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Title:
OPTICAL FILTER WITH COLOUR MODULATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1988/005549
Kind Code:
A1
Abstract:
The colour modulation optical filter comprises polarizer elements and birefringent elements parallel to/each other and perpendicular to the filter axis. It comprises at least two birefringent elements (B1, B2) arranged adjacent to each other, the ordinary optical axes (O1, O2) of these two birefringent elements being arranged at 45° with respect to each other. Said two birefringent elements are arranged between a first polarizer element (P1) and a second polarizer element (P2), means being provided to rotate at least the polarization axis of the second polarizer about the filter axis, the operating delays (DELTA1) and (DELTA2) between the propagation times of the polarized light waves along the ordinary optical axis and the extraordinary axis of the birefringent elements (B1, B2) being selected so that when the polarization axis of the polarizer (P2) is rotated by 180° about the filter axis, a closed curve is drawn on the chrominance diagram, the curve being situated in the area corresponding to the fundamental colours and outside the central area of the diagram corresponding to the white. Utilization particularly in shot-taking, analysis and creation of images and lighting.

Inventors:
RICHARD PHILIPPE (FR)
Application Number:
PCT/FR1987/000026
Publication Date:
July 28, 1988
Filing Date:
January 26, 1987
Export Citation:
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Assignee:
DIALOGIC SA (FR)
RICHARD PHILIPPE (FR)
International Classes:
G02B27/28; G02F1/09; G02F1/23; (IPC1-7): G02B5/20; G02B5/30; G02F1/03
Foreign References:
US2527593A1950-10-31
US3457414A1969-07-22
US2811898A1957-11-05
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Volume 9, No. 253 (P-395)(1976), 11 Octobre 1985, voir figure et resume, & JP, A, 60103330 (Nippon Denshin Denwa Kosha) 7 Juin 1985
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Claims:
15 REVENDICATIONS
1. Filtre optique à modulation de couleurs, comprenant des éléments polariseurs et des éléments biréfr ngents parallèles entre eux et disposés perpendi culairement à l 'axe du filtre, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux éléments biréfringents (B, , B?) disposés l 'un à côté de l 'autre, les axes optiques ordi¬ naires respectifs de ces deux éléments biréfringents étant disposés à sensiblement 45° l 'un de l 'autre, en ce que ces deux éléments biréfringents sont compris entre un premier élément polariseur (P,) et un second polariseur (P?), l 'élément polariseur (P, ) étant disposé sensiblement à 45° de l 'axe ordinaire ou extraordinaire de l 'élément biréfringent (B, ), des moyens étant prévus pour faire tourner au moins l 'axe de polarisation du second polariseur autour de l 'axe du filtre, les retards de marche ( Δ, ) et ( Δ?) entre les temps de propagation des ondes lumineuses polarisées suivant l 'axe optique ordinaire et l 'axe extraordinai e des éléments birë fringents (B, , Bp) étant choisis de façon que lorsque l 'on tourne l 'axe de polarisation du polariseur (Pp) de sensiblement 180° autour de l 'axe du filtre, on décrit sur le diagramme de chrominance une courbe fermée située dans la zone correspondant aux couleurs fondamentales et à l 'extérieur de la zone centrale du diagramme corres¬ pondant au bl anc.
2. Filtre optique conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les retards de marche (Δ , et Δp) présentent sensiblement les valeurs suivantes : nm, Δ 150 nm 880 nm, Δ 150 nm 1 080 nm, Δ 180 nm 1 100 nm, 350 nm 3 Filtre optique conforme à la revendica¬ tion 1, caractérisé en ce que le second polariseur (P?) est monté en rotation autour de l 'axe du filtre.
3. Filtre optique conforme à l 'une des reven¬ dications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend à la suite du second pola iseur (Pp) deux éléments biré¬ fringents (B'p et B', ) et un polariseur (P1, ) disposés symétriquement par rapport à un plan médian passant par le polariseur (Pp), les retards de marche (Δ ' , ) et (Δ '?) introduits par les deux "él ëments biréfringents (B'p) et (B1, ) étant identiques aux retards de marche (Δ?) et (Δ , ) introduits par les éléments biréfringents (B2) et (Bj).
4. Filtre optique conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les axes optiques des éléments biréfringents (B1, ) et (B'p) sont disposés à ± 45° l 'un de l 'autre et sont respectivement orthogonaux aux axes optiques des éléments biréfringents (B, ) et (Bp), le polariseur (P1, ) ayant son plan de polarisation parallèl à celui du polariseur (P, ).
5. Filtre optique conforme à l 'une des reven¬ dications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend à la suite du second polariseur (Pp), deux éléments biré¬ fringents (B'p) et (B'j) et un polariseur (P'j), les retards de marche (Δ ' I ) et (Δ ' p ) introduits par les deux éléments biréfringents (B'p) et (B1, ) étant dif¬ férents des retards de marche (Δ ) et (Δi ) introduits par les éléments biréfringents (Bp) et (B, ) .
6. Filtre optique conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que les axes optiques des éléments biréfringents (B1, ) et (B'p) sont disposés à ± 45° l 'un de l 'autre et en ce que le plan de polarisation du pola riseur (P', ) est à ± 45° de l 'axe optique (0' ) de l 'élé ment biréfringent (B', ).
7. Filtre optique conforme à la revendication caractérisé en ce que l 'axe de polarisation du polari¬ seur (P1, ) et les axes optiques des éléments biréfringen (B'p) et (B1, ) sont décalés d'un angle α par rapport aux axes correspondants du pola iseur (Pi ) et des élémen bi réfringents ( Bp ) et (Bj ) .
8. Filtre optique conforme à l 'une des reven¬ dications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments biréfringents supplémentai es montés en rotation, introduisant des retards qui s'ajoutent ou se retranchent à ceux des autres biréfringents.
9. Filtre optique conforme à l 'une des reven¬ dications 1 à 9, caractérisé en ce que l 'élément pola¬ riseur (Pp) est le seul élément mobile du filtre.
10. Filtre optique conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les retards de marche (Δ, ) et (Δp) présentent sensiblement les valeurs suivantes : Δ, = 1 080 nm, Δp = 180 nm Δ, = 1 320 nm, Δp = 420 nm.
11. Filtre optique conforme à l 'une des reven¬ dications 1 à 11, caractérisé en ce que les deux éléments polariseurs extrêmes sont montés en rotation.
12. Filtre optique conforme à l 'une des reven¬ dications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour commander manuellement la rotation du ou des polariseurs.
Description:
"Filtre optique à modulation de couleurs"

La présente invention concerne un filtre opti à modulation de couleurs, comprenant des éléments polar seurs et biréfringents parallèles entre eux et disposés perpendiculairement à l 'axe du filtre. Le filtre optique visé par l 'invention est basé sur le principe des filtres biréfringents.

Le filtrage des couleurs est obtenu par inter férences entre les diverses composantes d'un faisceau lumineux polarisé traversant un matériau biréfringent. Un matériau biréfringent taillé parallèlement à son axe optique principal présente un indice de réfra tion qui dépend de la direction de polarisation des ondes lumineuses qui le traversent.

On définit pour chaque matériau biréfringent un axe optique ordinaire 0 et un axe optique extraor- dinaire E, et l 'on caractérise sa biréfringence par un retard de marche Δ entre les temps de propagation à travers le matériau des ondes lumineuses polarisées suivant E et des ondes lumineuses polarisées suivant 0. II est alors possible d'obtenir une couleur par interférences entre les composantes ordinaires 0 et extraordinaires E sous les deux conditions suivan es a) que les composantes 0 et E soient cohérent temporel 1 ement entre elles, ce qui, dans le cas de la lumière naturelle, signifie que ces deux composantes doivent être issues de la même onde lumineuse ; cela est réalisable en plaçant devant le matériau biréfringe un filtre polarisant qui sélectionnera une seule direct de vibration de la lumière incidente et la répartira

—* —* suivant les axes 0 et E ; les composantes 0 et E issues d'une même onde sont alors cohérentes temporel 1 ement entre elles et peuvent interférer ; b) qu'un système d'interférences soit sélecti né à la sortie du matériau biréfringent ; les condition d'interférences, et donc la couleur obtenue, sont foncti

FEUILLE DE REMPLACEMENT

de la polarisation des ondes en sortie, la combinaison - de l 'ensemble de celles-ci donnant de la lumière blanche, et il est nécessaire d'analyser, c'est-à-dire de sélectio ner une polarisation en sortie, pour obtenir une couleur.

La figure 1 représente un dispositif connu comprenant un polariseur d'entrée P, à 45° des axes ordinaire 0 et extraordinaire E et un polariseur de sortie P ? soit parallèle, soit croisé avec P, . Les deux couleurs respectivement obtenues à la sortie du polariseu P ? sont complémentaires et dépendent du retard Δ de l 'élément biréfringent B qui est intercalé entre les deux polariseurs P, et P„.

Le fonctionnement de ce dispositif est illustré par le diagramme de chrominance représenté sur la figure Dans ce diagramme, chaque couleur se vo t assignée un point défini par ses coordonnées x, y de chrominance ; l 'ensemble des couleurs visibles est représenté dans une surface fermée dont la périphérie concave définit les couleurs pures du spectre visible. Les zones périphé- riques V, J, 0, R, P, B représentent respectivement le vert, le jaune, l 'orange, le rouge, le pourpre et le bleu. La zone centrale C représente le blanc.

L'intensité du signal peut se coder suivant une direction perpendiculaire à cette surface. Sur le diagramme de la figure 2, une couleur sera donc d'autant plus pure qu'elle sera représentée par un point proche de la périphérie du diagramme, le centre C constituant l 'ensemble des couleurs appelé blanc d'onde supérieur. Le calcul des coordonnées d'un point se fait par l 'intermédiai e des trois fonctions de chrominance X(λ),Y(λ), Z(λ), fonctions de pondération qui, lorsqu'ell sont appliquées à la fonction de transfert du filtre I (λ permettent de calculer les coefficients de tristimulus X, Y, Z de la couleur filtrée :

X = \ x ( λ ) I ( λ ) d λ

Les coordonnées de la couleur dans le diagram de chrominance sont alors :

x = X/(X+Y+Z) y = Y(X+Y+Z)

L'intensité du signal est donnée par I = X+Y+ Dans le cas du système de base que l 'on vient de décrire, on a :

I(λ) = cos 2 πΔ/λ pour des polariseurs parallèles et

I ( λ ) = s i n 2 πΔ/λ pour des polariseurs croisés

Δ étant le retard défini plus haut concernant le matéria biréfringent B.

Dans le cas du dispositif représenté sur la figure 1, pour un même matériau biréfringent B les coule obtenues dans les configurations polariseurs P, , P ? croisés et polariseurs parallèles sont complémentaires, les deux points représentatifs de ces couleurs étant symétriques par rapport à la zone centrale C du blanc.

Le dispositif représenté sur la figure 1 perme d'obtenir en faisant tourner de 90° l 'élément polari - seur P ? suivant l 'axe X-X' du dispositif, seulement deux couleurs complémentaires. Pour pouvoir obtenir à la sortie du dispositif une variation continue des couleurs, il faudrait faire varier en continu le retard engendré par l 'élément bi éfringent B. L'une des façons

de procéder consiste à faire varier en continu l'épaisseur et/ou le retard Δ de l'élément biréfringent B, ce qui est difficile et coûteux à réal ser et donne des résultats médiocres.

Le but de la présente invention est de créer à partir du principe connu décrit plus haut, un filtre optique, de constructi simple et qui permette d'obtenir une variation continue des couleurs de façon à couvrir tout le spectre.

Suivant l'invention, ce filtre est caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux éléments biréfringents (B, , B ? ) disposé l'un à côté de l'autre, les axes optiques ordinaires respectifs de ces deux éléments biréfringents étant disposés sensiblement à 45° l'un de l'autre, en ce que ces deux éléments biréfringents sont compris entre un premier élément polariseur P. et un second polariseur P ? , l'élément polariseur P. étant sensiblement disposé à 45° de l'axe optique ordinaire ou extraordinaire de l'élément biréfringent B, , des moyens étant prévus pour faire tourner au moins l'axe de polarisation du second polariseur autour de l'axe du filtre, les retards de marche Δ, et Δ ? entre les temps de propagation des ondes lumineuses polarisées suivant l'axe optique ordinaire et l'axe extraordinaire des éléments biréfringents B. ,

B ? étant choisi de façon que lorsque l'on tourne l'axe de polarisati du polariseur P ? de sensiblement 180° autour de l'axe du filtre, on décrit sur le diagramme de chrominance une courbe fermée située dans la zone correspondant aux couleurs fondamentales et à l'extérie de la zone centrale du diagramme correspondant au blanc.

Ainsi, en choisissant correctement les retards de marche Δ , et Δ ? qui peuvent être calculés par exemple à l'aide d'un ordinateur, on peut obtenir sur le diagramme de chrominance lorsqu'o fait tourner d'environ 180° le polariseur P , une courbe située à l'extérieur de la zone centrale du blanc et passant dans toutes les zones des couleurs fondamentales du spectre.

Un tel filtre optique peut être réalisé d'une manière particul èrement simple en utilisant deux polari

seurs situés de part et d'autre des deux éléments biré¬ fringents, seul le polariseur de sortie étant monté en rotat on autour de son axe, cette rotation pouvant être commandée manuellement par l 'utilisateur. D'autres particularités et avantages de l 'inv tion apparaîtront encore dans la description ci-après.

Aux dessins annexés, cfonnés à titre d'exemple non li itatifs :

- la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif décrit dans l 'introduction de la description,

- la figure 2 montre le diagramme de chrominan et ses principales zones de couleur,

- la figure 3 est une vue schématique d'un filtre conforme à l 'invention, - la figure 4 est un diagramme de chrominance montrant différentes courbes obtenues en faisant tourner l 'élément polariseur de sortie du filtre selon la fi¬ gure 3, pour différentes valeurs optimales des retards introduits par les éléments biréfringents, - la figure 5 est un diagramme montrant les valeurs optimales des retards introduits par les élément biréfringents, déterminées par calcul,

- la figure 5 est une vue schématique montrant un filtre conforme à l 'invention amélioré, - la figure 7 est un diagramme de chrominance montrant une courbe obtenue en faisant tourner l 'élément polariseur central du filtre représenté sur la figure 5 en choisissant des valeurs optimales pour les retards engendrés par les éléments biréfringents, - la figure 8 est un diagramme montrant la variation du retard d'un élément biréfringent en fonctio de l 'angle d'incidence de la lumière,

- la figure 9 est une vue schématique montrant en projection sur le plan de la figure les différents axes d'un filtre perfectionné conforme à l 'invention, dans le cas symétrique,

- la figure 10 est une vue du diagramme de chrominance, montrant les courbes obtenues en faisant tourner l 'élément polariseur central du filtre selon la figure 6 pour des valeurs optimales des retards et en faisant tourner les deux éléments polariseurs extrêmes

- la figure 11 est une vue latérale en plan d'un filtre optique conforme à l 'invention,

- la figure 12 est une vue en coupe longitu¬ dinale du filtre selon la figure 11, - la figure 13 est une vue en plan de l 'avant d fil tre.

En référence au schéma de la figure 3, le filtre conforme à l 'invention, le plus simple, comprend deux éléments biréfringents B, , B parallèles entre eux et perpendiculaires à l 'axe X-X' du filtre. Les axes optiques ordinaires 0. , 0- de ces éléments biré¬ fringents B, , B ? sont disposés à 45° l 'un de l 'autre. Ces deux éléments biréfri gents B-,, B sont compris entre un élément polariseur d'entrée P, recevant la lumière incidente et dont l 'axe de polarisation p. est à 45° de l 'axe 0, de l 'élément biréfringent B, , et un élément polariseur de sortie P présentant un axe de polarisation p ? qui est monté en rotation autour de 1 'axe X-X' . On constate qu'en faisant tourner le polariseur de sortie P~ autour de l 'axe X-X', on obtient à la sortie du filtre une variation continue de couleurs qui est fonction des caractéristiques de retard Δ, et Δ 2 des deux éléments biréfr ngents B, et B~- L'optimisation des valeurs de retard Δ, et

Δ ? est obtenue en représentant en fonction de ces deux variables, la surface de la courbe fermée décrite dans le diagramme de chrominance (voir figure 4) lorsque le polariseur de sortie P ? tourne. Les solutions les plus intéressantes correspondent donc aux plus fortes valeurs de la surface de la courbe décrite, autrement

dit lorsque la courbe décrite est située le plus à l'ex rieur possible d'une zone centrale cor espondan au blanc.

L'un des couples optimaux des valeurs Δ, et Δ ? en ce qui concerne la surface englobée est :

Δ, - 1080nm ; p ≈ 180 nm. Son diagramme de chrominan est représenté sur la figure 4 ; on peut constater que la courbe correspondante 14 est fermée et qu'elle décri de façon satisfaisante la totalité des couleurs pour une rotation de 180° du polariseur de sortie Pp.

Le diagramme de chrominance représenté sur la figure 4 présente plusieurs courbes 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, déterminées pour différentes valeurs des couples de retard / , et Δ ? • Les retards les plus inté- ressants correspondent sensiblement aux valeurs I et suivantes :

Δ-, = 540 nm, ? = 150 nm û. = 880 nm, Δ 2 = 150 n - i = 1 100 nm, ? = 350 nm

Sur les courbes telles que 10 à 15, représenté sur la figure 4, les points tels que M, N, ... sont espacés d'une distance qui correspond à une rotation angulaire de 10° du polariseur de sortie Pp.

Sur la figure 5, on représente en ordonnée les valeurs de Δ, et en abscisse les valeurs de Δp . On calcule par ordinateur les différents couples Δ, et Δ ? optimaux. Ces couples optimaux sont représentés par des zones numérotées de 1 à 15 correspondant aux numéros de certaines courbes représentées sur le diagram de chrominance de la figure 4. Le tracé des courbes correspondantes permet de sélectionner les couples Δ, et Δ p les plus intéressants.

Les zones numérotées de 1 à 16 sur le diagramme de la figure 5 correspondent à celles pour lesquelles on obtient pour les couples Δ, et Δ ? correspondants, les plus grandes surfaces pour les courbes tracées sur le diagramme de chrominance. Le diagramme de la figure 5 est obtenu par calcul au moyen d'un ordinateur, à l 'aide des relations qui ont été présentées dans l 'introduction de la présente demande.

Le filtre que l 'on vient de décrire, bien que répondant à des objectifs tels que la variété des couleurs et la simplicité d'utilisation peut, par adjonc¬ tion d'éléments supplémenta res, être amélioré sur plusieu points tels que la pureté des couleurs (en particulier pour le rouge et le vert), le champ angulaire et la possibilité de réglage de l 'intensité.

Un filtre amélioré est représenté sur la fi¬ gure 6.

Pour limiter cependant le coefficient d'absorpti du fil re, il n'est pas souha table de rajouter un trop grand nombre d'éléments polarisants ; la solution consiste donc à combiner deux systèmes de même configuration (un polariseur, deux biréfringents, un polariseur) de façon à ce qu'un même élément joue le rôle de polariseur pour les deux systèmes. Ceci s'obtient en plaçant tête bêche deux systèmes de filtre afin que le polariseur Pp soit le même pour chacun d'entre eux.

La combinaison de deux systèmes se traduit donc par l 'adjonction d'un seul élément polarisant supplé¬ mentaire et ne contient toujours qu'un seul élément mobile constitué par le polariseur central Pp.

Un tel filtre amélioré est représenté schêma- tiquement sur la figure 5. Ce filtre comporte à la suite du polariseur P ? , deux éléments b réfringents B'p et B', dont les axes optiques ordinaires 0'p et 0', sont disposés à 45° l 'un de l 'autre et un élément polariseur P' disposé à la sortie du filtre.

Les paramètres intervenant dans l 'optimisation de cette configuration du filtre sont les suivants :

- caracté istiques de retard des iréfringents

Δ 1 , Δ 2

J l' Δ"'2

- angle de chaque couple de biréfringents

- angle α entre les axes des deux systèmes. Le choix de ces paramètres va dépendre du mode de combinaison : soit le cas dissymétrique d'une combinaison de systèmes différents ( à . ≠ Δ', , Δ ? ≠ Δ'p), soit le cas symétrique d'une combinaison de systèmes identiques ( Δ, = Δ', , Δp = Δ'p).

Dans les deux cas, il s'avère que l 'optimum de l 'angle de chaque couple de biréfringent B, , Bp ; B'. , B'p est de + ou -45° ; le signe étant chois afin de concilier les déplacements respectifs à l 'intérieur du diagramme de chrominance de chacun des systèmes.

Dans le cas de la configuration symétrique

( Δ 1 Δ' λ ; Δ 2 = Δ' 2 Û' = 0), il y a symétrie des carac¬ téristiques par rapport au plan médian- défini par le polariseur Pp. La combinaison ne sera cependant viable que si la rotation du polariseur central P ? engendre des déplacements dans le même sens sur les diagrammes de chrominance des deux systèmes.

La rotation du polariseur P ? étant perçue de façon opposée par chaque système, cela nécessite des angles pour chaque couple de biréfringents B, , B ? ; B' B'p respectivement égaux à +45° et -45°. Le résultat obtenu est présenté sur le diagramme de chrominance de la figure 7 dans le cas de l 'une des valeurs optimales des retards retenues dans le cas du filtre de la figure 3. En comparant les diagrammes selon les figures 7 et 4, on constate que dans le cas du filtre selon la figure 5, la courbe obtenue en faisant tourner de 180° le polari¬ seur central P ? englobe une surface nettement plus impor¬ tante, de sorte que l 'on obtient des couleurs nettement plus pures .

Pour un élément biréfringent don-é, le retard Δ entre composantes ordinaire et extraordinaire est défini pour des ondes lumineuses se propageant perpendiculaire¬ ment à l'élément ; si l'angle d'incidence n'est plus de 90°, l'épaisseur de matériau traversé varie et le retard Δ va changer, en plus ou en moins, en fonction de l'inclinaison des rayons suivant l'axe ordinaire ou l'axe extraordinaire. Cette variation de Δ se traduit par une variation de la couleur produite par le filtre en fonction de la direction d'origine des rayons lumineux ce qui constitue une limitation non négligeable pour un filtre tel que celui représenté sur la figure 3. Ce comportement peut se représenter pour un élément biréfringent par un diagramme de retard Δ en fonction de la direction d'incidence tel que représenté sur la figure 8.

La combinaison de plusieurs éléments biréfrin¬ gents se traduit par une superposition de diagrammes de ce type, pouvant suivant les cas soit se renforcer, soit s'annuler. Il est possible de mettre à profit la combinaison de deux systèmes identiques tels que repré¬ sentés sur la figure 6 afin d'obtenir une annulation réciproque des diagrammes de variation de retard de chacun des systèmes. Pour cela, et par suite de la sy é- trie par rapport aux diagonales principales des diagramme de retard de chaque élément biréfringent, il faut combine les éléments B, L, Ba 9 et B', i, B' c, afin que l_,es co—upl _ » es d'axes extraordinaires et ordinaires E, , 0, et E',, 0'. d'une part, et Ep, 0p et E'p, 0'p d'autre part, soient respectivement orthogonaux (α = ± 90°). Cette condition, ajoutée à la condition précédente sur les angles entre biréfringents, se traduit par la confi¬ guration représentée sur la figure 9. Il est ainsi pos¬ sible d'obtenir une nette amélioration du champ angulaire utilisable, c'est-à-dire de la zone du champ de vision pour laquelle les couleurs obtenues sont uniformes.

Conformément à la méthode utilisée dans le cas du filtre selon la figure 3, l 'optimisation de la configuration du filtre selon la figure 6 en fonction des couples des valeurs de retard i et Δ a permis de définir une série de valeurs optimales.

Il en ressort que les configurations les plus intéressantes en ce qui concerne la variété et la pureté des couleurs sont celles correspondant aux plus fortes valeurs de i (≈ 1080 nm, - 1320 nm) et aux plus petites valeurs de Δp (≈ 180nm, ≈ 420nm).

Ces solutions constituent le meilleur compromis On pourra cependant adopter d'autres couples de valeur en fonction des applications désirées, pour obtenir par exemple plus de pureté et de variété dans les rouge, pourpre et bleu, mais au détriment du vert.

Il est également possible de combiner plusieurs des solutions précédentes en rajoutant des éléments biréfringents rota ifs dont les retards pourront soit s'ajouter à ceux des autres éléments biréfringents (si " les axes E et 0 entre biréfr ngents sont col i néai res ) , soit se retrancher (si les axes E et 0 entre biréfringent sont en quadrature), ou bien rester inactifs (si un axe E ou 0 est parallèle à la direction de polarisation de la lumière qui traverse l 'élément). On peut donc de la sorte faire varier soit Δi et Δ'i , soit Δ 2 et

Δ'p sur 2 ou 3 valeurs différentes afin d'obtenir plu¬ sieurs des optima et donc couvrir des zones différentes du diagramme de chrominance.

C'est le cas par exemple si l 'on décompose les biréfringents B, et B', en deux bi éfringents B,, ,

B 12 et B 'll' B 'l2^ de retards 440 et 660 nιη -

Lorsque B, , et Bi ; B',, , B ' , ? sont colinéaires avec Δ o - 150 nm, on obtient une première solution ; si B,, et B', , sont ensuite tournés de façon à avoir

— t => — - leurs axes 01 et O'I (ou El et E'1) respectivement co¬ linéaires avec P, et P'-, . leur biréfringence n'intervient plus et on obtient une seconde solution.

Un filtre ainsi réalisé permet de produ re une plus grande variété de couleurs mais nécessite deux éléments biréfringents rotatifs en supplément.

Une autre variante parti ulièrement intéressante est la possibilité d'obtenir un filtrage en dégradé entre le blanc neutre et la couleur désirée.

Les polariseurs extrêmes P, etP'. sont alors disposés (ou découpés) pour n'occuper qu'une partie (identique) du filtre ; le phénomène de filtrage ne s'obtient alors que sur la partie occupée par les polari¬ seurs extrêmes, ce qui résulte, à la surface du filtre, en un passage du blanc neutre à la couleur désirée modulab Ce passage est perçu en plus ou moins dégradé en fonction des caractéristiques d'ouverture du dispositif optique avec lequel est associé le filtre.

Les essais de réglage de pureté de couleur ont permis de définir une méthode permettant de régler toute couleur produite par le filtre depuis le blanc d'ordre supérieur jusqu'à sa teinte pleine. Pour toute position du polariseur P ? , ce réglage s'obtient par rotation en sens inverses des polariseurs P, et P', ; une rotation de 0 à 90° permettant d'atteindre le blanc. Un exemple de réglage de pureté est présenté sur le diagramme de la figure 10 pour l 'un des optima retenus. On peut constater que lorsque l 'on dispose de trois degrés de liberté (P, , P', , Pp) il est possible non seulement de décrire, par rotation de P ? , la courbe de chrominance associée à la configuration définie, mais également d'accéder (par action sur les polariseurs P. et P 1 , ) à n'importe quel point à l 'intérieur de la surface fermée définie par celle-ci et donc de produire n'importe quelle couleur à l 'intérieur de la courbe de chrominance. On augmente donc de façon importante la variété de teintes disponibles et l 'on pourra en particulier pour certaines applications repérer le filtre afin de reproduire aisément certaines couleurs étalon.

Dans le cas de la configuration dissymét que ( Δ, - Δ' ; Δp- Δ' ) il n'y a pas symétrie des carac¬ téristiques par rapport au plan médian passant par le polariseur Pp. La configuration à util iser est la même que dans le cas précédent, à cela près que l 'on pourra avoir un angle a non nul entre les deux systèmes.

Dans ce cas, le nombre de combinaisons possib est nettement plus important que dans le cas précédent. Une étude systématique a été réalisée prenant en compte toutes les combinaisons des six paramètres suivants :

- retards des éléments biréfringents ( Δ, , Δ 2 , Δ' 15 Δ'p)

- angle du deuxième système de biréfringents (+-45°) (le premier est fixé à +45°) - angle α entre les axes optiques des deux systèmes.

Cette simulation a permis de mettre en éviden un grand nombre de configurations donnant des r&su tats comparables ou légèrement meilleurs que les optima du cas symétrique.

On remarque notamment dans le cas de la confi guration dissymétrique une amélioration des performances dans le rouge et le vert. Cependant, il est important de noter que cette amélioration se fait au détriment de la versatilité du système : la non symétrie de la configuration ne permet plus ici une annulation réciproq des diagrammes de variation de retard en fonction de l 'angle d'incidence, et limite donc le domaine d'applica tion aux systèmes à champ angulaire étroit ; le champ angulaire étant d'autant plus étroit que les différences des caractéristiques de retard des deux systèmes sont i mportantes .

De même, le réglage de pureté est accompagné de variations de couleur limitant les performances

de ce réglage sous sa forme simple (il est alors néces¬ saire de produire des rotations indépendantes de P, et P' suivant des lois permettant de compenser les variations de couleurs dues à la dissy étrie du dis- pos tif.

Le système le plus versatile se révèle donc être celui en configuration symétrique ( Δ. = Δ ' -, ; Δp = Δ l p) car il permet de produire de façon simple une grande variété de couleurs, sous un champ angulaire important et avec la possibilité de réglage de pureté de ces couleurs.

Dans des cas d'applications plus particulières nécessitant une amélioration sur certaines couleurs, on pourra, si l 'on désire un champ angulaire important, rester en configuration symétrique mais avec une combinai¬ son d'éléments b réfringents, ou passer en configuration dissymétrique si le champ angulaire utilisé est étroit. Dans les différentes configurations du filtre conforme à l 'invention, la modulation des couleurs s'ob- tient par rotation d'un ou plusieurs éléments polarisants autour de l 'axe du filtre.

Plusieurs méthodes sont utilisables pour la rotation en fonction des applications :

1. Commande manuelle, ou par moteur Dans ce cas le ou les éléments à commander sont directement réglés à la main ou par l 'interméd aire d'un système de démul plicat on.

Cette solution s'applique aux systèmes de mise en oeuvre simple, facilement accessibles, et pour des temps de réponse de l 'ordre de la seconde.

Les figures 11, 12 et 13 représentent un exemple de réalisation concrète d'un filtre à commande manuelle. Cette réalisation est conforme à la figure 6. Elle com¬ prend deux bagues fixes 20 et 21 portant respectivement le polariseur d'entrée P, , l 'élément biréfringent B, , l 'élément biréfringent B ? d'une part et l 'élément biré¬ fringent B'p, l 'élément biréfringent B', , le polariseur

de sortie P', d'autre part. Ces deux bagues fixes 20 et 21 sont rendues solidaires l 'une de l 'autre par deux languettes 22 diamétralement opposées. Entre les bagues 20 et 21 est montée en rotation une bague mobile 23 comportant sur ses deux faces opposées une nervure annu¬ laire 24 engagée dans une gorge annulaire 25 ménagée dans chacune des bagues fixes 20 -et 21. Cette bague mobile 23 porte le polariseur Pp.

Pour obtenir une modulation continue de la couleur à la sortie du filtre, il suffit à l 'utilisa eur de tourner la bague mobile 23.

Les éléments polarisants P, , Pp, P ' . peuvent être réalisés en quartz, en calei te ou en gélatine di - chroïque . Les éléments biréfringents B, , Bp, B', , B' ? peuvent être en quartz, en mica ou en gélatine biré¬ fringente.

L'épaisseur de ces éléments sera généralement de l 'ordre du millimètre. 2. Commande électrique

Dans ce cas, tous les éléments du filtre sont fixes ; la polarisation ou la rotation du plan de polari sation des éléments actifs est commandée par un champ électrique ou magnétique. Le système présente l 'avantage de n'avoir aucune pièce mobile et peut comme dans le cas précédent, être géré par un calculateur. Cette métho permet d'obtenir des temps de réponse beaucoup plus rapides que les précédentes solutions.

De façon non limitative, on peut envisager l 'application du filtre à modulation de couleurs conforme à l 'invention dans les domaines de la prise de vue, de l 'analyse et de la création d'images et de l 'éclairage

Bien entendu, l 'invention n'est pas limitée aux exemples que l 'on vient de décrire. Ainsi , on peut également obteni de bons résultats en s'écartant des valeurs angulaires et des valeurs de retard mentionnées dans la description précitée.