Brevet FR2185802A1 — publié le 19740104

Dans de multiples réalisations techniques concernant l'emploi de lumières colorées, on est conduit à utiliser une source de lumière sensiblement blanche, en créant à l'aide de filtres divers faisceaux chromatiques. On a le plus souvent utilisé une première séparation géométrique à l'aide d'un miroir semi-transparent créant un faisceau direct et un faisceau réfléchi, chacun d'eux pouvant etre à nouveau dévisé par le même procédé. Bes divers faisceaux ainsi séparés géométriquement peuvent alors être filtrés chromatiquement, et leur intensité peut être réglée individuellement par des diaphragmes ou des coins gris neutres placés sur les faisceaux respectif. En mélangeant à nouveau les divers faisceaux chromatiques ainsi contrôlés on obtient une lumière de chromatisme variable selon les réglages respectifs- d'intensité. I1 est connu que l'emploi de filtres interférentiels di chroniques permet de simplifier de telles réalisations techniques. En effet un filtre de ce type opère à la fois une séparation géométrique et une séparation chromatique. Une partie du faisceau est transmise à travers le filtre placé à 45 degrés sur l'axe du faisceau incident, et l'autre partie est réfléchie à 90 degrés les deux faisceaux ayant des chromatismes complémentaires, leur mélange reconstituant la lumière initiale sensiblement blanche, ou déjà colorée selon l'application. On sait que de tels filtres interférentiels composés de couches minces superposées sur une lame transparente, peuvent titre calculés et réalisés approximativement en vue d'obtenir une courbe de séparation chromatique prédéterminée pour une utilisation du filtre incliné à 45 degrés sur l'axe du faisceau. Mais les sources lumineuses ne pouvant pas être ponctuelles, les faisceaux lumineux à séparer ne sont Jamais parallèles.Les rayons lumineux ont une direction moyenne, et leur inclinaison sur cet axe est comprise entre O et une certaine "ouverture"g .Un tel faisceau a donc une incidenceZ 45 + ff, ou plus généralement A= i + g ,sur un filtre dichroTque. On comprend aisément, et on vérifie expérimentalement, que la courbe de séparation chromatique entre le faisceau transmis et le faisceau réfléchi eoit une fonction de l'angled;;. I1 en est résulté jusqu'à présent un défaut maJeur dans l'utilisation des crans dichrolques * les faisceaux transmis ou réfléchis n'ont pas une une coloration uniforme, celle-ci variant d'une manière continue de la droite à la gauche du faisceau dans le plan de symétrie du système, et variant symétriquement hors de ce plan. On ne pouvait Jusqu a présent atténuer un tel défaut qu'en recourant à une source secondaire de très petite dimension, ouverture minuscule placée au foyer d'un collimateur bien corrigé et onéreux. On ne pouvait disposer ainsi que d'une intensité lumineuse d'autant plus faible que l'on recherchait une uniformité meilleure des deux faisceaux séparés. Selon la présente invention on peut disposer d'une source étendue au foyer d'un collimateur, en formant donc pour chaque point de la source un faisceau de rayons parallèles d'inclinaison variable sur l'axe moyen. Deux filtres dichroques successifs étant placés sur l'axe, et inclinés en sens inverse pour compenser les effets des variations d'inclinaison. Les filtres pourront être identiques, et dans ce cas leurs inclinaisons opposées seront toutes deux de 450. 115' peuvent aussi être différents, et l'un au moins des angles sera modifié pour obtenir, d'une part un faisceau transmis chromatiquement uniforme, d'autre part les deux faisceaux réfléchis, et réunis ensuite par des moyens élémentaires connus, reformant aussi un faisceau chromatique sensiblement uniforme dans tout le champ utile d'éclairement. Par ailleurs la compensation obtenue par le~åumelage de deux f'ilt-3 interférentiels peut être combinée avec des filtres correcteurs teintés dans la masse ramenant les courbes de distribution spectrales à des valeurs idéales différant légèrement de celles obtenues en pratique. L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple suivant et des figures annexées. La figure 1 représente des courbes spectrales de transmission d'un filtre dichrolque. La figure 2 représente un schéma de partition trichrome à l'aide de fil-s dichroiques, et de recombinaison des faisceaux partiels en un faisceau de lumière à dominante contrtlée éclairant une plage d'une tireuse cinématographique. La figure 1 représente en trait plein la courbe de transmission d'un filtre réfléchissant le bleu, Dichrovex bleu réf J.4330, pour une inclinaison de 4-50. En trait discontinu a été tracée la partie limite de la courbe montrant son déplacement vers les courtes longueurs d'onde pour une inclinaison croissante du filtre sur l'axe du faisceau lumineux. Un déplacement opposé å lieu bien évidemment pour une inclinaison décroissante. Sur la figure 2 on voit en F le filament de la source lumineuse au foyer d'un collimateur 1 qui en envoie l'image à l'infini. Les faisceaux parralèles tombent sur un filtre dichrolque 2 laissant tassera lumière rouge, et réfléchissant un faisceau bleu et vert. Un objectif 3 focalise le faisceau rouge en FR. Un objectif 4 focalise un faisceau bleu en FB après réflexion sur un filtre dichroïque 5 laissant passer le faisceau vert, réfléchi ensuite sur un miroir 6, et focalisé en FV. On a ainsi formé sur le schéma trois faisceaux colorés d'axes parralèles.Ces trois faisceaux seront à nouveau confondus sur un même axe optique 12, grâce à, un miroir 7 réfléchissant le faisceau rouge, un filtre dichrolque 8 laissant passer ce faisceau rouge et réfléchissant le faisceau bleu, un filtre dichroïque 9 réfléchissant le bleu et le rouge et laissant passer le vert. Un objectif Il a renvoyé à l'infini les images de FB et de FR, et un objectif 10 l'image de FV. L'ensemble des trois faisceaux colorés éclaire alors la plage 13 d'une tireuse cinématographique. L'uniformité chromatique de l'éclairement de cette plage dans sa largeur sera obtenue grâce à trois filtres dichrolques compensateurs R.B.V inclinés en sens inverse des premiers filtres et placés respectivement sur les trois tracés séparés des faisceaux, rouge, bleu, vert. il faut remarquer dans cet exemple d'application que les filtres compensateurs sont utilisés seulement pour compenser les faisceaux transmis ; les faisceaux résiduels réfléchis ne sont pas utilisés et sont absorbés par des écrans noirs, non représentés, pour éviter que ces faisceaux ne deviennent parasites. Les filtres compensateurs sont alors utilisés, non pour compenser l'effet d'un seul filtre principal, mais pour compenser tout le trajet optique sur l'ensemble de ses réflexions et transmissions. Pour cela sur l'écran 13 on isole successivement chacun des trois faisceaux colorés, en masquant les deux autres, et l'on fait varier l'inclinaison de l'écran compensateur jusqu a obtenir l'uniformité chromatique de la plage éclairée 13. Les trois trajets étant ainsi successivement compensés chromatiquement, chacun des faisceaux pourra être réglé en intensité par des moyens connus non représentés sur le schéma, tels que coins gris neutres, ou diaphragmes placés par exemple dans les plans respectifs des images FV, FB, FR, du filament F. L'application précédente n'est donnée qu'à titre d'exemple, l'invention étant susceptible de divetse variantes dans la manière de diviser les faisceaux, les filtrer, les recombiner, et les compenser. REVENDICAvIONS 1 - Système optique de séparation de faisceaux lumineux à l'aide d'au moins un filtre interférentiel dichrolque transparent et réfléchissant, incliné sur l'axe du faisceau, caractérise par au moins un deuxième filtre dichroïque compensateur placé sur l'axe optique de l'un des faisceaux séparés avec une inclinai son opposée à celle du premier filtre. De telle manière que pour un rayon s inclinant sur l'axe, l'angle d'incidence s'ac croisse sur l'un des filtres et diminue sur l'autre. 2 - Système optique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier filtre interférentiel et le filtre compensateur iden tiques et sont tous deux inclinés à 450 sur l'axe optique. 3 - Système optique selon la revendication 1 caractérisé par une pluralité de filtres interférentiels produisant une pluralité de traJets optiques munis chacun d'au moins un filtre interfé rentiel compensateur dont l'inclinaison sur l'axe optique est réglée pour égaliser l'éclairement et le chromatisme d'une pla ge éclairée selon ce trajet optique isolé. 4 - Système optique selon la revendication 3 caractérisé par des moyens de variation de l'intensité lumineuse sur au moins un des trajets optiques séparés. 5 - Système optique selon les revendications 3 ou 4 caractérisé par des moyens optiques de superposition d'au moins deux des faisceaux séparés. 6 - Système optique selon les revendications 3 ou 4 caractérisé par la combinaison de filtres colorés dans la masse coopérant avec les filtres interférentiels. 7 - Système optique selon la revendication 5 caractérisé par trois faisceaux rouge, vert, bleu, d'intensités réglables, fusionnés sur une mdme fenêtre d'éclairement d'une tireuse cinématogra phique.