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Appareil d'éclairage à réflecteur ellipsoïdal.
La présente invention a pour objet un appareil d'éclairage à réflecteur ellipsoïdal utilisable par exemple pour un projecteur d'éclairage, pour un appareil de projection et elle concerne plus particulièrement un appareil d'éclaira- ge dont les sources d'éclairage linéaires sont constituées par des tubes à décharges à atmosphère de vapeur métallique sous pression élevée., tels que les tubes à décharges à atmos- phère de vapeur de mercure refroidis. On désigne par "tubes à décharges à atmosphère de vapeur métallique sous pression élevée" des tubes dont le trajet des décharges est étranglé.
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On sait que les tubes à décharges à atmosphère de vapeur métallique sous pression élevée refroidis, par exemple, par eau peuvent donner de très grands éclats intrinsèques, allant à 30.000 B.Int/cm2 et plus. Cette propriété rend les tubes à décharges de ce genre très aptes à être utilisés pour la projection de films visuels, mais la forme linéaire de la source d'éclairage entraîne des difficultés dues au fait qu'il n'est pas possible d'obtenir directement l'éclai- rage superficiel uniforme de la fenêtre de l'appareil de projection qui est nécessaire à la projection.
L'invention a pour objet un appareil d'éclairage muni d'une ou de plusieurs sources d'éclairage linéaires disposées dans un réflecteur ellipsoïdal de.manière à obtenir, malgré la forme linéaire de la source ou des sources d'éclai- rage, un pinceau lumineux capable de produire sur un plan disposé dans ce pinceau lumineux perpendiculairement à la direction principale de celui-ci, par exemple la fenêtre de projection une tache de lumière ayant en dehors d'un éclai- rage uniforme un très grand éclat intrinsèque.
Suivant l'invention, on utilise un réflecteur ellipsoidal et on dispose à l'un des foyers ou près de celui- ci une ou plusieurs sources d'éclairage linéaires de telle manière que l'axe ou les axes longitudinaux de cette ou de ces sources d'éclairage se confondent avec l'axe principal 'optique ( axe de révolution) du réflecteur ou y soient paral- lèles à une distance minimum. Dans cette description, on désigne par 'taxe principal optique" l'axe principal de l'ellip- soide autour duquel a eu lieu la révolution de la partie d'ellipse par laquelle le réflecteur ellipsoïdal a été engen- dré.
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Outre l'avantage précité de la transformation de l'émission lumineuse linéaire en un pinceau lumineux conve- nant à la production d'un éclairage superficiel uniforme, le dispositif qui fait l'objet de l'invention présente en- core cet avantage qu'à peu près tous les rayons émis par la source d'éclairage se concentrent près du second foyer, de sorte que seule une assez faible quantité de lumière se perd. Dès lors les expériences ont montré que le rendement est très satisfaisant. Ceci est dû entre autres au fait que suivant l'invention la source d'éclairage coincide avec l'axe principal (axe de révolution) de l'ellipsoïde et n'est disposée ni perpendiculairement ni obliquement par rapport à cet axe.
On connaît à la vérité plusieurs combinaisons de réflecteurs sous les formes les plus variées avec des sources d'éclairage ponctuelles ou plus ou moins linéaires et on connaît aussi l'utilisation de réflecteurs ellipsoïdaux, mais on n'a jamais proposé d'utiliser des réflecteurs de ce genre dans le sens de l'invention pour des sources d'éclai- rage linéaires; or cette utilisation présente les susdits avantages spécifiques qui sont particulièrement importants pour la projection.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La Figure lA montre un appareil dans lequel la source d'éclairage linéaire est disposée dans un réflecteur ellipsoïdal de telle manière que son axe principal soit nor- mal à l'axe principal Qptique du réflecteur.
La Figure 1B montre en vue arrière l'éclairage de
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la fenêtre de projection dans le dispositif représenté sur la figure 1A.
La figure 2 montre la source d'éclairage linéaire qui fait l'objet de l'invention, disposée de telle manière que son axe principal coïncide avec l'axe principal optique du réflecteur ellipsoïdal.
La figure 3 montre la partie du réflecteur où ce dernier est percé à la face arrière d'une ouverture fermée par un couvercle.
Sur les figures 1 et 2. des éléments correspondants sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
Le réflecteur ellipsoïdal 1 de la figure lA a été engendré par révolution d'une partie d'une ellipse autour de son axe principal. Une source d'éclairage linéaire 2 est disposée au foyer f1 de manière que son axe principal soit normal à l'axe principal optique de l'ellipsoïde. 3 désigne la fenêtre de projéction qui est disposée environ au second foyer f2. 4 désigne l'objectif et 5 le film. Il est aisé de se rendre compte que la majeure quantité de lumière est rayon- née suivant une direction normale à l'axe longitudinal de la source d'éclairage linéaire. La figure montre quelques tra- jets de rayons qui, tel le trajet de rayons E, permettent de se rendre compte qu'une assez grande quantité de lumière se perd en A et B et seule la partie C du cône lumineux est retenue par l'objectif.
Les rayons lumineux rayonnés direc- tement par la source d'éclairage et désignés sur la figure 1 par F et G se perdent également et en outre, lorsque la source d'éclairage est constituée, par exemple, par un tube à décharges dans la vapeur de mercure à haute pression, les rayons lumineux réfléchis sont encore absorbés en partie
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dans le trajet des décharges. Seuls les trajets de rayons émis obliquement, tels que par exemple D, sont retenus en totalité et sont donc utilisés complètement.
De plus, les parties K et L du réflecteur ne sont éclairées que faiblement en raison de leur position dans le prolongement de l'axe principal de la source d'éclairage li- néaire 2. Ces endroits K et L ne retiennent que les rayons de la source d'éclairage, qui, examinée suivant cette direc- tion, semble être réduite à un point, de sorte que ces en- droits du réflecteur déterminent dans le faisceau des taches sombres à peu près circulaires. Il n'en est pas de même pour les parties K et L du réflecteur qui sont disposées suivant une direction perpendiculaire au plan du dessin, de sorte que le réflecteur n'est pas éclairé également.
D'une façon générale, on peut dire que, dans le dispositif décrit, une image également linéaire de la source d'éclairage est formée au second foyer f2 ou à son voisinage immédiat. Le fait que la hauteur H de la fenêtre de projec- tion (Fig.lB) est, par exemple, de 17,5 mm et que le trajet des décharges d'un tube à décharges dans la vapeur de mercure refroidi a une épaisseur d'environ 1 mm implique que le ré- flecteur doit avoir des dimensions telles que l'image forméenf2 soit grossie environ 20 fois, afin que la fenêtre de projec- tion soit éclairée complètement et également sur toute la hauteur. La longueur du trajet des décharges qui est, par exemple, de Il mm est également grossie 20 fois, de sorte que la longueur de l'image formée en f2 par la source d'éclai- rage est d'environ 220 mm.
La largeur B de la fenêtre de pro- jection est, par contre, d'environ 21 mm de sorte, ce qui montre clairement que dans un dispositif du genre représenté
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sur la figure 1 une quantité considérable de lumière se perd.
Cela apparaît clairement sur la figure 1B, qui montre en vue arrière le plan d'intersection du réflecteur 1 suivant la ligne II-II de la figure lA. 2 désigne la source d'éclairage linéaire et 3 la fenêtre de projection disposée à proximité de f2. 5 désigne le film à projeter et 6 l'image formée en f2 par la source d'éclairage. Il est évident que seule une très faible partie de la quantité de lumière est réfléchie sur la fenêtre de projection. Il y a encore cet inconvénient que le film 5 doit être disposé par rapport à la source d'éclairage 2 de manière telle que la direction longitudinale de celle-ci soit exactement perpendiculaire à la direction du mouvement du film.
La source d'éclairage .2 doit donc être réglée en position d'une manière très satis- faisante, parce que la fenêtre de projection n'est pas éclai- rée complètement si la disposition est oblique.
En résumé, on peut constater que le dispositif décrit ou un dispositif dans lequel la source d'éclairage serait disposée obliquement par rapport à l'axe longitudinal du réflecteur conduit à des pertes notables et ne permet donc pas d'obtenir un rendement satisfaisant.
Sur la figure 2, la source d'éclairage linéaire qui fait l'objet de l'invention est disposée dans le réflec- teur de manière à coïncider sensiblement ou exactement avec l'axe principal du réflecteur. Les rayons lumineux sortant perpendiculairement vers le haut et vers le bas, qui sont les plus efficaces, ont au voisinage du second foyer f2 un dia- mètre relativement plus faible du¯cane lumineux, de sorte que la quantité disponible de la lumière rayonnée est utilisée
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au mieux. En outre, même les rayons lumineux sortant très obliquement, par exemple P, se concentrent encore au voisi- nage du foyer f2.
Seule la partie M du réflecteur est prati- quement exclue de l'alimentation en lumière, mais il n'en résulte pas d'inconvénient appréciable, parce que dans la plupart des cas l'attache et les fils d'arrivée de courant électrique qui empêchent déjà en eux-mêmes une émission de lumière dans cette direction, sont disposés en cet endroit de la source d'éclairage. Bien entendu, le réflecteur peut aussi avoir une longueur plus grande, ainsi que le montre la figure 2 en pointillé.
Les rayons émis par la source d'éclairage et réflé- chis par la surface réfléchissante forment au foyer f2 ou au voisinage immédiat de ce dernier un cercle de lumière de clarté uniforme et d'étendue relativement faible éclairant la fenêtre de projection également et d'une manière intense et un choix judicieux des dimensions permet d'obtenir un rendement maximum. De plus, par opposition à la disposition du film décrit dans la description de la figure 1A, la dispo- sition du film n'importe plus, parce qu'au voisinage de f2 les rayons lumineux sont de section transversale ronde, à peu près circulaire, avec un diamètre supérieur aux diagonales de la fenêtre de projection. La direction du mouvement du film peut donc soit être comprise dans le plan du dessin soit être perpendiculaire à ce plan.
Pour que la source d'éclairage linéaire soit ré- glée en position d'une manière correcte il convient que la source lumineuse 2 soit capable, comme le montre la figure 3, de se déplacer dans le sens longitudinal et la face arrière du réflecteur est, de préférence, percée d'une ouverture
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de manière à faciliter le changement de position. Cette ou- verture est fermée avantageusement au moyen d'un couvercle 8 à surface interne réfléchissant de sorte que premièrement aucune lumière ne se perd et qu'en second lieu la vis de réglage 7 de la source d'éclairage peut être montée dans ce couvercle. Cet agencement permet de déplacer au de remplacer la source d'éclairage d'une manière très simple.
La disposition suivant l'invention de la source d'éclairage dans la direction de l'axe principal du réflec- teur est surtout avantageuse si la source d'éclairage est constituée par un ou plusieurs tubes à décharges dans la va- peur de mercure à haute pression, à trajet de décharges étranglé. Ainsi qu'on l'a déjà mentionné, ces tubes à déchar- ges ont en général cette propriété que les rayons réfléchis dans le trajet de décharges par un réflecteur y sont absorbés et ne participent donc pas au rayonnement lumineux.
Cet in- convénient est éliminé au mieux par la disposition de la source d'éclairage suivant l'invention, parce que cette dis- position est telle que seule une faible partie des rayons émis par la source d'éclairage est réfléchie dans le trajet de décharges du fait que, ainsi qu'il apparaît clairement sur la figure 2, même le faisceaù lumineux N qui sort d'une manière très oblique peut encore tomber sur la fenêtre de film 3 sans rencontrer aucun obstacle.
Bien que dans l'exemple décrit il n'ait été question que de la disposition d'une seule source d'éclairage, il est évident qu'il est également possible de disposer plusieurs sources d'éclairage dans le même réflecteur. Dans ce cas, la quantité de lumière rayonnée par toutes les sources d'éclai-
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rage est augmentée dans une mesure égale, ce qui, dans cer- taines conditions, peut être avantageux lorsqu'on utilise des tubes à décharges dans la vapeur de mercure à haute pres- sion, parce que les tubes de ce genre présentent bien un très grand éclat intrinsèque, mais démettent par contre qu'une quantité de lumière relativement faible.
Il va de soi que si l'on utilise plusieurs de ces sources d'éclairage elles doivent être disposées dans le réflecteur conformément à l'invention de telle manière que leurs axes longitudinaux soient parallèles à l'axe principal du réflecteur à distance minimum de cet axe.