Brevet FR2431658A1 — publié le 19800215

La présente invention concerne un dispositif pour modifier en continu le flux lumineux d'un projecteur de scène de grandes dimensions. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif permettant d'assombrir ou d'éclairer en continu une image projetée par un projecteur de scène de grandes dimensions, comportant un objectif à plusieurs lentilles ainsi qu'une lampe halogène métal à lumière du jour (projecteur HMI), comportant un dispositif d'assombrissement suceptible d'etre mis dans le faisceau lumineux. Un tel dispositif est décrit dans le prospectus "PANI BP 4 HMI Projection, Eine Brücke zwischen Illusion ... " de la Société Ludwig Pani Lichttechnik und Projektion, Vienne (Autriche) ainsi que dans les DE-OS 2 319 800 et 2 319 799. Il est souvent nécessaire dans les projections sur les scènes de grandes dimensions, d'assombrir ou d'éclairer progressivement l'image projetée pour faire disparaître lentement une image et en même temps de faire apparaître une autre image d'un autre projecteur c de scène de grandes dimensions. Pour un tel assombrissement d'une image de projection, on rencontre des difficultés importantes car la solution la plus évidente consistant à atténuer ou à augmenter le flux lumineux (assombrissement ou éclairage) par une commande plus ou moins forte du courant électrique d'alimentation de la lampe de projection est possible dans les projecteurs de type HMI utilisés pratiquement exclusivement, qui comportent des lampes de type HMI, c'est-à-dire des lampes métal-halogène. De telles lampes fournissent un flux de lumière utile, remarquable pour une construction relativement petite de la lampe, une faible consommation de courant et un spectre de couleurs de la lumière émise qui est pratiquement identique à la lumière du jour. De telles propriétés remarquables des lampes HMI reposant sur le principe de la décharge dans un gaz résultent de ce que pour une décharge de gaz, de base, pour une teinte donnée on obtient des fractions supplémentaires de spectre en mélangeant de terresrares (lanthamides). Ces terres rares qui ne se vaporisent qu'a' certaines températures assurent à la lampe HMI une température de couleur correspondant å celle de la lumière diurne- habituelle; ces lampes interdisent par ailleurs de réduire le flux lumineux (assombrissement) de la lampe en réduisant la puissance fournie car dans ce cas les fractions de couleur du spectre disparaissent il est également possible que pour certains types de lampes, la décharge décroche entrainant l'extinction de la lampe. De ce fait, on utilise souvent un dispositif mécaniqueoptique, motteux pour atténuer ou réduire l'éclairage de l'image projetée par des projecteurs pour scènes de grandes dimensions, du type ci-dessus. Ces dispositifs sont placés extérieurement devant l'objectif et se composent essentiellement de coins gris, qui coulissent l'un dans l'autre et qui présentent comme cela est connu pour de tels coins, des zones de transparence absolue à la lumière, qui absorbent des teintes de gris de plus en plus prononcées jusqu'au noir complet. De tels coins de gris sont glissés dans le faisceau lumineux par un système d'assombrissement particulier dans l'appareil de projection connu, ce système étant commandé par un moyen électronique et un réglage électrique, pour arriver à un assombrissement ou un éclairage souhaité, qui avant tout doit etre régulier.Par régularité, on entend un assombrissement qui assure que l'ensemble de l'image projetée tant au centre de l'image que dans la zone périphérique, présente un éclairage- régulier (dans le sens croissant ou le sens décroissant) pour assurer une impression visuelle naturelle d'un assombrissement et d'une diminution continue de l'image. Un tel dispositif d'assombrissement connu est extrêmement complexe et coûteux et de plus d'une forme très peu engageante car ce dispositif se place en avant du projecteur proprement dit pour être monté sur celui-ci et dépasse très largement son extension et nécessite en outre un réglage électronique compliqué. Dans ce contexte, il faut prévoir des moyens considérables notamment pour la réalisation du coin gris. Ces moyens sont liés à un savoir-faire technique très important car les coins de gris doivent d'une part être réalisés de façon à ne pas entrainer un décalage de la tempé- rature de couleur du faisceau lumineux résiduel, qui les traverse; par ailleurs, les coins de gris s'échauffent très fortement à cause des quantités de lumière qu'il absorbent, ce qui rend nécessaire un moyen de refroidissement adéquat.En outre, cette solution ne permet pas d'éviter complètement que dans ce procédé d'assombrissement utilisant des coins de gris, coûteux, on déforme l'impression de lumière du jour, très belle de la lampe HMI, puisque les coins de gris ont une légère coloration verte-bleue ou provoquent une telle coloration. Un autre inconvénient du dispositif connu est d'entraîner des difficultés du fait de son encombrement considérable, ne permettant pas de dispoeer côte à côte plusieurs projecteurs ou de les associer de façon souhaitable. Par ailleurs, contrairement aux installations de projection usuelles, dans lesquelles on recherche un rendement lumineux maximum, cela nest pas possible pour les projecteurs de scènes de grandes dimensions comportant des dispositifs d'assombrissement avec des lampes HMI, car pour des raisons artistiques de mise en scène, il faut d'une part fonctionner avec des clartés de l'écran, plus grandes et d'autre part il faut diaphragmer sans modifier la température de couleur lors des changements de scène, conditions qui sont absolument nécessaires. La présente invention concerne à cet effet un projecteur du type ci-dessus caractérisé en ce que le dispositif d'assombris sement est prévu en un endroit à l'intérieur de la zone de l'objectif déterminé par les lentilles et dispose d'éléments d'as sombrissements mécaniques quipermettent de couper brusquement le passage des rayons lumineux, ces éléments étant réalisés de façon à pouvoir être déplacés de ltextérieur vers l!intérieur ou inversement,à la périphérie suivant une forme d'anneau pour couper brusquement c'est-à-dire de façon progressive le faisceau lumineux. L'invention crée ainsi un projecteur pour -scènes de grandes dimensions, qui soit facile à manipuler et peu encombrant, n'entraine aucun décalage de la température de couleur, peut se monter à l'intérieur du projecteur, ee manoeuvre facilement et se réaliÇ façon peu conteuse. I1 est particulierement avantageux que l'ensemble des circuits de commande électroniques, complexes pour le déplacement des coins de gris, disparaissent complètement et que les coins de gris qui présentent des transitions de noir progressives, ne sont plus nécessaires. Le dispositif de modification du flux lumineux (assom brissement-eclairage) n'apparaît pratiquement plus sur l'appareil de projection pour les scènes de grandes dimensions et est particuliè remit intéressant sur le plan du colt, ce qui constitue un élément important, car les coûts sont pratiquement réduits d'un ordre de grandeur ; en d'autres termes, lescoûtsdes dispositifs de modifi cation de flux lumineux, actuels qui sont de plusieurs milliers de francs, nbntrainent plus selon la présente invention que des frais supplémentaires pour le dispositif qui sont de l'ordre de plusieurs centaines de francs. Il est particulièrement avantageux dans le cadre de la présente invention de fonctionner sans aucune modification de la température de couleur, c'est-à-dire que la lumière du jour émise par la lampe HMI et qui est particulièrement bonne, reste conservée jusqu'à la disparition complète de l'éclairage. Il est particulièrement important que le dispositif selon l'invention effectue l'assombrissement ou l'éclairage c'est-à-dire ltensemble de l'opération du diaphragme, avec un effet de régularité absolu pour l'oeil ; cela signifie que les zones périphériques et le centre de l'image apparaissent avec le même éclairage (clair-sombre) pour l'oeil.Cet assombrissement régulier constitue l'essentiel de la présente invention car pour des raisons physiques, le centre d'une image de projection est toujours sensiblement plus clair et les coins ou les bords de l'image sont toujours sensiblement plus sombres. Dans une image projetée, l'oeil humain ne perçoit d'abord que le milieu de l'image et le dispositif selon l'invention permet en utilisant de telles données physiologiques, de ne commencer effet d'assombrissement d'abord qu'au centre, puis à l'instant lorsque l'ensemble de l'image est réellement éclairé de façon régulière pour des raisons physiques, de poursuivre la diminution de la clarté, en continu de façon régulière. Or, cette opération est particulièrement avantageuse car pour des intensités d'éclairage faibles, l'oeil humain est très sensible à la lumière pour des raisons physiologiques, et l'invention permet dans ce cas également d'éviter des diminutions partiel les de la clarté de l'image pendant l'opération d'assombrissement. De façon globale, le dispositif selon l'invention permet un assom brissement ou un éclairage parfaitement régulier qui soit notamment adapté au système de vision. Un autre avantage de l'invention est-que malgré l'tinté gration à demeure du dispositif d'assombrissement selon l'invention dans l'objectif, ce dispositif n'est pas gênant dans les conditions normales lorsque l'image de projection doit être complètement éclairée ; à tout instant, on peut mettre en oeuvre le procédé d'assombrissement par une translation simple, mécanique, qui est le cas échéant réglee de façon électronique. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente un objectif à lentilles multiples (trois lentilles) de l'appareil de projection pour scene- de grandes dimensions, représenté de façon très schématique, montrant les rayons de lumière optiques, à savoir un fasiceau central et un faisceau incliné pour l'éclairage des coins de 1' image. - la figure 2 montre un mode de réalisation possible d'un dispositif d'assombrissement mécanique, également de façon schématique. I1 est à remarquer avant d'examiner la présente invention, que l'on rencontre des difficultés considérables précisément pour la régularité de l'assombrissement voulu dans des projections sur des scènes de grandes dimensions, dans lesquelles on ne peut modifier le courant électrique d'alimentation de la lampe pour assurer un assombrissement ou un éclairage, car l'introduction partielle de systèmes coupant le passage des rayons lumineux entraine une irrégularité absolue de l'effet d'assombrissement, que ces dispositifs soient prévus soit en avant, soit en arrière de l'objectif dans le plan image ou dans la zone du condenseur. La seule solution envisageable en pratique, qui wxis~te jusqu'à présent consiste a' 'introduire en continu des éléments présentant -une graduation de noir progressive, dans le faisceau lumineux, dest-à-dire d'utiliser un dispositif d'assombrissement présentant les inconvénients déjà énoncés précédemment. La raison en est que l'on ne peut pratiquement pas réaliser une atténuation régulière de la clarté de l'image comme cela sera examiné ci-après à l'aide de la description de la figure 1. L'objectif représenté à la figure 1 est une optique de restitution qui se compose de trois lentilles à savoir : une première lentille la biconvexe, une lentille centrale ou seconde lentille lb biconcave et une troisième lentille lc. La description ne portera pas sur la structure mécanique proprement dite de l'objectif 1 de la figure 1 ; le contour en pointillé 2 représente le boîtier de l'objectif qui comporte des moyens de fixation habituels des lentilles déterminant la position de ces lentilles dans leur combinaison suivant l'axe. Dans la description ci-après on traite l'objectif en supposant que la lumière incidente vienne de la gauche selon le plan de la figure et que l'image est formée à droite. En réalité, l'image à projeter (diapositive) vient à droite de la lentille lc alors que l'image projetée est formée à grande distance à gauche de la première lentille la.Pour cette raison, les rayons lumineux dans la zone A à gauche de la lentille la sont pratiquement parallèles. A la figure 1, on a représenté deux chemins différents des faisceaux lumineux à savoir un faisceau central 3 représenté par des traits épais et qui est formé par les rayons périphériques qui traversent suivant le tracé schématique, les diverses lentilles la, lb, lc de l'objectif 1 et convergent sous l'effet de la dernière lentille lc pour former la zone centrale de l'image, la convergence se faisant sur l'axe optique portant la référence 4. Un autre faisceau lumineux, incliné, porte la référence 5 ; ce faisceau traverse l'objectif 1 comme cela est représenté de façon schématique et aboutit comme on le constate dans les coins de l'image pour éclairer les coins de l'image projetée. Ces deux tracés des faisceaux à savoir le faisceau central 3 et le faisceau 5 incliné, montrent qu' une tentative consistant à atténuer la lumière en diaphragmant les zones périphériques du faisceau lumineux en avant ou en arrière de l'objectif ne peut se traduire par une coupure ou un affaiblissement essentiellement du faisceau incliné 5, ce qui atténue encore plus l'éclairage déj-â moindre des coins de l'image et entraine un assombrissement ou un éclairage trop irrégulier pour être acceptable de l'image projetée. Par contre, si l'on met les éléments d'assombrissement qui dans ce cas ne nécessitent aucune transition de noir, progressive, à l'endroit indiqué par la flèche C, c'est-à-dire à l'intérieur de l'objectif, en allant de l'extérieur vers l'intérieur et de préférence à la périphérie de la zone traversée par le faisceau lumineux, on constate tout d'abord que le faisceau central 3 subit une atténuation même si celle-ci est légère, pratiquement en même temps que l'affaiblissement du faisceau lumineux faisant partie du faisceau incliné 5 servant à l'éclairage des coins. On arrive ainsi à une régularité totale de l'assombrissement ou de l'éclairage de l'image projetée et qui de plus s'adapte aux caractéristiques physiologiques de l'oeil le cas échéant, car pour une introduction dans la zone C, on obtient un effet d'assom brjssement, primaire, léger au centre, puisque l'oeil humain perçoit au centre et reçoit ainsi un assombrissement en cours, qui est parfaitement régulier. Il est évident que les tracés indiqués des rayons lumineux ne constituent qu'un exemple schématique ou qualitatif et ont été exagérés pour faciliter la compréhension. De façon relativement simple et surprenante, la présente invention permet d'assombrir parfaitement régulièrement l'image projetée par un projecteur pour scènes de grandes dimensions du fait qu'à un endroit à l'intérieur de l'objectif (en principe pour cela, on ne peut envisager que la zone comprise entre la lentille a et la lentille b, suivant les effets auxiliaires recherchés) en introduisant vers l'intérieur ou en retirant vers l'extérieur aussi régulièrement que possible à la périphérie, des éléments d'assombrissement qui coupent de façon brusque le passage des rayons au niveau du bord. Un tel dispositif d'assombrissement peut comporter un grand nombre d'éléments distincts d'assombrissement qui sont réalisés en métal ou en un autre matériau non transparent à la lumière et qui sont imbriqués et réunis de façon à limiter le passage des rayons lumineux de l'intérieur vers l'extérieur ou inversement, suivant une forme annulaire, à travers l'objectif à l'endroit C ou dans tous les cas en un endroit compris entre les deux lentilles extérieures la et lc. Il est clair que l'on peut monter de façon particulièrement avantageuse un diaphragme de type en iris, tel que celui représenté à la figure 2.Le dia phragme ew iris 6, se compose d'un grand nombre de lamelles distinctes 7a, 7b, 7c etc qui se chevauchent les unes des autres pour former une ouverture pour le passage des rayons lumineux, essentiellement en forme de -cercle dont le diamètre varie ; ainsi en déplaçant simplement la zone de recouvrement des divers éléments 7a, 7b et 7c, on modifie l'ouverture de passage des rayons lumineux. Comme la réalisation d'un tel diaphragme en iris est connue en soi, il n'est pas nécessaire de détailler ce diaphragme ; il est uniquement important que ce diaphragme soit situé dans la zone des lentilles de l'objectif du projecteur pour scènes de grandes dimensions. On constate qu'un tel diaphragme en iris est d'une fabrication très peu couteuse et précisément du fait de l'utilisa tion de lampes de type HMI, il ne se produit pas d'échauffement trop important à cet endroit. A la place du diaphragme en iris, on peut également utiliser un dispositif d'assombrissement dit en" oeil de chat", composé de pièces de tôle qui coulissent les unes par rapport aux autres, c'est-à-dire qui délimitent une ouverture en forme de carré posée sur l'un des sommets. REVEND ICAT IONS 10) Dispositif pour modifier en continu de façon progressive (assombrissement-éclairage) une image projetée par un projecteur pour scène de grandes dimensions, qui comporte un objectif à plusieurs lentilles et une lampe halogène-métal donnant une lumière diurne (projecteur HMI) comportant un dispositif d'assombrissement qui peut venir dans le faisceau lumineux, dispositif caractérisé en ce qu'il'seplace en un endroit C à l'intérieur de la zone déterminée par les lentilles (la, lb, lc) de l'objectif, et se compose d'éléments d'assombrissement (7a, 7b, 7c) mécaniques qui coupent de façon brusque le passage des rayons lumineux, ces éléments étant réalisés de façon à pouvoir se déplacer en anneau, de façon périphérique de l'extérieur vers l'intérieur et inversement. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'assombrissement est monté à l'intérieur de l'objectif quel que soit le nombre de lentilles constituant cet objectif, en un endroit qui permet un assombrissement pratiquement régulier de l'ensemble de l'image. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans un objectif (1) formé de trois lentilles (la, lb, lc) le dispositif d'assombrissement est prévu entre la première lentille (lc) projetant l'image (objet), lentille qui est de préférence biconvexe, et la lentille centrale (lb), de préférence biconcave, au voisinage de cette dernière. 40) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (7a, 7b, 7c) du dispositif d'assombrissement se chevauchent pour former une ouverture de passage du faisceau lumineux, de forme essentiellement circulaire et dont le diamètre soit variable. 50) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif d'assombrissement est un diaphragme en iris (6). 60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif d'assombrissement est un oeil de chat formé d'éléments de tôle coulissants les unes par rapport aux autres et qui délimitent une ouverture en forme d'un carré disposée sur un sommet.