Brevet FR2348504A1 — publié le 19771110

L'invention est relative à des perfectionnements apportés à un appareil de restitution stéréoscopique. Elle concerne, plus particulièrement, un tel appareil qui comprend un support pour chacun des clichés d'un couple stéréoscopique de clichés d'un modèle, et un dispositif d'observation à deux voies1 tel qu'un binoculaire, permettant d'observer une reconstitution stéréoscopique d'au moins une partie du modèle. On sait que de tels appareils sont utilisés, notamment, pour établir des cartes géographiques, les deux clichés dudit couple stéréoscopique étant, dans ce cas, constitués par des photos aériennes de la région dont on veut tracer la carte. La restitution stéréoscopique permet, dans cette application de déterminer l'altitude en chaque point et donc de tracer les courbes de niveau. De tels appareils de restitution stéréoscopique peuvent être du type projectif ou du type opticomécanique. Un appareil du type projectif est décrit, par exemple, dans le brevet français n" 2 105 667 au nom de la demanderesse ; cet appareil comprend un dispositif de projection optique d'un couple stéréoscopique de clichés, comportant deux centres de projection, et un dispositif de réception des images de parties de clichés correspondant à une même partie du modèle. Dans ce cas, le dispositif d'observation à deux voies permet d'effectuer, à partir de l'observation des images projethesobEenues sur ledit dispositif de réception, une reconstitution stréoscopique d'une partie du modèle.Cependant, pour des modèles présentant des zones d'altitudes ariables les diverses parties de ce modèle ne se trouvent pas à la même échelle sur chaque clich chaque cliché constituant une projection conque du modèle sur un plan ; dans ces conditions si la distance entre le dispositif de projection et le dispositif de réception restait constante, les images des diverses parties du modèle obtenues avec le dispositif de réception ne seraient pas toutes à la même échelle. Pour garder la même échelle en tous les points il est alors nécessaire de faire varier la distance séparant le dispositif de réception du dispositif de projection. Le réglage de cette distance est réalisé, en général, à l'aide d'une "marque spatiale" constituée par deux points sur l'écran du dispositif de projection. Les appareils de restitution stéréoscopique du type opticomécanique comprennent des moyens mécaniques permettant de simuler l'altitude des diverses parties du modèle ; cette simulation est réalisée à l'aide d'un dispositif d'observation directe des clichés, en général un binoculaire et de marques spatiales. L'invention a surtout pour but de fournir un appareil de restitution stéréoscopique du genre susmentionné, du type projectif ou du type mécanique, qui permette une comparaison aisée entre un sujet, tel qu'une carte déjà établie, et le modèle reconstitué à partir dudit couple stéréoscopique de clichés. Un autre but de l'invention est de fournir un appareil de restitution stéréoscopique qui permette de retoucher ou d'établir un sujet tel qu'une carte à partir de ladite comparaison. Encore un autre but de l'invention est de fournir un appareil de restitution stéréoscopique permettant ladite comparaison qui soit de réalisation particulièrement simple et économique. L'appareil de restitution stéréoscopique, conforme à l'invention est caractérisé-en ce qu'il comprend un support pour un sujet correspondant au modèle et en ce que ledit dispositif d'observation à deux voies comporte des moyens optiques de superposition pour permettre, en superposition, avec la même échelle et dans au moins une voie - de préférence dans les deux voies - l'observation du cliché correspondant à ladite voie et l'observation dudit sujet (par exemple une carte). On peut ainsi, par l'observation simultanée, effectuer une comparaison aisée entre le modèle et le sujet. Lorsque la superposition est effectuée dans les deux voies, le sujet peut être utilisé en int que marque spatiale ; dans le cas où le sujet est constitué (comme on le verra ci-dessous) par une ce S1 Ce ont feuille blanche, es instruments (par exemple un crayon) permettant l'inscription sur cette feuille qui constitue la marque spatiale. En d'aigres termes, dans l'appareil conforme à l'invention, on peut se passer des marques spatiales classiques prévues dans de tels appareils. Le terme "sujet" doit être entendu ici dans un sens large ; il peut s'agir d'un plan ou d'une carte à mettre à jour ; il peut également s'agir d'une feuille blanche sur laquelle on peut tracer un plan du modèle observé en trois dimensions dans ledit appareil. Dans le cas où ledit appareil de restitution stéréoscopique, conforme à l'invention, est du type projectif, il est avantageux que ledit support de sujet présente une position fixe et que lesdits moyens optiques de superpostion comportent des moyens d'observation dudit sujet avec un grandissement constant et des moyens pour envoyer l'image fournie par lesdits moyens d'observation vers au moins l'une des deux voies.Quand l'appareil est du type projectif et quand les moyens de superposition permettent ladite superposition dans les deux voies du dispositif d'observation, lesdits moyens de superposition comprennent, de préférence, un miroir semitransparent propre à permettre, dans la première voie, l'observe tion par transparence de l'image du sujet fourni par les moyens d'observation et, dans la seconde voie, l'observation, par réflexion, de l'image dudit sujet fourni par ces moyens d'observation. Il est également avantageux, dans le cas où l'appareil de restitution est du type projectif et où lion prévoit des moyens d'observation du sujet avec un grandissement constant ainsi que des moyens de renvoi, que ledit dispositif de réception comporte un écran transparent et que le dispositif d'observation à deux voies soit agencé pour permettre l'observation par transparence des images projetées sur cet écran tansparent. D'autres buts, dispositions et avantages de l'invention appa rairont plus clairement à la lecture de la description de certains de ses modes de réalisation, cette description étant faite en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels - La figure 1 illustre de façon schématique un mode de réalisation dtun appareil de restitution stéréoscopique du type projectif conforme à l'invention, - la figure 2 montre une partie de l'appareil illustré sur la figure 1, et - les figures 3 et 4 représentent une variante de l'appareil montré sur les figures 1 et 2. Les appareils de restitution stéréoscopique conformes à l'invention que l'on va décrire en relation avec les figures sont des appareils du type projectif qui permettent une observation stéréoscopique d'une zone géographique à partir de deux photographies aériennes de ladite zone, ces clichés étant pris d'un avion volant à une altitude sensiblement constante, la distance séparant les deux points où les prises de vues sont effectuées étant choisie de façon à permettre ladite reconstitution stéréoscopique. On sait que de tels appareils du type projectif comprennent un support, respectivement 1 et 2, pour chacun des clichés la, 2a, des moyens lb, 2b pour éclairer chacun de ces clichés et des moyens pour projeter les images des clichés sur un plan de projection 3. Ces moyens de projection comprennent des objectifs, respectivement lc et 2c, qui sont solidaires des supports 1 et 2. Les clichés la et 2a doivent se trouver dans des positions qui correspondent aux conditions de prises de vues des clichés. I1 est donc nécessaire que leurs positions puissent être modifiées dans l'appareil représenté sur la figure 1. A cet effet, les ensembles (solidaires, chacun, d'une chambre) constitués par les objectifs îc et 2c et les clichés et supports de clichés peuvent être basculés autour de leurs centres optiques respectifs. En outre, la distance séparant lesdits ensembles à objectifs îc et 2c peut être modifiée, comme décrit dans ledit brevet français n" 2 105 667. Dans l'exemple montré sur la figure 1, les sources lumineuses lb et 2b sont agencées pour n'éclairer qu'une partie des clichés associés la et 2a et ces sources sont accouplées mécaniquement (par des moyens non représentés) de façon à éclairer simultanément des zones des clichés la et 2a qui correspondent à la même zone sur le terrain ; en outre, ces sources lb et 2b sont dépla çables de façon à balayer toute la surface des clichés la et 2a. Sur le plan de projection 3 sont disposés deux écrans séparés 5 et 6. L'écran 5 est destiné à recevoir l'image, formée par l'objectif lc sur le plan 3, de la zone du cliché la éclairée par la source lb. De même, l'écran 6 est destiné à recevoir l'image de la zone du cliché 2a éclairée par la source 2b et formée par l'objectif 2c sur le plan 3. Sous le plan de projection 3 est disposée, conformément à l'invention, une table ou plan 10 formant support pour une carte 11. Le plan 10 est parallèle au plan de projection 3. Les plans 3 et 10 sont, dans la réalisation représentée sur la figure 1, dans des positions fixées l'un par rapport à l'autre. On prévoit des moyens pour faire varier la distance, en direction verticale (direction z), séparant les moyens de projection desdits plans 3 ét 10. Dans l'exemple, cette distance est réglée en déplaçant verticalement, par un système à vis 10b, la table 10, et donc le plan 3 qui lui est solidaire. Un dispositif d'observation 14 à deux voies 12 et 13, du type à binoculaire, permet d'observer, simultanément, les images formées sur les écrans 5 et 6, chaque oeil de l'observateur ne recevant que l'image d'une seule voie 12 ou 13. En outre, des moyens optiques de renvoi 15, dont un exemple de réalisation sera décrit plus loin en relation avec la figure 4, forment dans chaque voie 12 et 13, en superposition avec les images formées sur les écrans 5 et 6 et observées à travers ces voies 12 et 13, des images de la carte Il posée sur la table 10. Le dispositif d'observation 14, à trois voies 12, 13 et 15 est déplaçable dans les directions (x et y) d'un plan horizontal de façon à suivre les déplacements, dans les mêmes directions, x et y, des zones projetées sur le plan 3. Dans une réalisation ce dispositif 14 est solidaire des sources lb et 2b et des écrans 5 et 6 de façon que les mouvements de ces divers éléments soient concordants. On sait que les images formées sur le plan de projection 3 constituent des projections coniques du modèle (terrain photographié). En d'autres termes, toutes les zones de l'image projetée ne se trouvent pas à la même échelle, seules les zones de même altitude ayant la même échelle. On sait également que c'est pour garder une échelle constante (et donc obtenir une projection cylindrique) que l'on fait varier la distance, en direction verticale, séparant le plan de projection 3 des moyens de projection. Cette variation de distance est commandée par l'observateur dont les yeux regardent, respectivement, les images formées sur les écrans 5 et 6 à travers les voies 12 et 13 du dispositif d'observation 14 à binoculaire. A cet effet, des repères (non montrés) sont gravés sur les écrans 5 et 6 et constituent une marque spatiale ; pour ledit réglage de distance verticale, l'utilisateur observe alors la colncidence entre la zone observée et ladite marque spatiale. Comme déjà mentionné le dessin de la carte, observé à travers le dispositif 14, joue également le rôle de marque spatiale. Dans ces conditions, on peut maintenir constante l'échelle des images observées à travers les voies 12 et 13 du dispositif d'observation 14. I1 faut également noter que l'appareil est agencé pour que l'échelle du modèle observé à travers les voies 12 et 13 du dispositif 14 soit la même que l'échelle du sujet se trouvant sur la feuille ou carte Il et observé à travers les moyens optiques de renvoi 15. Pour atteindre ce résultat il est préférable de régler l'appareil de façon telle que l'échelle des images formées sur les écrans 5 et 6 soit la même que l'échelle de la carte 11. Dans l'exemple, la table 10 est une table lumineuse c'est-àdire qu'elle comporte une plaque transparente éclairée par en dessous à l'aide de sources lumineuses (non montrées). Dans la réalisation montrée sur la figure 1 les écrans 5 et 6 sont opaques de façon que ledit éclairage par en dessous de la table 10 ne puisse gêner l'observation des images formées sur la face supérieure de ces écrans 5 et 6 quand le plan 3 est transparent. On notera également que dans ce dernier cas (le plan de projection 3 est transparent), les faisceaux lumineux issus des sources lb et 2b et traversant les clichés la et 2a, les objectifs lc et 2c ainsi que le plan 3 pourront atteindre la carte 11 ; l'observation de la carte à travers le dispositif 14 serait alors faussée. Pour résoudre ce problème, comme représenté sur la figure 2, l'appareil est agencé de façon telle que les zones projetées 5a et Ga et l'emplacement de la carte Il soient décalées en direction horizontale. Toutefois, comme c'est le cas dans l'exemple montré sur la figure 2 il est possible que dans ledit plan horizontal, la zone de la carte Il forme une intersection 5b avec la zone 5a et une intersection 6b avec la zone Ga ; dans ce cas, on prévoit un cache (non montré) empêchant que les faisceaux lumineux correspondant aux zones 5b et 6b n'atteignent la carte 11. Bien que dans l'exemple montré sur les figures le plan de support de carte et le plan de projection soient distincts on remarquera que les dispositions décrites en relation avec la figure 2 montrent qu'il est possible de confondre ces deux plans. Une fois que tous les réglages ont été effectués (réglage de la position des moyens de projection, en particulier des ensembles à objectifs lc et 2c, et réglage de la position de la carte 11 notamment) de façon qu'il y ait superposition complète entre le sujet observé à travers les voies 12 et 13 et la carte observée dans ces voies grâce aux moyens de renvoi 15, l'opérateur peut corriger ladite carte Il si celle-ci ne correspond pas au modèle topographique observé. L'opérateur observe ainsi, directement, au fur et à mesure de leurs réalisations, les modifications qu'il apporte à la carte Il ; en outre, il observe simultanément, en relief, le modèle représenté par cette carte. L'appareil conforme à l'invention peut donc être utilisé en particulier pour la mise à jour de cartes. Toutefois, si la carte Il est remplacée par une feuille vierge, ledit appareil peut être utilisé pour tracer des cartes ; dans ce dernier cas l'appareil,conformeà l'invention, est particulièrement intéressant pour l'enseignement. On a représenté sur la figure 3, une variante de réalisation de de l'appareil conforme à l'invention. Dans l'appareil représenté sur ladite figure 3, le plan de projection 3a est translucide et, à l'aide du dispositif d'observation 14a, on observe1 par transparence, les images formées sur ce plan 3a. Le dispositif d'observation 14a peut donc être disposé audessous du plan de projection 3a, comme représenté, et la distance séparant les plans 3a et lOa (support de carte lla) est sensiblement plus importante que dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1. Dans ces conditions, l'opérateur dispose d'un espace important au-dessus de la carte lita, ce qui facilite le maniement de l'appareil. Enfin dans cette réalisation les plans 3a et îOa ont une position fixe ; la distance verticale séparant le plan 3a des moyens de projection est ajustée en réglant la position verticale des moyens de projection (objectifs lc et 2c, et supports 1 et 2). On a illustré sur la figure 4, un mode de réalisation des moyens optiques de renvoi du dispositif d'observation 14 ou 14a qui permettent de superposer l'image de la carte dans chacune des voies 12 et 13 (ou 12a et l3a). Selon ce mode de réalisation, lesdits moyens de renvoi 15 comprennent, tout d'abord, un objectif 20 d'axe vertical 20a et un miroir plan semi-transparent 21 formant un angle de 45C avec l'axe 2tua, L'image de la zone de la carte qui est formée par l'objectif 20 est renvoyée par réflexion sur le miroir 21 vers un miroir 22 dont le plan est parallèle à celui dudit miroir semi-transparent. Le miroir 22 renvoie ladite image dans l'oculaire 23 de la voie 12 du dispositif d'observation 14. L'image de la zone de la carte fournie par l'objectif 20 est transmise par transparence à travers ledit miroir semi-transparent 21 vers un miroir 24 incliné à 45O sur l'axe 20a, mais en sens inverse par rapport au miroir 21. Cette image est également renvoyée vers un miroir 25 de plan parallèle à celui du miroir 24 pour être dirigée vers l'oculaire 26 de la voie 13 du dispositif 14. Les images des zones 5 et 6 transmises par les voies 12 et 13 sont également renvoyées vers les oculaires 23 et 26 à l'aide d'un miroir semi-transparent, respectivement 27 et 28. Le miroir semitransparent 27 se trouve entre le miroir -22 et-l'oculaire 23 tandis que le miroisemi-transparent 28 se trouve entre le miroir 25 et l'oculaire 26. Pour remédier aux décalages éventuels entre le modèle et la carte on prévoit des moyens de déplacement horizontal (en x et y) du plan 3 par rapport au plan 10 ou vice versa. Egalement dans les deux modes de réalisation un compteur (non montré) permet de repérer les altitudes, ce compteur affichant des indications qui sont fonctions de la distance séparant les moyens de projection du plan de projection. Bien que dans les exemples, les sources lumineuses lb et 2b soient agencées pour n'éclairer qu'une partie des clichés correspondants, en variante on peut utiliser des sources qui éclairent entièrement le cliché correspondant ; dans ce cas on peut utiliser des moyens d'observation fixes de champ étendu pour observer chacune des images formées sur le plan de projection, en même temps que des moyens d'observation de la carte 11 qui soient également de champ étendu. Parmi les variantes il faut également noter que la carte peut être soit tracée ou modifiée à la main soit à l'aide d'un piquoir solidaire de la voie 15. En outre, il n'est pas indispensable que la table 10 ou lOa soit une table lumineuse éclairée par sa partie inférieure ; l'éclairage de la carte Il ou lla peut être fourni par le dessus. Enfin, les appareils décrits en relation avec les figures sont du type projectif. Toutefois, l'invention s'applique également dans le cas où lesdits appareils sont du type mécanique. On sait que, dans ce cas, les clichés sont observés directement à travers un dispositif binoculaire. Comme déjà indiqué précédemment, toutes les zones observées ne se trouvent pas à la même échelle ; il est donc nécessaire de prévoir des moyens qui ramènent, pour chaque zone, l'échelle du modèle observé à l'échelle de la carte ou inversement. Dans un mode de réalisation (non montré) on prévoit un système permettant de projeter l'image de la carte sur un écran c'est alors cette image formée sur un écran qui est renvoyée dans les deux voies du dispositif d'observation. Dans cette réalisation ledit système de projection de l'image de la carte comprend des moyens pour faire varier l'échelle de l'image projetée comportant, par exemple, un objectif à focale variable et un support mobile de carte dont les déplacements sont asservis à ceux effectués pour l'observation des clichés, dans le rapport des échelles. L'observation de la carte dans le dispositif d'observation peut également f être effectuée directement, par un système opique/a vocale variable et miroirs de renvoi. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Appareil de restitution stéréoscopique comprenant un support pour chacun des clichés d'un couple stéréoscopique de clichés d'un modèle, et un dispositif d'observation à deux voies per mettant d'observer une reconstitution stéréoscopique d'au moins une partie du modèle, caractérisé en ce qu'il comprend un support pour un sujet correspondant audit modèle et en ce que ledit dis positif d'observation comporte des moyens optiques de superposi tion pour permettre, en superposition, avec la même échelle et dans au moins une voie, l'observation du cliché correspondant à ladite voie et dudit sujet. 2. Appareil de restitution stéréoscopique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens optiques de superposition sont agencés pour permettre l'observation en superposition, avec la même échelle, des clichés dudit modèle et dudit sujet dans les deux voies du dispositif d'observation. 3. Appareil de restitution stéréoscopique selon l'une quelcon que des revendications 1 et 2 et comportant un dispositif de projection optique à deux centres optiques dudit couple stéréosco pique de clichés, un dispositif de réception des images, fournies par le dispositif de projection, de parties de clichés corres pondant à une même partie du modèle, et des moyens pour faire varier la distance séparant le dispositif de projection du dis positif de réception de façon que l'échelle des images soit cons tante pour toutes les parties du modèle, ledit dispositif d'observation à deux voies permettant d'observer la susdite reconstitution stéréoscopique à partir des images obtenues avec le dispositif de réception, caractérisé en ce que lesdits moyens optiques de superposition comportent des moyens d'observation dudit sujet avec un grandissement constant et des moyens de renvoi pour envoyer l'image fournie par lesdits moyens d'observation vers au moins l'une des deux voies. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dit support de sujet présente une position fixe. 5. Appareil selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de superposition comprennent un miroir semi transparent, propre à permettre, dans une première voie, l'observa- tion, par transparence, de l'image du sujet fournie par les moyens d'observation et, dans une seconde voie, l'observation par réflexion, de l'image dudit sujet fournie par lesdits moyens d'observation du sujet. 6. Appareil de restitution stéréoscopique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit dispositif de réception comporte un écran transparent et en ce que le dispositif d'observation à deux voies est agencé pour permettre l'observation par transparence desdites images projetées sur ledit écran transparent. 7. Appareil Selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire varier la position, parallèlement audit support de sujet, de l'image du sujet par rapport à la position de la reconstitution stéréoscopique dans le dispositif d'observation. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support de sujet comporte une table lumineuse.