Brevet FR2334131A1 — publié le 19770701

Argument 2 Il s'agit-d'une attache pour prise de vues stéréos copiques se montant à l'avant de l'objectif d'un appareil photo graphique. De -type à axes convergents, elle est constituée par deux prismes trapézoldaux ayant deux faces parallèles de réfle xion totale, une face d'entrée et une face de sortie faisant entre elles un certain angle qui introduit une aberration chro matique, une formation en trapèze et une distorsion en tonneau, compensant à priori les aberrations et distorsions de la lunette binoculaire d'observation décrite dans le brevet antérieur cité infra, ou celles d'un double prisme employé pour une projection stéréoscopique en lumière polarisée. Art antérieur 2 La demende de brevet nO 75 05728 du même demandeur pour "LIMITEUR DE CHAMP POUR APPAREIL OPTIQUE STIGMATI4UE" (qui sera désignée tout au long du présent mémoire : brevet antérieur),décrit notamment un dispositif binoculaire pour vi -sion stéréoscopique destiné à l'observation de deux images jux-- taposées projetées sur un écran ; il a les propriétés suivantes t - le champ de vision de chaque oeil est limité à une seule image par la vertu d'un écran virtuel propre à chaque oculaire g - les deux images sont déviées symétriquement et, pour une distance d'observation appropriée, se superposent virtuellement dans leur plan; - chaque oculaire est composé de deux prismes sépa rés par une mince lame d'air, ou séparatrice, introduisant l'écran virtuel permettant la sélection des images ; - par un choix convenable des verres constituant les prismes, on peut rendre ces oculaires achromatiques. Les images virtuelles obtenues par les oculaires sont néanmoins entachées de deux types de distorsion qui sont les suivants - une image ayant un encadrement rectangulaire observée à travers l'oculaire apparait comme encadrée par un trapèze r cette déformation est inhérente à l'inclinaison introduite par un système déviateur - les côtés du trapèze sont incurvés en tonneau. Cette distor sion est due au fait que, dans un prisme déviateur,-le dévia tion augmente quand le rayon incident s'écerte de la normale à la surface du prisme. En outre, dans l'hypothèse où le chromatisme ne serait pas corrigé dans chaque oculaire comme indiqué dans le brevet antérieur, l'aberration chromatique epparaitrait. Donc, avec des oculaires constitués de prismes taillés dans le même verre (et entachés de chromatisme), l'image d'un rectangle blanc dans chaque champ d'observation apparait comme un trapèze irrisé dont les c-ôtés sont légèrement incurvés. La présente invention vise un procédé de prise de vues stéréoscopiques qui corrige à priori les aberrations et distorsions inhérentes au procédé d'observation décrit dans le brevet antérieur, correction qui est obtenue en introduisant les mêmes aberrations et distorsions, mais en sens inverse, de telle sorte que les images virtuelles données par le dispositif d'observation soient optiquement de bonne qualité. Le brevet antérieur fait référence, sans le décrire, à un dispositif stéréoscopique de prise de vues cinématographi ques à un seul objectif de l'art antérieur ; on connait en effet, sous le nom d'attache stéréoscopique, des dispositifs permettant de transformer un appareil ordinaire à un seul objectif en appareil de prise de vues stéréoscopiques. Ces attaches sont du type à axes convergents. Elles introduisent une base stéréoscopique an reportant virtuellement sur ces deux axes l'objectif unique. D'autre part ces axes convergents des objectifs virtuels séparent les images droite et gauche qui se forment dans le plan de la pellicule sensible. De telles attachas sont constituées, pour chaque image i - soit par deux miroirs décalés latéralement d'une demi-base oculaire et qui ne sont pas exactement parallèles. L'angle qu'ils forment introduit une déviation angulaire ayant pour objet de décaler l'image sur la pellicule sensible de la moi tié de la largeur du format de l'appareil - soit par un prisme qui joue le même rôle i il E deux faces presque parallèles sur lesquelles la réflexion est totale, et deux faces d'entrée et de sortie ne jouant aucun relue particulier. Ces attaches introduisent une déformation dite en trapèze, qui est en sens inverse de celle introduite par les oculaires à l'observation. Elles sont achromatiques et ne distordent pas en tonneau. Un cadre rectangulaire, avec un bon objectif, apparaîtra à la projection comme un trapèze dont les côtés sont bien rectilignes. Si donc on observe ces images avec une lunette binoculaire du brevet antérieur, même corrigée achromatiquement, les côtés d'un cadre rectangulaire apparaissent courbes du fait de la distorsion propre aux oculaires de la lunette. En stéréoscopie, cela se traduit par une distorsion en profondeur qui peut devenir inacceptable avec des champs angulaires importants. Exposé général Une attache selon l'invention est constituée par deux prismes de section trapézoidale dont les deux faces parallèles sont à réflexion totale et les deux faces non parallèles sont respectivement les faces d'entrée et de sortie. Dans une telle attache, la base stéréoscopique de prise de vues résulte de l'écartement des faces parallèles (qui se comportent comme de simples miroirs n'introduisant ni chromatisme ni distorsion), et la déviation nécessaire à la séparation des deux images résulte de la convergence des axes donnée par l'angle que forment les faces d'entrée et de sortie. Cette convergence introduit sur les images enregistrées sur la pellicule sensible - une aberration chromatique - une déformation en trapèze - une distorsion en tonneau qui seront compensées par des aberrations, déformations et distorsions introduites ensuite par la lunette binoculaire à l'observation. Bien entendu, la pellicule doit être du type pour la photographie en couleurs. Avec une pellicule en noir et blanc, il faut neturellement que l'attache et la lunette soient toutes deux corrigées du chromatisme. Dans un cas comme dans l'autre, comme c'était déjà le cas dans le dispositif décrit dans le brevet antérieur, la projection de la paire de vues, obtenues au moyen d'une attache selon l'invention, sur un écran ordinaire afin d'en permettre l'observation en relief, est faite avec un appareil de projection classique. Les vues obtenues au moyen d'une attacha selon l'invention peuvent aussi être observées en relief par le procédé de la lumière polarisée. Ce procédé, connu en soi, consiste à monter devant l'objectif d'un appareil de projection classique un système formé de deux prismes et de deux polariseurs croisés. Les spectateurs doivent porter des lunettes à verres polarisés. Enoncé des Finures : La Fig. 1 représente schématiquement une attache stéréoscopique de l'art antérieur. La Fig. i représente schématiquement la déformation a en trapèze obtenue avec cette attache à la prise de vues et à la projection sur l'écran. La Fig. 2 représente schématiquement une lunette binoculaire décrite dans le brevet antérieur cité supra. La Fig. 2 représente schématiquement las distorsions a propres à la lunette binoculaire de la Fig. 2. La Fig. 3 représente une attache stéréoscopique selon l'invention. La Fig. 4 représente une variante de la Fig. 3. La Fig. 5 représente une autre variante de la Fig. 3. La Fig. 6 représente un dispositif de projection stéréoscopique d'une paire de vues en lumière polarisée, et La Fig. 7 représente un déviateur pour projection an lumière polarisée lorsque les vues à projeter sont prises en noir et blanc. Description détaillée de formes de réalisation La Fig. 1 représente une attache stéréoscopique de l'art antérieur constituée de deux prismes 1 et 2 disposés en avant de l'objectif 0 d'un appareil de prise de vues. Le prisme 1 produit dans le plan focal F de l'objectif O une vue 11 qui occupe la moitié de la surface normale de l'image que donnerait l'appareil photographique sans attache. De même, le prisme 2 produit une vue 21 qui est symétrique de 11 par rapport à l'axe 100 de l'objectif 0. A cet effet, le prisme 1 comprend deux faces 12 et 13 qui sont presque parallèles, qui jouent le rôle de miroirs et qui introduisent sur chaque rayon lumineux une déviation 2 égale eu double de l'angle 2a entre elles, rendant ainsi le dispositif achromatique. On a représenté respectivement en Od, 100du Fd et 11d les images virtuelles, telles qu'elles résultent de la double réflexion totale sur les faces t2 et 13, de l'objectif D, de son axe 100, de son plan focal F et de la vue 11. Dans une telle attache de l'art antérieur, la base stéréoscopique B de prise de vues est obtenue par l'écartement des faces 12 et 13 et la convergence 4a des axes optiques est obtenue par le fait que ces mêmes faces font un angle a entre elles. Du fait de cette convergence, les vues 11 et 21 prennent des formes trapézoidales, telles que représentées sur la Fig. 18s -alors que si les vues avaient été prises avec un stéréoscope classique à deux objectifs à axes parallèles, elles seraient rectangulaires comme représentées en 111 et 121. La Fig. 2 représente schématiquement une lunette binoculaire, conforme au brevet antérieur, constituée de deux oculaires 30 et 31 eux-mêmes formés chacun de deux prismes 30 a et 30b pour l'oculaire 30 et 31 et 31b pour l'oculaire 31 a b pour l'oculaire 31, séparés par une mince lame d'air telle que 32. La lame d'air 32 a pour effet de produire un écran virtuel qui permet à l'oeil droit, placé derrière l'oculaire 30, de voir la vue 21 à l'exclu- sion de la vue 11. En outre, le non parallélisme entre les faces d'entrée et de sortie de l'oculaire 30 décale la vue 21 qui vient virtuellement se placer en 33 où elle se superpose, à l'effet stéréoscopique près, à l'image 34 donnée par la vue 11 observée à travers l'oculaire 31. Si l'on- se place dans des conditions d'observation satisfaisante, les déviations des oculaires 30 et 31 introduisent des déformations en trapèze, de la même façon que l'attache de la Fig. 1 introduit une déformation en trapèze (représentée sur la Fig. 1a). Les déformations en trapèze sont les memes et en sens inverse, en raison du retour inverse de la lumière. Mais en outre, les oculaires 30 et 31 introduisant un autre type de distorsion qui a pour effet de rendre incurvés les côtés de ce trapèze, comme représenté sur la Fig. 2a. Cela est du au fait que dans un prisme, quand on s'écarte de la normale à la face d'entrée, l'angle de déviation augmente. Sur la Fig. 2 on a reproduit à nouveau en 11 et 21 a les sncedrements en trapèze de la Fig. 1 qui prennent-la forme a 16 et 26 quand ils sont observés dans les oculaires 30 et 31. Cette distorsion serait acceptable s'il ne s'agissait pas d'observation stéréoscopique pour laquelle la distance de deux points homologues doit être rigoureusement respectée, faute de quoi le relief n'apparait pas ou apparait faussé. La Fig. 3 représente une attache conforme à l'invention qui est constituée par deux prismes à section trepézoldale 3 et 4. Les faces parallèles 5 et 6 du prisme 3 sont inclinées à 45 sur l'axe 100 de l'attaché (qui est celui de l'objectif 0 quand l'attache est en place). La distance de ces faces est égale à B/V7 si B est la base stéréoscopique. La face d'entrée 8 et la face de sortie 7 ne sont pas parallèles et font entre elles un angle B, Du point de vue optique, tout se passe comme ai le prisme trapézoidal était constitué d'un rhombe 9 et d'un prisme triangulaire 19 accolés et de même verre d'indice n.Le prisme triangulaire 19 introduit une déviation (n-1)P ; un rayon R, parallèle à l'axe 100 et arrivant sur le prisme 19 est dévié d'un certain angle, se réfléchit successivement sur les faces 6 et 5 du rhombe 9, est encore dévié d'un certain angle en franchissant la face 7 du rhombe. La somme des déviations à l'entrée et à la sortie du prisme 3 est égale à (n-l) R. En traversant l'objectif 0 le rayon converge au point M, milieu de la vue 11. De la meme façon, un rayon S parallèle à l'axe 100 mais tombant sur le prisme 4 , convergera au point P qui est le milieu de la vue 21. Dans une telle attache conforme à l'invention, la base B de prise de vues est virtuellement introduite par la double réflexion sur les faces parallèles des prismes trapézoidaux 3 et 4, et la convergence résulte du non parallélisme entre les faces d'entrée et de sortie. Les images produites sont entechées d'aberration chromatique, de déformation trepézoidale et de distorsion curviligne, inhérentes à la déviation par prisme. Dans la mesure où l'observation des vues ainsi obtenues est faite à travers une lunette binoculaire dont les oculaires sont constitués du meme verre que les prismes 3 et 4, et pour lesquels l'angle des faces d'entrée et de sortie est égal à l'angle B, les aberrations chromatiques se corrigent. Elles seront compensées pour des valeurs voisines de ces paramètres. La Fig. 4 représente une attache équivalente à celle de la Fig. 3 mais prévue pour pouvoir s'adapter à une gamme d'objectifs de distances focales différentes. Cette attache comprend trois éléments optiques : deux rhombes 9 et 29 dans lesquels les faces d'entrée et de sortie aussi bien que les faces latérales sont parallèles, et un prisme 40 qui joue le r81e des prismes tels que 19 de la Fig. 3, et dont l'angle au sommet est supplémentaire de 28 . Si l'on adapte l'attache sur un objectif de distance focale différente, il suffit de changer le prisme 40. La Fig. 5 représente une autre attache équivalente à celle de la Fig. 3. Pour des raisons de commodité d'usinage, il est plus économique de constituer chaque prisme trapézoldal de la Fig. 3 par deux prismes triangulaires tels que 41 et 42 d'une part, 43 et 44 d'autre part. Les prismes de chaque paire sont collés entre eux, leur surface de séparation ne jouant aucun rôle optique. La Fig. 6 représente un dispositif de projection en lumière polarisée pour observer sn relief les vues 71 et 21 obtenues au moyen de l'attache stéréoscopique de la Fig. 3. Devant l'objectif 1 d'un projecteur est placé un prisme 49 adapté à la focale du projecteur qui devra etre aussi voisine que possible de celle de la prise de vues. A la sortie du prisme sont placées de part et d'autre de l'axe de symétrie des lames polarisantes 47 et 48 à polarisations croisées. Sur un écran 50 spécialement traité pour conserver la polarisation de la lumière diffusée, se forment deux images 51 et 52 qui sont observées, comme connu en soi, avec des lunettes polarisées. On a vu que Si les vues étaient prises en noir et blanc, il était indispensable que les dispositifs de -prise de vues et d'observation des images projetées soient corriyés du chromatisme. Des solutions simples seront trouvées dans un choix convenable des matières composant les deux prismes de chacun des dispositifs, tels que représentés aux Figs. 2 et 5. Ainsi pour le dispositif d'observation de la Fig. 2, les prismes 30 a et 31a seront en Flint, et les prismes 30b et 31b seront en Crown. De même, pour le dispositif de prise de vues de la Fig. 5, les prismes 41 et 43 seront en Crown et les prismes 42 et 44 en Flint. Pour le prisme déviateur 49 du dispositif de projection en lumière polarisée, il suffira de le décomposer comme l'indique la Fig. 7 en prismes d'angles différents en rapport avec les matières constitutives. Ainsi les prismes 61 et 63 seront en Flint et les prismes 62 et 64 en Crown. REVENDICATIONS 1. Attache de prise de vues stéréoscopiques à bese stéréoscopique virtuelle à axes convergents pour appareil de prise de vues à un seul objectif, la dite attache étant constituée d'une paire de prismes polygonaux montés symétriquement par rapport à l'axe de l'objectif, les dits prismes polygonaux étant caractérisés - en ce qu'ils sont à section trapézoidale avec deux faces parallèles introduisant la base stéréoscopique virtuelle et deux faces non parallèles dont l'angle assure la convergence des axes. 2.- Attache salon la revendication 1, caractérisée - en ce quelle est constituée de deux prismes quadrangulaires à faces parallèles deux à deux dont les faces d'entrée sont dans un même plan, et d'un prisme triangulaire obtus dont la grande face est accolée sur les dites faces d'entrée. 3.- Attache selon la revendication 1, caractérisée - en ce que chaque prisme polygonal est constitué de deux prismes triangulaires accolés. 4.- Dispositif de prise de vues, de projection, et d'observation stéréoscopiquevutilisant un dispositif d'observation binoculaire dont chaque oculaire est formé de deux prismes séparés par une séparatrice, et introduisant un angle de déviation donné, caractérisé : - en ce qu'il utilise à la prise de vues une attache selon l'une des revendications I à 3, dans laquelle la demi convergence est égale à l'angle de déviation donné. 5.- Dispositif de prise de vues, de projection et d'observation stéréoscopique en lumière polarisée, caractérisé : - en ce qu'il utilise à la prise de vues une attache selon l'une des revendications 1 à 3 et à la projection un double prisme déviateur introduisant des déviations égales à celles de la demi convergence de la dite attache.