Brevet FR2667954A1 — publié le 19920417

"Dispositif compact de coloration de faisceau lumineux et objectif correspondant" La présente invention concerne un dispositif compact de coloration de faisceau lumineux et un objectif correspondant. Plus particulièrement un tel dispositif est destiné à équiper tout matériel de projection et notamment les projecteurs scéniques, de sorte à créer un faisceau lumineux coloré. I1 est déjà connu de placer une pluralité de filtres colorés sur le trajet d'un faisceau lumineux de sorte à le colorer. Comme cela est d'ailleurs détaillé dans le brevet FR-A-2 582 780, de tels filtres sont généralement au nombre de trois, auxquels peut éventuellement être associé un filtre non coloré dit de flou. Dans le dispositif connu, la pluralité de filtres colorés est placée en aval d'un ensemble objectif constitué par une pluralité de lentilles à la sortie du faisceau lumineux d'un projecteur. Chacun des filtres est réalisé en deux parties pouvant s'interposer partiellement ou totalement sur le trajet du faisceau lumineux de sorte à colorer ce faisceau. Les enseignements de ce brevet auquel il est demandé de se reporter, sont considérés comme faisant partie intégrante de la présente description. Un tel dispositif connu, fonctionne de manière satisfaisante, mais présente un inconvénient quant à son coût dans le cas de filtres de grandes surfaces. En effet, chacun des filtres, pour des raisons de dimensions est onéreux à fabriquer. Pour diminuer le coût d'un tel dispositif on est obligé d'employer des filtres colorés réalisés dans une matière dite gélatine moins onéreuse mais dont le comportement à l'usage peut devenir la source de difficultés ; la nécessité de limiter leur température à des niveaux inférieurs à 100 C exige une ventilation forcée, la coloration de ce type de matériau tend à se dégrader dans le temps, d'où la nécessité d'un entretien impliquant des remplacements périodiques. En outre le mécanisme permettant le déplacement de ces filtres est encombrant. Ceci en raison même des dimensions importantes de tels filtres. Ceci entraîne un dimensionnement important de tout le dispositif de coloration et donc un coût non négligeable. La présente invention cherche à pallier l'ensemble de ces inconvénients et à créer un dispositif compact de coloration de faisceau lumineux facile à réaliser, de faibles dimensions, permettant l'emploi de filtres colorés de bonne qualité, facilement adaptable sur les dispositifs de coloration connus, et économique à réaliser. A cet effet, la présente invention concerne un dispositif compact de coloration de faisceau lumineux pour projecteur, ledit projecteur étant du genre comportant une source lumineuse dite large, une pluralité de lentilles formant condenseur dont au moins une lentille asphérique, un objectif et une pluralité de filtres colorés dont chacun des filtres est réalisé en deux parties adaptées à s'interposer partiellement ou totalement sur le trajet d'un faisceau lumineux de section déterminée issu de ladite source, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'au moins un des dits filtres colorés est placé dans un plan de netteté de l'image de la source, et en ce que la section du faisceau lumineux dans ce plan est inférieure à ladite section déterminée. La présente invention concerne également un objectif compact de coloration pour projecteur du type comportant une source lumineuse dite large émettant un faisceau lumineux de section déterminée, caractérisé en ce que ledit objectif comporte une pluralité de filtres colorés, lesdits filtres étant réalisés en deux parties adaptées à s'interposer partiellement ou totalement sur le trajet du faisceau lumineux et étant placés à proximité d'un plan de netteté dans lequel la section du faisceau lumineux est inférieure à ladite section déterminée. Grâce à ces dispositions une miniaturisation du dispositif de coloration est possible. De ce fait la réduction des dimensions de chaque filtre permet avec un coût moindre, de réaliser ceux-ci en une matière de meilleure qualité que la gélatine, par exemple en verre dichroïque ou sous forme de filtre interférentiel, et d'améliorer ainsi la qualité de la coloration sans augmenter le coût de réalisation du dispositif tout en assurant une meilleure tenue aux températures. En effet, un tel matériau peut supporter sans inconvénient des températures pouvant atteindre 250 C. Grâce à cette disposition, on réduit de façon appréciable les dimensions d'un tel dispositif.Cette réduction des dimensions des éléments constitutifs du dispositif, permet avantageusement de faciliter l'entraînement et ou le déplacement de ces éléments, ceci grâce à des moteurs ou à des mécanismes de puissance moindre et donc, eux aussi, moins encombrants et moins onéreux. Un autre avantage de l'invention quand elle est utilisée avec un objectif autre qu'un objectif à diaphragme arrière, est de pouvoir placer la pluralité de filtres colorés à l'intérieur même d'un objectif, de sorte que le dispositif selon l'invention puisse être adapté à tous types d'appareils de projection existants, sans modification importante de ceux-ci et ceci simplement en changeant l'objectif. D'autres objets, avantages et caractéristiques de l'invention, ressortiront notamment de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, en référence à la figure unique annexée, représentant une vue schématique d'un dispositif compact de coloration de faisceau lumineux muni d'un objectif selon l'invention. Dans la forme de réalisation représentée, une source lumineuse 10 dite large (c'est-à-dire munie d'électrodes d'au moins 6 mm de large) présente à son intérieur deux électrodes 11 et 12 situées dans un plan P. Cette source lumineuse dite encore lampe à arc est constituée d'une ampoule de verre 13 renfermant en 14 un gaz inerte de manière connue en soi. Un miroir sphérique 15 est disposé en amont de la source 10 de façon à produire une image 11' et 12' des électrodes 11 et 12 à proximité des deux électrodes 11 et 12 et dans le plan P. En aval de la source lumineuse 10 on trouve successivement sur un axe optique A, un premier ensemble de lentilles 16 formant un condenseur comportant notamment une lentille dite asphérique 16a et un second ensemble de lentilles 17 formant un objectif. A l'intérieur de ce second ensemble de lentilles 17 on trouve une pluralité de filtres colorés 18 dont au moins un est placé sensiblement dans un plan P', dit plan de netteté de l'image de la source, dans lequel l'image des deux électrodes 11,12 et l'image des électrodes virtuelles 11' et 12' sont nettes. Chacun des filtres de cette pluralité de filtres colorés est réalisé en deux parties pouvant s'interposer totalement ou partiellement sur le trajet du faisceau lumineux émis par la source 10. Le fonctionnement d'un tel dispositif est décrit ciaprès. La source lumineuse 10 émet un faisceau lumineux 20. Une première partie de ce faisceau lumineux se dirige, comme représenté, en direction de l'aval du dispositif. Une seconde partie 21 de ce faisceau lumineux est, quant à elle, émise vers l'amont du dispositif en direction du miroir sphérique 15. Le miroir sphérique 15 réfléchit cette seconde partie 21 vers l'aval du dispositif. Ainsi toute la lumière émise par la source lumineuse 10 est finalement redirigée vers l'aval du dispositif. Le faisceau lumineux ainsi obtenu présente une section déterminée b et traverse le condenseur 16, de telle sorte qu'à la sortie de ce condenseur on obtienne un faisceau convergent 20'. On trouve à la sortie du condenseur un plan de netteté I. Ce plan est le plan de l'image projetée par le projecteur. Ce plan I est éclairé d'une manière uniforme par l'ensemble condenseur 16. L'objectif 17 permet de faire le point sur ce plan I pour projeter cette image sur un écran ou une scène en I'. A cet effet le faisceau lumineux convergent 20' pénètre à l'intérieur de l'objectif 17. Après avoir traversé un certain nombre de lentilles le faisceau convergent 20' présente un minimum de section dans un plan P' avant de devenir un faisceau divergent 20". I1 est à noter que non seulement le plan P' est celui dans lequel la section du faisceau lumineux est la plus faible de tout le dispositif, mais encore ce plan P' est un plan de netteté, dans lequel les images des électrodes 11 et 12 et des électrodes virtuelles 11' et 12' sont nettes. La localisation du plan P' est déterminée par les lentilles traversées par le faisceau lumineux. En fait par un calcul connu des lentilles du condenseur et de celles de l'objectif, il est possible de placer ce plan P', dit de reconcentration du faisceau, à un endroit approprié du trajet du faisceau lumineux, entre le plan P et la sortie de l'objectif 17. Les filtres colorés 18 sont placés au plus près possible de ce plan de reconcentration du faisceau. Chaque fois que cela est possible l'un au moins de ces filtres est placé directement dans le plan de reconcentration dudit faisceau, les autres filtres étant alors placés le plus près possible de ce plan. Dans l'exemple représenté après passage par ce plan P', le faisceau lumineux coloré divergent 20" passe par un dernier ensemble de lentilles avant de sortir du dispositif. A la sortie du dispositif selon l'invention, le faisceau lumineux coloré par la pluralité de filtres 18 est ensuite exploité pour tout besoin d'éclairage. Un écran ou une scène est ainsi placé dans un plan I'. Dans ce plan le halo lumineux H est coloré uniformément par le système de coloration, à condition, qu'il soit net sur l'écran. I1 est à signaler que l'on peut adjoindre aux filtres colorés 18 un ou plusieurs filtres non colorés destinés à créer un flou, un dégradé... etc... Pour une bonne efficacité des filtres ils doivent être les plus près possible du plan P'. En outre le plan P' est plus ou moins aisé d'utilisation en fonction de la longueur focale de l'objectif 17. Le fait que les filtres colorés 18 soient placés préférentiellement le plus à proximité possible du plan P', c'est-à-dire du plan de netteté dans lequel le faisceau lumineux est de plus faible section, implique que la pluralité de filtres colorés est de la plus petite dimension possible. Il en résulte qu'ils peuvent en raison de leur petite taille être fabriqués dans un matériau de meilleure qualité (un verre dichroïque ou un filtre interférentiel) et que cela n'implique pas de coût supplémentaire. En outre du fait de leur faible dimension, les mécanismes d'entraînement et de déplacement (voir brevet FR-A-2 582 780) sont plus petits, moins lourds, plus faciles à réaliser, et moins onéreux également. De ce fait il est avantageux de placer tout filtre muni d'un mécanisme de déplacement spécial dans le plan P'; ainsi le filtre et son mécanisme peuvent être de dimensions réduites. I1 résulte de tout ceci qu'une réduction importante des coûts de fabrication est réalisée, tout en améliorant la qualité de la coloration. L'ensemble du dispositif de coloration est, en outre, plus compact et directement adaptable sur le matériel existant. En effet du fait de la petite taille de la pluralité de filtres colorés, il est possible de placer ces filtres à demeure (de façon réglable) dans l'objectif 17 lui-même. De ce fait un simple changement d'objectif permet de transformer un projecteur existant en un dispositif de coloration compact selon l'invention. I1 est à noter que la lampe utilisée aurait pu être une lampe à filament. Dans ce cas les électrodes 11 et 12 sont remplacées par un filament de dimensions appropriées. De même l'objectif utilisé peut être un objectif dit "à diaphragme arriére". Avec un tel objectif le plan P' de reconcentration du faisceau lumineux se trouve situé entre le condenseur 16 et l'objectif. Les filtres sont alors placés dans ce plan P' ou le plus près possible de ce plan. De ce fait, les filtres sont placés en dehors de l'objectif 17. Cependant ces filtres sont toujours situés dans un plan où le faisceau lumineux présente un minimum de section. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, et englobe toute variante à la portée de l'homme de l'art. Ainsi, les filtres colorés peuvent être placés en l'un ou plusieurs des plans de netteté du dispositif. I1 n'est pas nécessaire de les placer tous à proximité du plan de netteté dans lequel la dimension du faisceau lumineux est la plus petite. REVENDICATIONS 1) Dispositif compact de coloration de faisceau lumineux pour projecteur, ledit projecteur étant du genre comportant une source lumineuse dite large (10), une pluralité de lentilles formant condenseur (16) dont au moins une lentille asphérique (16a), un objectif (17) et une pluralité de filtres colorés (18) dont chacun des filtres est réalisé en deux parties adaptées à s'interposer partiellement ou totalement sur le trajet d'un faisceau lumineux de section déterminée (d) issu de ladite source (10), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'au moins un des dits filtres colorés (18) est placé dans un plan (P') de netteté de l'image de la source (10), et en ce que la section du faisceau lumineux dans ce plan (P') est inférieure à ladite section déterminée (b). 2) Dispositif compact selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse (10) a à son intérieur deux électrodes (11,12) et en ce que le plan de netteté (P') est celui dans lequel l'image des deux électrodes (11,12) et l'image de ces électrodes (11' et 12') renvoyée pas le miroir est nette. 3) Dispositif compact selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pluralité de filtres colorés (18) est placée à l'intérieur dudit objectif (17) et à proximité dudit plan (P'). 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins un des filtres colorés (18) de la pluralité de filtres colorés est placé dans ledit plan de netteté (P'). 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits filtres sont réalisés en verre dichroïque. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits filtres sont des filtres interférentiels. 7) Objectif compact de coloration pour projecteur du type comportant une source lumineuse dite large (10) émettant un faisceau lumineux de section déterminée (~), caractérisé en ce que ledit objectif (17) comporte une pluralité de filtres colorés (18), lesdits filtres étant réalisés en deux parties adaptées à s'interposer partiellement ou totalement sur le trajet du faisceau lumineux et étant placés à proximité d'un plan de netteté (P') dans lequel la section du faisceau lumineux est inférieure à ladite section déterminée (b). 8) Objectif compact selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite pluralité de filtres (18) comporte trois filtres colorés. 9) Objectif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite pluralité de filtres (18) comporte également des filtres non colorés, dont au moins un est placé dans ou à proximité de l'un quelconque des plans de netteté du dispositif autre que le plan de netteté (P'). 10) Objectif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9 caractérisé en ce que ladite pluralité de filtres (18) comporte des filtres en un matériau de type verre dichroïque. 11) Objectif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ladite pluralité de filtres (18) comporte des filtres interférentiels.