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" Dispositif optique pour la projeotion simultanée d'images multiples "
On connaît les procédés de photographie et de ciné- matographie en couleurs naturelles, consistant à réaliser tout d'abord, lors de la prise de vues, des groupes de plu sieurs images élémentaires distinctes, prises chacune à tr vers un filtre de couleur différente, puis à projeter simu tanément sur l'éoran les images élémentaires distinctes de chacun de ces groupes.
On utilise pour cette projection a tant d'objectifs qu'il y a d'images élémentaires dans chaq groupe, et l'on munit chacun de ces objectifs d'un filtre la couleur correspondante; puis l'on amène ces objectifs,
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moyen de réglages appropriés, à occuper chacun une position telle que, pour une distance déterminée de projection, les . images obtenues se superposent exactement.
Mais l'on n'a pu, et notamment dans la cinématographie en couleurs naturelles, éviter jusqu'ici les inconvénients ci-après :
1 si l'un des groupes d'images (dont l'ensemble doit constituer un tout en ce qui concerne l'analyse des couleurs) occupe l'emplacement réservé habituellement, dans la cinémato- graphie en noir et blanc, à une seule image,. l'encombrement réduit dont on dispose ne permet pas de donner une grande ouverture à chacun des objectifsutilisés, chaque objectif devant avoir son axe optique à peu près en concordance avec l'axe élevé perpendiculairement à la surface de l'image correspondante et en son centre;
2 le réglage des objectifs, nécessaire pour obtenir la parfaite'superposition des images sur l'écran de projection, n'est valable que pour une distance déterminée entre cet écran et le film et doit par conséquent être refait chaque fois que cette distance varie, autrement dit que la longueur de projection varie;
3 le film cinématographique, constitué par une matière très sensible aux variations de température et à l'état hygrométrique de l'air ambiant, se rétrécit ou se dilate dans des proportions notables ; en résulte que différents films demandent des réglages d'objectifs différents ; or ces réglages sont longs et fastidieux et ne peuvent être faits devant le public pendant une séance de projection.
La présente invention a pour objet un dispositif optique de projection qui permet d'éliminer ces inconvénients
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Ce dispositif permet d'une part d'utiliser des objectifs de grande ouverture. Il permet d'autre part, grâce à un opération facile, analogue à celle que nécessite la mise au point d'un objectif, de maintenir sur l'écran la superpositic des diverses images élémentaires lorsqu'une variation de l'éi du film le nécessite, et cela quelle que soit la longueur de projection.
Le dispositif optique de projection conforme à l'invention est constitué essentiellement par la combinaison d'ur groupe d'objectifs disposés (à raison d'un objectif en avant chacune des images élémentaires à projeter simultanément) de manière à donner do ces images dos images virtuelles se super sant en arrière de celles-là, et d'uh objectif unique disposÉ en avant de ce groupe d'objectifs de manière à donner sur l'É cran de projection une image nette de l'ensemble de ces image virtuelles superposées.
Les objectifs du groupe d'objectifs peuvent être de court foyer, donc d'ouverture relativement grande, ce qui assure une grande luminosité.
Le groupe d'objoctifs et l'objectif unique peuvent être déplacéspar rapport aux images à projeter, parallèlemer à l'axe do projection, afin d'être amenés, suivant l'état du film ('s'il s'agit de la projection d'un film cinématographiqu et (ou) suivant la longueur de projection, dans des position!: assurant d'une part la superposition exacte dos images virtuc les et, d'autre part, leur projection nette sur l'écran.
Ces deux déplacements peuvent être effectués séparément, ou simultanément et en une seule opération à l'aide de tout mécanisme approprié.
La présente invention est applicable non seulement
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à la projection d'imagos photographiques ou cinématographiques on couleurs naturelles, mais, d'une manière tout-à-fait géné- rale, à la projection do plusieurs images devant avoir une po- sition relative déterminée sur l'écran do projection.
Aux dessins ci-joints, on a représenté schématiquement, en fig. 1, le dispositif de projection conforme à l'invention en supposant, pour rendre plus clair le dessin, qu'il s'agisse seulement de groupes de deux images élémentaires destinées à être projetées simultanément. a et b représentent ces deux images élémentaires et A et B deux objectifs donnant do a et b deux images virtuelles qui sont confondues en I sur l'axe x y, en arrière des images a et b. 0 est un objectif avant, qui projette sur l'écran do projection les deux imagos virtuelles confondues en I.
Une telle disposition permet d'employer des objectifs élémentaires A et B de longueur focale beaucoup moins grande que celle que nécessiterait un système optique ordinaire n'uti- lisant que ces objectifs, sans le concours de l'objectif 0.
Il en résulte que, pour un encombrement identique, par consé- quent pour des diamètres identiques, l'ouverture relative de ces objectifs élémentaires sera beaucoup plus grande, d'où résultera un gain appréciable de lumière. f étant la longueur focale de chacun des objectifs élémentaires A et B, et l'image virtuelle I qu'ils donnent étant grossie dans le rapport m n/n q, l'objectif avant 0 doit n q avoir un foyer égal à F x m n/n q (F étant la longueur focale n q des objectifs d'un système optique ordinaire fonctionnant sans lentille avant telle que 0).
Ce foyer est donc indé- pendant du foyer f des objectifs A et B et ne dépend que du rapport m n/n q ainsi que de la longueur focale F. n q
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On peut donc, sans inconvénient, réduire la distance (n q) et, pour un encombrement identique, avoir une cuver- ture relative beaucoup plus grande des objectifs A et B, cet ouverture étant inversement proportionnelle à (n q).
Si, par exemple, on veut remplacer les objectifs uni- quos de longueur focale F = 60 m/m d'un système optiquo ordi naire par un tel système optique, on pourra prendre 36 m/m comme longueur focale de chaoun des objectifs A et 3. Un calcul rapide montre qu'on aura alors: m n = 180 m/m, n q = 30 m/m, si on choisit un grossissement de 6.
La longueur (n q) étant égale à 30 m/m au lieu do 60 m/m, pour un même diamètre d'objectif, on aura une ouver. ture relative deux fois plus grande.
En outre, les objectifs élémentaires A et B étant, comme on le voit en f ig. 1, plus éloignés de l'axe x y que los images a et b (condition nécessaire pour obtenir les images virtuelles confondues en I sur cet axe en arrière de images a et b), on peut augmenter le diamètre de ces objoc- tifs sans qu'ils so gênent mutuellement.
Le système optique décrit ci-dessus étant supposé réglé pour une position des images a et b et pour une longu de projection déterminées, si le film portant ces images a b (dans le cas de la projection d'un film cinématographique se dilate, les centres c et d (fig. 2) dos images a et b viendront respectivement en c' et d', ot l'image virtuelle commune I se dédoublera en deux images: l'une de contre I1 correspondant à a, l'autro de centre I2 correspondant à b.
On conçoit alors qu'un déplacement de l'ensemble dos objoc- tifs A et B puisse changer la position de ces images vir- tuollos sur l'axo x y en faisant varier le rapport m n x y n q
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Or, les lieux des points I1 et I2, pour une position déter- minée des images a et b, lorsque les objectifs A et B se déplacent parallèlement à x y, coupent toujours cet axe on un même point. Il existe donc une position A' B' du bloc des objectifs A et B qui donne les points Il et I2 confondus sur l'axe x y en un point I'1 par exemple.
Si, au lieu de deux images a et b, on en a plusieurs, le phénomène reste le même, et toutes les images virtuelles correspondantes viennent, à la suite d'un déplacement approprié (parallèle à l'axe x z) du bloc des objectifs analogues à A et B,se superposer sur cet axe avec pour centre commun I'1. Il suffit onsuite de déplacer l'objectif 0 parallèlement à l'axe x y de façon qu'il donne ; de ces images virtuelles superposées on I'1, une imago nette sur l'écran de projection.
On a représenté ainsi, toujours schématiquement, en figt 3, trois objectifs élémentaires A, B et C destinés, en combinaison avec un objectif avant unique 0 conformément à l'invention, à projeter sur un écran E1 un groupe de trois images a, b et c portées par un film D.
Les objectifs A, B, C et 0 ont été schématiquement représentés chacun par une lentille, mais en réaiité ils peuvent être aussi bien constitués par une combinaison de lentilles que par une lentille simple.
Les objectifs A, B et C sont supposés réglés initialement pour donner de ces trois images a, b, c des images virtuelles se superposant sur l'axe x - y en arrière des imagos a, b, ±,.et cela en tenant-compte d'un état initial donné quelconque du film D. Quant à l'objectif 0, il donne, comme indiqué précédemment, de ces images virtuelles superposées, une image nette sur l'écran de projection E1.
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Si l'on suit la tracé des rayons lumineux on partant do cet écran E1, on voit que l'objectif 0 donne de ce dernier une image en E2 et que, de cette image E2, les objectifs A, B et C donnant dos images qui so superposent avec les imagos a, b et ± sur le film D. Si R est le centre de l'image E2, les objectifs A, B et C donnent du contre R des images r1, r2 ot r3 sur le film D.
Si l'on désigne par s, t, u los oentres respectifs des objectifs A-B-C, on voit que les triangles s-t-u ot r1-r2-r3 sont homothétiques. Comme le premier de ces deux triangles est invariable (les centres s, t et u des objectifs A, B et C restant dans une position inchangée los uns par rapport aux autres), si la position du bloc de's objectifs A, B et C vient à varier le long de ltaxe x y, le triangle r1-r2-r3 variera, mais on restant constamment semblable à lui-même, et sans qu'il y.ait de solution de continuité dans cette variation.
Si maintenant c'estile film D qui, en se dilatant identiquement dans toutes los direotions, amène les points r1, r2 et r3 en r'1, r'2 et r'3 respectivement (tels que les triangles r1 - r2 - r3 et r'1 -r'2 - r'3 restent semblables à eux-mêmes), on voit qu'il suffira de déplacer convenablemo@ le bloc des objectifs A, B et C le long de l'axe x y pour que les points r'1, r'2 et r'3 soient homothétiques des centres s, t et u de ces objectifs ainsi déplacés, par rapport à un nouveau point R' sur l'axe x y, la condition imposant le point R' comme centre d'homothétie étant que le point R' d'une part et les points r'1, r'2, r'3 d'autre part soient conjugués optiquement par rapport aux objectifs A, B et C.
Il suffira ensuite de déplacer l'objectif 0 parallèle
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ment à lui-même pour mettre au point R' sur l'écran E1.
Tl est donc nécessaire d'opérer deux déplacements longitudinaux le long de l'axe x y pour rectifier les erreurs de superpositions dues à une dilatation du film en cours de projection: un déplacement longitudinal du bloc des objectifs A, B, 0 et un déplacement longitudinal de l'objectif avant 0.
Ces deux déplacements rectilignes sont liés, ainsi que le calcul le montre aisément, par la loi :
EMI8.1
p= µ - p J P = 1 ¯ . T F dans laquelle (fig. 1): P et p sont respectivement les distances du film ou autre à l'objectif unique avant et au groupe d'objectifs, # la longueur focale de l'objectif unique avant et /celle de cha- cun des objectifs du groupe d'objectifs.
Il est facile de réaliser ces deux déplacements rec- tilignes par une seule opération en utilisant par exemple le dispositif représenté en coupe axiale à la fig. 4 et en pers- pective avec arrachements partiels à la fig. 5. Dans ces figures, 1 est le bloc dans lequel sont montés, de toute manière connue, les objectifs A, B et C (dans le cas toujours de la projection simultanée de trois images distinctes, pris à titre dtexemple- non limitatif). Ces objectifs peuvent être analogues par exemple aux objectifs actuellement utilisés pour la projection simultanée d'images multiples en parfaite superposition.
2 est la monture de l'objectif avant 0 constitué par exemple par une lentille simple.
Le bloc 1 et la monture 2 sont montés coulissant à l'intérieur d'un tube 3 recouvert, à l'arrière, par un deuxième tube 4.
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- 5 est un ergot solidaire du bloc 1, et 6 est un ergot solidaire de la monture 2. Le tube 3 comporte deux rainures 7 et 8, de forme appropriée, déterminées d'après la loi ci-dessus indiquée qui relie les déplacements du bloc des objectifs A, B, C et de l'objectif 0. Les deux rainures 7 et 8 peuvent être hélicoïdales, la loi à respecter étant presque linéaire dans les limites du champ qu'on utilise. Dans la rainure 7 s'engage l'ergot 5 et dans la rainure 8 s'engage l'ergot 6.
Quant au deuxième tube 4, il comporte deux rainures droites longitudinales 9 et 10 dans lesquelles se déplacent rospecti- vement également l'ergot 5 et l'ergot 6.
Une rotation du tube 3, le tube 4 restant fixe, produira ainsi des déplacements longitudinaux simultanés du bloc 1 et de la monture 2 suivant l'axe x y, sans que ce bloc et cette monture puissent subir eux-mêmes de rotation.
Dans le cas où, comme en fig. 4 et 5, ou grâce à tout autre moyen mécanique approprié, les déplacements du blot des objectifs arrière et do l'objectif'avant unique (dont l'ex semble' constitue le dispositif optique de l'invention) sont conjugués et obtenus simultanément par une manoeuvre unique, il sera extrêmement facile et rapide, quelle que soit la longueur de projection dont on dispose, de régler au moyen de cette manoeuvre unique les positions respectives du groupe d'objectifs arrière et de l'objectif avant par rapport au pla du film à projeter, de telle sorte que les images élémentaire de ce film soient projetées bien superposées et avec la nett< té voulue sur l'écran, et'.restent nettes et bien superposées même si le film se dilate en cours de projection.