Brevet FR2506471A1 — publié le 19821126

La présente invention concerne les systèmes de projection de diapositives ou de filas restituant le relief au sein d'une image double visualisée sur un écran. Le dispositif connu utilise deux projecteurs au sein desquels est introduit le couple stéréoscopique, soit, par exemple, deux diapositives, l'une destinée à être vue par l'oeil gauche, l'autre par l'oeil droit. En vue du tri des images, les deux projecteurs sont équipés chacun d'un filtre polarisant, dont les axes sont croisés. Chaque spectateur porte des lunettes équipées elles aussi de filtres polarisants croisés, tandis que l'écran métallisé conserveule plan de vibration initial des faisceaux. Ainsi, l'image de chacune des deux diapositives parvient, et elle seule, à l'oeil qui lui est destiné, la fusion des deux restituant une saisissante vision du relief, en trois dimensions. Mais les bords verticaux des deux clichés produisent eux-mêmes une image qui vient encadrer l'ensemble de la composition : 1' effet de fenêtre. Ce dernier est, à double titre, particulièrement gênant. Toute scène située en arrière de la fenêtre se trouve isolée par cette dernière, provoquant un inévitable effet de séparation, d'éloignement, s'opposant vivement à l'intégration visuelle et psychologique du spectateur. Toute inage restituée en avant de la fenêtre se voit, d'autre part, frappée d'un trouble visuel irrémédiable le long de chacun des bords verticaux de celle-ci. Les parties avancées de l'image s'y trouvent tranchées, découpées de manière agressive, irréelle; la vision est alors très inconfortable et la restitution locale du relief, impossible. Le dispositif selon l'invention permet de s'affranchir de ce double obstacle en supprimant l'effet de fenêtre. I1 utilise une installation connue de projection de diapositives ou de film cinématographique. Celle-ci forme sur un rame écran de projection les deux images simultanées et superposées d'un couple stéréoscopique. Ainsi utilise-t-on deux projecteurs en parallèle, ou bien encore les deux faisceaux d'un projecteur unique muni d'une optique double. Le dispositif selon l'invention est d'abord caractérisé par la aise en oeuvre, sur chacun des deux faisceaux, de moyens pouvant agir seuls ou se combiner entre eux, et dont le but est d'intercepter ou de supprimer l'image des bords intérieurs, au moins verticaux, du cadre de la diapositive, ou de la limite du cliché lui rêe, ou de la fenêtre mécanique délimitant le faisceau image d'un projecteur de cinéma, tout en aodifiant par ailleurs l'imagerie issue des zônes marginales de l'émulsion photographique, devenues zones de transition entre l'image primitive, conservée vers le centre, et les parties extérieures où l'image n'existe plus. Cette modification de l'imagerie est à considérer évidemment du point de vue de l'observateur, en fin de trajet lumineux, c'est à dire après le contact des faisceaux avec écran de projection. De ce fait, les moyens de l'invention interviennent tant au niveau des projecteurs qu'au niveau de cet écran. D'une manière générale, d'ailleurs, ils peuvent être employés tant individuellement qu'en association, diversement combinés entre eux. Ainsi, il nty a plus ni d'image des bords verticaux intérieurs des cadres au sens strict, ni eme d'arrêt brutal de l'image stéréoscopique en ses bords, ce qui reviendrait au même. La zône de transition marginale seule, circonscrit désormais d'une manière heureuse l'image stéréoscopique. Nous avons réalisé la nodification ou nieux encore, la suppression de la "fenêtre". L'invention est encore caractérisée par les moyens propres à la restitution d'un couple stéréoscopique. Les deux faisceaux lumi- neux sont ainsi polarisés grâce à l'interposition d'au moins un filtre polarisant sur chaque faisceau, de préférence nais d'une tanière non liiitative, entre la lampe et l'émulsion, juste avant cette dernière. Un écran de projection, fonctionnant par réflexion, ou de rétro-projection par transmission, reçoit l'image double et conserve, par exemple stil est "métallisé", la polarisation finale de chacun des deux faisceaux. Celle-ci présente, dans le cas d'une polarisation linéaire, des axes respectifs croisés.Enfin, chaque spectateur observe l'image en trois dimensions au travers de filtres polarisants, également croisés de manière à procéder au tri judicieux des deux images de base à présenter à l'oeil qui convient. Ces filtres sont soit disposés sur des lunettes, individuelles ou pontées sur des supports fixes accessibles à chacun, soit présentés en bandes alternées avec axes croisés au travers de vitrages intégrés à des panneaux d'obserration, soit encore utilisés de toute autre manière, la présente énumération n'étant pas, dans le cadre de l'invention, limitative. Egalenent, l'utilisation de filtres de polarisation circulaire, ou elliptique, avec sens de rotation inversés, ou de plus d'un filtre de polarisation linéaire, sur chacun des deux faisceaux, non compris les filtres propres aux moyens d'observation disposés au niveau des spectateurs, bien que d'une justification non immédiate, resterait dans le cadre des doyens de l'invention. Pour expliciter la suite de la description, nous conviendrons de distinguer 1' "écran de projection", ainsi désigné indifféren- ment selon qu'il fonctionne par réflexion ou par transmission, et des "écrans optiques11, éléments de surface opaques, ou semi-trans- parents, ou transparents, de densité optique uniforme ou non uniforme, placés aux endroits convenables sur le trajet des faisceaux lumineux. Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, on produit sur chacun des deux faisceaux un dégradé large, continu et progressif de chaque image en ses bords, jusqu'à la suppression de la lumière dans les parties extérieures, par divers moyens, et en particulier par interposition d'écrans optiques opaques rectilignes ou légèrement courbes disposés deux à deux, au moins le long des parties verticales, aux bords des faisceaux respectifs. Ces écrans sont placés, de manière non limitative, de préférence à quelque distance du plan de l'émulsion, diapositive ou film, entre cette dernière et l'objectif, ou bien encore si nécessaire entre l'objectif et l'écran de projection. L'image fortement défocalisée des écrans optiques se superpose à celle du cliché projeté et mis au point. Par une efficace diaphragmation en oeil de chat, on modifie de la sorte rapidement l'imagerie issue de ce dernier en ses bords. On provoque, bien qu'elle reste nette, un évanouissement progressif de l'image stéréoscopique en un ombrage étendu où la reconnaissance d'une "fenêtre" est impossible. Toute gêne visuelle alors, disparait. I1 est important que les écrans optiques soient munis de bords profilés de manière variable, afin de contrôler à volonté la courbe photométrique du dégradé marginal de l'image. Les moyens de l'inten- tion incluent donc, à titre d'exemples non impératifs et non limi- tatifs, aussi bien des écrans à bords linéaires, droits ou courbes, qu'à volonté des écrans découpés en leurs bords selon de petites dents triangulaires, de petites ondulations, voir garnis d'une rangée de petit poils collés en style de brosse etc... On peut recourir également avec intérêt à des écrans optiques semi-transparents disposés seuls ou bien associés aux précédents, de densité optique uniforme ou non, et éventuellement hachurés ou tramés. D'une manière générale, toute utilisation ou toute combinaison adequate d'un ou de plusieurs écrans optiques de toute nature et de toute structure et de toutes dimensions, placés en des endroits quelconques en bordure des faisceaux et concourant à la modification de l'imagerie des zones marginales de l'émulsion photographique reste dans le domaine de l'invention. Singulièrement, la réalisation d'une juxtaposition dans un même plan traversé par l'ase des fais ceux, d'éléments allongés d'écrans optiques de préférence verticaux et de nature ou de structures différentes, appartient aux moyens de l'invention. Une autre réalisation commode de cette dernière emploie une ou plusieurs surfaces, traversées par l'ensesble du faisceau concerné, parties centrales de l'image incluse, et de densité optique non uniforme. Les absorptions différentielles produisent alors l'effet recherché sur les images. Dans cet ordre d'idées, il appartiendrait encore au domaine de l'intention d'utiliser une variation coordonnée de la densité optique de l'émulsion elle-même de chacune des deux composants du couple stéréoscopique, pour obtenir des résultats équivalents. Enfin, s'il s'agit de projecteurs de cinéma, les moyens utilisés dans le cadre de l'invention pourraient inclure la suppression de la fenêtre mécanique linitant les bords du faisceau lumineux issu du film, afin de procéder éventuellement à une intervention plus efficace sur les bords des images. La théorie de la restitution stéréoscopique montre qu'il serait nécessaire que sur chaque faisceau, la largeur 1 de la zOne de transition ainsi produite soit égale ou supérieure au double du plus grand écart sur l'écran des points homologues des deux images projetées. Mais dans la pratique, on peut admettre, à l'extrême rigueur H et V étant les dimensions horizontale et verticale de l'image, une valeur minimale de 1, telle quel#H x (3.V), avec (3.V) = 1 40 2H en format 24 x 36 mi. Cette zOne de transition présente idéalement, à titre d'exem- ple non impératif ni limitatif, de l'intérieur vers l'extérieur, d'abord un seuil, valeur discrète mais visible à l'oeil, bordure d'ombre annonçant le dégradé qui se poursuit dans les parties adjacentes; ensuite, une zOne large de luminance décroissante selon une pente assez rapide, éventuellement un plateau; enfin, une bordure d'extinction, sans rupture trop rapide, de préférence évanescente. Nous situerons, en cohérence avec l'expérirentation pratique, la limite intérieure de cette plage marginale de transition des bords de l'une des images, sur l'écran de projection, et lors de la mise au point, en coincidence avec la bande photométrique dont la luminance, lorsque l'on procède à la projection d'une émulsion pho tographlque de densité optique uniforme sur toute sa surface, et à des mesures dans l'axe des faisceaux, est égale, sur écran de projection, aux quatorze centièmes de la luminance en un point situé à gauche ou à droite, à mi-distance du centre et du bord de l'écran gauche ou droit le plus proche, d'une part, et à mi-distance des bords supérieur et inférieur, d'autre part.Il est commode, pour effectuer ces mesures, de disposer d'un photomètre muni d'une fente: placée contre l'écran de projection, la cellule sensible reçoit la lumière directement du projecteur, ou bien l'on place la fente dans le plan focal d'un objectif de longueur focale suffisante, formant l'image de l'écran. La limite extérieure de la plage de transition est celle qui correspond à la disparition totale de toute lumière issue de l'émulsion photographique, diffusion dans les objectifs exceptée. Selon un autre type de réalisation, particulièrement intéressan te, on dispose sur les bords, au moins verticaux, et au poins sur l'un des deux faisceaux quant au bord droit, d'une part, gauche d'autre part, des lames biréfringentes n'interceptant qu'une faible partie de chaque faisceau et donc de l'image. Ces lames, ou élévents de lames, sont nécessairement placées entre un filtre polarisant et l'écran. On utilise avantageusement, par exemple, des feuilles de cellophane, ou bien encore des lames de mica. Ces éléments biréfringents provoquent la formation de lumière polarisée elliptique, voir circulaire, ou bien encore la rotation convenable de l'axe de polarisation linéaire s'ils constituent idéalement une lame demi- onde.Ainsi, sur les bords de l'image, la polarisation de la lumière n'est plus conforme à la disposition spatiale requise pour le tri oculaire des images, au travers des lunettes, tel qu'il est obtenu au centre. Une partie du faisceau correspondant de l'image gauche parvient à l'oeil droit, et si nécessaire, inversement. I1 s'ensuit, sur les bords, une suppression, ou une forte atténuation de l'effet stéréoscopique. Dans les zOnes marginales, le relief s'effondre, l'image s'aplatit, au moins en partie, et l'on supprine d'autant par là effet de fenêtre.Vers le centre, on observe, pour peu que l'on prenne soin de défocaliser l'image des lames biréfringentes, en les écartant du plan de l'émulsion, une reprise progressive de la structure tri-dimensionnelle de l'image mise au point, l'ensem- ble étant d'un effet heureux si la transition n'est pas trop large, particulièrement bien accepté visuellement. Il est avantageux de prévoir, dans le cadre de cette réalisation, une absorption partielle, ou bien progressive vers les bords, des parties du faisceau interceptées par les éléments biréfringents. A cette fin, il est aisé de réaliser une combinaison des moyens de l'invention précédemment exposés. Les lames biréfringentes peuvent aussi être renplacég par des éléments de filtres de polarisation linéaire ou circulaire, ou bien associées à ces éléments. Le résultat technique obtenu reste globalement valable, pourvu que l'orientation des filtres soit correcte: changement de l'état de polarisation des faisceaux en leurs bords seulement et absorption éventuelle contrôlée de la lumière les traversant. On pourra enfin agir sur la disposition géométrique des divers moyens de l'invention de manière à occulter au mieux les parties de chacune des deux images qui, sur les bords et dans leurs premiers plans, du fait de la parallaxe, ne sont pas communes entre elles. Des éléments de limage gauche qui ne sont pas vus par ltoeil droit, créent un trouble visuel, et vice-versa. On interviendra, conformément aux figures 6 à 8 de manière à produire les contours-types d'images représentés, non limitatifs et pouvant être combinés, par translations horizontales progressives depuis la verticale, de la limite gauche du faisceau de gauche, d'une part, de la limite droite de celui de droite, d'autre part, nulles en haut, de valeur maximum xg et xd en bas, en progressant du haut vers le bas, et telles que xg = xd. Le dispositif selon l'invention comprend encore, en second lieu, et afin d'amplifier les résultats déjà obtenus, des moyens pour provoquer au niveau de l'écran de projection par réflexion ou de rétro- projection par transmission, dans ses parties périphériques et au moins sur les bords verticaux, une zône de transition marginale progressive s'opposant à l'existance d'une limite brutale séparant la plage lumineuse des parties extérieures absorbantes ou non éclairées. Cette limite, lorsqu'elle se place aux bords memes de l'image, quand bien même cette dernière s'étendrait à droite et et à gauche au-delà de l'écran, constitue ou reconstitue en ellemême, en effet, une fenêtre stéréoscopique présentant les mêmes inconvénients que lorsque la fenêtre est provoquée par les cadres d'un couple stéréoscopique de diapositives. Cette zône sur l'écran de projection obéira, naturellement, à des critères quantifiés comparables à ceux définis ci-dessus pour le dégradé marginal de l'image. Dans la pratique, il suffirait que H' 3 V' sa largeur l' soit telle que l' > 80 x 2.H', V' et H' étant les dimensions verticale et horizontale de l'écran. Ce moyen pourra être utilisé éventuellement seul, sans que l'on sorte du domaine de l'invention, ou bien de préférence en combinaison avec les autres moyens énumérés. Il provoquera de préférence lui aussi, une extinction progressive de l'image, en allant du centre vers l'extérieur, dans les zbnes marginales. D'une manière avantageuse mais non limitative, on l'obtiendra par disposition d'une couche absorbante d'épaisseur ou de densité variable.Une peinture mat, noire de préférence, convient parfaitement. L'intégration des inégalités élémentaires de structure contribue éventuelleaent à la progressivité de l'absorption lumineuse. Ainsi, la réalisation d'une trame, ou bien de rayures, entre-t-elle par exemple dans le cadre de l'invention. d'autre part, on peut envisager d'intervenir non plus sur l'écran lui et mais au niveau d'une surface placée entre l'écran et les projecteurs, par exemple en disposant des moyens absorbants sur une plaque transparente, ou des éléments de plaque, en contact ou à quelque distance de l'écran de projection. Des éléments polarisants, voir biréfringents, absorbants ou modifiant la restitution stéréos copique, appartiendraient dans ce cadre aux moyens de l'invention. Toute combinaison des moyens décrits peut permettre de concourir harmonieusement au but poursuivi. Par exemple, on peut associer des éléments de lames biréfringentes et des écrans optiques, des surfaces couvrant tout le faisceau, de densité optique uniforme ou non uniforme, des écrans profilés faisant office de diaphragmes, tout en respectant ou non les dispositions des figures 6 à 8. En outre, chacun des éléments transparents ou semi-transparents évoqués permettent, par leurs faces polies d'entrée et de sortie, une transtis- sion optique respectant la formation géométrique des images.Bien qu'ils ne soient pas à priori souhaitables, des éléments transparents ou semi-transparents dépolis pourraient autre cependant parties intégrantes des moyens de l'invention. Les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs1 regroupent, sur les planches 1 et 2: - Figure 1, une réalisation préférentielle ci-dessous décrite. - Figure 2, l'illustration de la structure d'écrans optiques avantageuse. En a), bords profilés en dents de scie; en b), bords ondulée; en c), bords composites, réunissant successivement: structure opaque - moyennement absorbante - faiblement absorbante; en bords garnis de poils collés simili "brosse". - Figure 3, courbe photométrique type obtenue à titre d'exemple après contact des faisceaux sur l'écran de projection, lors de la projection d'une diapositive de densité optique uniforme. En (14), valeur de la luminance au point de référence, en (15) limite interne pratique du dégradé, en (16), limite externe. - Figure 4, disposition de lames bi-réfringentes (18) au voisinage de l1émulsion (17), et d'écrans optiques absorbants (19), après un filtre polarisant (20). - Figure 5, orientation d'un filtre polarisant (21) et d'une laie demi-onde (22): Angle de 22 5 des lignes neutres de (22) et de l'axe de polarisation, provoquant une rotation de 45e de ce dernier. - Figure 6 à 8, profil sur l'écran de projection des contours en G et D des images gauche (à gauche) et droite, occultant dans le couple stéréoscopique l'essentiel des parties d'images qui, du fait de la parallaxe, ne sont pas communes entre elles. Elles montrent comment disposer d'une manière générale tous les moyens de l'invention afin d'obtenir les contours d'images re présentéfs. Sur la figure 6, sans intervention particulière, le point (23) de limage serait vu par l'oeil gauche, mais non par le droit, et inversement pour le point (26). Après intervention selon l'invention chacun des points (23) et (26) sont entièrement invisibles et seuls les points (24) et (25) sont, en marge de l'image, visibles, et visibles des deux yeux. Le confort visuel est alors entier et tous les aspects nuisibles de l'ancien effet de fenêtre sont éliminés. En référence à la figure 1, l'une des variantes conformes à l'invention comprend deux projecteurs de diapositives créant respectivement les faisceaux reçus à gauche, par ltoeil gauche, et symé triquement. Sur chacun de ces derniers, la lampe (1) forme au ta- vers du condenseur (2) et de l'objectif (4) une image sur l'écran (5) de la diapositive (3). Un filtre polarisant (6) est disposé entre (2) et (3), les axes étant respectivement croisés. L'écran (5) est étal- lisé. On observe au travers de lunettes non représentées et équipées pour les yeux gauche et droit de filtres polarisants parallèles aux filtres (6) respectifs.En (7), deux couples d'écrans optiques opa ques (11) métalliques à bords en dents de scie selon la figure 2a) sont disposés verticalement en bordure des faisceaux. Ils sont associés à deux autres couples d'écrans (12) réalisés selon la figure 2c) et tramés photographiquement selon deux plages de densités différentes mais uniformes. La cote (8) est égale à 19,5 mm. et la cote (9), 33 mm. pour un objectif de 90 mi. ouvert à F/2,5, diaphragmé en (10) par un diaphragme carré de 21 mm. de côté circonscrivant la double image du filament formée à cet endroit par (2) et (4). Sur la périphérie de l'écran de projection (5) sont disposées, contre ce dernier, deux lames larges verticales (13) de feuille mince plastique transparente dépolie mat garnie d'une trame noireabsor- bante non unciforme réalisant une absorption progressive vers l'exté- rieur et complète au bord de écran. Les limites horizontales comportent elles-mêmes un étroit dégradé. Le dispositif de projection ainsi décrit permet la restitution sans aucune gêne de toute partie d'image en avant de l'écran. Il offre par là des possibilités nouvelles et étendues d'effets stéréoscopiques spéciaux1 comme d'audacieux effets de jaillissement vers les spectateurs, ou de larges débordements d'images dans la salle. Il concourt de manière particulièrement nette à une très bonne intégration psycho-visuelle du relief, sous toutes ses manifestations, même inhabituelles, en l'absence d'une "fenêtre" dont la présence restait une gêne perpétuelle. Le confort visuel est considérablement accru. L'invention trouvera donc un emploi très avantageux chaque fois que l'on réalisera des projections audio-visuelles en stéréoscopie, quelque soit leur contenu. REVENDICATIONS 1. Dispositif de projection pour diapositives ou filn cinéma comportant deux faisceaux formant simultanément et en superposition, les deux images d'un couple stéréoscopique, caractérisé par le fait qu'il comporte d'une part, sur chaque faisceau, des moyens réalisant en premier lieu l'interception ou la suppression de l'image des bords internes du cadre de la diapositive, ou des bords du cliché lui-même, ou de la fenêtre mécanique délimitant le faisceau issu d'un film cinéma, incluant la suppression éventuelle de cette dernière, et en second lieu, la modification de l'imagerie issue des zônes marginales de l'émulsion photographique et considérée après le contact des faisceaux avec l'écran de projection, réalisant une zône de transition en bordure d'image, au moins en ses parties verticales, modifiant ou supprimant l'effet de fenêtre stéréoscopique, et d'autre part, des moyens incluant sur le trajet de chaque faisceau au moins un filtre polarisant et provoquant une polarisation finale des faisceaux respectifs qui présente soit des axes de polarisation linéaire croisés, soit un sens de rotation inversé, des moyens permettant l'observation au travers de filtres-polarisants, et un écran conservant par réflexion ou transmission la polarisation des faisceaux. 2. Dispositif de projection conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il produit un dégradé marginal de chacune des deux images projetées et mises au point, continu et progressif, tel que sa largeur sur l'écran de projection, mesurée avec un photomètre à fente et dans l'axe des faisceaux, depuis la bande photométrique dont la luminance, lorsque l'on projette une émulsion photographique de densité optique uniforme, est égale aux quatorze centièmes de la luminance aux points situés à mi hauteur et à égale distance du centre et des bords verticaux de l'écran de projection, jusqu'à la bande où l'on atteint l'extinction totale de l'image, soit au moins égale à la valeur 1 =40 x (-2.YH), V et H étant les dimensions verticale et horizontale de l'image. 3. Dispositif de projection conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens comprennent un ensemble d'au moins deux couples d'écrans optiques disposés deux à deux sur les bords respectifs des deux faisceaux lumineux et de structures non néces sacrement optiquement homogènes. 4. Dispositif de projection conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens comprennent sur chaque faisceau au moins une surface, traversée par la lumière et de densité optique non uniforme. 5. Dispositif de projection conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens comprennent une variation coordonnée de la densité optique des deux émulsions photographiques incluant les images projetées. 6. Dispositif de projection conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens produisant la zône de transition en bordure d'images comprennent des éléments de lames biréfringentes ou des éléments de filtres polarisants linéaires'ou circulaires, placés entre un filtre polarisant et l'écran. 7. Dispositif de projection conforme à la revendication 6, caractérisé par des doyens réalisant une absorption de lumière pour les parties de faisceaux traversant les lames biréfringentes. 8. Dispositif conforme aux revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les contours respectifs de chaque image se projettent de manière à réaliser progressivement de haut en bas et par rapport à la verticale, conformément aux figures 6 à 8, une translation horizontale intéressant la limite gauche du faisceau destiné à l'oeil gauche, de valeur nulle à la partie supérieure de l'image projetée et de valeur maximale xg à la partie inférieure, et une translation xd intéressant la limite droite du faisceau destiné à l'oeil droit, telles que xg = xd. 9. Dispositif de projection conforme aux revendications 1 à 8 caractérisé par des moyens disposés au niveau de l'écran de projection ou de rétro-projection et réalisant après intégration des iné- galités élémentaires de structure, une zône de transition marginale progressive, depuis la plage de pleine réflexion ou transmission lumineuse jusqu'à une zône d'absorption maximale aux bords de l'écran, de largeur au moins égale à la valeur 1' = H' (3 V'), V' et H' étant les dimensions verticale et horizontale de82'écranH 10. Dispositif de projection conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens produisant la zbne de transition sur l'écran comprennent une couche mince absorbante d'épaisseur ou de densité non uniforme.