Brevet FR2360102A1 — publié le 19780224

Argument Ensemble stéréoscopique comprenant un accessoire de prise de vue qui est une attache constituée de deux prismes polygonaux à section trapézoidale avec deux faces non parallèles réfléchissantes introduisant une base stéréoscopique virtuelle tout en assurant la convergence des axes de prise de vue, des accessoires de projection comprenant un prisme déviateur double, des filtres polarisateurs à polarisation croisée et un écran translucide spécial, et pour chaque spectateur une paire de lunettes à verres polarisés. Art antérieur : La vision en relief est liée à la perception simultanée par le cerveau de deux images légèrement différentesss enregistrées par chacun des yeux. Des appareils photographiques spéciaux, équipés de deux objectifs distants de ltécartement des yeux, ont été réalisés pour la prise de vue de couples stéréoscopiques appelés stéréogrammes. L'observation de ces stéréogrammes à l'aide de dispositifs, dont les plus connus sont les stéréoscopes, restitue la vision en relief des sujets photographiés, en noir et blanc ou en couleurs. Un stéréoscope comporte essentiellement deux oculaires formant loupes, distants de ltécartement des yeux et de longueur focale voisine de celle des objectifs de prise de vue. Ces dispositifs donnent d'excellents résultats et ont connu un très grand succès à l'époque où le format courant des clichés photographiques permettait l'enregistrement direct des deux images du couple stéréoscopique, distantes de l'écar- tement des yeux. A cette époque aussi, lea photographies, normales ou en relief, à cause de leurs dimensions relativement grandes, butaient observées individuellement dans l'album de famille ou au stéréoscope. L'apparition du petit format 24 x 36 et l'avantage qu'il offrait de pouvoir facilement projeter des images obser vées par un groupe de personnes, a provoqué l'abandon momentané du stéréoscope. La vision photographique en relief, qui était surtout pratiquée en noir et blanc à cause du prix élevé de la couleur en grand format, a été relayée par le procédé de la projection en couleurs de vues normales au format 24 x 36. Le relief a donc été remplacé par la couleur et l'observation individuelle par la vision en groupe. quelques appareils-spéciaux à deux objectifs ont toutefois été proposés aux défenseurs de la stéréoscopie, pour prendre des stéréogrammes tout en bénéficiant des aven- tages du format 24 x 36. Ils étaient assez complexes et onéreux et n'ont rencontré qu'un succès limité. La stéréoscopie sur petit format se pratique aussi en associant à la prise de vue et à la projection deux appareils 24 x 36 mono-objectifs identiques. Ce procédé bénéficie du prix modique et du-degré d'automaticité de ces appareil. I1 nécessite toutefois, notamment pour la projection simultanée des deux vues séparées de chaque couple stéréoscopique, des réglages minutieux des projecteurs, pour obtenir le superposition correcte des deux images sur l'écran, ainsi naturellement qu'un moyen de sélection des images droite et gauche pour l'oeil qui lui correspond. D'autres dispositifs dénommés attaches stéréoscopiques ont été imaginés, pour enregistrer sur un même cliché format 24 x 36 les deux images d'un stéréogramme. Ces accessoires de prise de vue sont composés de miroirs ou de prismes, à double réflexion, disposés symétriquement devant l'objectif d'un appareil photographique. L'écartement des faces réfléchissantes de ces optiques détermine la base stéréoscopique, prise sensiblement égale à l'écartement des yeux. D'autre part un écart de quelques degrés sur le parallèlisme de ces faces décompose l'axe optique de l'objectif associé en deux axes virtuels divergents qui écartent l'une et l'autre les deux images formant le couple stéréoscopique et permettent leur enregistrement côte à côte sur le format 24 x 36. Ces dispositifs présentent de grands avantages, si l'on sait exploiter le fait que la position relative des d-eux images du couple stéréoscopique est assurée par une attache rigide et ne peut être altérée par le montage des vues après leur développement. Ils donnent de bonnes images, car ils sont généralement corrigés de l'aberration chromatique. C'est le cas des dispositifs à miroirs. C'est le cas aussi des dispositifs à prismes, moins encombrants et plus robustes, lorsque les faces d'entrée et de sortie des faisceaux lumineux qui les traversent, sont normales à leur direction de propagation. Les uns et les autres sont toutefois entachés d'un défaut très caractéristique de ces dispositifs. Les images juxtaposées du couple stéréoscopique sont déformées en trapèze. Ceci résulte des inclinaisons symétriques des axes optiques virtuels sur le plan de la pellicule comme exposé dans la demande de brevet nO 75 37708 du 4 décembre 1975 du même demandeur pour " Attache stéréoscopique destinée à un dispositif d'ensemble de prise de vue et d'observation en relief" 1 on se rapportera à le partie de la description en relation avec les figures 1 et 1 . Cette particularité limite actuelle a ment l'emploi de ces dispositifs à des champs restreints à moins que les dispositifs d'observation ou de projection de ces stéréogrammes déformés en trapèzes symétriques, n'assure la correction de ce défaut en introduisant une déformation de signe contraire. C'est en effet ce qui a été proposé avec un dispositif à miroirs, à faces non parallèles, utilisé successivement à la prise de vue et à la projection, associé à des appareils mono-objectifs classiques. L'inclinaison des miroirs est réglée dans chaque cas pour correspondre à la distance focale de l'objectif associé. Ce dispositif à miroirs est relativement encombrant, aussi son emploi est limité à des focales relativement grandes, correspondant à des champs de vision assez étroits. On peut imaginer aussi d'utiliser à la prise de vue et à la projection un même dispositif à prismes, plus rigide et moins encombrant que le dispositif à miroirs, grâce à la réfraction des rayons lumineux dans la traversée du verre, Mais l'angle d'inclinaison des faces réfléchissantes d'un tel dispositif correspond à une valeur donnée de la distance focale, qui n'est généralement pas la même à la prise de vue et à la projection. Le demandeur a imaginé et décrit dans sa demande de brevet 75 37708 déjà citée supra un ensemble de prise de vue et de projection en relief, dans lequel il y a correction intégrale de l'effet de trapèze et de l'aberration chromatique. Cet ensemble comprend - pour l'appareil de prise de vue, une attache constituée de deux prismes polygonaux à section trapézoldale avec deux faces parallèles réfléchissantes introduisant une base stéréoscopique virtuelle et deux faces non parallèles dont l'angle assure la convergence des axes de prise de vue, - à la projection un double prisme déviateur assurant la superposition des images droite et gauche sur un écran réfléchissant et des filtres à polarisation croisée pour leur sélection chaque spectateur est pourvu d'une pare de lunettes dont les verres ont une polarisation ad-hoc. Un tel ensemble, qui est donc intégralement corrigé de l'aberration en trapèze, s'adapte sans réglage particulier à des appareils de prise de vue et de projection classiques et mono-objectifs. I1 permet d'atteindre des champs de vision plus large que précédemment. Il apporte un progrès notable sur l'art antérieur. Mais quels que soient les objectifs utilisés pour la prise de vue et pour la projection des stéréogrammes en couleur, la sélection des images droite et gauche, fait appel aux propriétés de la polarisation à axes croisés et les spectateurs les observent à travers des lunettes polarisantes. On sait que les filtres de polarisation retiennent plus de 50 % de l'intensité lumineuse du projecteur et que l'image ainsi projetée. sur un écran réfléchissant présente l'inconvénient d'être fortement assombrie. D'ailleurs tous les écrans ne conviennent pas. I1 faut que le matière réfléchissante conserve la polarisation de la lumière incidente, sinon il nty a pas de sélection d'image droite et gauche. Concernant l'ensemble faisant l'ohiet du brevet cité supra, il a la propriété de corriger intégralement non seulement le défaut de trapèze, mais aussi de liaberration chromatique. Or, lrexpérience a montré que cette dernière correction intégrale était, sinon superflue, du moins pas nécsssaire et qu'une correction partielle suffisait. Exposé général t L'invention concerne un ensemble stéréoscopique en couleur ou en noir et blanc qui comprend pour l'appareil de prise de vue, une attache stéréoscopique légèrement différente de celle du brevet cité supra ; à la projection le dispositif servant 9 recombiner les images est le même. La correction de la déformation en trapèze est respectée, la correction d'echromatisme est seulement partielle, l'expérience ayant montré, comme déjà dit, que cela était suffisant. Cela permet d'avoir une attache plus simple et plus compacte. L'invention concerne aussi un procédé d'observation des images en relief, donnant an lumière polarisée une vision très lumineuse, sans qu'il soit nécessaire de modifier le système d'éclairags du projecteur. L'accessoire de prise de vue est une attache constituée de deux prismes polygonaux à section trapézoidale avec deux faces non parallèles réfléchissantes introduisant une base stéréoscopique virtuelle tout en assurant la convergence des axes de prise de vue , une face d'entrée et une face de sortie parallèles entre elles. Autrement dit cette attache ne diffère de celle de la demande de brevet antérieure que par le fait que se sont les faces d'entrée et de sortie qui sont parallèles alors que les faces réflécnissantes ne le-sont pas partie en partie Les accessoires de projection sont les mêmes que dans la demande antérieure à savoir un prisme déviateur double pourvu de filtres polarisateurs à axes croisés, mais ils sont complétés par un écran constitué d'une glace transparente ou d'une feuille de plastique, dont une face a été très finement dépolie. C'est sur cet écran que le couple stéréoscopique est projeté au moyen d'un double prisme et les spectateurs observent la projection par transparence en portant des lunettes à verres polarisés. Cet écran sera choisi de dimensions moyennes, par exemple voisines de celles des téléviseurs. Enoncé des figures La Fig. 1 représente une attache selon l'invention. La Fig. représente les accessoires de projection correspondants. Description détaillée d'une forme de réalisation : L'attache stéréoscopique de la Fig. 1 est constituée de deux prismes à section trapézoidale 3 et 4 ; le prisme 3 par exemple a une face d'entrée 31 et une face de sortie 32 qui sont parallèles. I1 a également deux faces réfléchissantes latérales 33 et 34 qui forment entre elles un certain angle a. Cette attache est placée devant l'objectif 0 d'un appareil photographique ordinaire, par exemple de format 24 x 36. Un rayon incident R parallèle à l'axe 100 de l'ob- jectif 0, provenant du centre de l'objet à photographier , traverse sans déviation la face 31, se réfléchit sur la face 34 en R1 puis sur la face 33 en R2 faisant avec R un angle 2a. En traversant la face 32, il se réfracte en R3 avec un angle -de réfraction w sensiblement égal à 2ax n, n étant l'indice de verre du prisme 3. Ayant traversé l'objectif 0, ce rayon devient R4 qui converge au centre 10 de l'image 11. Ce point 10 est déterminé ainsi le rayon joignant 10 au centre optique de l'objectif 0 est parallèle -à R3 ; il fait donc un ange w avec l'axe 100.Au point image A de l'image 11 situé sur l'axe 100 correspondent des rayons tels que U, faisant encore l'angle w avec l'axe 1bO, et eu point image B de 11 correspondent des rayons tels que V faisant avec l'axe 100 l'angle w dans l'autre sens. On comprendra mieux l'invention en rapprochant de la Fig. 1 annexée, les Figs. 1 et 3 du brevet précédent cité supra Sur la Fig 1 du brevet précédent, ni les faces d'entrée et de sortie des prismes d'une part, ni les faces réfléchissantes de ces mêmes prismes, ne sont parallèles. L'attache est achromatique du fait qu'un rayon sort du prisme avec un angle de réfraction égal à l'angle d'incidence avec lequel il est entré ; cette attache introduit une distorsion en trapèze (Fig la). C'est un dispositif de l'art antérieur essentiellement destiné au noir et blanc et à la vision au stéréoscope binoculaire classique, qui ne corrige pas la distorsion en trapèze. I1 faut donc la restreindre aux champs étroits. Cette attache est restée une curiosité scientifique. Sur la Fig 3 du brevet précédent, les deux faces réfléchissantes sont parallèles ; les faces d'entrée et de sortie ne le sont pas ; cette attache introduit une distorsion en trapèze et des aberrations chromatiques, dues à l'angle ss de cette figure. Ces distorsions sont compensées à la pro jection (Fig 6). Sur l'attache de la Fig 1 du présent brevet, il y a dans chaque prisme deux faces parallèles comme pzecédemment. Mais ce sont maintenant les faces d'entrée et de sortie. Cette attache introduit une distorsion en trapèze et des aberrations chromatiques, dues à l'angle a, qui a pour effet, notamment, que chaque rayon arrive sur la face de sortie du prisme avec un angle d'incidence différent de celui avec lequel il est entré dans le prisme. La Fig 2 représente schématiquement un dispositif de projection selon la présente invention. I1 est à rapprocher de la Fig 6 du brevet antérieur, en ce sens que devant l'objec- tif Oî de l'appareil de projection est placé un prisme déviateur 49 et deux écrans polarisants 47 et 48. Mais les images (51et 52 du brevet antérieur) ne sont pas projetées sur un écran réfléchissant (50 du brevet antérieur), mais sur un écran translucide T. Les spectateurs se placent en S, de l'autre coté de l'écran , ils portent naturellement des lunettes à verres polarisés, dont les polarisations correspondent à celles des verres 47 et 48. On a signalé que les filtres de polarisation retenaient plus de 50 % de la luminosité du projecteur et que l'image ainsi projetée sur un écran diffuseur par réflexion était fortement assombrie. Cet inconvénient peut théoriquement être surmonté en partie en utilisant un projecteur plus puissant, car il serait difficile ou même dangereux d'augmenter la puissance d'un projecteur -ordina-ire. Or l'invention vise des accessoires convenant au projecteur le plus classique. Avec l'observation par transparence, l'expérience a montré qu'eu moins deux matières conviennent comme écran respectant la polarisation de la lumière : soit une glace transparente dont une face a été-finement dépolie, soit une feuille de plastique ayant subie le même traitement. Dans ces conditions, l'impression d'une image brillante, en couleurs et en relief est saisaissante. Cet écran sera choisi de dimensions moyennes, par exemple voisines de celles des-téléviseurs. Son cadre définit des bords francs à cette image en relief, en écartant la difficulté bien connue d'une superposition précise des bords de chaque vue du couple stéréoscopique. Le déviateur de projection stéréoscopique, à simple prisme de la Fig 2 présente du chromatisme. Il est toujours possible de rendre le déviateur de projection achromatique, en-décomposant chaque prisme en deux éléments acollés, montés tête bêche, taillés dans des matières optiques judicieusement choisies (la condition dtachromatisme est que le rapport de leurs angles au sommet soit inversement proportionnel aux dispersions moyennes des matières utilisées). Cependant dans le cas le plus courant de la stEréos- copie en couleurs, il est plus intéressant de conserver le déviateur de projection à simples prismes, et de compenser totalement ou partiellement le chrumatisme des images projetées, en introduisant de telles aberrations, de signe contraire, dans le séparateur à prisme de prise de vue, c'està-dire l'attache de la Fig 3 du brevet précédent, dans le premier cas (compensation totale), et celle de la Fig 1 annexée, dans le second cas (compensation partielle). Il n'est d'ailleurs pas absolument nécessaire d'obtenir une compensation rigoureuse des aberrations ............. chromatiques. En effet les irisations chromatiques dont sont entachées les images droite et gauche d'un stéréogramme chromatique projeté à travers un déviateur à simples prismes symétriques, se présentent symétriquement, et l'expérience montre que l'image unique enregistrée par le cerveau, qui fusionne l'observation simultanée des images transmises par les deux yeux, semble dépourvue de chromatisme. ùn peut alors se contenter d'une compensation partielle des aberrations chromatiques, dont sont affectés les dispositifs à prismes, utilisés à la projection et à la prise de vue. On parvient alors à définir un dispositif de conception et de réalisation plus simples que les dispositifs achromatiques antérieurs. C'est celui de la présente invention. La déviation donnée par chaque élément de l'attache de l'invention, est la somme d'une déviation de réflexion de valeur 2a et d'une déviation de réfraction de valeur2 a (n - 1). Elle est donc de 2 La déformation en trapèze est liée à la déviation totale 2a x n. Elle sera rigoureusement compensée par la déformation de signe contraire donnée par le déviateur de projection. Le chromatisme du séparateur est lié à la seule déviation de réfraction de 2a (n - 1). I1 sera compensé partiellement, et très suffisamment, par le chromatisma de signe contraire introduit par le déviateur de projection. REVENDICATIONS 1. - Ensemble d'accessoires de projection pour projecteur mono-objectif stéréoscopique comprenant notamment un prisme déviateur double pourvu de filtres polarîsateurs à polarisation croisée, et un écran, caractérisé - en ce que ledit écran est en matière translucide conservant la polarisation par transparence. 2. - Ensemble d'accessoires de projection suivant la revendication 1 caractérisé - en ce que ladite matière translucide est une glace transparente dont une face a été très finement dépolie. 3. - Ensemble d'accessoires de projection selon la revendication 1 caractérisé - en ce que ladite matière translucide est une feuille de plastique dont une face a été très finement dépolie. 4. - Ensemble d'accessoires de prise de vue, de projection et d'observation mono-objectif en couleur comprenant à titre d'accessoire de prise de vue une attache stéréoscopique à base stéréoscopique virtuelle et à axes convergents constitués d'une paire de prismes à section trapézoidale monté symétriquement par rapport à l'axe de l'objectif, et à titre d'accessoires de projection un écran conforme à la revendication 1, les deux prismes étant caractérisés - en ce qu'ils ont deux faces non parallèles réfléchissantes introduisant la base stéréoscopique virtuelle tout en assurant la convergence des axes de prise de vue, et deux faces d'entrée et de sortie parallèles entre allas.