FR2503876A1

FR2503876A1 - Optical separator-integrator for colours - is used for analysis and three colour synthesis using fibre optic and filter combinations

Info

Publication number: FR2503876A1
Application number: FR8107422A
Authority: FR
Original assignee: ANZIANI VENTE BERNARD
Current assignee: ANZIANI VENTE BERNARD
Priority date: 1981-04-10
Filing date: 1981-04-10
Publication date: 1982-10-15

Abstract

The device allows separation or mixing of rays of light, coloured or not. It uses fibre optics and optical filters, together with physiological eye properties. This gives a separator limited to about 0.0004 radian. One end of each fibre is connected, with or without play, or adhesive, to a filter. The second end of each fibre coming from one filter is connected with the second end of a fibre coming from the other filters. This produces a parcel of parallel fibres which forms a light integrating surface.

Description

L'invention a pour objet de réaliser un appareil qui sépare les couleurs fondamentales au nombre de 3 ou plus à partir d'un mélange complexe de couleurs et inversement, permette la synthèse trichrome ou polychrome d'une image colorée quelconque à partir de trois ou plusieurs teintes fondamentales, ou encore de blanc associé à une ou deux couleurs. The object of the invention is to provide an apparatus which separates the fundamental colors 3 in number or more from a complex mixture of colors and vice versa, allows the trichrome or polychrome synthesis of any colored image from three or more several basic shades, or white associated with one or two colors.

Dans ltétat actuel de la technique, la synthèse trichrome se fait par mélange optique de 3 couleurs fondamentales soit par voie physique en projetant sixultanéwent les 3 images colorées sur la même surface solide, soit en utilisant certaines propriétés physiologiques de l'oeil. fi1 abord lteffet d'intégration pour des stimuli de très faible durée, ce qui permet la reconstitution d'une teinte en présentant à l'oeil de manière séquentielle, très brève mais renouvelée, les 3 teintes fondamentales en proportions déterminées. Le mélange utilisant le plus souvent un mouvement mécanique. On peut ensuite utiliser la faiblesse du pouvoir séparateur de ltoeil qui intègre en une seule impréssion tout ce qui est présenté dans une surface qu'il voit sous un angle inférieur à environ 4.10 radian.C'est cette caractéristique qui est utilisée dans la télévision en couleur et dans les arts graphiques. In the current state of the art, the trichromatic synthesis is done by optical mixing of 3 fundamental colors either by physical means by projecting six colored images on the same solid surface, or by using certain physiological properties of the eye. fi1 initially the effect of integration for stimuli of very short duration, which allows the reconstitution of a shade by presenting to the eye in a sequential, very brief but renewed way, the 3 fundamental shades in determined proportions. The mixture most often using mechanical movement. We can then use the weakness of the separating power of the eye which integrates in a single impression all that is presented in a surface which it sees at an angle less than about 4.10 radian. It is this characteristic which is used in television in color and in the graphic arts.

Dans le cas de l'analyse trichrome on examine l'objet au travers de 3 filtres aux couleurs fondamentales. La difficulté est d'éviter les problèmes de parallaxe ce qui conduit à utiliser des éléments optiques complexes. Cependant des systèmes à fibres optiques existent sur le marché mais ils ne prennent pas en compte la limite du pouvoir séparateur de l'oeil. In the case of trichrome analysis, the object is examined through 3 filters with fundamental colors. The difficulty is to avoid parallax problems which leads to the use of complex optical elements. However, optical fiber systems exist on the market but they do not take into account the limit of the separating power of the eye.

L'invention présente, vise à supprimer tout élément mécanique mobile et toute lentille ou système optique dans la synthèse ou l'analyse trichrome en se basant sur le pouvoir séparateur limité de l'oeil. On sépare ou l'on mélange les 3 couleurs fondamentales de manière purement statique en employant des fibres optiques ou des faisceaux de fibres optiques très fins. The present invention aims to eliminate any mobile mechanical element and any lens or optical system in the synthesis or three-color analysis based on the limited separating power of the eye. The 3 fundamental colors are separated or mixed in a purely static manner by using optical fibers or very fine optical fiber bundles.

La mise en oeuvre se fait comme suit: soit 3 filtres colorés différents et des fibres optiques de longeur identique. On fixe un même nombre de fibres optiques sur la surface de chacun des 3 filtres colorés. On prend successivement une fibre optique émanant de chacun des 3 filtres colorés et on réuni leurs 3 extrémités libres en un seul paquet dont la surface frontale doit titre suffisement petite pour être vue par l'oeil sous un angle inférieur, à 4.10 radian
En renouvelant cette opération à toutes les fibres optiques émanant d'un filtre coloré on les réunira successivement aux fibres optiques provenant des 2 autres filtres colorés. On obtiendra donc un certain nombre de paquets ds 3 fibres optiques (voir figure).The implementation is as follows: either 3 different color filters and optical fibers of identical length. The same number of optical fibers is fixed on the surface of each of the 3 colored filters. We take successively an optical fiber emanating from each of the 3 colored filters and we combine their 3 free ends in a single packet whose front surface must be small enough to be seen by the eye at a lower angle, at 4.10 radian
By repeating this operation to all the optical fibers emanating from a color filter, we will successively join them to the optical fibers coming from the other 2 color filters. We will therefore obtain a certain number of packages of 3 optical fibers (see figure).

En accolant cas paquets les uns à coté des autres on réalisera une surface qui sera la somme des surfaces des 3 filtres colorés. Cette surface des fibres optiques réalisée par l'accolement de tous les paquets de 3 fibres sera appelée: terminaison intégratrice alors que la surface des fibres optiques en contact avec les filtres colorés sera appelée: terminaison séparatrice. By attaching packet cases one beside the other, a surface will be created which will be the sum of the surfaces of the 3 colored filters. This surface of the optical fibers produced by joining all the packages of 3 fibers will be called: integrating termination while the surface of the optical fibers in contact with the colored filters will be called: separating termination.

Si l'on soumet les 3 filtres colorés des surfaces séparatrices à un flux lumineux celui-ci sera transmis par les fibres optiques à la surface intégratrice en respectant l'intensité de chacun des 3 flux d'origine et la courbe de transmission des filtres. Mais comme ltoeil ne pourra pas distinguer ce qui sort fibre v d'une seule/optique il ne verra qu'une lumière, qui sera l'intégration des 3 couleurs des filtres colorés, modulée par l'intensité des flux d'origine. On réalisera donc ainsi un véritable intégrateur de lumière capable de fournir n'importe quelle couleur en modulant les 3 flux d'entrée. If the 3 colored filters of the separating surfaces are subjected to a luminous flux, this will be transmitted by the optical fibers to the integrating surface while respecting the intensity of each of the 3 original fluxes and the transmission curve of the filters. But as the eye will not be able to distinguish what comes out of fiber v from a single / optic, it will only see one light, which will be the integration of the 3 colors of the colored filters, modulated by the intensity of the original fluxes. We will therefore create a real light integrator capable of providing any color by modulating the 3 input streams.

Inversement si l'on examine une surface colorée illuminée, au travers des 3 filtres colorés ceux-ci ne laisseront passer de la vue initiale que l'énergie qui correspond à leur courbe de transparence. On obtiendra ainsi 3 vues monochromes de la surface colorée examinée. Conversely if we examine an illuminated colored surface, through the 3 colored filters these will only allow the energy that corresponds to their transparency curve to pass from the initial view. We will thus obtain 3 monochrome views of the colored surface examined.

Le chiffre de 3 fibres optiques liées dans chaque paquet n'est donnée qu'à titre d'exemple et l'on pourra lier ensemble un plus grand nombre de fibres soit que l'on veuille utiliser un nombre de filtres colorés plus grands soit que l'on veuille utiliser des fibres plus fines et transmettre le même flux. La seule condition impérative est que la surface frontale du paquet doit avoir une surface maxima telle qu'elle soit vue par l'oeil sous un angle inférieur à 4.10 radian et que des fibres en provenance de chaque filtre soient liées dans chaque paquet. The figure of 3 optical fibers linked in each packet is given only as an example and we can link together a larger number of fibers, whether we want to use a larger number of colored filters or we want to use finer fibers and transmit the same flow. The only imperative condition is that the front surface of the package must have a maximum surface area as seen by the eye at an angle less than 4.10 radians and that fibers from each filter are bound in each package.

Les applications potentielles de ce séparateur-intégrateur sont infinies car la couleur touche à toutes les activités humaines. A titre d'exemple, non limitatif, on citera l'aPplication à la photo et au cinéma. The potential applications of this separator-integrator are endless because color affects all human activities. By way of non-limiting example, mention will be made of the application to photography and to the cinema.

Si l'on couple le séparateur-intégrateur trichrome à fibres optiques à un objectif photographique on pourra, à la prise de vue, obtenir de chaque image colorée 3 vues monochromes. Cellesci pourront entre fixées de manière classique sur un film ordinaire noir et blanc. Inversement à la projection la lumière ayant traversé la pellicule se chargera de l'information colorée en pénétrant dans le séparateur-intégrateur trichrome à fibres optiques et restituera les couleurs originales par projection sur un écran. If we combine the trichromatic fiber optic separator-integrator with a photographic objective, we will be able to obtain 3 monochrome views from each colored image. These can be fixed in the conventional way on ordinary black and white film. Conversely at projection, the light having passed through the film will take charge of the colored information by penetrating into the trichromatic optical fiber separator-integrator and will restore the original colors by projection on a screen.

On aura donc réalisé une diapositive en couleurs avec un film noir et blanc. Bien entendu ce qui est possible pour une photo l'est pour le cinéma en couleurs réalisé ainsi avec des pellicules ordinaires en noir et blanc.We will therefore have produced a color slide with a black and white film. Of course, what is possible for a photo is possible for color cinema produced in this way with ordinary black and white films.

La deuxième application citée à titre d'exemple non limitatif, concerne la réalisation d'une mire dont la teinte pourra prendre une infinité de colorations parfaitement repérables En effet si l'on éclaire chacun des filtres à l'extrémité des surfaces séparatrices avec une lumière blanche dont on connait lrintensité la surface intégratrice présentera la synthèse additive de ces 3 flux fondamentaux. L'oeil est un comparateur de teintes excellent -mais il ne peut conserver une teinte en mémoire de manière intrinsèquement exacte. Par contre l'appareil ci-dessus lui fournissant un repère facilement codable par une série de chiffres il pourra à chaque instant vérifier l'exac- titude d'une teinte produite hors de sa vue. The second application cited by way of nonlimiting example, relates to the production of a test pattern, the hue of which may take an infinity of perfectly identifiable colors. Indeed, if we light each of the filters at the end of the separating surfaces with a light white which we know the intensity the integrating surface will present the additive synthesis of these 3 fundamental flows. The eye is an excellent shade comparator - but it cannot keep a shade in memory intrinsically exact. On the other hand, the above device provides him with a reference easily codable by a series of numbers, he can at any moment check the accuracy of a shade produced out of his sight.

La lumière blanche par exemple qui éclairera chacun des filtres pourra entre modulée par tous moyens qui n'entre pas dans le champ de l'invention par exemple par Nicols croisés ou par scintillations à fréquence variable. The white light for example which will illuminate each of the filters may be modulated by any means which does not come within the scope of the invention, for example by crossed Nicols or by scintillations at variable frequency.

Dans le cas d'une synthèse ou d'une analyse trichrome les filtres seront les plus monochromatiques possible. Dans le cas d'une synthèse ou d'une analyse caractérisant la teinte par l'indication de sa longueur d'onde dominante et sa pureté l'un des filtres devra laisser passer le blanc. In the case of a three-color synthesis or analysis, the filters will be as monochromatic as possible. In the case of a synthesis or an analysis characterizing the hue by indicating its dominant wavelength and its purity, one of the filters must allow the white to pass.

Claims

1. Device for separating or mixing light flows, whether colored or not, characterized by the use of optical fibers and optical filters in conjunction with the use of the physiological property of the eye to have a separating power limited to approximately 4.10-4 radian.

2. Device according to claim 1, characterized in that one end of each fiber is joined by one of its ends, with or without play, with or without bonding, to an optical filter to capture the energy passing through it- this.

3. Device according to claim 1, characterized in that the 2nd end of each fiber emanating from a filter is linked with the 2nd end of a fiber emanating from each of the other filters to form a packet of parallel optical fibers. All of these bundles joined together constitute the integrating surface.

4. Device according to claim 1, characterized in that the packages mentioned in claim 3, must have a maximum frontal area such that it is seen by the eye at an angle less than its separating power is about 4.10-4 radian.

5. Device according to claim 1, characterized in that the bonding of the bundled fibers referred to in claim 3, can be achieved by simple physical approximation with or without the use of bonding adjuvant.

6. Device according to claim 1, characterized in that to possibly take into account the differential sensitivity of the eye to colors one can choose different diameters of optical fibers depending on the filters from which they come. If one wants to keep the same fiber diameter, it is thus possible to use bundles containing a different number of unit fibers. These beams are then considered in the device as if it were a single optical fiber.

7. Device according to claim 1, characterized in that the number of filters can be arbitrary although the figure of 3 is often chosen. The only limiting condition is that the surface of the straight section of the package bringing together a fiber from each filter is seen by the eye at an angle less than its separating power, ie approximately 4.10 4 radians

8, Device according to claim 1, characterized in that the transparency window of the filters is chosen according to the desired performance: monochrome narrow band for example for analysis or synthesis according to the System

International XYZ or even letting white pass when the color is specified by its dominant wavelength and its purity.

9. Device according to claim 1, characterized in that the light flux can enter the device either by the integrating face follows by the separating face according to the desired goal. This luminous flux can be of constant or adjustable intensity and emitted according to a continuous or discontinuous mode.