Brevet FR2723451A1 — publié le 19960209

SENSITOMETRE SPECTRAL POUR SURFACE PHOTOSENSIBLE L'invention est relative à la sensitométrie et plus particulièrement, à un appareil de détermination de la sensibilité spectrale d'une surface photosensible, et en particulier d'un produit photographique. Les sensitomètres pour produits photosensibles sont bien connus pour la calibration des produits photosensibles par détermination de la densité du film exposé à une10 quantité de lumière déterminée. Selon une première technique, on expose une première plage du film à l'aide d'un rayonnement lumineux ayant une première intensité. On déplace ensuite le film par rapport aux moyens d'exposition de manière à exposer plage par15 plage le film à différentes intensités lumineuses. On recrée ainsi une exposition du film équivalente à celle que l'on obtiendrait au travers de ce qui est communément appelé "coin sensitométrique". Cette technique, bien que très précise, présente l'inconvénient d'être très longue à20 mettre en oeuvre et très fastidieuse. Selon une autre technique connue, on mesure la sensibilité des films photographiques, on utilise un coin qui permet de modifier graduellement l'exposition à donner au film.25 Il existe dans la technique différents types de sensitomètres à coins. A titre d'exemple, on peut citer les sensitomètres avec coins absorbants à échelons. Les coins absorbants à échelons se présentent comme des séries d'opacités croissantes discontinues. Ils constituent un30 système pratique pour la réalisation de sensitogrammes, car ils graduent la lumière de façon très simple, mais présentent des défauts de neutralité vis-à-vis de certaines radiations. Les appareils les plus connus de ce type sont: le sensitomètre DIN qui comporte une échelle d'opacités à35 30 zones de densités échelonnées de 0 à 3, et derrière laquelle est placée la couche sensible; le sensitomètre 2 Kodak type 6 à haute intensité constitué par une lampe mobile verticale portée par un chariot qui se déplace à vitesse constante derrière un coin à échelons. Ce dernier, qui comporte 21 plages de 10 mm, est accolé à la surface 5 sensible; le sensitomètre Kodak type 7 comprend un chariot portant une lampe et une fente qui se déplace à vitesse constante derrière un coin sensitométrique; le sensitomètre Kodak type 7A comprend une boite à lumière fixe dont l'axe optique est parallèle à la face avant de l'appareil et un10 tambour rotatif portant le film échantillon;.le sensitomètre Macbeth Quantalog comporte un chariot mû par un moteur synchrone à vitesse constante et une fente réglable qui se déplace devant l'ensemble fixe; le sensitomètre Herrnfeld 1531 dont la lumination est modulées15 par un coin, uni ou à échelons, placé contre le film. Cette liste n'est bien-sûr pas exhaustive. Il existe également un autre type de coins, connus généralement sous le nom de coins absorbants photométriques. Les coins de ce type (ou grisneutre) sont20 destinés à absorber graduellement le flux lumineux incident. Un tel coin peut être assimilé à un système de plusieurs couches absorbantes parallèles superposées. Ces coins présentent également l'inconvénient de ne jamais être d'une neutralité absolue, leur pouvoir absorbant variant25 plus ou moins avec la longueur d'onde. De plus, de telles techniques impliquent de pouvoir éclairer de manière uniforme une plage relativement grande. Enfin, le rendement lumineux de ces systèmes est faible. Aussi, est-ce un des objets de la présente invention que de fournir un sensitomètre spectral ne présentant pas les inconvénients discutés ci-avant en référence aux dispositifs connus. D'autres objets de la présente invention apparaîtront de manière plus détaillée dans la description qui suit. Ces objets, ainsi que d'autres, sont atteints au moyen d'un sensitomètre spectral pour surface photosensible, comprenant: a) des moyens d'éclairement pour produire un rayonnement monochromatique dont la longueur d'onde varie dans une gamme donnée; b) des moyens pour exposer une pluralité de plages de la surface photosensible audit rayonnement monochromatique avec des intensités respectives en10 progression géométrique de raison donnée, et ceci pour différentes longueurs d'onde comprises dans ladite gamme; c) des moyens pour permettre un mouvement relatif de la surface photosensible par rapport aux moyens d'exposition;15 ledit appareil étant caractérisé en ce que lesdits moyens d'exposition comprennent: i) un premier guide d'onde, intégrateur de lumière pour recevoir, guider et intégrer la lumière issue desdits moyens d'éclairement de manière à produire un20 faisceau lumineux uniforme; ii) un faisceau de fibres optiques dont les fibres sont arrangées de manière à définir une face unique d'entrée disposée de manière à recevoir ledit faisceau lumineux uniforme, ledit faisceau de fibres se divisant en25 une pluralité de faisceaux de sortie de manière à former une pluralité de faces d'extrémité, chacun des faisceaux de sortie ayant un nombre variable de fibres choisi de manière à produire une pluralité de faisceaux lumineux dont les intensités respectives varient selon ladite progression géométrique; et iii) une pluralite de seconds guides d'ondes, intégrateurs de lumière associés respectivement à chacun desdits faisceaux de sortie, chacun desdits seconds guides d'ondes ayant une première extrémité placée en regard de la35 face d'extrémité du faisceau de sortie correspondant, la seconde extrémité étant placée en regard de la surface 4 photosensible, de manière à exposer ladite surface au faisceau lumineux correspondant, la forme desdits seconds guides d'ondes étant adaptée à la forme des plages à réaliser. 5 Dans la description qui suit, il sera fait référence au dessin dans lequel: La Fig. 1 représente de manière schématique un mode de réalisation du sensitomètre selon la présente invention; et La Fig. 2 représente schématiquement une vue détaillée des moyens d'exposition utilisés dans un mode de réalisation du dispositif selon la présente invention. Ainsi que représenté en Fig. 1, le dispositif selon la présente invention comprend une source de lumière destinée à produire un rayonnement continu. Typiquement, la source de lumière émet dans un spectre de longueurs d'ondes allant d'environ 300 à 900 nm. A titre d'exemple, on utilise une lampe tungstène-halogène de 1 kW. Avantageusement, on utilise une lampe dont le filament à une dimension telle qu'il puisse faire office de fente d'entrée d'un premier20 monochromateur 2 dont on parlera par la suite. Ceci permet une simplification du montage ainsi qu'une adaptation optimale de la source au premier monochromateur. A titre d'exemple, les dimensions du filament sont de l'ordre de 5 mm x 20 mm.25 Le faisceau ainsi produit par la source de lumière 1 entre dans un premier monochromateur, à l'issu duquel est produit un rayonnement monochromatique. Un deuxième monochromateur 3, optiquement et mécaniquement couplé au premier 2, est utilisé en aval du premier pour réduire le30 taux de lumière parasite. Avantageusement, les monochromateurs utilisés sont des monochromateurs à réseaux gravés. Un système motorisé déplace de manière appropriée les réseaux de chacun des monochromateurs de manière à faire varier la longueur d'onde du faisceau lumineux,35 typiquement entre 300 et 900 nm. Tous ces arrangements sont bien connus de l'homme du métier et, par conséquent, ne nécessitent pas de description supplémentaire. De manière conventionnelle, la fente de sortie du premier monochromateur 2 sert de fente d'entrée au second 3. Selon le mode de réalisation représenté, on dispose entre les deux monochromateurs un système permettant de faire varier d'une manière continue la puissance lumineuse ( par exemple, dans un rapport 105). Typiquement un tel système comprend un coin densitomètrique 4 neutre à variation continue se déplaçant devant le faisceau et une série de densités optiques 5 de valeurs croissantes que l'on peut placer successivement dans le faisceau. La combinaison de 4 et 5 permet de générer une densité optique variant de manière quasi-continue. A titre d'exemple les moyens 4 et 5 sont entraînés au moyen d'un système moteur asservi en position. La fente de sortie du monochromateur se présente sous forme d'une série 6 de plusieurs fentes 20 dont les largeurs sont calculées en fonction de la largeur de bande spectrale que l'on veut obtenir. Le faisceau issu de la fente de sortie du monochromateur 3 passe au travers d'un dispositif permettant de supprimer les spectres d'ordre supérieur à 1. Typiquement on utilise une série 7 de filtres optiques passe-bas placés devant la fente de sortie du monochromateur en fonction de la longueur d'onde choisie.25 Le faisceau passe au travers d'une optique 8 destinée à focaliser ledit faisceau sur la face d'entrée d'un guide d'onde, intégrateur de lumière 10, un obturateur 9 étant disposé à l'entrée du guide d'onde. De préférence, on utilise une lentille simple, plan convexe positionnée de30 façon à produire un faisceau pratiquement circulaire sur toute la gamme de longueurs d'ondes utilisée. ainsi, la forme du faisceau à l'entrée du guide d'onde 10 est sensiblement indépendante de la largeur de la fente de sortie utilisée.35 Selon un premier mode de réalisation le guide d'onde est constitué d'un barreau cylindrique transparent (dans un 6 matériau compatible avec les longueurs d'onde utilisées; par exemple du verre poli ou du quartz). Le matériau doit présenter un indice de réfraction suffisant pour constituer un bon guide de lumière. Les caractéristiques5 d'intégration et de guidage de la lumière dépendent directement du rapport de la longueur du guide 10 et du diamètre du guide. Typiquement, ce rapport est d'environ 10. D'autres rapports peuvent bien sûr être utilisés en fonction de la qualité souhaitée. On recherche le meilleur compromis possible entre la qualité de guidage du guide et son absorption. Selon un mode de réalisation particulier, on utilise un barreau cylindrique en Silice, de longueur égale à 60 mm pour un diamètre de 6 mm. Ce guide d'onde génère à sortie15 un faisceau lumineux homogène et dont la géométrie est sensiblement indépendante de la géométrie du faisceau d'entrée. Le faisceau homogène ainsi produit est dirigé en regard de la face d'entrée 11 d'un faisceau de fibres optiques 12. Cette face d'entrée du faisceau de fibres est20 disposée par rapport à la sortie du guide d'onde de manière à permettre un bon couplage optique. Avantageusement, le diamètre du faisceau de fibres est légèrement inférieur au diamètre de sortie du guide de lumière 10 de manière à minimiser les effets liés à des variations d'alignement de25 l'un par rapport à l'autre sur la puissance lumineuse transmise. Le faisceau de fibres présente une face unique d'entrée 11 et se divise ensuite en une pluralité de faisceaux de sortie 13 de manière à générer une pluralité de faisceaux lumineux de sortie ayant des intensités30 respectives en progression géométrique de raison donnée. Typiquement cette raison est de 2. Le nombre de fibres optiques dans chaque faisceau est choisi de manière à réaliser ladite progression géométrique. Ainsi, pour une telle progression géométrique de raison 2, le nombre35 respectif de fibres dans chacun des faisceaux de sortie est n, 2n, 4n, 8n, 16n...., Xn, la somme du nombre de fibres 7 dans chacun des faisceaux de sortie étant égale au nombre de fibres dans le faisceau d'entrée. Pour accroître l'uniformité des faisceaux produits, on utilise des fibres du type mélangées, c'est à dire que la répartition des fibres à l'entrée et à la sortie du faisceau est rendue aléatoire. Chacun des faisceaux de sortie du faisceau de fibres 12 est placé en regard d'un guide d'onde intégrateur de lumière 16 du type de celui 10 évoqué précédemment. Cependant, la section des barreaux 16 est choisie en fonction de la forme des plages d'exposition à réaliser sur le film photographique 17 et dont on veut mesurer les caractéristiques sensitométriques. Avantageusement, on utilise des barreaux de section carrée de manière à produire des plages jointives sur le film et15 dont les intensités varient selon la progression géométrique évoquée ci-avant. Dans cette hypothèse, il est important que le rayon de courbure des arêtes du barreau soit minimal afin de minimiser les réflexion parasites inhérentes à ce type de section.20 Selon un mode de réalisation particulier, afin de pallier les imperfections du faisceau de fibres optiques, et afin d'ajuster à une valeur précise la progression géométrique réalisée, on peut modifier la distance d entre chaque fibre de sortie 13 du faisceau 12 et le guide d'onde25 associé 16. A cette fin, les faisceaux de sortie 13 sont montés à coulisse sur un support approprié. La position de chaque faisceau de sortie est modifiable de manière individuelle. On réalise ainsi l'exposition d'une pluralité de plages du matériau photosensible, à des intensités différentes pour une longueur d'onde donnée. Afin de réaliser une telle exposition pour des longueurs d'ondes différentes (entre 300 et 900 nm), on produit un mouvement relatif du support photosensible par rapport à la série de35 barreaux 16. Avantageusement, on déplace le film au moyen d'un cylindre 19 entrainé par un moteur 18 et sur lequel est entraîné le film, cette solution présentant l'avantage d'être plus simple à mettre en oeuvre. La lumière sort des barreaux 16 en formant un angle important. Afin d'avoir une bonne définition des plages exposées et d'éviter un recouvrement des plages, le film doit être placé dans un plan très proche de la face de sortie des barreaux 16. Typiquement, cette distance est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre. Dans un autre mode de réalisation préféré, une partie de la lumière introduite dans le faisceau de fibres 12 est prélevée par un faisceau auxiliaire 14 ayant un nombre connu de fibres et dont l'extrémité est placée en regard d'un photorécepteur 15. Un tel système apparaît de manière détaillée à la Fig. 2 La réponse du photorécepteur 15 a15 été calibrée en fonction de la puissance lumineuse reçue par les différentes plages sur le film 17. Ce système permet de mesurer l'énergie lumineuse reçue par chaque plage du film 17 à chaque exposition, le nombre de fibres dans chacun des faisceaux de sortie 13 ainsi que le nombre20 de fibres dans le faisceau auxiliaire 14 étant connus. La quantité de lumière prélevée dépend de la précision de la mesure, le temps de réponse du photorécepteur, et la quantité de lumière nécessaire pour réaliser les plages du film. A titre d'exemple, on prélève environ un quart de la25 lumière totale. Ce type de montage assure une constance dans le rapport entre l'intensité reçue par le photorécepteur et l'intensité lumineuse produite à la sortie de chacun des barreaux 16. Ceci permet de déterminer la quantité exacte de lumière reçue par le film30 en chacune des plages. Une telle mesure directe en temps réel ne serait matériellement pas possible sans ce prélevement de lumière par l'intermédiaire d'un faisceau auxiliaire à nombre connu de fibres. Les avantages du système qui vient d'être décrit sont principalement les suivants: on expose une série de plages d'un support photosensible avec une énergie lumineuse en 9 progression géométrique donnée et ceci sans faire varier le temps d'exposition. Cette progression étant indépendante de la longueur d'onde du rayonnement utilisé. Ceci est valable sur une gamme de longueurs d'onde pouvant aller de 5 l'ultraviolet au proche infrarouge. Le principe pourrait être utilisable dans une gamme de longueurs d'ondes plus étendue en choisissant des matériaux adéquats; un autre avantage réside dans le fait que l'on peut réaliser, pendant l'exposition du film, une mesure précise des10 quantités lumineuses reçues par les différentes plages du film; ceci autorise l'utilisation de sources lumineuses dont la stabilité n'est pas parfaite. Ceci n'est pas le cas pour les systèmes traditionnels pour lesquels il est préférable d'avoir une source de lumière à stabilité15 élevée. La présente invention vient d'être décrite en faisant référence à des modes de réalisation préférés. Il est évident que des modifications peuvent être apportées à ces modes de réalisation préférés sans s'écarter de l'esprit de l'invention telle que revendiquée REVENDICATIONS 1. Sensitomètre spectral pour surface photosensible (17), comprenant: a) des moyens d'éclairement (1-6, 20) pour produire un rayonnement monochromatique dont la longueur d'onde varie dans une gamme donnée; b) des moyens (8-16) pour exposer une pluralité de plages de la surface photosensible (17) audit rayonnement monochromatique avec des intensités respectives en progression géométrique de raison donnée, et ceci pour différentes longueurs d'onde comprises dans ladite gamme; c) des moyens (18, 19) pour permettre un mouvement relatif de ladite surface (17) par rapport aux moyens d'exposition; ledit appareil étant caractérisé en ce que lesdits moyens d'exposition comprennent: i) un premier guide d'onde, intégrateur de lumière (10) pour recevoir, guider et intégrer la lumière issue desdits moyens d'éclairement de manière à produire un faisceau lumineux uniforme; ii) un faisceau de fibres optiques (12) dont les fibres sont arrangées de manière à définir une face unique d'entrée (11) disposée de manière à recevoir ledit faisceau lumineux uniforme, ledit faisceau de fibres se divisant en une pluralité de faisceaux de sortie (13) de manière à former une pluralité de faces d'extrémité, chacun des faisceaux de sortie ayant un nombre variable de fibres choisi de manière à produire une pluralité de faisceaux lumineux dont les intensités respectives varient selon ladite progression géométrique; et iii) une pluralité de seconds guides d'ondes, intégrateurs de lumière (16) associés respectivement à chacun desdits faisceaux de sortie, chacun desdits seconds guides d'ondes (16) ayant une première extrémité placée en regard de la face d'extrémité du faisceau de sortie correspondant (13), la seconde extrémité étant placée en regard de la surface photosensible (17), de manière à exposer ladite surface au faisceau lumineux correspondant, la forme desdits seconds guides d'ondes (16) étant adaptée à la forme des plages à réaliser. 2. Sensitomètre spectral selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des faisceaux de sortie (14) a sa seconde extrémité placée en regard de moyens de détection (15) de manière à mesurer l'intensité lumineuse du faisceau lumineux correspondant (14), ledit faisceau de sortie ayant un nombre déterminé de fibres. 3. Sensitomètre spectral selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens d'éclairement comprennent une lampe au tungstène, associée à un agencement de monochromateurs (2, 3). 4. Sensitomètre selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant d'ajuster les distances respectives (d) entre la face d'extrémité des faisceaux de sortie (13) et ladite première extrémité du second guide d'onde associé (16). 5. Sensitomètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que lesdits guides d'ondes (12, 16) sont constitués de barreaux de quartz ou de verre polis