Brevet FR2547432A1 — publié le 19841214

SYSTEME OPTIQUE POUR PRISE DE VUES STEREOSCOPIQUES DANS UN APPAREIL PHOTOGRAPHIQUE La présente invention concerne un système optique pour prises de vues stéréoscopiques comprenant un support photosensible de deux images disposées symétriquement par rapport à un plan perpendiculaire au support, et deux chemins optiques symétriques par rapport audit plan et incluant respectivement deux premiers objectifs coplanaires à une profondeur prédéterminée devant le support et ayant des axes principaux perpendiculaires audit support et espacks d'une première distance prédéterminée. Un tel système optique est inclus déjà dans des appareils photographiques pour obtenir des vues en relief. La première distance prédéterminée entre les axes principaux des deux objectifs est constante et est sensiblement égale à l'écartement des yeux, dit également base stéréoscopique. La base stéréoscopique assure la différence des points de vue sous lesquels sont prises les deux images, droite et gauche, formant le couple stéréoscopique de l'objet à photographier. Ce système optique connu présente essentiellement les inconvénients suivants - Les images droite et gauche enregistrées sur le support photosensible sont renversées respectivement par les premiers objectifs et ne sont pas observables directement à l'aide d'un stéréoscoque classique dans lequel chaque vue est simplement obervée à travers un oculaire servant de loupe. Pour l'observation des images, il est nécessaire dtinvertir les positions des images droite et gauche. - La distance entre les axes principaux des objectifs est sensiblement égale à la base stéréoscopique, de l'ordre de 60 à 70mm, ce qui ne permet pas d'enregistrer les images dans un petit format standard de pellicule de plus en plus utilisé tel que le format de 24 x 36 mm2 - La distance entre les axes principaux des objectifs de l'ordre de 60 à 70 mm contribue à produire un bon relief pour des objets observés situés entre trois mètres et l'infini, mais contribue à déformer le relief pour des objets situés plus près à un mètre par exemple. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents, et notamment d'obtenir des images stéréoscopiques droites comprises toutes deux dans un petit format standard, de pellicule, quelle que soit la distance des axes optiques suivant lesquels les deux prises de vue sont effectuées. A cette fin, l'invention a pour objet un système optique pour prise de vues stéréoscopiques tel que défini dans l'entrée en matière, caractérisé en ce qu'il comprend le long de chacun des chemins optiques devant le premier objectif respectif,un second objectif respectif ayant un axe principal parallèle à l'axe principal du premier objectif et un moyen réflecteur entre les premier et second objectifs respectifs, les seconds objectifs étant coplanaires et ayant des axes principaux espacés d'une seconde distance prédéterminée plus grande que la première distance. Chacune des images droite et gauche est formée par les traversées successives d'un second objectif et d'un premier objectif et eastinsi droite puisque le premier objectif redresse l'image renversée par le second objectif. Dans chacun des deux chemins optiques, le moyen réflecteur est composé par deux miroirs un prisme à bases réflectrices, parallèles et inclinés à 450 par rapport aux axes principaux afin de dissocier les axes principaux des premier et second objectifs. La première distance entre les axes principaux des premiers objectifs est ainsi choisie indépendamment de la seconde distance entre les axes principaux des seconds objectifs et peut être égale à la demi-longueur d'un format stan de pellicule, typiquement de 18mm pour un format de 24x36mm2. Le développement du couple stéréoscopique ne requiert pas ain si de moyens spéciaux dépendant des dimensions des deux images. L'invention 'prévoit également des moyens pour ajuster la distance entre les deux axes optiques suivant lesquels sont effectuées les deux prises de vue, c 'est-à-dire la seconde distance entre les axes principaux des seconds objectifs, afin d'obtenir un bon relief quelle que soit la distance à l'objet observé, notamment lorsque cette dernière est courte. De préférence les moyens pour ajuster la seconde distance comprennent deux boîtiers symétriques contenant chacun un second objectif et un moyen réflecteur associés, et des moyens pour pivoter simultanément les deux bottiers en sens inverse respectivement autour des axes principaux des premiers objectifs.Les seconds objectifs dirigés vers l'extérieur et l'objet à photographier décrivent des arcs de cercles symétriques pour ajuster la base stéréoscopique en fonction de la distance à l'objet. Le système optique selon l'invention présente de préférence une autre caractéristique intéressante. La profondeur entre le support photosensible et le plan des premiers objets tifs est sensiblement égale au double de la distance focale des objectifs. Les images finales sur le support photosensible ne sont plus dans le plan focal des premiers objectifs comme selon la technique antérieure. Dans un appareil photo graphique à visée Reflex, l'encombrement du miroir escamotable de visée impose une profondeur de la chambre noire de l'appareil, dite également "tirage", relativement importante . Ze "tirage" long des objectifs permet d'équiper le bo tier de l'appareil Reflex avec le système optique. l'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaltront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations de l'invention en -réfé- rence aux dessins annexés correspondant dans lesquels - la Fig. 1 est une vue de dessus schématique d'un système optique selon l'invention ; et - la Fig. 2 est une vue de face schématique du système optique. Dans les Figs. 1 et 2, la chambre noire d'un appareil photographique est schématisée par un parallélépipède rectangle C. A proximité de la face arrière de la chambre est positionné un support photosensible plan S, tel qu'une pellicule. Devant la surface photosensible du support S et dans la face avant de la chambre C sont fixés deux premiers objectifs coplanaires 1 et 1 qui sont disposés symétriquement par rapport à un plan de symétrie vertical XX-YY de la chambre C. Les axes principaux X1 X1 et X; x; des objectifs sont perpendiculaires au support S.Selon la technique antérieure, la distance D entre les axes principaux parallèles 1 x1 x1 et x1' x1' des objectifs O1 et O1' servant à la prise des vues est constante et est choisie sensiblement égale à l'écartement des yeux, appelée également base stéréoscopique, de l'ordre de 60 à 70mm. En conséquence, sur le support photosensible S, les deux images I1 et I; d'un même objet vu directement par les deux objectifs 1 et 0; ont leurs centres distants de D1 et sont renversées. Selon l'invention, la distance D1 est plus petite que celle selon la technique antérieure afin que la surface occupée par les deux images I1 et I1' soit comprise dans les petits formats photographiques actuellement utilisés. Typiquement, pour le format 24x36 mm2, les deux images juxtaposées I1 et I; ont des axes verticaux distants de D1 = 36/2 = 18mm, et chacune des images peut être inscrite dans un format carré 18x18mm2 ou dans un format rectangulaire 18x24mm2 avec une hauteur de 24mm. Afin d'éviter le renversement des images, deux seconds objectifs 02 et 2 sont disposés coplanairement et symétriquement par rapport au plan XX-YY devant les premiers objectifs O1 et O1'. Les axes principaux X2 X2 et X2' X2' des objectifs 02 et O2' sont parallèles aux axes X1 X1et X2 X2 et sont écartés d'une seconde distance prédéterminée D2. La distance D2,qui est la base stéréoscopique, est choisie en fonction de la distance de l'appareil a l'objet observé. Entre les objectifs 02, O2' et O1, ; sont prévus deux moyens réflecteurs pour acheminer respectivement le long de deux chemins optiques symétriques les faisceaux lumineux incidents traversant les seconds objectifs 02, 0'2 respectivement vers les axes principaux X1 X1, Xq Xi' des premiers objectifs O1, O1', Chaque moyen réflecteur comprend un premier miroir réflecteur respectifs M1 , M; qui reçoit sous un angle d'incidence à 450 le faisceau lumineux émergeant du second objectif respectif O2, O2' et un second miroir respectif M2, M2 qui reçoit sous un angle d'incidence à 45 le faisceau lumineux réfléchi par le premier miroir et qui le retransmet le long de l'axe principal X1 X1 , X1' X1' du premier objectif respectif O1, ; . Les faces réfléchissantes des miroirs M1 et M2 sont en regard et parallèles et sont inclinées à 45 par rapport aux axes principaux X2 X2 et X1 X . De même les faces réfléchissantes des miroirs EN1 et M5 sont en regard et parallèles et sont inclinées de 45 par rapport aux axes principaux X' X' et X' X'.Etant donné queles @ @ @ @ faisceaux lumineux incidents traversent chacun le long d'un chemin optique deux objectifs respectifs 02 et 01 s 'z et O1', les images I1 et I1' ne sont pas renversées et demeurent droites. En sélectionnant une distance D1 égale à la moitié du format standard des images sur la pellicule, le système optique selon l'invention peut être utilisé pour une base stéréoscopique constante choisie D2. Selon une réalisation préférée de l'invention, la distance D2 est variable et des moyens pour ajuster la distance D2 sont prevus notamment pour reproduire un bon relief sur les images pour des objets observés situés à toutes dis tances de l'appareil photographique. Les moyens pour ajuster la distance D2 sont composés de deux bottiers B et B' dans chacun desquels sont fixés le second objectif 02 > 02 et les deux miroirs respectifs M1 et M2 , M; et M; dans les positions relatives décrites ci-dessus.La face avant du boîtier B, B' contient l'objectif O2, 02' Comme montré à la Fig. 2, la face arrière du boîtier B, B' est constituée par une couronne CD, CD' montée tournante dans le-plan du premier objectif respectif Q1, o; et autour de l'axe principal respectif X1 X1 , X1 X1. Les périphéries externes des couronnes CD, CD', @ou des parties de cellesti, sont dentées pour engrener dans un pignon central P tournant autour d'un axe dans le plan de symétrie XX-YY,parallèle aux axes principaux X1 X1 et X1' X1' et au-dessus de ceux-ci sur la face avant de l'appareil photographique.Un écrou moleté ou analogue permet de tourner le pignon P et ainsi de pivoter en sens contraire les boîtiers B et B' autour des axes X1 X1 et X; X; de manière à ce que les objectifs 02 t O'2 se rapprochent en tournant vers le bas ou s'éloignent en tournant vers le haut. La distance D2 peut être ainsi ajustée en fonction de la distance de l'objet observé à l'appareil. La distance D2 peut varier d'une manière continue entre D1 et (D1+ 2 d) où d est l'écart des miroirs M1 et M2 X M; et M2' pris le long des chemins optiques des faisceaux réfléchis par les miroirs M1 et M1', c'est-à-dire perpendiculairement aux axes de rotation X1 X1 et X; X; . Lorsque D2 = D1, les axes X1 X1 et X2 X2 du premier chemin optique sont dans un plan vertical symétrique au plan contenant les axes X; X; et X2' X2 du second chemin optique.Lorsque D2 = D1 + 2d, les quatres axes X1 X1 , X; X1' , X2 X2 et X2' X2' sont coplanaires au plan principal horizontal commun aux objectifs 1 et o;. La base stéréoscopique D2 prend toutes les valeurs intermédiaires entre D1 et (D1 + 2d) pour des positions obliques des deux bottiers B et B'. Pour toutes ces positions, les images I1 et I; formant le couple stéréoscopique restent droites et leur écartement est toujours égal à D1. L'objet observé étant généralement éloigné, les objectifs O2 et O2' donnent des images intermédiaires I2 et I2' situées dans les plans focaux coplanaires des objectifs O2 et O2'. Les chemins des faisceaux optiques incidents sont ensuite translatés de la valeur d due à la double réflexion par les miroirs M1 et M2, M; et M2' et renvoyés en direction des premiers objectifs O1 et O1' Les images intermédiaires I2 et I2 sont converties par les objectifs 1 et o; en les images définitives I1 et, I1' dans le plan du support photosensible S. En général les objectifs O1 et o; "travaillent" pour un grandissement déterminé par la profondeur p entre la surface sensible S et les objectifs O1 et O1', laquelle profondeur p est égale à la longueur optique entre es images intermédaires I2, I2 et les objectifs 01, O1' La profondeur p est typiquement de l'ordre de deux fois la distance focale des objectifs O1 et o;. Ainsi la longueur optique entre les images I2, I2 et les objectifs O1, ;; peut être adaptée au "tirage" des objectifs Oi et O1', c'est-à-dire à la profondeur p de la chambre noire C, et peut être égale ou sensiblement supérieure ou inférieure à deux fois la distance focale des objectifs 1 et O1' pour un appareil photographique à visée Reflex. Dans le plan des images intermédiaires I2 et I'2 entre les seconds objectifs O2 et O2' et les miroirs M1 et M1' sont prévues des lentilles convergentes L et L', eomme montr à la Fig. 1. Les lentilles L et Ls, appelées verres de champ,ont seulement pour rôle de concentrer sur les objectif 01 et 1 toute la lumière traversant les objectifs 2 et O2' Selon un exemple particulier, la distance focale p/2 des premiers et seconds objectifs est égale à 25mm, ce qui correspond à une ouverture de champ normale pour le format 18x24mm2. La distance d entre les miroirs est égale à 23mm. La base stéréoscopique D2 peut varier de 18 à 18+(2x2 64 mm. Le tirage optique du système est sensiblement égal p = 50 mm ce qui permet une adaptation aisée à n importe qu bottier d'appareil photographique Reflex 24x36 à objectifs interchangeables. Les deux images I1 et I2 du stéréogramme sont droites mais écartées de 18 mm. Pour examiner les deux images à l'aide d'un stéreoscope classique, de simples agrandissements de rapport 3,5 suffisent sans intervertir les images monoscopiques droite et gauche. R e v e n d i c a t i o n s. 1 - Système optique pour prise de vues stéréoscopiques comprenant un support photosensible (S) de deux images (I1, I1') disposées symétriquement par rapport à un plan (XX YY) perpendiculaire au support, et deux chemins optiques symétriques par rapport audit plan et incluant respectivement deux premiers objectifs (O1, O1') coplanaires à une profon deur prédéterminée (p) devant le support et ayant des axes principaux perpendiculaires audit support et espacés d'une première distance prédéterminée (D1), caractérisé en ce qu'il comprend le long de chacun des chemins optiques devant le premier objectif respectif (O1, 0;;), un second objectif res petit ( 29 O2') ayant un axe principal (X2 X2 > X2' x2,) parallèle à l'axe principal (X1, X1, X1' X1') du premier objectif et un moyen réflecteur (M1, M2 ; M1', M2') entre les premier et second objectifs respectifs, les seconds objectifs (02 > O2') étant coplanaires et ayant des axes principaux X2 X2, X2 X2) espacés d'une seconde distance prédéterminée (D2) plus grande que la première distance (D1). 2 - Système optique conforme à la revendication t, caractérisé en ce qutil comprend des moyens (B, B',CD, CD', P) pour ajuster la seconde distane (D2 ) en fonction de la distance à un objet observé. 3 - Système optique conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour ajuster la seconde distance (D2) comprennent deux bottiers symétriques (B, B') contenant chacun un second objectif (02, 2) et un moyen réflecteur (M1, M2 ; M1' > N2,) associés,et des moyens (CD, CD', P) pour pivoter simultanément les deux boîtiers (B , B') en sens inverse respectivement autour des axes principaux (X1 X1 , X1' X1') des premiers objectifs (O1, O1') 4 - Système optique conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour pivoter les deux bottiers comprennent deux couronnes dentées (CD, CD') solidaires respectivement des deux bottiers (B, B') et tournantes autour des axes principaux (X1 X1 , X;X;)des premiers objectifs (O1, 0;)1 de préférence dans un plan voisin des premiers objectifs, et un pignon (P) tournant autour d'un axe parallèle aux axes principaux des premiers objectifs et dans le plan de symétrie (XX-YY) et engrenant dans les couronnes dentées (CD, CD'). 5 - Système optique conforme à la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens pour pivoter les bottiers tournent les bottiers (B, B') dpune position à laquelle les axes principaux (X1 X1 , X; X; , X2 X2 X2 > 2 des premiers et seconds objectifs (O1, O1' , O2 , O2') sont coplanaires, à une position à laquelle les axes principaux des premier et second objectifs (O1 O1' ) d'un chemin optique sont dans un plan parallèle au plan contenant les premier et second objectifs (0; ; 02 ) de l'autre chemin optique. 6 - Système optique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les distances focales des premiers et seconds objectifs (O1, O1', O2, O2') sont égales. 7 - Système optique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la profondeur (p) est sensiblement égale au double de la distance focale des premiers objectifs (01, 0;). 8 - Système optique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque moyen réflecteur dans un chemin optique comprend deux miroirs parallèles (M1, M2 ; M1' , M2') inclinés à 45 par rapport aux axes principaux, la face réfléchissante de l'un des miroirs (M1 ; M;) recevant le faisceau lumineux émergeant du second objectif (O2; 02) et la face réfléchissante du second miroir (M2 ; M2') transmettant au premier objectif (O1, 0;) le faisceau lumineux réfléchi par le premier miroir (M1 ; M;). 9 - Système optique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le plan focal image (I2, I2) des seconds objectifs est entre les seconds objectifs (O2; O2') et les moyens réflecteurs (M1, M2 ; M1',M2') et contient de préférence des lentilles convergeantes (L; L') jouant le rôle de verres de champ.