve sur la face latérale 111 du prisme 11, Sur la figure 8 un rayon incident de lumière pratiquement non-polarisée 30, qui pénètre dans le système par 20 la face latérale 10B du prisme 10 aborde le diviseur de faisceau 15 sous un angle d'incidence voisin de 45° ; un rayon 31 principalement constitué de lumière à polarisation £ est réfléchi et sort du système par la face latérale 101 du prisme 10. Un rayon 32 constitué principalement de lumière à polari-25 sation £ est transmis par le diviseur de faisceau et aborde la plaque à retard 14 sous une incidence sensiblement normale. Dans ce système la lame 14 peut être une lame —^ "k t~4~ ^ ^ ou ~~jj~ , J3_ étant un entier impair, ladite lame, soumise à une lumière incidente dont la polarisa-30 tion est surtout £ , fait que le rayon transmis possède, dans une plage donnée de longueurs d'onde, des composantes polarisées circulairement, et, si ce rayon transmis de lumière polarisée circulairement est réfléchi de façon à traverser à nouveau la lame 14 la lumière est transformée en lumière à forte polarisa-35 tion £. De même si le faisceau incident est à polarisation £ il est converti en un faisceau polarisé en 2, de sorte qu'un double passage par la lame 14 provoque une conversion orthogonale de la polarisation. 70 42697 12 2068686 Comme, dans le système de la figure 8, la couche 9 reflète une "bande spectralement sélectionnée de longueurs d'onde, cette "bande de longueurs d'onde subit un double passgge par la lame 14 et se trouve donc réfléchie vers le diviseur de 5 faisceau 15 sous forme d'un rayon lumineux 32, à forte polarisation s, qui est réfléchi par le diviseur 15 et sort du système par le filtre sélecteur 18. La lumière transmise par la couche dichroïque 9 est filtrée par le filtre 19, au travers duquel elle sort du système. 10 La figure 9 représente une forme particulière que peut prendre le système ; on y a indiqué les trajets des composantes rouge, verte et bleue du rayon incident 30. On voit que la composante bleue est sélectionnée par le filtre sélecteur 17 et que la couche dichroïque 9 reflète la lumière à 15 polarisation circulaire, qui est verte. La composante verte est donc sélectionnée grâce à la sensibilité spectrale de la couche 9 et du filtre sélecteur 180 La composante rouge est sélectionnée par le filtre 19. Dans ce système, représenté sur la figure 9, l'in-20 tensité maximale du signal, dans chacun des canaux bleu et rouge, est approximativement 40 $ (valeur de crête) de celle du signal incident représenté par le rayon 30, et l'intensité du canal vert est à peu près 35 $> (valeur de crête)0 Les .caractéristiques de la lame à retard 14 de la 25 figure 9 sont représentées sur la figure 10 pour la partie du faisceau 30 qui est renvoyée par réflexion au travers de la lame, et, sur la figure 11, on compare l'intensité du signal du canal vert pour des lames à retard de et k , le signal étant comparé à l'intensité du signal du canal vert dans 30 un système oii la lame à retard est omise. On voit sur la figure 11 que l'introduction de la lame 14 multiplie par six l'intensité maximale du signal dans le canal vert» De plus, comme la lumière arrivant sur la couche dichroïque 9 est sensiblement normale à cette surface le nuancement des couleurs normalement 35 associé aux souches dichroïques sélectrices de couleurs se trouve minimiséo La figure 12 représente un système combinant les systèmes représentés sur les figures 1 et 8, dans lequel une couche dichroïque 40 est montée en sandwich entre deux lames à 40 retard 41 et 42, la lame 41 ayant les propriétés d'une lame 70 42697 13 2068686 quart-d'onde dans les régions des longueurs d'onde du/bleu et du vert, et la lame 42 n'ayant les propriétés d'une lame quar=fc-d' onde que dans la région des longueurs d'onde du bleu, la couche dichroïque 40 ayant des propriétés réflectrices pour le vert. 5 On comprendra donc que, dans la lumière à polarisation £ arrivant sur la lame 41, la composante bleue sera convertie en lumière polarisée circulairement et transmise au travers de la couche dichroïque 40, convertie en lumière à forte polarisation s par son passage au travers de la lame 42, et, de ce fait, ]_0 réfléchie par le second diviseur de faisceau, la composante verte passe à la polarisation circulaire du fait qu'elle traverse une première fois la lame 41, mais elle est réfléchie par la couche 40, transformée en lumière à forte polarisation s_ du fait de sa seconde traversée de la lame 41 et réfléchie par 15 le diviseur de faisceau spectralement neutre,, la composante rouge ne subit, en fait, aucune modification de polarisation par les lames 41 et 42 dans leur ensemble et se trouve ainsi sensiblement transmise par le second diviseur de faisceau parce que chacune des lames 41, 42 a les propriétés d'une lame quart-20 d'onde dans la région des longueurs d'onde du rouge. Sur la figure 12 on a prévu des filtres sélecteurs à la sortie de chaque canal du système, un canal de luminance est fourni par la lumière réfléchie provenant du premier diviseur de faisceau. Gomme précédemment les intensités des signaux 25 des canaux bleu et rouge sont de 40 $ (valeur de crête) et l'intensité du signal du canal vert 35 i° (valeur de crête) de celle du signal d'entrée. Le canal de luminance vaut également 40 $ (valeur de crête) environ. On peut utiliser le système de la figure 12 pour ré-30 aliser d'autres systèmes de séparation des couleurs, dont le système représenté sur les figures 13A, B, C et I! ne représente qu'un exemple. Les trois canaux de couleurs sont représentés séparément sur les figures 13, la figure 13A représentant le trajet suivi pour produire le canal bleu, la figure 13B le tra-3 5 De't pour le canal rouge, et les figures 13C et 13L le trajet pour le canal vert. Une des caractéristiques de ce système, comme on le verra bientôt de façon plus détaillée, est que la longueur du chemin optique dans le matériau constituant les prismes, entre la surface d'entrée commune et les surfaces de sortie 40 respectives, est la même pour tous ces canaux de sorte que le 70 42697 14 2068686 pouvoir séparateur est le même pour tous les. canaux, ce qui a "bien entendu une importance pratique si les trois falsuettu-x. uu-lorés forment une image, c'est-à-dire si, dans un certain plan-image, on produit des images qui doivent ensuite être superpo-5 sées en coïncidence pour reconstituer l'image initiale ; et il n'y a inversion ou retournement sur aucun canal» On va maintenant décrire en détail le canal bleuj, représenté sur la figure 131, figure qui représente également tous les composants de l'ensemble du système. Le rayon entrant, 10 50, est constitué par des composantes à polarisation £ ou £ ~ les composantes à polarisation s étant réfléchies par le diviseur de faisceau, spectralement neutre, 149 séparant les prismes 148 et 147, pour former un rayon 51 à polarisation £. Le rayon 51 est transmis au travers d'un filtre dichroïque passe-15 bande 146, bleu, placé entre les lames à retard \/4 qui font passer le rayon d'abord à la polarisation circulaire, puis le transforment en un rayon 52, fortement polarisé en £, qui est transmis au travers du diviseur de faisceau 143» spectralemeat neutre, qui sépare les prismes 142 et 141» Le rayon 52, à po-20 larisation £, est transmis au travers d'une lame à retard 140 dont la face arrière est aluminisée de façon à réfléchir le ra-yon 52 mais, ce faisant, le rayon 52 est dans un premier temps transformé en un rayon polarisé' circulairement, puis en ua ^a-yon 53, à forte polarisation s_ 0 Le rayon 53 est réfléchi pax3 25 le diviseur de faisceau 143 et il traverse une lame à retard 139 dont la face arrière est aluminisée de façon à réfléchir le rayon 53 pour lui faire retraverser la lame l39o De ce fait le rayon 53 est, dans un premier temps, polarisé circulairement,, puis ressort de la lame 139 sous forme d'un rayon 54 , à 30 polarisation £, qui traverse le diviseur de faisceau et forme une partie du signal de sortie du canal bleu. Si l'on revient au rayon entrant 50, la composante à polarisation £ est transmise au travers du diviseur de faisceau 149 sous forme d'un rayon 55, puis est réfléchie par un 35 filtre dichroïque passe-bande 138 placé entre deux lames à retard 137 et 1360 Le rayon 55 passe donc à une polarisation circulaire, puis est transformé en un rayon 56 à forte polarisation s_. Le rayon 56 est réfléchi par le diviseur de filiocati 149 puis est réfléchi par un filtre dichroïque passe-bande 135 40 placé entre deux lames à retard 134 et 133. Ainsi le rayon 56, bad original 70 42697 15 2068686 à polarisation s, passe à la polarisation circulaire, puis est transformé en un rayon 57, à forte polarisation £ . Le rayon 57 traverse le diviseur de faisceau 149 et le filtre passe-bleu 146 mais, lors de sa traversée des lames 144 et 145 il est 5 transformé en un rayon 58, fortement polarisé en s, qui est réfléchi par le diviseur de faisceau 145 de façon à former le reste du signal de sortie du canal bleu0 On notera que chacune des composantes polarisées du rayon entrant subit quatre réflexions de sorte que l'image con-0 tenue dans une composante ou dans l'autre n'est ni inversée ni retournée à la sortie du canal bleu. Le plus, comme les deux composantes sont superposées pour former le rayon sortant après avoir suivi des trajets différents à l'intérieur des prismes, on donne la même longueur aux chemins optiques. On y arrive en u-5 tilisant des prismes à angle droit dans tout le système et en disposant les diviseurs de faisceau à 45° par rapport aux faces latérales des prismes. On peut obtenir l'égalisation des chemins optiques en montant une des lames 139 et 140, ou les deux, sur des dispositifs réglables à vis, ou similaires. 20 Le canal rouge, comme on le voit sur la figure 13B est formé par les deux prismes 147 et 148 , accompagnés des lames à retard et des filtres dichroïques qui leur sont associés, et par deux autres prismes 132 et 131 séparés par un diviseur de faisceau 130, spectralement neutre. Le prisme 131 porte, sur son 25 autre face latérale, une lame à retard 129 à face arrière aluminisée, et, sur la face latérale adjacente du prisme 132, se trouve une autre lame à retard 128 à face arrière aluminis§e. Le canal vert, comme on le voit sur les figures 13C et 13L, est formé par les deux prismes 147 et 148 accompagnés 30 des lames à retard et filtres dichroïques qui leur sont associés, et par deux autres prismes 127 et 126, que l'on voit mieux sur la figure 13L, et qui sont séparés par un diviseur de faisceau 125, spectralement neutre. Les lames à retard opposées 124 et 123 , à surface arrière aluminisée, respectivement associées aux 55 prismes 127 et 126, sont placées dans des plans perpendiculaires aux plans qui contiennent les lames 128, 129, 139 et l40o Pour effectuer la compensation nécessaire du fait de la disposition du diviseur de faisceau 125 comparativement à celle des diviseurs de faisceau 130, 143 et 149, la lame 137 est une lame —\ t tan-40 dis que toutes les autres lames à retard sont des lames X 0 70 42697 2068686 Dans chacun des systèmes séparateurs de couleurs décrits plus haut, on a supposé que la lumière entrante contenait des composantes à polarisation £ et des composantes a polarisation s_ . Comme on l'a déjà expliqué, on peut obtenir un 5 équilibrage des composantes à polar isat ior£ ]3 et s_ en utilisant une lame à retard quart-d'onde spectralement insensible sux toute l'étendue du spectre, et l'on envisage d'incorporer une de ces lames à retard à l'entrée de chacun des systèmes précédents,, 10 Le système séparateur de couleurs précédent, si on le compare aux systèmes connus utilisant un ou plusieurs miroirs ou couches dichroïques possède une sensibilité optique • élevée et un bon rendu des couleurs, avec relativement peu de nuancement des couleurs. Il est en outre relativement facile 15 de réaliser des systèmes compacts vu que les difficultés dues aux effets de polarisation exposés plus haut, et indésirables jusqu'ici, deviennent des avantages, et que l'on utilise des éléments dichroïques, chromatiquement sélectifs, avec des angles d'incidence sensiblement normaux» 20 Les systèmes de séparation des couleurs selon la présente invention sont particulièrement avantageux quand on les utilise dans un système optique de caméra de télévision pour servir de système de séparation chromatique en raison de la compacité que l'on peut obtenir. Par exemple, la figure 14 25 montre le système de la figure 13 constituant une partie du système optique d'une telle caméra. On remarquera que les tubes image (vidicon ou plumbicon) sont disposés dans un même plah et ont leurs axes longitudinaux parallèles. Le système selon la présente invention peut égale-30 - ment être utilisé en photographie des couleurs, lorsque l'on veut avoir des photographies monochromes pour un nombre quelconque de régions du spectre. Dans ce cas, on peut utiliser un agencement semblable à celui qui a été décrit plus haut poux une caméra de télévision en plaçant des plaques de sensibilité 35 spectrale appropriée à la sortie des trois canaux de couleur. Le système peut également être utilisé, pour un procédé d'impression en couleur» 70 42697 17 2068686 le système peut également être utilisé dans des systèmes de représentation graphique en couleur dans lesquels trois composantes (ou da'wantage) d'une image sont combinées par le système en inversant les trajets de la lumière 5 dans le système, et il peut être utilisé dans les appareils récepteurs de télévision en couleur .» 70 42697 18 2068686 REVENDICATIONS 1. Méthode pour partager un faisceau lumineux en composantes spectralement distinctes, caractériséà en ce qu'elle comporte les opérations suivantes : polariser le faisceau 5 lumineux, changer le plan de polarisation d'une composante spectralement sélectionnée du faisceau polarisé linéairement et séparer ladite composante, spectralement sélectionnée, du reste du faisceau à l'aide d'un dispositif sensible à la polarisation. 10 2. Méthode selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le faisceau lumineux est formateur d'image et chaque composante, spectralement distincte, comprend de la lumière polarisée selon une première orientation et de la lumière polarisée selon une seconde orientation, perpendiculaire à la 15 première, les valeurs des chemins optiques parcourus par la lumière, qu'elle soit polarisée selon une orientation ou selon une autre orientation, étant les mêmes, ainsi que le nombre de réflexions subies après le changement du plan de polarisation de ladite composante, spectralement sélectionnée» 20 3. Appareil servant à partager un faisceau lumi neux en composantes spectralement distinctes, caractérisé en ce qu'il comporte une entrée pour un faisceau lumineux, des premiers moyens servant à polariser linéairement un faisceau lumineux reçu au travers de ladite entrée, des seconds moyens 25 servant à changer le plan de polarisation d'une composante spectralement sélectionnée d'un faisceau polarisé linéairement par lesdits premiers moyens et un dispositif sensible à la polarisation, pour sélectionner une dite composante à partir du reste du faisceaUo 30 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens sont constitués par un diviseur de faisceau agencé, par rapport à ladite entrée, de façon que l'angle d'incidence du rayon axial d'un faisceau reçu au travers de l'entrée soit compris entre 30 et 50°. 35 5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif sensible à.la polarisation est un diviseur de faisceau» 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les seconds moyens sont constitués par une lame à 40 retardo 70 42697 19 2068686 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite lame à retard est disposée sensiblement perpendiculairement au trajet du faisceau qui l'aborde» 8. Appareil selon la revendications» caractérisé 5 en ce que lesdits seconds moyens sont constitués par une lame à retard traversée deux fois possédant les propriétés d'une lame quart-d'onde dans une région spectrale prédéterminée, et combinée à un miroir dichroïque capable de réfléchir la lumière dans ladite région prédéterminée,, 10 9» Appareil de mise en oeuvre de la méthode selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte : deux prismes droits, possédant chacun une face hypoténuse et deux faces latérales, montés de façon que la face hypoténuse de l'un des prismes recouvre la face hypoténuse de l'autre prisme, un 15 diviseur de faisceau, chromatiquement neutre, placé entre les faces hypoténuses, une couche dichroïque de sensibilité spectrale prédéterminée, placée sur une face latérale de l'un des prismes, et une lame à retard quart-d'onde, placée entre ladite face latérale et ladite couche dichroïque. 20 10". Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que trois filtres sélecteurs, de caractéristiques différentes, sont respectivement placés, l'un adjacent à ladite couche dichroïque et les deux autres adjacents aux faces latérales desdits prismes qui sont contiguësà ladite couche dichroïque, 25 de sorte qu'un faisceau lumineux pénétrant dans le système par la quatrième face latérale est partagé en trois faisceaux de caractéristiques spectrales différentes. 11. Appareil de mise en oeuvre de la méthode selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte une pre-30 mière et une seconde paires de prismes droits ayant chacun une face hypoténuse et deux faces latérales, les prismes de chaque paire étant montés de façon que la face hypoténuse de l'un des prismes recouvre la face hypoténuse de l'autre prisme , un diviseur de faisceau, chromatiquement neutre,étant interposé 35 entre lesdites faces, et une lame à retard, ayant les propriétés d'une lame demi-onde dans une région spectrale prédéterminée, étant placée entre lesdites première et seconde paires de prismes. 70 42697 20 2068686 12. Appareil de mâse en oeuvre de la méthode selon la revendication l,caractérisé en ce qu'il comporte une première et une seconde paires de prismes droits, chaque prisme ayant une face hypoténuse et deux faces latérales, et les prismes de cha-5 que paire étant montés de sorte que la face hypoténuse de l'un des prismes recouvre la face hypoténuse de l'autre prisme, un diviseur de faisceau étant interposé entre lesdites faces, tandis qu'entre la première et la seconde paire de prismes est placée une couche dichroïque intercalée entre une première et 10 une seconde lame à retard, lesdites lames ayant les propriétés de lames quart-d'onde dans des régions spectrales prédéterminées. 13- Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit diviseur de faisceau est chromatiquement neutre. 15 14. Système optique pour diviser le spectre du ra yonnement électromagnétique, émis par une source de radiations, en trois composantes spectralement distinctes ou pour combiner de telles composantes, lesdites composantes consistant en une première bande de radiations ne comprenant que des longueurs 20 d'onde inférieures à une première longueur prédéterminée et en une seconde hande de radiations n'ayant que des longueurs d'onde supérieures à une seconde longueur d'onde prédéterminée et supérieure à la première. ; et en une troisième bande de radiations dont les longueurs d'onde sont toutes comprises 25 entre ladite première et ladite seconde longueur d'onde prédéterminées, ledit système optique étant caractérisé en ce qu'il comporte : des moyens sélectifs de polarisation pour transmettre une radiation polarisée selon une première orientation et pour réfléchir une radiation polarisée selon une seconde orientation 30 perpendiculaire à la première , les rayons transmis définissant un premier axe optique et les rayons réfléchis définissant un second axe optique transversal ; trois filtres interférentiels, placés pour recevoir une radia-taon venant des moyenâ sélectifs de polarisation ou se dirigeant vers lesdits moyens, l'un des 35 filtres étant placé sensiblement orthogonalement au premier axe optique, le second et le troisième filtre étant disposés, sensiblement orthogonalement au second axe optique, sur des faces opposées des moyens sélectifs de polarisation, chacun des filtres transmettant une bande particulière prise parmi lesdites 40 bandes de radiations, tout en réfléchissant les deux autres 70 42697 21 2068686 bandes de radiations ; et des moyens individuels de renversement de la^olarisation disposés, transversalement à l'axe optique qui leur correspond, entre les moyens sélectifs de polarisation et les filtres interférentiels, l'orientation de la 5 polarisation de la radiation réfléchie par les filtres inter-férentiels vers les moyens sélectifs de polarisation étant ainsi inversée. 15. Système optique selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens sélectifs de polarisation com- 10 prennent une couche mince d'un matériau polarisant disposé dans un plan formant un angle d'incidence compris dans la plage de 30 à 50° , par rapport à l'axe optique. 16. Système optique selon la revendication 14, pour partager un faisceau de radiations formateur d'image, dans 15 lequel chaque composante, spectralement distincte, comprend des radiations polarisées selon une première orientation et des radiations polarisées selon une seconde orientation orthogonale à la première, caractérisé en ce que les valeurs des chemins optiques traversés par la lumière de chaque polarisation et le 20 nombre de réflexions après incidence sur les moyens sélectifs de polarisation et avant arrivée dans le plan-image sont les mêmes.