Brevet FR2535073A1 — publié le 19840427

Appareil photographique à commande d'exposition. La présente invention concerne un appareil pho- tographique dans lequel on réalise une mesure photométrique d'une image originale en utilisant un détecteur optique et dans lequel on réalise la commande de l'exposition en fonction du signal provenant de ladite mesure. Généralement, dans les appareils photographiques usuels, on détecte la densité de l'image originale au moyen d'un certain détecteur optique et on commande une certaine quantité d'exposition sur un matériau sensible (qui sera ap- pelé film photographique) en fonction de la valeur détectée. Lorsque l'on utilise un tel appareil photographique usuel, il arrive fréquemment que non seulement on doive changer la densité en fonction de l'image originale mais aussi le grandissement photographique et la valeur du diaphragme de la lentille Ainsi c'est un important problème de fournir une exposition appropriée au film photographique en correspon- dance exacte avec ledit ou lesdits changements Pour résoudre le problème, une méthode idéale serait de prévoir un détecteur optique dans le plan focal image ou dans sa proximité Dans cette optique, de nombreuses tentatives ont été faites, telles que celles décrites dans le brevet américain 3 907 428 et d'autres publications Par ailleurs, dans le cas d'un appareil photographique automatique, du fait qu'il est souvent difficile de prévoir le détecteur optique sur le plan focal image ou dans sa proximité du fait de la structure de l'appareil, le détecteur optique est prévu à une position déterminée diffé- rente du plan focal image ou de la proximité de ce dernier, comme cela est écrit dans l'art de la technique indiqué dans la demande d'utilité japonais Sho -56-135418 Mais un tel appareil usuel n'est, disponible que pour l'agrandissement -2- fixé ou spécifié préalablement et non pour tout autre agrandis- sement optionel. C'est donc un objet de la présente invention de résoudre le problème décrit ci-dessus et, plus particulièrement, de fournir un appareil photographique qui soit disponible non seulement pour l'agrandissement spécifié ou fixé mais pour tout autre agrandissement optionnel. L'appareil photographique selon l'invention comprend-: ( 1) un détecteur optique qui est prévu en un empla- cement dans lequel on peut atteindre de la lumière provenant d'une source de lumière disposée du côte image de la lentille et qui n'est pas du tout dans le plan focal image ni à sa proximité, ( 2) un dispositif correcteur grâce auquel une cwantité de lumière reçue par leiit détecteur optique présente une relaion avec une quantité de lumière reçue sur le plan focal image, et ( 3) une unité de commande destinée à commander l'exposition en fonction d'un signal corrigé par ledit dispositif correcteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui suit, faite à titre illustratif en se référant aux dessins sur lesquels La Figure 1 représente un principe sur lequel la présente invention est basée, Les Figures 2, 3 (A) et 3 (B) sont des représen- tations typiques de modes de réalisation conformes à la présente invention, et La Figure 4 est un schéma synoptique représentant la partie essentielle de l'unité de commande d'exposition qui comprend un dispositif correcteur conformément à la présente -3- invention. La Figure 1 représente un principe selon lequel la quantité de lumière reçue par le détecteur optique est en relation avec une quantité de lumière reçue par le plan focal image Sur cette figure, si l'on suppose qu'un diaphragme réel d'un système de lentille a la forme d'un cercle de rayon R, chaque flux incident provenant d'un point objet P vers le système de lentille de manière à former une image est compris dans un cône dont le sommet est ledit point objet P et dont la base est une pupille d'entrée (diaphragme) De la même manière, le flux convergent sur le point image P' est compris dans un cône dont le sommet est le point P' et dont la base est une pupille d'entrée Ainsi le point objet P et le point image P' sont conjugués l'un avec l'autre, le premier étant le point image de l'autre et inversement. Le flux F entrant dans la pupille d'entrée précitée peut être déterminé de la manière suivante. Si l'on suppose qu'une petite surface d S qui est disposée sur l'axe optique de la lentille (O) verticalement par rapport audit axe est une source de lumière à diffusion parfaite et présentant une luminance L (en cd/m 2), l'intensité lumineuse dans la direction de O est égale à L x d S x Cos O et l'angle solide dw est donné par l'équation suivante dew ( 2 R) x (r x dé) ( 2 t x r sin O) x (r x dé) = 2 xsine x dé Par conséquent, le flux d F compris dans ledit angle solide dw est obtenu par l'équation suivante: -4- d F = (T x d S cos@) x ( 2 tsine x dé) = 2 l x sine x cosé x d O Ainsi le flux total peut être calculé de la manière suivante: F = 2 XL x d Jefsin O x cosô X dé =;L x d Sf sin:x de = xl x d S - x cos 2 j D = là x d S Bh ( 1 cos 2 @ _XL x sie x d S ( 1) Le flux cité ci-dessus après être passé à travers le système de lentille converge vers une surface d S' qui est une image de la surface d S Alors, si k est le facteur de transmission du système de lentille, l'éclairement E de l'image a l'expression suivante: E kz L si X, d S d Sl A cet égard, du fait que l'indice de réfraction de l'espace du côté de la source de lumière est équivalent à celui du côté de l'image, la condition des sinus est satis- faite par l'équation sin'O' d S et, par conséquent, n d S e l'équation précédente ( 2) peut être écrite de la manière suivan- te: E = kx L sin ' ( 3 3 n De cette manière dans le système de lentille idéal, l'éclairement de l'image de la source lumineuse à diffusion parfaite dépend de l'angle 8 ' défini par la pupille de sortie -5- au point image et est équivalent à l'éclairement produit lorsqu'une source de lumière en forme de disque à diffusion parfaite de la même dimension et de luminence k L est placée à l'emplace- ment de la pupille de sortie En effet, la présente invention utilise le principe ci-dessus et, plus particulièrement, est basée sur la relation entre le flux reçu par la surface S disposée sur l'axe optique, du côté de la surface image et à distance de la surface de formation de l'image, et le flux reçu par la surface S disposé sur l'axe optique dans le plan focal image. De ce fait le flux Fo reçu par la surface S dans le plan focal image est exprimé, en fonction de l'équation 3, de la manière suivante: F O = kt I sin'Ix S ( 4) De la même manière le flux F reçu par la surface S qui est à la distance 1 du plan focal image, comme représenté à la Figure 1, s'exprime de la manière suivante: F = kt I sin 2 O" x S ( 5) La relation F ( 0) entre les deux équations pré- cédentes peut s'écrire de la manière suivante, en se basant sur le flux du détecteur optique: 2, 2 sint t' F (O) = j 2, Ensuite, considérant que sin = R b R et que sin 2 "el= R, l'équation précédente ( 6) RZ + Dl peut être transformée de la manière suivante: R 2 + ( 7) F (P) = Rz + b D -6- et en utilisant la longueur focale f, le grandissement m, le rayon R de l'ouverture de diaphragme et la valeur de diaphra- gme FNO, on peut obtenir les équations D= b 1 b = f ( 1 + m) et R= f 2 FNO Ainsi, sur l'axe optique,en fonction de la relation exprimée par l'équation ( 7), la quantité de lumière reçue par le détecteur optique qui n'est pas du tout disposé dans le plan focal image, peut être transform& en la quantité de lumière reçue sur le plan focal image, ce qui permet la commande de l'exposition. En outre, lorsque D > R ou lorsque le détecteur optique est maintenu éloigné du point principal de la lentille de plus de 3 fois le rayon R de l'ouverture de diaphragme même si l'on récrit l'équation précédente ( 7) comme suit, il reste une erreur qui n'est pas supérieure à 1 % F ( 6) % b( Et même lorsque le détecteur optique est disposé à un emplacement autre que l'axe optique, la relation avec le flux fourni pour l'emplacement correspondant sur le plan focal image peut être exprimée par les équations précédentes ( 7) ou ( 8) En effet, en tenant compte de la quantitép de lumière reçue par le détecteur optique non situé au plan focal image, la quantité a de lumière sur le plan focal image est exprimé de la manière suivante OC = F (o) X -7- Dans ce cas, lorsque D 3 R il faut appliquer l'équation ( 8). Conformément à la présente invention, on prévoit un mode de réalisation comportant un dispositif correcteur qui utilise la relation décrite cidessus de telle manière que la commande de l'exposition puisse être réalisée en fonction du signal corrigé fournir par ce dispositif correcteur. La Figure 2 est une représentation typique d'un mode de réalisation dans lequel la présente invention est associée à celle décrite dans la demande de modèle d'utilité japonais Sho 56-135418 de la déposante Sur la Figure 2, une lamelle d'obturateur 10 est prévue immédiatement derrière une lentille 2 à une distance pré-déterminée D du point princi- pal de la lentille (dans la Figure 2, l'emplacement du point principal de la lentille est simplement représenté au même emplacement que le diaphragme 6 de la lentille) Cette lamelle d'obturateur 10 est fixée sur l'arbre mobile en rotation d'un solenoide rotatif 11 fixé sur un support de lentille et l'action de déblocage est faite en un instant Un détecteur optique 1 est fixé sur la surface de réception de la lumière de la lamelle d'obturateur 10 de telle manière que le signal détecté par le détecteur puisse être envoyé à l'entré de l'unité 14 de commande de l'exposition par l'intermédiaire d'un dispositif correcteur 4 La mesure de la densité d'une image originale 3 est réalisée en éclairant au moyen d'une lumière présentant un éclairement approprié et provenant de l'arrière ou de l'avant de l'image originale 3 et en détectant la lumière transmise ou la lumière réfléchie (dans la Figure 2, c'est le premier cas qxi est représenté) au moyen du détecteur 1 Dans la disposition décrite ci-dessus, on peut déterminer une quantité appropriée d'exposition avant de photographier, c'est-à-dire lorsque le diaphragme est encore fermé. Dans le mode de réalisation précédent représenté à la Figure 2, du fait que la distance D entre le point principal -8- de la lentille et la surface de réception de la lumière du détecteur 1 est relativement courte, il est préférable de prendre l'équation ( 7) pour le facteur de correction F ( 0) dans le dispositif correcteur 4. La Figure 4 est le schéma synoptique d'une partie essentielle de l'unité de commande de l'exposition comprenant ledit dispositif correcteur 4 Pour le détecteur 1, on emploie un élément photo-électrique pour recevoir de la lumière tel qu'une photo-diode, ou un photo-transistor Le dispositif correcteur 4 comprend un circuit amplificateur 41 destiné à amplifier le signal électrique transmis de manière photo- électrique, une mémoire 42 pour mémoriser une constante de distance (D) entre le point principal de la lentille et le détecteur optique 1 ou une constante ( 1) pour calculer ladite distance D, un circuit de calcul 44 destiné à calculer le facteur de correction F ( 8) exprimé par l'équation ( 7) ou ( 8) en se basant sur ladite constante (D) ou (l),la valeur de diaphragme FNO (ou R) de la lentille et le signal de la distance (b) entre la lentille et le plan focal image (ce signal est fourni par un circuit 43), et un circuit multiplicateur destiné à calculer la quantité de lumière correspondant au plan focal image en multipliant le signal dudit facteur de correction F ( 0) par le signal de sortie d'amplification fourni par le circuit d'amplificateur 41. Le signal de sortie du dispositif correcteur 4 qui vient d'être décrit constitue le signal d'entrée de l'unité de commande d'exposition 14 grâce à laquelle on peut commander de manière appropriée l'exposition de l'appareil photographique. Les Figures 3 (A) et 3 (B) représentent deux autre modes de réalisation La Figure 3 (A) représente un mode de réalisation dans lequel le détecteur optique est disposé à l'intérieur d'un dispositif constituant un miroir semi réfléchis- sant 7 qui est fixé à un support de lentille (non représenté) -9- de telle manière que la lumière réfléchie à partir d'un miroir semi réfléchissant 8 puisse être détectée par le détecteur 1. Dans ce cas, le chemin optique entre le point principal de la lentille et le détecteur optique 1 est une distance D à laquelle on applique l'équation ( 7) ou ( 8) Ce mode de réalisa- tion peut être satisfaisant pour un dispositif de commande de l'exposition dans lequel l'exposition est arrêtée au moment o la quantité de lumière intégrée pendant l'exposition a atteint une valeur d'exposition appropriée (on l'appellera par la suite "un système à exposition intégrée") La correction nécessaire doit être faite sur la différence entre le facteur de réflexion et le facteur de transmission du miroir semi réfléchissant. A cet égard, on peut concevoir un autre mode de réalisation dans lequel, avec une structure similaire, on utilise un miroir à réflexion totale au lieu du miroir semi réfléchissant et dans lequel ledit miroir à réflexion totale est tourné de 900 de telle manière que l'on puisse faire le passage entre la mesure photométrique et l'exposition. La Figure 3 (B) représente un mode de réalisation dans lequel le détecteur optique est disposé à l'extérieur de la zone effective de photographie Une image originale 3 ' présentant une densité de référence est disposée en correspon- dance avec le détecteur optique 1 à l'extérieur de la zone effective d'image et on corrige l'exposition sur la base de la quantité de lumière provenant de ladite image originale 3 ' de telle manière que l'on puisse obtenir l'exposition appro- priée En outre, en disposant ledit détecteur optique sous l'angle prédéterminéa à un emplacement extérieur à la zone effective d'image, la distance D entre le point principal de la lentille et le détecteur optique 1 ' peut être une valeur fixe De la même manière, comme représenté par une ligne inter- rompue, la distance 1 entre le plan focal image et le détecteur optique 1 peut être une valeur fixe (dans ce cas la valeur est b 1 en fonction de la variation de la distance entre -10- la lentille et le plan focal image; D est une variable). On peut concevoir encore un autre mode de réali- sation en rendant ladite valeur D ou 1 variable en fonction de ladite distance b pour la focalisation de l'image bien que la structure dans ce cas puisse être compliquée Dans ce cas on applique l'équation ( 8) Le mode de réalisation de la Figure 3 (B) peut également être satisfaisant en application audit "système à exposition intégrée". La description ci-dessus d'exemples de réalisation de l'invention n'a été fournie qu'à titre illustratif et nullement limitatif et il est évident que l'on peut y apporter des modifi- cations ou variantes sans sortir du cadre de la présente invention. -11- REVENDICATIONS 1 Appareil photographique caractérisé en ce qu'il comprend ( 1) un détecteur optique ( 1,1 ') qui est prévu en un emplacement o peut parvenir la lumière provenant d'une source de lumière disposée du côté image de la lentille ( 2) et qui est essentiellement hors du plan focal image et n'est pas non plus à sa proximité, ( 2) un dispositif correcteur ( 4) grâce auquel une quantité de lumière reçue par ledit détecteur optique ( 1, 1 ') présente une relation avec une quantité de lumière reçue sur le plan focal image, et ( 3) une unité de commande ( 14) destinée à commander l'exposition en fonction d'un signal corrigé par ledit dispositif correcteur ( 4). 2 Appareil photographique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur optique ( 1) est prévu sur la surface réceptrice de lumière d'une lamelle d'obturateur ( 10). 3 Appareil photographique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur optique ( 1) est prévu sur un dispositif ( 7) constituant un miroir semi réfléchissant et fixé à un élément support de lentille. 4 Appareil photographique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur optique ( 1) est prévu sur un miroir à réflexion totale fixé sur un élément support de lentille Appareil photographique selon la revendication l,caractérisé en ce que le détecteur optique ( 1 ') est prévu à l'extérieur de la zone effective d'image. 6 Appareil photographique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte -12- un dispositif correcteur ( 4) dont le facteur de correction est égal à R + Dz pour obtenir une relation avec une quantité deu Iumîire reçue par le plan focal image, R étant le rayon d'ouverture de diaphragme de la lentille, D la distance entre la lentille et la surface de réception de la lumière et b la distance entre la lentille et le plan focal image. 7 Appareil photographique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif correcteur ( 4) dont le facteur de correction est égal à D 2 pour obtenir une relation avec la quantité de lumière reçue par le plan focal image.