Brevet FR2505511A1 — publié le 19821112

L'invention se rapporte à un dispositif d'éclai- rage pour projecteur de mise au point de caméra de télévi- sion couleur, à réglage de la couleur et de la brillance de la lumière, assurant un-degré élevé de stabilité et d'homo- généité de la couleur ainsi que du niveau de sensibilité et de lumière et comprenant une chambre de synthèse de lumières constituant un élément éclairant, des sources lumineuses qui éclairent l'intérieur de cette chambre de synthèse des écrans colorés qui sont disposés devant ces sources lumineuses et un dispositif destiné à régler l'in- tensité de la lumière envoyée dans la chambre par l'une au moins desdites sources lumineuses. Les caméras modernes de télévision couleur, dans lesquelles la mise au point électrique et l'adaptation aux propriétés optiques de l'objectif de prise de vues utilisé à un moment donné sont automatiques, doivent comporter un dispositif de projection qui forme une mire appropriée sur les tubes de prise de vues Cela est fait par exemple à l'aide d'un projecteur de mise au point, qui est d'ordinaire incorporé dans le bottier de l'objectif et qui communique avec le trajet optique des rayons provenant de l'objectif de prise de vues au moyen d'un miroir semitransparent monté pivotant ou fixe dans le système. Un élément essentiel de ces dispositifs est cons- titué par le système d'éclairage,qui a pour rôle d'éclairer une mire transparente avec une lumière de couleur et d'in- tensité déterminées La précision de réglage de la couleur désirée et la plage de réglage de l'éclairement des tubes de prise de vues doivent satisfaire à des conditions très sé- vères En outre, en règle générale, l'éclairement de la mire doit être uniforme et ne doit pas varier de plus de deux pour cent du milieu au bord Il faut donc garantir un degré très élevé d'homogénéité de la couleur et du niveau de la lu- mière Il faut par ailleurs pouvoir garantir toutes ces propriétés dès la mise en service de l'éclairage, et que celui-ci reste constant, même pendant une durée prolongée et dans des conditions extrêmes d'ambiance. Les dispositifs d'éclairage connus à ce jour, utilisés dans divers systèmes de projection, qui ne servent pas seulement à la télévision couleur et qui doivent émettre une lumière de couleur et d'intensité déterminées, sont des systèmes dans lesquels la couleur désirée est obtenue généralement par synthèse additive ou soustractive des composants colorés de la lumière L'uniformité de couleur et d'éclairement sur tout le champ de l'image est cependant de faible qualité dans ces appareils La varia- tion atteint localement 5 à 10 % La stabilité de la lumière pendant un long intervalle de temps et dans des conditions extrêmes d'ambiance y est aussi insuffisante. La demande DE-A no 2 813 262 a décrit un sys- tème de projection pour caméras de télévision couleur, dans lequel la lumière de la couleur désirée est obtenue par synthèse additive des composants colorés Ce système com- porte un dispositif destiné à émettre des composants lumineux de la couleur à l'intérieur du dispositif de projection de la mire de mise au point, un dispositif destiné à régler l'intensité lumineuse d'au moins l'un de ces composants et un dispositif destiné à réunir de nouveau un certain nombre desdits composants. Cette solution présente les inconvénients suivants: Il n'est pas possible d'obtenir un éclairement extrêmement uniforme sur toute la surface de la mire avec un condenseur usuel. L'uniformité de la couleur de l'éclairement sur toute la surface de l'image dépend de la qualité de la synthèse des divers composants de cette couleur dans le plan objet du condenseur Cela n'est possible que de manière très compliquée avec le système connu. Il faut un certain temps à la couleur et à l'in- tensité d'éclairage, après allumage des lampes, pour se stabiliser, c'est-à-dire qu'il faut attendre qu'un équi- libre de températures se soit établi dans les filaments des lampes Cela a pour conséquence qu'au début de l'ali- gnement automatique de la caméra, qui ne dure que quelques minutes, les conditions d'éclairement sont autres qu'à la fin, de sorte que l'alignement-de la caméra peut être défectueux Les conditions extrêmes d'ambiance,auxquelles la caméra peut être soumise,agissent de façon encore plus négative sur ce comportement. En raison du nombre des divers éléments optiques, la conformation d'ensemble de ce système connu est volu- mineuse et compliquée Mais, comme ce projecteur de mise au point doit être d'ordinaire incorporé dans le bottier de l'objectif existant, l'encombrement et le poids du sys- tème jouent un rôle important. On trouve d'autres exemples connus d'utilisation de la synthèse additive ou soustractive de couleurs dans un système d'éclairage pour divers appareils d'agrandis- sement en couleurs Le principe consiste à filtrer la lu- mière provenant d'une ou plusieurs lampes et à en mélanger les composants par addition ou soustraction dans une chambre de synthèse En modifiant la tension d'alimentation des lampes ou en intercalant des écrans colorés sur le trajet des rayons lumineux, on obtient des mélanges de couleurs différents Ce qui importe dans tous ces appareils, c'est surtout l'intensité d'éclairement d'une assez grande surface et une large plage de réglage des couleurs, mais moins l'homo- généité absolue de l'éclairage à l'orifice de sortie de la chambre de synthèse Il n'est également pas exigé que la lumière soit très stable, ni dès l'allumage, ni dans des conditions extrêmes d'ambiance C'est pourquoi il ne con- vient pas d'utiliser ce principe généralement connu pour le-but mentionné plus haut. L'invention vise à remédier aux défauts précités et elle concerne un système d'éclairage assurant un degré élevé d'homogénéité de la couleur et du niveau de l'inten- sité lumineuse Elle vise par ailleurs à donner la possi- bilité de produire des synthèses de couleurs déterminées. Elle a encore pour but de maintenir constante la synthèse de couleurs établie sous des-éclairements dont l'intensité peut être modifiée par paliers; de garantir aussi une grande stabilité de la synthèse choisie et de l'intensité d'éclairement à tout moment sur les tubes de prise de vues, non seulement dès la mise en service du système, mais aussi dans des conditions extrêmes d'am- biance; de rendre le système d'éclairage simple, peu en- combrant, léger et facile à régler; et de ne contenir autant que possible aucun élément optique à mise au point délicate. Conformément à l'invention les partiesde la sur- face de la chambre de synthèse de lumière qui sont éclairées directement par les sources lumineuses se trouvent à l'exté- rieur d'un cûine formé par le prolongement dans la chambre des rayons extérieurs du faisceau lumineux émis par un ob- jectif de projection. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, les sources lumineuses qui éclairent directe- ment l'intérieur de la chambre de synthèse peuvent être des lampes devant lesquelles des lentilles sont intercalées, ou ces sources peuvent être partiellement masquées par des écrans. L'intérieur de la chambre de synthèse des cou- leurs peut être éclairé par les sources lumineuses par l'intermédiaire de guides de lumière, l'angle du faisceau qui pénètre dans ces derniers correspondant sensiblement à l'angle au sommet du cône lumineux qu'ils émettent à leur sortie. Le flux lumineux de chaque source peut être mesuré par un photodétecteur respectif, ou bien l'intensité de la lumière provenant de la chambre est mesurée par au moins un photodétecteur, et un circuit de réglage de type connu maintient la tension d'alimentation de chacune des sources à une valeur constante correspondant à la valeur de con- signe du flux ou de l'intensité lumineuse, respectivement. L'invention sera décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma du montage optique d'un projecteur de mise au point relié à un objectif de prise de vues et d'une partie d'une caméra de télévision couleur: la figure 2 est un schéma d'une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention la figure 2 A est une projection dans le plan A-A de la figure 2; la figure 3 est un schéma d'une seconde forme de réalisation du dispositif selon l'invention la figure 3 A est une projection dans le plan B-B de la figure 3 la figure 4 est un schéma d'une troisième forme de réalisation du dispositif selon l'invention; et la figure 4 A est une projection dans le plan C-C de la figure 4. La figure 1 représente le montage typique d'un projecteur de mise au point en liaison avec un objectif de prise de vues et d'une partie d'une caméra de télévision couleur Le projecteur demise au point, qui se compose d'un dispositif d'éclairage 1, (qui n'est représenté sur cette figure que sous la forme d'une source lumineuse), et d'un objectif de projection 2, est relié au faisceau sortant de l'objectif de prise de vues 4 par l'intermédiaire d'un miroir 3, qui peut pivoter. La structure géométrique d'une mire transparente est décomposée au passage dans un diviseur 6 de faisceau en trois couleurs composantes et projetée sur des tubes de prise de vues distincts 7, 8 et 9 sous la forme d'images rouge, verte et bleue. Les figures 2 à 4 représentent schématiquement le projecteur de mise au point sans sa liaison à l'objectif de prise de vues 4 Les formes de réalisation représentées sur ces figures ont en commun les caractéristiques sui- vantes: elles se composent d'une chambre 10 de synthèse de lumières, qui peut être par exemple une sphère-de Ulbricht, à l'ouverture de sortie de laquelle la mire transparente 5 est disposée; de chaque fois trois sources lumineuses 11, 12, 13 respectivement, qui éclairent l'intérieur de cette chambre de synthèse' de chaque fois trois écrans colorés 14, 15 ou 16 respectivement, transmettant surtout le rouge, le vert et le bleu, interposés devant ces sources lumi- neuses 11, 12 ou 13 et d'un dispositif non représenté, destiné à régler l'intensité de la lumière que lesdites sources 11, 12 ou 13 projettent dans cette chambre. Parles termes "chambre de synthèse de lumières", pouvant ne pas être une sphère de Ulbricht, on entend une cavité percée d'orifices d'entrée et d'une ouverture de sortie, dont les parois intérieures sont recouvertes d'un enduit blanc diffusant la lumière Après réflexion multiple des lumières qui pénètrent par les ouvertures d'entrée, il part de l'ouverture de sortie de la chambre une lumière diffuse, bien mélangée Dans des conditions déterminées, l'ouverture de sortie de ces chambres de synthèse de lumières peut constituer un émetteur de Lambert, c'est-à-dire un émetteur à brillance extrêmement homogène et à caractéris- tique de rayonnement cosinusoîdal. L'une de ces conditions est que l'intérieur de la chambre soit éclairé de manière convenable Ce mode d'éclai- rage dépend à la fois de l'application envisagée et de l'agencement du système optique monté en aval. Dans les formes de réalisation représentées, les rayons lumineux sont envoyés de façon que seules soient éclairées directement par les sources lumineuses 11, 12 ou 13 les parties de la surface de la chambre de synthèse qui se trouvent à l'extérieur d'un c 5 ne 17 formé par le prolon- gement dans cette chambre des rayons extérieurs 18 du fais- ceau émis par l'objectif de projection 2 C'est au moins dans cette plage angulaire ainsi limitée qu'il est possible de considérer l'ouverture de sortie de la chambre 10 comme constituant un émetteur de Lambert. La surface de base du cène 17, formée par la pa- roi intérieure de la chambre de synthèse 10, sera désignée par la suite par l'expression "champ d'éclairement 19 de l'objectif de projection 2 " Ce champ d'éclairement 19 oc- cupe une partie relativement grande de la surface inté- rieure de la chambre 10, laquelle est aussi petite, que possible D'autres pertes de surface proviennent des trois orifices d'entrée et de l'ouverture de sortie assez grande de la chambre 10, si bien que seule une petite surface reste exposée directement au rayonnement des sources lu- mineuses 11, 12 ou 13. On obtient l'éclairage recherché de certaines parties seulement de l'intérieur de la petite chambre de synthèse 10, sans recourir autant que possible à des élé- ments optiques auxiliaires,-en utilisant par exemple comme sources lumineuses des ampoules-lentilles, ainsi que le représente la figure 2 De la sorte, la lumière des lampes est émise en grande partis sous la forme de cônes de lu- mière 20 dirigés de façon que le champ d'éclairement 19 ne reçoive pas directement cette lumière des lampes Au lieu d'ampoules-lentilles, il est possible aussi d'utiliser des lampes ordinaires devant lesquelles des lentilles sont interposées. Sur la figure 3, les sources lumineuses 12 sont disposées assez loin des orifices d'entrée de la chambre de synthèse 10 et/ou des écrans opaques 21 sont disposés à ces ouvertures, de façon que, dans ce cas aussi, le champ d'éclairement 19 de l'objectif de projection 2 ne reçoive -pas directement de rayonnement lumineux. Au cas o il est commode de disposer les sources lumineuses à une certaine distance de la chambre de syn- thèse, pour des raisons de place par exemple, les orifices d'entrée de cette chambre peuvent être reliés à ces sources lumineuses 13 par des guides de lumière 22, ainsi que cela est représenté sur la figure 4. Dans cette forme de réalisation, l'angle d'inci- dence 23 du faisceau lumineux doit être choisi de façon que le cône de lumière 24 sortant du guide n'éclaire sur- tout que les surfaces de la chambre 10 qui se trouvent à l'extérieur du champ d'éclairement 19 de l'objectif de pro- jection 2. Les projections sur les plans respectifs indi- qués sur les figures 2, 3 et-4 respectivement représentées sur les figures 2 A, 3 A et 4 A, donnent des exemples de dis- position des sources lumineuses 1 l, 12 ou 13 et des ori- fices d'entrée de la chambre 10 de synthèse de couleurs. Le dispositif qui est destiné à régler l'inten- sité lumineuse des diverses sources 11, 12 ou 13 respec- tivement, et qui n'est pas représenté sur les figures, peut être par exemple un circuit électrique comportant des résistances variables Ce peut êtr aussi un dispositif purement mécanique de réglage de l'intensité lumineuse, non soumis à des variations électriques, composé de dia- phragmes-iris ou de coins neutres, disposés devant les sources ou les orifices d'entrée respectifs. Pour obtenir plusieurs niveaux d'intensité lumi- neuse en maintenant constante la couleur de la lumière, il est possible d'attribuer à chaque niveau un jeu des résistances variables précitées ou bien de monter divers écrans neutres derrière l'ouverture de sortie de la chambre de synthèse Il est également possible de régler l'inten- sité lumineuse au moyen d'un diaphragme-iris monté dans l'objectif de projection. Le côté d'entrée du circuit de réglage mentionné en préambule, et destiné à maintenir constante l'intensité lumineuse de consigne de chacune des sources de lumière, se compose, dans la forme de réalisation de la figure 2, de trois photodétecteurs 25 qui mesurant une partie du flux lumineux émis par chacune de ces sources 11 et qui trans- mettent les valeurs mesurées à un circuit de réglage de type connu, lequel maintient la tension d'alimentation de chacune de ces sources 11 à une valeur constante, corres- pondant au flux lumineux de consigne Des filtres calori- fuges 26 sont avantageusement disposés entre les sources lumineuses 11 et les photodétecteurs 25, afin d'empêcher ces derniers d'être exposés directement au rayonnement calorifique de ces sources 11. Une autre possibilité consiste par exemple à disposer les photodétecteurs à une certaine distance des sources lumineuses et à leur faire parvenir une partie de l'énergie lumineuse des diverses lampes par l'intermédiaire de guides de lumière. La figure 4 représente une autre forme de réali- sation du dispositif selon l'invention, destinée à maintenir constante l'intensité lumineuse des sources 13. L'intensité de la lumière obtenue par mélange dans la chambre 10 est mesurée par un photodétecteur 27, qui est disposé de façon à ne pas être exposé au rayonnement direct des sources lumineuses 13 Les valeurs mesurées par le photodétecteur 27 sont transmises à un circuit de réglage, qui maintient la tension d'alimentation de chacune des lampes à une valeur constante, correspondant à l'intensité lumineuse de consigne. Bien entendu, les deux formes de réalisation mentionnées du dispositif destiné à maintenir constante l'énergie lumineuse émise ne sont pas limitées à la forme de réalisation respective d'émission de lumière dans la chambre de synthèse 10, mais peuvent aussi être remplacées l'une par l'autre. L'invention propose donc un dispositif d'éclairage d'un projecteur de mise au point pour caméra de télévision couleur, qui est capable d'assurer un degré très élevé d'homogénéité de la couleur et du niveau d'une lumière dont la cou-leur et l'intensité sont réglables Ce disposi- tif rend également très stable l'intensité lumineuse sur les tubes de prise de vues, non seulement dès la mise sous tension du système, mais aussi dans des conditions extrâmes d'ambiance Le dispositif selon l'invention est très simple, peu encombrant, léger et exempt de mise au point, car il ne comporte aucun élément optique Un autre avantage consiste dans le fait que, grâce à la simplicité et au faible en- combrement du système, le dispositif d'éclairage peut être logé dans une très petite place et peut avoir un poids très faible, puisqu'il se compose essentiellement d'un corps creux. Il va de soi qu'il est possible, sans s'écarter du domaine de l'invention, d'apporter diverses modifications aux dispositifs d'éclairage pour projecteur de mise au point représentés et décrits. 250-551 1 REVENDICATIONS 1 Dispositif d'éclairage pour projecteur de mise au point, notamment pour caméra de télévision couleur, com- posé d'une chambre de synthèse de lumières qui constitue un élément éclairant, de sources lumineuses qui éclairent l'intérieur de cette chambre, d'écrans colorés qui sont inter- posés devant ces sources et d'un dispositif destiné à régler l'intensité de la lumière envoyée dans la chambre. par l'une au moins des sources, dispositif caractérisé en ce que les parties de la surface de la chambre ( 10) de synthèse de lumières, qui sont soumises au rayonnement direct des sources lumineuses ( 11,12 ou 13), se trouvent à l'extérieur d'un cône ( 17) formé par le prolongement, dans cette chambre ( 10), des rayons extérieurs ( 18) du faisceau lumineux émis par-un objectif de projection ( 2). 2 Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources lumineuses ( 11), qui éclairent directement l'intérieur de la chambre de syn- thèse de lumières, sont des lampes devant lesquelles des lentilles sont interposées. 3 Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources lumineuses ( 12), qui éclairent directement l'intérieur de la chambre de syn- thèse de lumières, sont partiellement masquées par des écrans ( 21). 4 Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources lumineuses ( 13) éclairent par l'intermédiaire de guides de lumière ( 22) l'intérieur de la chambre de synthèse delumières 5 Dispositif d'éclairage sdlon la revendication 4. caractérisé en ce que l'angle ( 23) du faisceau lumineux qui pénètre dans les guides de lumière ( 22) correspond sensiblement à l'angle au sommet du cône lumineux ( 24) formé à leur sortie. 6 Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flux lumineux de chacune des sources de lumière ( 11,12 ou 13) est mesuré par des photodétecteurs l 25), et en ce qu'un circuit de réglage connu maintient constamment la tension d'alimentation de chacune de ces sources ( 11, 12,ou 13) à une valeur correspondant à la valeur de consigne de ce flux. 7 Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'inten- sité de la lumière obtenue par synthèse dans la chambre de synthèse ( 10) est mesurée par au moins un photodétecteur ( 27), et en ce qu'un circuit de réglage connu maintient constamment la tension d'alimentation de chacune des sources lumineuses (l 11, 12 ou 13) à une valeur qui corres- pond à l'intensité lumineuse de consigne.