Brevet FR2581211A1 — publié le 19861031

Dispositif de projection de diapositives à source de lumière au xénon munie d'une lentille convergente. L'invention concerne les dispositifs de projection de diapositives. Dans certaines applications, la projection de diapositives doit s'effectuer avec une source de lumière très intense. Cela se fait à partir d'un projecteur de diapositives classique, démuni de sa source de lumière propre, fondée sur une lampe à filament. On place en dehors du projecteur une lampe à arc de xénon, assortie de moyens optiques qui réalisent une concentration de la lumière de l'arc. Une lentille divergente permet le guidage de la lumière à l'intérieur du projecteur de diapositives, en substitution de sa source de lumière. Les moyens optiques de concentration sont essentiellement définis par un réflecteur elliptique associé à la lampe à arc, et éventuellement par un miroir de renvoi à 450 environ. Avec la lentille divergente, ce montage conduit la lumière émise par la lampe au xénon, de façon qu'elle éclaire uniformément une diapositive. L'image de celle-ci est formée sur un écran à l'aide du système optique du projecteur. Dans ces mêmes applications à haute puissance lumineuse, il faut pouvoir faire des effets de lumière, et en particulier le fondu enchaîné. Contrairement aux lampes à filament, les lampes à arc de xénon ne permettent un réglage que dans un rapport 2 environ de leur flux lumineux. Or, effet subjectif de la lumière est logarithmique. Les sources au xénon doivent donc être accompagnées d'un système disposé dans le faisceau lumineux qu'elles produisent, et permettant une atténuation progressive de lumière jus qu'à extinction complète. La qualité optique des sources de lumière au xénon utilisées en projection de dispositives est définie par leur rendement global, par l'uniformité d'éclairement quelles procurent à leur puissance nominale, ainsi que par lluniformi- té d'éclairement que l'on obtient lorsque la lumière est atténuée par les organes de fondu enchaîné. Les dispositifs connus jusqu'à présent utilisent une lentille divergente, comme précédemment indiqué. Cette lentille divergente est naturellement située en avant du point de convergence des faisceaux lumineux issus du réflecteur elliptique associé à la lampe au xénon. Une telle lentille divergente a été jusqu'à présent considérée comme nécessaire, notamment parce qu'elle reçoit une intensité lumineuse répartie sur à peu près toute sa surface. La lentille est donc moins sensible aux contraintes thermiques, compte tenu de la haute température que produit la lampe au xénon. En revanche, l'uniformité d'éclairement obtenue n'est pas excellente. Pour l'améliorer, il est alors nécessaire de défocaliser la lampe par rapport à son réflecteur, ce qui diminue le rendement global.Là réside la première difficulté que l'on rencontre avec les projecteurs à diapositives à source au xénon de la technique antérieure. Un autre problème tient à ce que les dispositifs de fondu enchaîné qui accompagnent les réalisations connues jusqu'à présent sont de structure relativement complexe, dans le but d'obtenir une uniformité d'éclairement acceptable en lumière atténuée, et ce pour les différentes valeurs d'atténuation dont on souhaite disposer. La présente invention a essentiellement pour but de résoudre les problèmes exposés ci-dessus. De façon tout à fait surprenante, il sgest avéré possible d'utiliser comme lentille une lentille convergente, tout en modifiant les moyens optiques, à savoir essentiellement le réflecteur de la lampe àçarc, de manière à focaliser le rayonnement de l'arc en amont de la lentille convergente. Selon un autre aspect de l'invention, cette lentille convergente est asphériquer ce qui permet d'obtenir une excellen- te uniformité d'éclairement. De préférence, la lentille est en verre pyrex ou autre verre résistant thermiquement, ce qui lui permet de supporter de très forte puissances portées par un faisceau lumineux concentré En pratique, l'utilisation sn miroir de renvoi qui est du type froid" peut aussi contribuer à éviter les difficultés thermiques. Selon une au-re caractéristique de l'invention, le dispositif de fondu enchaîné peut alors être constitué d'un masque déplaçable pour faire partiellement écran aux rayons lumineu:, selon sa position De façon également surprenante, il a été découvert que le masque peut être disposé dans un plan choisi, situé entre la lentille convergen,e et le projecteur, près de la lentille Un masque disposé dans ce plan réalise une atténuation de lumière pratiquement uniforme sur la diapositive, même s'il n'obture le faisceau lumineux que de façon asymétrique. Avantageusement, ce masque peut être simplement découpé dans un disque, que l'on va faire tourner pour obturer plus ou moins le faisceau lumineux, d'un côté à l'autre de celuici, sous l'effet d'un moteur, lequel peut être un moteur à courant continu asservi en position. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés,-sur lesquels - la figure 1 illustre schématiquement un projecteur de diapositives selon la technique antérieure - la figure 2 illustre le projecteur de diapositives selon l'invention; - les figures 1A et 2A illustrent des courbes d'éclairement relatives aux dispositifs des figures 1 et 2, respectivement; et - la figure 2B illustre un masque utilisable selon l'invention. S'agissant d'optique, les figures sont incorporées à la description, pour compléter celle-ci et servir le cas échéant à la définition de l'invention. Les figures 1 et 2 font apparaître un projecteur de diapositives 1, illustré schématiquement avec son objectif de projection 10. La source lumineuse habituelle du projecteur (une lampe à filament) est enlevée de celui-ci. En remplacement, on va lui appliquer une source lumineuse externe par un orifice arrière 12 qui se trouve dégagé du fait de l'enlèvement de la source de lumière habituelle. Une source de lumière au xénon de la technique antérieure est illustrée sur la figure 1. Une lampe à arc de xénon 2, qui s'étend suivant un axe X'X, est munie d'un réflecteur en principe elliptique 3, assez ouvert. Le faisceau de lumière convergente produit par ce réflecteur 3 est renvoyé par un miroir 4, orienté à 450, pour aller suivant l'axe optique YY' du projecteur de diapositives 1. Un peu en avant de l'orifice 12 déjà mentionné est placée une lentille divergente 5. Cette lentille est situee en avant du point de convergence normal des faisceaux lumineux issus du réflecteur ellipsoïdal 3. Elle a pour effet de conduire la lumière à l'intérieur du projecteur de diapositives, sous la forme d'un faisceau optique sensiblement parallèle et à peu près uniforme. En pratique, cette uniformité n'est pas excellente. On connaît aussi des réalisations antérieures dépourvues du miroir 4, c'est-à-dire dans lesquelles la lampe 2 est directement placée suivant l'axe YY'. Les réalisations connues comportent encore un dispositif de fondu enchaîné (non représenté ici). Ce dispositif est placé soit en avant soit en arrière de la lentille divergente. Il est constitué d'un système relativement complexe composé soit d'une série de lamelles tournant autour d'axes parallèles situés dans le faisceau, soit de masques de forme compliquée, dans le but d'atténuer d'une manière sensiblement uniforme l'ensemble du faisceau. Comme la dimension de ce faisceau est du même ordre que le diamètre de la lentille, soit environ 4 à 5 centimètres, il apparaît que le système de fondu enchaîné est d'autant plus encombrant, lourd et coûteux que la largeur du faisceau est plus importante. Il est maintenant fait référence à la figure 2. Le réflecteur 13 de la lampe à arc est modifié de façon à être plus fermé. Le faisceau lumineux qu'il produit est repris par un miroir froid 4, pour venir se focaliser en un point F, un peut en amont de la lentille 15. En fait, on aura au voisinage du point F une image de l'arc, qui naturellement n'est pas ponctuelle. La lentille 15 est une lentille convergente, préférentiellement asphérique (comme connu de l'homme de l'art). Bien que le faisceau lumineux soit maintenant beaucoup plus concentré que dans le cas de la lentille divergente, il s'est avéré possible d'utiliser une telle lentille pour appliquer à une diapositive un faisceau lumineux bien délimité et tout à fait homogène. En effet, la qualité de répartition lumineuse obtenue sur l'écran (différence d'éclairement entre les bords et le milieu de l'image) atteint 75 sans dispositif supplémentaire, alors qu'une lentille divergente simple ne permet pas d'obtenir mieux que 60t sans défocalisation pour l'uniformité d'éclairement (norme de la Commission Supérieure Technique du Cinéma). En pratique, la lentille 15 est une lentille asphérique en pyrex, semblable à celle qu'utilise la source de lumière habituelle d'un projecteur de diapositives. On s'intéressera maintenant au dispositif de fondu enchaîné. Le faible diamètre du faisceau lumineux, qui peut être rendu inférieur à 3 cm, a d'ores et déjà pour conséquence que le dispositif de fondu enchaîné est peu encombrant. Ceci constitue un premier avantage à l'égard de la technique antérieure. De surcroît, il a été observé qu'une position particulière, dans un plan P situé légèrement après la lentille convergente 15, permet d'obtenir une répartition quasi-uniforme de l'éclairement à faible niveau de lriière, quelle que soit la forme du masque interposé sur le faisceau dans cc plan P. Le masque peut alors être très simplement monté sur un disque 18, dont l'axe 17 est mû en rotation contrôlée par un moteur 16, tel qu'un moteur à courant continu. Ce disque 18, qui est placé à quelques millimètres en aval de la lentille, comporte une ouverture qui, dans une position angulaire du disque 18, laisse passer la quasi-totalité du faisceau lumineux. En faisant maintenant tourner le disque, on atténue progressivement l'intensité de la lumière appliquée à la diapositive. Le masque étant dans le faisceau, la nonuniformité d'obturation du faisceau n'entraîne que faiblement une non-uniformité d'éclairement de l'image. On donne ci-après un exemple particulier de réalisation de l'invention - lampe 2, modèle CSX 500 W HCOF de PHILIPS; , - réflecteur 13, de demi-axes a = 140,5 mm b = 74 mm et de diamètre 140 mm à son ouverture; - miroir froid 4 muni d'un traitement multi-couches modèle R2 de la Société Française M.T.O.s - foyer F situé à 260 mm du sommet du réflecteur 13; - lentille 15 asphérique en pyrex de focale 35 mm; - plan P situé à 5 mm en aval de la lentille; - projecteur de diapositives 1 modèle Carrousel de la Société KODAK. La Figure 2A illustre la courbe d'éclairement E le long du contour utile D d'unie diapositive, telle qu'obtenue selon l'invention. Comparativement, la Figure 1A illustre ce que donne la technique antérieure en réglage normal (En) ou défocalisé (Ed). On remarque la transition brusque dséclai- rement obtenue selon l'invention, sur les bords de la diap- sitive,et la planéité de la courbe E le long de celle-ci. Le réglage défocalisé (Ed) n' arrive à une certains planéité qu'au prix d'une perte manifeste du rendement en lumière utile. La Figure 2B illustre une forme de masque utilisable, munie d'un verre dépoli 18D à la fin de sa fente unique, pour les niveaux lumineux très faibles. Revendications. 1. Dispositif pour la projection de diapositives comportant une source de lumière composée d'une lampe à arc de xénon (2), de moyens optiques (3,4) permettant une concentration de l'arc, et d'une lentille (5) permettant le guidage de la lumière à l'intérieur d'un projecteur de diapositives (1) démuni de sa source de lumière propre, caractérisé par le fait que la lentille (15) est une lentille convergente, lesdits moyens optiques (13,4) étant agencés pour focaliser le rayonnement de l'arc en amont de celle-ci. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend aussi un dispositif de fondu enchaîné comportant un masque (18) déplaçable pour faire partiellement écran aux rayons lumineux, selon sa position. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le masque (18) est mobile dans un plan choisi (P), situé entre la lentille convergente (15) et le projecteur (1), près de la lentille. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le masque (18), découpé dans un disque, est mobile en rotation commandée (16). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la lentille convergente (15) est une lentille asphérique. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la lentille (15) est en verre résistant à la chaleur. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens optiques comportent un miroir (4) de renvoi à 450 environ. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le miroir (4) est un miroir froid.