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Système optique à source de lumière linéaire.
On a déjà proposé de transformer une source de lumière linéaire, à l'aide de deux lentilles cylindriques, en une surface lumineuse, ce qui peut être appliquée par exemple, à la projection de films. Les axes de ces lentilles sont alors perpendiculaires l'un à l'autre. Pour approprier une source de lumière de ce genre au but envisagé, on doit lui donneren général, un grossissement différent dans les sens longitudinal et transversal. Comme on le sait, il est impossible de transformer une source de lumière linéaire en une surface lumineuse à l'aide d'une seule lentille ou d'un seul miroir cylindriques parce que l'utilisation d'un seul @
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élément cylindrique donne toujours lieu à la production d'astig- matisme.
Cet astigmatisme ne peut être supprimé qu'à l'aide d'un second élément,cylindrique dont l'axe est perpendiculaire à celui du premier élément.
L'utilisation de deux lentilles cylindriques pré- sente, toutefois, des inconvénients, notamment si la lentille qui concentre la lumière dans le plan passant par l'axe lon- gitudinal de la source de lumière, doit intercepter la lu- mière sur un angle solide aussi grand que l'autre lentille qui concentre la lumière dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la source de lumière. Dans ce cas, la len- tille mentionnée en premier lieu doit avoir des dimensions et une épaisseur de verre excessives.
La présente invention permet de remédier à cet inconvénient. Dans le système optique à source de lumière linéaire réalisé conformément à l'invention, les rayons lu- mineux émis par cette source, sont traités par un élément optique cylindrique, pour tomber ensuite sur un miroir cylin- drique. Les axes de cet élément et de ce miroir sont perpen- diculaires l'un à l'autre et la source de lumière, l'élément optique cylindrique mentionné en premier lieu et le miroir cylindrique sont disposés l'un par rapport à l'autre de telle façon que la source de lumière et le premier élément optique soient situés en dehors du faisceau lumineux émis par le miroir cylindrique. Ce système permet de transformer la source de lumière linéaire en une surface lumineuse.
Par exemple, dans la projection de films, cette surface peut servir à l'éclai- rage de la fenêtre de projection. Il est aussi possible de représenter la source de lumière dans l'infini et d'utiliser le système optique dans ce cas pour l'éclairage à grande dis- tance à l'aide de projecteurs.
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La disposition pour laquelle l'axe proprement dit du système présente un coude permet, d'une part, d'augmenter le rendement en lumière émise par rapport à celui des dis- positifs connus et, d'autre part, de supprimer l'inconvénient que la source de lumière et le premier élément optique sont situés dans le faisceau lumineux émis par le miroir cylindri- que.
Par "élément optique cylindrique" on doit entendre un miroir ou une lentille cylindriques. Selon les conditions on choisit l'un ou l'autre. Tant pour le premier élément optique dont il s'agit ci-dessus que pour le miroir cylindri- que sur lequel frappent les rayons lumineux provenant du premier élément optique, l'expression "cylindrique" s'applique aux lentilles ou miroirs dont la surface active a, dans deux directions perpendiculaires l'une à l'autre, des courbures différentes, de sorte que dans des directions différentes on obtient aussi des grossissements différents. Dans une seule direction il ne se produit parfois aucun grossissement de sorte que dans ce cas le miroir ou la lentille agit sur les rayons lumineux comme un miroir plan ou une plaque plan- parallèle.
Là où il s'agit d'axes de cylindres on doit entendre par cette expression les axes des miroirs ou lentilles qui sont perpendiculaires à l'axe du système et aux plans des miroirs ou lentilles dans lesquels la direction d'un rayon lumineux incident varie le plus fortement.
Pour ledit premier élément optique cylindrique on peut distinguer deux systèmes de points de divergence. Tout d'abord,cet élément optique agit d'une manière quelconque sur la source de lumière dans le sens de la longueur ; dans cette direction l'élément cylindrique n'a généralement aucun effet grossissant sur la longueur de la source de lumière. Si l'on considère, par conséquent, le parcours des rayons.émis par la source de lumière dans un plan passant par l'axe après
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que ces rayons ont .été réfléchis ou réfractes par ledit élé- ment, on peut figurer un organe lumineux virtuel qui occupe- rait la place de la source de lumière si ledit élément optique n'existait pas.
Cet organe virtuel émet donc en apparence de la lumière; il émet des faisceaux lumineux divergents de sorte que, puisqu'on considère un plan passant par l'axe longitu- dinal de la source de lumière, on peut parler ici d'un point de divergence axial du premier élément optique cylindrique.
En considérant, après réflexion et réfraction, le parcours des rayons dans d'autres plans passant par l'axe de la source de lumière, on peut imaginer d'autres organes lumineux vir- tuels. On obtient, par conséquent, plusieurs points de di- vergence axiaux et on peut donc parler d'un lieu géométrique des points de divergence axiaux du parcours des rayons de cet élément.
Si par contre, on considère une section de l'élément optique qui est située dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la source de lumière, la fonction d'organe lumineux virtuel pour le miroir cylindrique qui succède, dans le parcours des rayons, à cet élément optique, est rem- plie par un autre objet virtuel qui est sensiblement puncti- forme et qui émet en apparence de la lumière. En faisant passer à travers la source de lumière d'autres plans qui sont perpen- diculaires à l'axe longitudinal, on peut figurer d'autres objets virtuels punctiformes. Puisqu'on considère ici des plans perpendiculaires à l'axe longitudinal de la source de lumière, ces points seront désignés ci-après par l'expression "points de divergence transversaux du parcours des rayons du premier élément optique.
L'ensemble de ces points sera désigné ci-après par l'expression "lieu géométrique des points de divergence transversaux". Selon que le grossissement de la source de
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lumière linéaire dans la direction transversale doit être su- périeur à celui produit dans la direction axiale, le lieu ' métrique des points de divergence transversaux est plus éloigné du lieu géométrique des points de divergence axiaux, ces der- niers points étant situés d'ordinaire au voisinage immédiat du premier élément optique.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'inven- tion le miroir cylindrique, qui succède, par conséquent, au premier élément optique, est formé par une ligne droite qui s'est déplacée parallèlement à elle-même, le long d'une section conique. Cette section conique peut être un cercle, une ellipse, une parabole ou une hyperbole.
Conformément à l'invention, il est très avantageux que la section conique soit formée par un arc d'ellipse dont l'un des foyers, compté dans celui des plans passant par l'axe du système qui comporte la source de lumière, est situé au point de convergence du faisceau lumineux sortant du miroir cylindrique ou à proximité de ce point tandis que l'autre foyer est situé au point d'intersection du lieu géomé- trique des points de divergence axiaux du premier élément optique et dudit plan, ou à proximité de ce point d'intersec- tion.
Conformément à l'invention, pour une telle configura- tion du miroir cylindrique il est recommandé d'utiliser pour le premier élément optique un miroir cylindrique dont la ligne directrice est une ellipse et dont la génératrice est une li- gne droite déplacée, parallèlement à elle-même, le long de la directrice tandis qu'une ligne focale de ce cylindre elliptique coïncide avec l'axe longitudinal de la source de lumière et que l'autre ligne focale coïncide, au moins approximativement, avec le lieu géométrique des points de divergence transversaux /\du second miroir cylindrique. Dans ce mode de réalisation le
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lieu géométrique des points de divergence transversaux est, par conséquent, une ligne droite.
Si l'on utilise des éléments optiques d'autre configuration, ce lieu géométrique affecte également une autre forme.
Conformément à l'invention, il est aussi possible, toutefois, de donner au miroir cylindrique sur lequel tombe la lumière provenant du premier élément oblique, la forme d'un solide de révolution produit par la révolution d'une ligne autour d'un axe. Le choix de la forme de cette ligne dépend de la section transversale du faisceau de rayons produit finale- ment par le système. Cet axe passe tout près du lieu géométrique ou par le lieu géométrique des points de divergence axiaux du parcours des rayons du premier élément optique et par le point de convergence du faisceau de rayons qui sort du miroir de révolution.
Ce miroir exerce sur les rayons lumineux incidents qui proviennent du premier élément optique, un effet tel que l'astigmatisme produit par le premier ,élément soit supprimé presque complètement, de sorte qu'au point voulu il se produit une image de la source lumineuse linéaire qui possède une certaine étendue tant dans le sens de la longueur que dans le sens de la largeur.
Le choix de la forme de la ligne qui tourne autour de l'axe, dépend du point où et de la forme sous laquelle on veut former l'image de la source de lumière. Si, par exemple, on veut éclairer la fenêtre de projection d'un appareil destiné à la projection de films, on choisira comme ligne de révolution un arc d'ellipse dont l'un des foyers est situé dans la fenêtre de projection ou au voisinage de cette fenêtre tandis que l'autre foyer est situé dans le lieu géométrique des points de divergence transversaux du parcours des rayons du premier élément optique, ou au voisinage immédiat de ce lieu géométrique.
-Lorsque cette ligne tourne autour de l'axe mentionné ci-dessus,
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ce dernier foyer suit, par conséquent, ce mouvement de rotation.
Cet arc d'ellipse peut se transformer de différentes manières en une autre section conique. Tout d'abord, il est possible de déplacer à l'infini le foyer qui se trouve au lieu géométrique des points de divergence transversaux ou au voisinage immédiat de ce lieu géométrique, ce lieu se dépla- çant alors en même temps à l'infini. La forme du premier élé- ment optique est ainsi déterminée dans une seule direction.
Cet élément devient, en effet, un miroir ou une lentille qui émet un faisceau lumineux dont les rayons sont tous sensible- ment parallèles à un plan qui passe par l'axe longitudinal de la source de lumière et qui est parallèle à la direction principale de l'émission de rayons du premier élément optique.
En raison de ce déplacement l'arc d'ellipse initial s'est transformé en une parabole. L'axe de cette parabole est per- pendiculaire à l'axe de révolution, ce qui, du fait que le foyer de la parabole est situé dans la fenêtre de,projection ou près de cette fenêtre, a pour résultat que tous les rayons lumineux qui sortent du premier élément optique, sont concen- trés dans le foyer de la parabole. Si à la fois le premier élément optique et le miroir de révolution présentent la forme d'une parabole, on obtient l'avantage que le système est com- plètement dépourvu d'aberration.
Il est aussi possible, toutefois, d'effectuer la transforma- tion de l'arc d'ellipse en une parabole en déplaçant à l'in- fini le foyer situé, au début, au point de convergence du faisceau de rayons qui provient du miroir de révolution, ce qui a pour résultat que, en même temps, ce point de convergence se déplace également à l'infini et que le miroir de révolution émet un faisoeau lumineux parallèle qui peut être utilisé,
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par exemple, pour l'éclairage à grande distance à l'aide de projecteurs.
Quand les deux foyers de l'ellipse se déplacent à l'infini, l'arc d'ellipse se transforme en une ligne droite de sorte que le miroir de révolution affecte la forme d'une enveloppe de cône qui, lorsque les rayons lumineux provenant du premier élément optique sont mutuellement parallèles au plan parallèle à la direction d'émission principale et pas- sant par l'axe longitudinal de la source de lumière, et tom- bent sur le miroir de révolution, groupe ces rayons en un faisceau lumineux parallèle.
La description des dessins annexés fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée, les particu- larités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant bien entendu partie de l'invention.
Les figures 1 et 2 représentent deux coupes, per- pendiculaires entre elles, d'un système optique réalisé con- forme'ment à l'invention. Une source de lumière L1 de forme linéaire, par exemple un tube à décharges à vapeur de mercure sous pression très :élevée, est disposé dans un miroir oylindri- que et elliptique A1 qui constitue le premier élément optique.
La lumière réfléchie par ce miroir, tombe sur le miroir cylin- drique B1 qui projette un faisceau lumineux vers le point de convergence F". Comme le montre la fig. 1, l'axe Z'-Z''-Z''' du système est coudé. La Fig. 2 représente une coupe du système qui est perpendiculaire au plan du dessin de la fig. 1. La partie Z'-Z" de l'axe du système est également située dans le plan du dessin de la fig. 2. Sur cette figure, la partie Z''-Z''' n'est pas située dans le plan du dessin. L'un des foyers de l'arc d'ellipse A1 montré sur la Fig. 2, se trouve en L1 tandis que l'autre foyer est situé dans le lieu géométrique des points
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de divergence transversaux Q1 du second miroir cylindrique, ou au voisinage de ce lieu géométrique.
Cela implique, par conséquent, que les rayons lumineux réfléchis par le miroir B1, qui est représenté sur la fig. 2 sous la forme d'une ligne droite, proviennent en apparence de Q1 qui constitue, par con- séquent, un objet virtuel pour ce miroir. Tout cela peut être déduit du parcours des rayons.
Si l'on considère des plans passant par l'axe longi- tudinal de la source de lumière, la lumière, après avoir été réfléchie par le miroir A1 provient en apparence, dans tout plan considéré, d'un point de divergence axial F1 de sorte qu'on peut indiquer un lieu géométrique de ces points de divergence qui est formé par un arc de cercle comme le montre la fig. 2.
Comme il a été remarqué plus haut, le miroir B1 est constitué par un cylindre elliptique produit par la révolution d'une ligne droite, visible sur la fig. 2, sur un arc d'el- lipse représenté sur la Fig. 1. Dans la coupe représentée sur la figure 1, l'un des foyers de l'arc d'ellipse B1 se trouve dans le lieu géométrique des points de divergence axiaux F1 (ce foyer étant désigné sur la fig. 1 par P1) tandis que l'autre foyer est situé au point de convergence F" du faisceau de rayons formé par B'.
La fig. 3 représente un mode de réalisation de l'in- vention qui comporte également une source de lumière L3 de for- me linéaire. L'élément optique cylindrique est constitué ici par la lentille cylindrique A3 et le miroir de révolution par le miroir B3 qui a été produit par la révolution de l'arc d'el- lipse B3 (représenté sur la figure) autour de l'axe X3- X3, les foyers de cet arc étant situés en F' et F".
Un point de divergence axial du parcours des rayons de la lentille cylin-
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drique A3 est constitué par le point P3; il y a lieu d'obser- ver ici qu'on peut indiquer en général plusieurs points de divergence qui sont tous situés au voisinage du point P3, de sorte qu'on peut parler d'un lieu géométrique de ces points de divergence, ce lieu étant représente sur la figure par un arc à travers lequel passe, par conséquent, l'axe X3- X3. En effet, la lentille cylindrique A3 agit dans une seule direction qui passe par l'axe longitudinal de la source de lumière L3 et qui est, par conséquent, perpendiculaire au plan du dessin de la figure 3, à la manière d'une plaque plan-parallèle, ce qui a, par conséquent, pour résultat que, en apparence, la source de lumière L3 se déplace légèrement vers la lentille.
Le foyer F' coïncide avec le lieu géométrique Q3 des points de divergence transversaux du parcours des rayons lumineux de la lentille A, ou tout au moins est situé à proximité de ce lieu géométrique, ce qui implique, par conséquent, que les rayons lumineux réfractés par la lentille A3, semblent provenir, dans le plan du dessin, du lieu géométrique Q3. Il ressort donc de la figure que, par l'effet de la lentille A3e il se produit un certain degré d'astigmatisme qui est supprimé par le miroir B3 qui agit comme un élément cylindrique. De ce fait les rayons lumineux sont réfléchis dans le plan du dessin vers le point F" parce que la ligne B3 a une forme elliptique et que, par cons±- quent, les rayons lumineux qui semblent provenir de F', sont réfléchis vers F".
Dans des plans perpendiculaires au plan du dessin les rayons lumineux semblent provenir du lieu géométri- que des points de divergence axiaux F3. Ces rayons sont égale- ment réfléchis par B3 vers F" de sorte que la source de lumière L3 forme ici une surface lumineuse qui peut être considérée comme l'image de la source de lumière. Au point F", ou à proxi- mité de ce point, on peut disposer la fenêtre de projection V3' /4'un appareil de projection de films.
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La fig. 4 représente un exemple analogue à celui de la fig. 3, dans lequel, toutefois, la lentille A3 est remplacée par un miroir cylindrique A4. Le lieu géométrique des points de divergence transversaux est situe en 0 qui coïncide avec F' tandis que le lieu géométrique des points de convergence axiaux F4 ou l'ensemble de ces points est situé au voisinage immédiat du miroir A. On a formé le miroir de révolution B4 en faisant tourner l'arc d'ellipse B4 à foyers F' et F" autour de l'axe X4 - X4. La source de lumière
L4 est représentée, au foyer F" ou à proximité de ce foyer, comme une surface lumineuse.
La figure 5 représente la situation qui existe si la ligne dont la révolution autour de l'axe X5 - X5 produit le miroir de révolution, a la forme d'une parabole B5 ayant un foyer F" et un axe Y-Y. Le premier élément optique, qui co- opère avec la source de lumière linéaire L5, est agencé à la manière d'un miroir cylindrique parabolique, bien que naturel- lement son effet puisse aussi être obtenu à l'aide d'une len- tille. Du fait que la ligne B5 a la forme d'une parabole et que le miroir A 5 présente une forme cylindrique parabolique, le foyer F' de l'ellipse initiale ainsi que le lieu géométri- que des points de divergence transversaux Q 5 se sont déplacés à l'infini dans la direction de l'axe Y-Y. Le lieu géométrique des points de divergence axiaux P5 est situé au voisinage im- médiat du miroir A5.
Sur le miroir de révolution B5 tombe un faisceau lumineux parallèle qui a, toutefois, une très grande divergence dans une direction perpendiculaire au plan du dessin. Sous l'effet du miroir cylindrique B5 cette divergence est fortement réduite et au foyer F" il se forme une image de la source de lumière L5 qui a une dimension appropriée tant dans le sens de la longueur que dans celui de la largeur.
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La figure 6 montre la situation si, en raison du déplacement des foyers F' et F'' à l'infini, l'ellipse initiale B1 de la fig. 1 se transforme en une ligne droite B6. En tour- nant autour de l'axe X6- X6 qui passe par le lieu géométrique des points de divergence axiaux P6 du parcours des rayons de L6, la ligne B6 produit une enveloppe de cône. Le lieu géomé- trique des points de divergence transversaux Q6 ainsi que le foyer F' se sont déplacés à l'infini. Le miroir de révolution B6 produit un faisceau lumineux qui est parallèle à l'axe X6- X6 et dont le point de convergence est situé, par consé- quent, dans l'infini.
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Linear light source optical system.
It has already been proposed to transform a linear light source, using two cylindrical lenses, into a luminous surface, which can be applied, for example, to the projection of films. The axes of these lenses are then perpendicular to each other. In order to suit a light source of this kind for the intended purpose, it must in general be given a different magnification in the longitudinal and transverse directions. As is known, it is impossible to transform a linear light source into a luminous surface using a single lens or a single cylindrical mirror because using only one @
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cylindrical element always gives rise to the production of astigmatism.
This astigmatism can only be removed using a second element, cylindrical whose axis is perpendicular to that of the first element.
The use of two cylindrical lenses, however, has drawbacks, especially if the lens which concentrates the light in the plane passing through the longitudinal axis of the light source must intercept the light at an angle. solid as large as the other lens that concentrates light in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the light source. In this case, the lens mentioned first must have excessive dimensions and glass thickness.
The present invention overcomes this drawback. In the optical system with a linear light source produced in accordance with the invention, the light rays emitted by this source are processed by a cylindrical optical element, in order then to fall on a cylindrical mirror. The axes of this element and of this mirror are perpendicular to each other and the light source, the first-mentioned cylindrical optical element and the cylindrical mirror are arranged relative to each other. such that the light source and the first optical element are located outside the light beam emitted by the cylindrical mirror. This system transforms the linear light source into a luminous surface.
For example, in the projection of films, this surface can be used to light the projection window. It is also possible to represent the light source in infinity and to use the optical system in this case for long-distance illumination using spotlights.
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The arrangement for which the axis proper of the system has a bend makes it possible, on the one hand, to increase the output of light emitted compared to that of known devices and, on the other hand, to eliminate the drawback. that the light source and the first optical element are located in the light beam emitted by the cylindrical mirror.
By "cylindrical optical element" is meant a cylindrical mirror or lens. Depending on the conditions, one or the other is chosen. Both for the first optical element mentioned above and for the cylindrical mirror on which strike the light rays coming from the first optical element, the expression "cylindrical" applies to lenses or mirrors whose active surface a, in two directions perpendicular to each other, different curvatures, so that in different directions different magnifications are also obtained. Sometimes in one direction there is no magnification so that in this case the mirror or the lens acts on the light rays like a plane mirror or a plane-parallel plate.
Where the axes of cylinders are concerned, this expression should be understood to mean the axes of the mirrors or lenses which are perpendicular to the axis of the system and to the planes of the mirrors or lenses in which the direction of an incident light ray varies most strongly.
For said first cylindrical optical element, two systems of divergence points can be distinguished. First, this optical element acts in some way on the light source lengthwise; in this direction the cylindrical element generally has no magnifying effect on the length of the light source. If we consider, therefore, the path of the rays emitted by the light source in a plane passing through the axis after
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that these rays have been reflected or refracted by said element, it is possible to represent a virtual luminous organ which would occupy the place of the light source if said optical element did not exist.
This virtual organ therefore apparently emits light; it emits divergent light beams so that, since we consider a plane passing through the longitudinal axis of the light source, we can speak here of a point of axial divergence of the first cylindrical optical element.
By considering, after reflection and refraction, the path of the rays in other planes passing through the axis of the light source, we can imagine other virtual luminous organs. One obtains, consequently, several axial points of divergence and one can therefore speak of a geometrical locus of the axial points of divergence of the path of the rays of this element.
If, on the other hand, we consider a section of the optical element which is located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the light source, the function of virtual luminous organ for the cylindrical mirror which succeeds, in the path of the rays , to this optical element, is filled by another virtual object which is appreciably punctiform and which apparently emits light. By passing through the light source other planes which are perpendicular to the longitudinal axis, other punctiform virtual objects can be represented. Since planes perpendicular to the longitudinal axis of the light source are considered here, these points will be designated hereinafter by the expression "transverse points of divergence in the path of the rays of the first optical element.
All of these points will be designated hereafter by the expression "geometric locus of the transverse points of divergence". Depending on whether the magnification of the
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linear light in the transverse direction must be greater than that produced in the axial direction, the metric locus of the transverse points of divergence is farther from the geometrical locus of the axial points of divergence, these latter points usually being situated in the immediate vicinity of the first optical element.
In an advantageous embodiment of the invention the cylindrical mirror, which therefore succeeds the first optical element, is formed by a straight line which has moved parallel to itself, along a section. conical. This conical section can be a circle, an ellipse, a parabola or a hyperbola.
According to the invention, it is very advantageous for the conical section to be formed by an arc of an ellipse of which one of the foci, counted in that of the planes passing through the axis of the system which includes the light source, is located at or near the point of convergence of the light beam exiting the cylindrical mirror while the other focal point is located at the point of intersection of the geometrical locus of the axial points of divergence of the first optical element and said plane, or at proximity to this point of intersection.
According to the invention, for such a configuration of the cylindrical mirror, it is recommended to use for the first optical element a cylindrical mirror whose direct line is an ellipse and whose generatrix is a straight line moved, parallel to itself, along the directrix while one focal line of this elliptical cylinder coincides with the longitudinal axis of the light source and the other focal line coincides, at least approximately, with the geometrical locus of the points of transverse divergence / \ of the second cylindrical mirror. In this embodiment the
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geometric locus of the transverse points of divergence is, therefore, a straight line.
If optical elements of another configuration are used, this geometric locus also affects another form.
According to the invention, it is also possible, however, to give the cylindrical mirror on which the light from the first oblique element falls, the shape of a solid of revolution produced by the revolution of a line around an axis. . The choice of the shape of this line depends on the cross section of the ray bundle ultimately produced by the system. This axis passes very close to the geometrical locus or through the geometrical locus of the axial points of divergence of the path of the rays of the first optical element and through the point of convergence of the beam of rays which leaves the mirror of revolution.
This mirror exerts on the incident light rays which come from the first optical element, an effect such that the astigmatism produced by the first element is almost completely eliminated, so that at the desired point an image of the linear light source is produced. which has a certain extent both in the direction of the length and in the direction of the width.
The choice of the shape of the line which turns around the axis, depends on the point where and on the shape in which we want to form the image of the light source. If, for example, we want to illuminate the projection window of a device intended for the projection of films, we will choose as line of revolution an elliptical arc of which one of the focal points is located in the projection window or in the vicinity of this window while the other focus is located in the geometrical locus of the transverse points of divergence of the path of the rays of the first optical element, or in the immediate vicinity of this geometrical locus.
-When this line rotates around the axis mentioned above,
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the latter focus consequently follows this rotational movement.
This elliptical arc can turn into another conical section in different ways. First of all, it is possible to move to infinity the focus which is at the geometric locus of the transverse points of divergence or in the immediate vicinity of this geometric locus, this locus then moving at the same time to infinity. . The shape of the first optical element is thus determined in a single direction.
This element becomes, in fact, a mirror or a lens which emits a light beam, the rays of which are all substantially parallel to a plane which passes through the longitudinal axis of the light source and which is parallel to the principal direction of the light. emission of rays from the first optical element.
Due to this displacement the initial arc of ellipse turned into a parabola. The axis of this parabola is per- pendicular to the axis of revolution, which, because the focus of the parabola is in the projection window or near this window, results in all light rays which come out of the first optical element, are concentrated in the focus of the parabola. If both the first optical element and the mirror of revolution have the shape of a parabola, the advantage is obtained that the system is completely devoid of aberration.
It is also possible, however, to effect the transformation of the arc of an ellipse into a parabola by endlessly moving the focal point located, at the beginning, at the point of convergence of the beam of rays coming from the mirror of revolution, which has the result that, at the same time, this point of convergence also moves to infinity and that the mirror of revolution emits a parallel beam of light which can be used,
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for example, for long-distance illumination using spotlights.
When the two focal points of the ellipse move to infinity, the arc of the ellipse transforms into a straight line so that the mirror of revolution takes on the shape of a cone envelope which when the light rays coming from of the first optical element are mutually parallel to the plane parallel to the main emitting direction and passing through the longitudinal axis of the light source, and fall on the mirror of revolution, grouping these rays into a parallel light beam .
The description of the accompanying drawings will make it clear how the invention can be carried out, the particularities which emerge both from the drawings and from the text, of course, forming part of the invention.
Figures 1 and 2 show two sections, perpendicular to each other, of an optical system produced in accordance with the invention. A linearly shaped light source L1, for example a very high pressure mercury vapor discharge tube, is arranged in an oylindrical and elliptical mirror A1 which constitutes the first optical element.
The light reflected by this mirror falls on the cylindrical mirror B1 which projects a light beam towards the point of convergence F ". As shown in fig. 1, the axis Z'-Z '' - Z '' ' of the system is angled. Fig. 2 shows a section of the system which is perpendicular to the plane of the drawing of Fig. 1. The part Z'-Z "of the axis of the system is also located in the plane of the drawing of the figure. fig. 2. In this figure, the part Z '' - Z '' 'is not located in the plane of the drawing. One of the foci of the arc of ellipse A1 shown in Fig. 2, is located in L1 while the other focus is located in the geometric locus of the points
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of transverse divergence Q1 of the second cylindrical mirror, or in the vicinity of this geometric locus.
This implies, therefore, that the light rays reflected by the mirror B1, which is shown in fig. 2 in the form of a straight line, apparently come from Q1 which therefore constitutes a virtual object for this mirror. All this can be deduced from the path of the rays.
If we consider planes passing through the longi- tudinal axis of the light source, the light, after having been reflected by the mirror A1 apparently comes, in any considered plane, from a point of axial divergence F1 of so that one can indicate a geometrical locus of these points of divergence which is formed by an arc of a circle as shown in fig. 2.
As noted above, mirror B1 consists of an elliptical cylinder produced by the revolution of a straight line, visible in fig. 2, on an ellipsis arch shown in FIG. 1. In the section shown in FIG. 1, one of the foci of the arc of ellipse B1 is located in the geometrical locus of the axial points of divergence F1 (this focus being designated in Fig. 1 by P1) while that the other focus is located at the point of convergence F "of the beam of rays formed by B '.
Fig. 3 shows an embodiment of the invention which also comprises a light source L3 of linear form. The cylindrical optical element is constituted here by the cylindrical lens A3 and the mirror of revolution by the mirror B3 which was produced by the revolution of the arc of ellipse B3 (shown in the figure) around the axis X3- X3, the foci of this arc being located at F 'and F ".
A point of axial divergence of the ray path of the cylindrical lens
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Drique A3 is formed by point P3; it should be observed here that we can generally indicate several points of divergence which are all located in the vicinity of the point P3, so that we can speak of a geometrical locus of these points of divergence, this place being represented in the figure by an arc through which passes, consequently, the axis X3-X3. Indeed, the cylindrical lens A3 acts in a single direction which passes through the longitudinal axis of the light source L3 and which is, therefore, perpendicular to the plane of the drawing of figure 3, in the manner of a flat plate -parallel, which therefore has the result that, in appearance, the light source L3 moves slightly towards the lens.
The focus F 'coincides with the geometrical locus Q3 of the transverse points of divergence of the path of the light rays of the lens A, or at least is located near this geometrical locus, which implies, consequently, that the refracted light rays by the lens A3, seem to come, in the drawing plane, from the geometric locus Q3. It therefore emerges from the figure that, by the effect of the lens A3e, a certain degree of astigmatism occurs which is suppressed by the mirror B3 which acts as a cylindrical element. Therefore the light rays are reflected in the plane of the drawing towards the point F "because the line B3 has an elliptical shape and, therefore, the light rays which seem to come from F ', are reflected towards F ".
In planes perpendicular to the plane of the drawing, the light rays seem to come from the geometric locus of the axial points of divergence F3. These rays are also reflected from B3 towards F "so that the light source L3 here forms a luminous surface which can be regarded as the image of the light source. At point F", or near At this point, the projection window V3 '/ 4' of a film projection device can be placed.
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Fig. 4 shows an example similar to that of FIG. 3, in which, however, the lens A3 is replaced by a cylindrical mirror A4. The geometric locus of the transverse points of divergence is located at 0 which coincides with F 'while the geometric locus of the axial convergence points F4 or all of these points is located in the immediate vicinity of mirror A. We have formed the mirror of revolution B4 by rotating the arc of ellipse B4 with focal points F 'and F "around the axis X4 - X4. The light source
L4 is represented, at focal point F "or near this focal point, as a luminous surface.
Figure 5 represents the situation which exists if the line whose revolution around the axis X5 - X5 produces the mirror of revolution, has the shape of a parabola B5 having a focus F "and an axis YY. The first optical element , which co-operates with the linear light source L5, is arranged in the manner of a parabolic cylindrical mirror, although of course its effect can also be obtained with the aid of a lens. the line B5 has the shape of a parabola and that the mirror A 5 has a parabolic cylindrical shape, the focus F 'of the initial ellipse as well as the geometric locus of the transverse points of divergence Q 5 have moved to l 'infinity in the direction of the axis YY The geometrical locus of the axial points of divergence P5 is situated in the immediate vicinity of the mirror A5.
On the mirror of revolution B5 falls a parallel light beam which has, however, a very great divergence in a direction perpendicular to the plane of the drawing. Under the effect of the cylindrical mirror B5 this divergence is greatly reduced and at the focus F "an image of the light source L5 is formed which has an appropriate dimension both in the direction of the length and that of the width.
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Figure 6 shows the situation if, due to the displacement of foci F 'and F' 'to infinity, the initial ellipse B1 of fig. 1 turns into a straight line B6. By turning around the axis X6-X6 which passes through the geometrical locus of the axial points of divergence P6 of the path of the rays of L6, the line B6 produces a cone envelope. The geometrical locus of the transverse points of divergence Q6 as well as the focus F 'have moved to infinity. The mirror of revolution B6 produces a light beam which is parallel to the axis X6-X6 and whose point of convergence is situated, therefore, in infinity.