Brevet FR2284899A1 — publié le 19760409

La présente invention concerne un dispositif d'asservissement et de contrôle de l'illumination du film d'enregistrement dans une caméra de prise de vues cinématographiqlles. Plus particulierement, ce dispositif d'asservissement concerne les cameras de cinématographie ranide dont la cadence image peut atteindre, nar exemple, 10.000 images par seconde et qui utilise un intensificateur d'images comportant une galette de microcanaux multiplicateurs d'électrons par émission secondaire des parois internes desdits microcanaux, I'es cameras de prise de vues munies d'intensificateur d'images comnortant une galette de microcanaux sont connues de l'art antérieur.De telle caméras sont construites et commercialisées, par exemple1 par la firme hollandaise "De Oude Delft" sous l'appellation "Delnocta" ou encore par la firme des Etats Intis d'Ameriaue CBS. Elles ont fait l'objet de publications, respectivement, dans la revue "Proceeding of the Electro-Optical Systems Design-Conference, Brighton Mars 1971" sous le titre Low light level systems develonped at N.V. Optische Industrie "Da Oude Delft" sous la signature de A and R Kingma et dans la revue "American cinematographer1', Mars 1974, page 282 et sui- vantes - Article de Arthur Kaiser. Dans ces caméras, l'intensificateur d'images a pour but d'étendre la possibilité de photographie aux objets de faible brillance. Le gain de l'intensificateur est contrôlé par la brillance de l'image de manière à prévenir tout effet d'éblouissement d'une part, et d'adapter, autre part, la brillance de l'image à la sensibilité de l'émulsion photographique, comptetenu de la durée d'exposition et de la cadence de prise de vues. Au cours d'une séquence de nrise de vues et pour une image donnée le gain de l'intensificateur est fonction de la brillance des images qui l'ont précédée. Par ailleurs, la cadence d'images reste relativement faible, de l'ordre de 5(! images par seconde, ce qui ne nécessite pas un asservissement ranide du gain de l'intensificateur sur la brillance de l'image, d'autant plus que celle-ci ne varie pas brusquement ainsi qu'au cours de périodes dont la durée représenterait une faiblc fraction de la durée qui s'écoule entre deux images consécutives. Dans la présente invention, l'emploi d'un intensificateur à microcanaux ne se justifie pas de la même façon. Si l'un des buts recherchés est également d'étendre la cinématographie aux objets de faible brillance par un renforcement de celle-ci avant enregistrement, un autre but de l'invention est encore de pouvoir cinématographier des objets dont la brillance varie très rapidement dans le temps et sur laquelle il n'est pas possible d'agir par un éclairage auxiliaire. Comme exemple de ces objets on peut citer des projectiles, avions ou fusées se déplaçant dans l'espace et dont l'illumination peut varier en fonction de leur position par rapport au soleil. il est alors nécessaire d'utiliser une cadence de prise de vues très rapide, par exemple, 9.000 images par seconde, le temps d'exposition du film devenant très court, 10-6 seconde par exemple ladite illumination du film devant être par ailleurs ajustée à sa sensibilité image par image. Pour de tels cadence et temps d'exposition la quantité de lumière recue par le film par image est faible même pour des objets d'assez grande brillance,d'où la nécessité d'une intensification préalable avant enregistrement. Le moyen utilisé par l'invention pour assurer une illumination correcte du film,c'est-à-dire de n'admettre, par image, que la quantité optimale de lumière correspondant à la sensibilité dudit film, consiste a établir une relation entre cette quantité de lumière et le temps d'ouverture de l'obtura- teur de la caméra, le gain de l'intensificateur d'image étant par ailleurs constant pendant cette ouverture. Selon l'invention, on intègre et on mesure la quantité de lumière reçue par le film - ou une quantité proportionnelle depuis l'instant d'ouverture de l'optique de la caméra. Puis, lorsque cette quantité a atteint la valeur optimale désirée compte tenu de la sensibilité du film ,l'appareil de mesure déclenche la fermeture de l'obturateur. L'invention met en nratique cette méthode à l'aide de l'intensificateur d'images qui joue alors, en plus de son rôle d'intensification, un rôle d'obturation. Ladite quantité de lumière intégrée est traduite en un signal électrique qui déclenche un signal de coupure de l'alimentation électrique de l'une des électrodes de l'intensificateur, la photocathode, par exemple, ce qui provoque l'obturation du tube. L'invention utilise ainsi une commande électrique d'obturation qui présente l'avantage d'être précise dans le temps, l'incertitude introduite étant très faible par rapport à la durée d'exposition du film. Par ailleurs, le fait que l'intensificateur d'image utilisé est du type à microcanaux conduit, lors de la fermeture, à agir sur des tensions d'alimentation de photocathode relativement faibles, de l'ordre de 300 V par exemple, opération plus aisée que si l'intensificateur était constitué de plusieurs étages photocathode-écran en cascades ou il s'agirait alors de couper des tensions de plusieurs kilovolts. Selon l'invention, il est mis au point un dispositif d'asservissement et de contrôle de l'illumination du film image par image dans un dispositif du genre caméra de prise de vues comprenant en particulier, interposé entre l'objet et le film, un intensificateur d'images dont les éléments essentiels sont dans l'ordre, de l'objet vers le film, une photocathode, une galette de microcanaux multiplicateurs d'électrons par émission secondaire électronique des parois internes desdits microcanaux, un écran phosphorescent ainsi que les sources d'alimentation électrique nécessaires pour porter aux potentiels électriques convenables lesdits éléments, caractérisé en ce qu'il comporte à gain constant de l'intensificateur d'image des moyens pour intégrer et mesurer la quantité de lumière reçue par le film depuis l'instant d'ouverture de la caméra,ou une quantité proportionnelle,et déclenchant instantanément la coupure de la tension électrique alimentant l'une des électrodes de l'intensificateur d'image lorsque ladite quantité de lumière a atteint la valeur optimale désirée correspondant à l'illumunation convenable du film compte tenu de sa sensibilité. L'invention conçoit, pour réaliser cette mesure, de prélever la lumière soit avant l'entrée de l'intensificateur d'images, soit en sortie dudit intensificateur et tieiit alors compte des différents facteurs de transmission de lumière au travers de la caméra ou encore du facteur de multiplication de l'intensificateur. Elle prévoit encore d'effectuer une opération équivalente à celle d'une mesure de quantité de lumière et qui consiste à mesurer et intégrer le courant d'écran du tube intensificateur d'images pendant l'ouverture du tube, autrement dit, la charge électrique reçue par l'écran. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de quelques modes de réalisation accompagnée des dessins qui représentent fig. l : un schéma synoptique d'une mode de réalisation de l'invention. fig. 2 : la corrélation des signaux intervenant dans le contrôle d'exposition du film. fig. 3 : un schéma synoptique d'un autre mode de réalisation de l'invention. Sur la figure i, à l'intérieur d'une enceinte étanche à la lumière en deux parties, respectivement il et 12, sont présentés les éléments principaux de la partie optique et intensificatrice d'images de la caméra. L'objectif d'entrée est indiqué en 13, l'intensificåteur d'images en 14. La photocathode, la galette de microcanaux et l'écran de cet intensificateur sont répertoriés respectivement sous les numéros 15, 16 et 17. En 18 est représenté l'objectif relais de la caméra effectuant le transfert d'image de l'écran sur le film dont le plan est représenté en 19. Est indiqué de plus un prisme 20 à section hexagonale tournant autour d'un axe 21 perpendiculaire au plan de la feuille. Ce prisme tourne, par exemple, dans le sens de la flèche 22 en synchronisme avec le déplacement du film qui sé déplace dans le sens de la flèche 22'. L'image finale se forme à travers ce prisme si bien qu'au cours de la rotation du prisme elle accompagne le mouvement du film ce qui améliore le "filé" de l'image. Cette caméra est munie d'un certain nombre de circuits assurant certaines fonctions. Seuls sont représentés ceux qui ont trait à l'invention ou sont absolument nécessaires à sa description. Cette représentation est faite sous forme synoptique, au moyen de rectangles. Le rectangle 23 représente un générateur d'alimentation en potentiel électrique de la photocathode de l'intensificateùr et de commande dudit potentiel ; 24 est l'ali- mentation en potentiel de la face 27 de la galette recouverte d'une métallisation, la face 26 recouverte également d'une métallisation étant â la masse ; 25 est l'alimentation de l'écran. 28 représente un circuit dit l'lance top" envoyant des impulsions ou tops de déclenchement régulièrement espacés dans le temps au générateur d'alimentation et de commande de nhotocathode 23 par l'intermédiaire de la boite à retard 29 et du circuit de mise en forme 30,ces impulsions étant synchrones de la rotation du prisme 20. Le lancement d'un top déclenche l'alimentation de la photocathode et correspond au début d'ouverture de l'obturateur de la camera constitué par l'intensificateur. En 31 on a représenté un photodétecteur recevant un flux de lumière de l'écran ctu tube. Ce photodétecteur délivre un signal proportionnel au flux lumineux reçu par le film. Ce signal est intégré dans le temps dans le circuit intégrateur 32. On obtient ainsi a la sortie du circuit intégrateur un signal calibré nroportionnel a la quantité de lumière reçue par le film. Lorsque cette quantité de lumière reçue ermet l'illumination correcte du film, le circuit intégrateur 32 délivre un top de coupure au générateur de plotocathode ce qui assure l'obturation de la caméra. L'amplitude du seuil de coupure d'alimentation de la photocathode est adaptée à la sensibilité du film utilisé. Le circuit d'intégration est conçue pour fonctionner avec des largeurs d'impulsions variables- variant par exemple de a S à > wS Il comnorte un circuit de réarmement et de remise a zéro après le départ de chaque impulsion de blocage envoyée au générateur de commande de photocathode. Le réarmement se fait à l'aide du circuit de mise en forme 30. Sur la figure l les traits munis de flèches indiquent les liaisons existant entre les différents circuits et le sens dans lequcl s'effectuent les fonctions. Pour résumer le fonctionnement du dispositif d'asservissement on a indiqué sur la figure 2 la four:-,e des signaux dans le temps respectivement pour différents circuits, l'origine des temps étant la même pour tous les signaux. Le signal 51 représente les tops récurrents délivrés par le "lance top" 28. Le signal 52 est le signal en forme d'impulsions récurrentes délivré normalement par le générateur d'alimentation et de commande de photocathode 23, chacune des impulsions ayant la durée T1 en l'absence de signal en provenance de l'intégrateur 32. Le signal 53 est le signal délivré par le circuit intégrateur. Lorsque ce signal atteint le seuil représenté par le trait discontinu 56 et correspondant à l'exposition correcte du film, ce circuit délivre l'un des tops d'obturation indiqués sur le signal 54. La tension appliquée à la photocathode est en fait celle qui correspond au signal 55 en forme d'impulsions, chacune des impulsions, correspondant à une ouverture du tube, ayant alors une durée T2 # T1. Les ordres de grandeurs des potentiels appliqués sur les électrodes de l'intensificateur d'images sont par exemple les suivants, le potentiel masse de référence étant celui de la face d'entrée 26 de la galette de microcanaux face de sortie 27 : potentiel positif ajustable de 500 v à 1.000 V, - écran 17 : potentiel positif ajustable de 4.000 V à 8.000 v. -Photocathode : polarité des impulsions de déblocage négatives d'amplitude ajustable de O à - 300 V avec des fronts de montée et de descente de l'ordre par exemple de durée des impulsions : variable, par exemple de 1 Sà à 5in3 Le circuit d'asservissement selon ce mode de réalisation présente l'davantage d'agir sur un circuit basse tension qui est le circuit d'alimentation de la photocathode. Selon un autre mode de réalisation, au lieu de détecter le flux lumineux en sortie,d'écran on mesure et on intègre dans le temps le courant d'écran c'est-à-dire la charge électrique reçue par l'écran et qui est proportionnelle à la quantité de lumière reçue par le film. Le signal obtenu est utilisé pour commander le générateur d'alimentation de photocathode. Cet autre mode de réalisation est représenté à la figure 3 où les numéros de la figure l des éléments communs avec la première réalisation ont été conservés. Le circuit de mesure et d'intégration de courant d'écran est indiqué en 41 entre l'alimentation d'écran 25 et l'écran 17. Ce circuit commande le générateur 23. il comprend une remise à zéro après le départ de chaque impulsion de blocage envoyée au générateur de photo cathode et un circuit de réarmement commandé par le circuit de mise en forme 30 comme l'indique les traits fléchés. Ce mode de réalisation est moins avantageux que le précédent du fait qu'il fait intervenir le circuit d'écran à haute tension. Fait également partie de l'invention le dispositif d'asservissement et d'obturation conçu selon le même principe mais qui, pour mesurer la quantité de lumière nécessaire à 1'exposition correcte du film, le ferait par prélèvement de flux de lumière en amont du tube intensificateur. L'invention s'étend à tous les dispositifs de prise de vues de l'art connu auquel est adapté ce dispositif d'asservissement décrit. REVENDICATIONS. 1/ Dispositif d'asservissement et de contrôle de l'illumination du film image par image dans un dispositif du genre caméra de prise de vues comprenant en particulier, interposé entre l'objet et le film, un intensificateur d'images dont les éléments essentiels sont dans l'ordre, de l'objet vers le film, une photocathode, une galette de microcanaux multiplicateurs d'électrons par émission secondaire électronique des parois internes desdits microcanaux, un écran phosphorescent ainsi que les sources d'alimentation électrique nécessaires pour porter aux potentiels électriques convenables lesdits éléments, caractérisé en ce qu'il comporte à gain constant de l'intensificateur dtimages des moyens pour intégrer et mesurer la quantité de lumière reçue par le film depuis l'instant d'ouverture de la caméra ,ou une quantité proportionnelle,et déclencher instantanément la coupure de la tension électrique alimentant l'une des électrodes de l'intensificateur d'images lorsque ladite quantité de lumière a atteint la valeur optimale désirée correspondant à l'illumination convenable du film, compte tenu de sa sensibilité. 2/ Dispositif d'asservissement et de contrôle selon la revendication l, caractérisé en ce que les moyens pour intégrer et mesurer la quantité de lumière reçue parle film sont constitués, d'une part, d'une chaîné comprenant en série un photodétecteur recevant une fraction du flux de lumière se propageant à travers la caméra et un circuit intégrateur du courant délivré par le photodétecteur, lequel circuit comporte une liaison électrique avec l'alimentation de photocathode permettant de couper ladite alimentation à l'aide d'un signal commandé par le courant intégré et délivré par ledit circuit intégrateur et, d'autre part, des circuits assurant la synchronisation d'ouverture de caméra avec le démarrage de l'intégration du courant du photodétecteur. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le photodétecteur est placé derrière l'écran de l'in tensificateurd'images et reçoit du flux de lumière de ce dernier. 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le photodétecteur prélève le flux de lumière en amont de l'intensificateur d'images. 5/ Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que les moyens pour intégrer et mesurer la quantité de lumière reçue par le film sont constitués, d'une part d'un circuit intégrateur placé dans le circuit d'alimentation d'écran de l'intensificateur d'images lequel circuit comporte une liaison électrique avec l'alimentation de photocathode permettant de couper ladite alimentation à l'aide d'un signal commandé par le courant intégré et délivré par ledit circuit intégrateur et, d'autre part, des circuits assurant la synchronisation d'ouverture de caméra avec le démarrage de l'intégration du courant d'écran. 6/ Dispositif du genre caméra de prise de vues comprenant un intensificateur d t images à galette de microcanaux de l'art connu muni d'un dispositif d'asservissement et de contrôle de l'illumination du film selon l'une des revendications 1 à 5.