Brevet FR2557983A1 — publié le 19850712

La présente invention concerne un procédé et un système de formation et de projection d'images donnant une impression de relief. On connaît déjà divers procédés qui permettent de produire des images en relief et parmi ceux-ci on peut citer l'holographie et la stéréoscopie. Si ces procédés donnent de bons résultats, ils présentent cependant l'inconvénient d'exiger, pour leur mise en oeuvre, l'emploi d'un matériel relativement sophistiqué et qui est par conséquent d'un prix de revient très élevé. La présente invention vise 9 remédier à ces inconvénients en procurant un procédé et un système de formation et de projection d'images d'une conception particulièrement simple et d'un faible prix de revient, tout en permettant d'obtenir des images en relief d'excellente qualité. A cet effet, ce procédé de formation et de projection d'images donnant une impression de relief est caracté- risé en ce que, lors de la prise de vue, on forme une image courbe de l'espace observé sur la surface d'une sphère solide en matière transparente , on transforme cette image courbe en image plane intermédiaire à contour circulaire laquelle est enregistrée sur un support photosensible ou magnétique ou directement transmise, et, lors de la projection, on projette l'image plane intermédiaire à contour circulaire sur la face plane diamétrale d'une demi-sphère transparente de manière à recréer, sur la surface hémisphérique antérieure de celle-ci, une image courbe correspondant à l'espace observé. Le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre concrètement, c'est-à-dire en utilisant des sphères et des lentilles physiques réelles, ou bien encore par des moyens électroniques de calcul des images formées successivement permettant de reconstituer finalement une image en relief analogue à celle créée sur la demi-sphère constituant le récepteur. L'invention a également pour objet un système de formation et de projection d'images donnant une impression de relief caractérisé en ce qu'il comporte, pour la prise de vue, un objectif comprenant successivement, sur un axe optique, une première lentille d'entrée, de forme sensiblement plan-convexe, puis une sphère optique pleine, en matière transparente, ayant un rayon de courbure supérieur à celui de la surface convexe de la première lentille d'entrée, cette sphère optique étant disposée à proximité de la face de sortie plane de la première lentille d'entrée, puis un ensemble de lentilles équivalant à une lentille divergente d'ouverture sensiblement du même ordre de grandeur que celle de la sphère optique et disposée à la sortie de la sphère optique, et, pour la projection, un récepteur de l'image constitué par une demi-sphère transparente dans le plan diamétral de laquelle est reconstituée l'image obtenue à partir de l'objectif, et une lentille de Fresnel disposée dans le plan diamétral de la demi-sphère et de même diamètre que celle-ci. L'image obtenue au moyen de l'objectif du système suivant l'invention peut être enregistrée sous forme de diapositive ou de film cinématographique. Elle peut être également formée sur une cible photosensible d'une caméra video afin d'être enregistrée sur une bande magnétique ou être trsnsmise par un réseau de télévision. Du côté réception on utilise, dans le cas d'une image enregistrée sur un support photosensible (diapositive ou film cinématographique) un projecteur de diapositives ou de film ordinaire. Dans le cas d'une transmission par télévision ou d'un enregistrement sur bande magnétique, l'image reproduite sur l'écran et qui présente un contour circulaire, est transformée en image en relief quand on l'observe à travers le récepteur optique constitué de la demi-sphère transparente et de la lentille de Fresnel. On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma synoptique illustrant le principe du procédé et du système de formation et de projection d'images en relief suivant 'invention. La figure 2 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, d'une forme d'exécution de l'objectif de prise de vue du système suivant l'invention. La figure 3 est une vue en coupe axiale d'un récepteur utilisé conjointement avec un projecteur de diapositives ou de films. Le procédé et le système de formation et de projection d'images donnant l'impression de relief suivant l'in- vention mettent en oeuvre, du cOté de la prise de vue, un objectif 1 qui comprend une première lentille d'entrée planconvexe 2 dont la ace convexe 2a est tournée vers l'extérieur, en direction de l'espace dont l'image en relief doit être formée. En arrière de cette première lentille d'entrée 2 est disposée une sphère 3 en verre optique de rayon de courbure supérieur au rayon de courbure de la face convexe 2a de la lentille d'entrée 2. En fait le diamètre de la sphère optique 3 est , de préférence, sensiblement égal à la distance interpupillaire, c'est-à-dire qu'il est voisin de 89 mm.La lentille d'entrée 2 dont la position axiale, par rapport à la sphère optique 3, peut être réglée, constitue un générateur d'images dans cette sphère 3 en même temps qu'un diaphragme d'entrée pour l'objectif. La distance séparant la face plane de sortie de la lentille d'entrée 2 de la sphère optique 3 est relativement faible, de l'ordre de 1 à 9 mm. La modification de la position axiale de la lentille d'entrée 2 par rapport à la sphère optique 3 permet de faire varier l'angle de champ. Plus cette lentille d'entrée 2 est écartée de la sphère optique 8, c'est-à-dire plus elle est décalée vers la gauche sur le dessin, plus l'angle de champ est réduit. Au contraire plus la lentile d'entrée 2 est proche de la sphère optique 8, plus l'angle de prise de vue est augmenté et l'image formée est pleine et complète. L'image de la portion d'espace se trouvant en avant de l'objectif est formée, en étant inversée, sur la surface hémisphérique postérieure de la sphère optique 3, c'est-à- dire l'hémisphère droit sur le dessin, cette image étant marquée par un trait renforcé. En arrière de la sphère optique 3 est disposé un ensemble de lentilles 4 qui est équivalent à une lentille unique légèrement divergente. Cet ensemble de lentilles 4 a pour fonction de redresser le chemin optique du faisceau lumineux émergeant de la sphère optique 3. Dans la forme d'exécution non limitative représentée sur le dessin cet ensemble de lentilles est constitué par une première lentille divergente 5 plan-concave associée à une deuxième lentille convergente 6 plan-convexe dont la face convexe gauche 6a a un rayon de courbure plus grand que celui de la face de sortie concave droite 5a de la lentille plan-concave 5. La lentille convergente plan-convexe 6 peut être réglable axialement par déplacement en translation. L'ensemble de lentilles 4 assure un redressement progressif de l'image d'abord formée sur la face concave 5a de la lentille plan-concave 5, puis sur la face de sortie plane 6b de la lentille plan-convexe 6. L'image circulaire qui est formée sur la face plane de sortie de la lentille plan-concave 6 est ensuite projetée soit sur un support photosensible pour former une diapositive 7 ou une image d'un film cinématographique 8. Elle peut être également projetée sur la cible photosensible 9 d'une caméra vidéo 10 en vue d'un enregistrement magnétique ou d'une transmission directe par un système de télévision. Du côté de la projection, l'image fournie par l'ob- jectif 1 est projetée, au moyen d'un dispositif de projection 11, sur un récepteur hémisphérique 12. Plus particulièrement l'image est projetée dans le plan diamétral du récepteur hémisphérique 12, plan diamétral dans lequel se trouve une lentille de Fresnel 13. Le récepteur 12 est constitué par une demi-sphère transparente de faible épaisseur en verre optique ou en matière organique ou encore il peut être formé à partir d'un matériau so-uple gonflé. Dans le cas d'une image de petites dimensions, telle qu'une diapositive observée à travers une visionneuse, la demi-sphère transpa rente 12 peut toutefois être pleine. Le dispositif de projection 11 peut être un projec teur conventionnel utilisé pour la projection de diaposi tives ou de films cinématographiques. Dans ce cas un écran translucide plan 14 (figure 3), de forme circulaire, est disposé parallèlement à et au voisinage de la lentille de Fresnel diamétrale 13, en avant de cette lentille en considérant le trajet du faisceau lumineux. L'observateur qui se trouve être situé devant la surface hémisphérique du récepteur 12 peut voir sur cette surface une image en relief d'excellente qualité. REVENDICATIONS 1.- Procédé de formation et de projection d'images donnant une impression de relief caractérisé en ce que, lors de la prise de vue, on forme une image courbe de l'espace observé sur la surface d'une sphère solide en matière transparente, on transforme cette image courbe en image plane intermédiaire à contour circulaire laquelle est enregistrée sur un support photosensible ou magnétique ou directement transmise, et, lors de la projection, on projette l'image plane intermédiaire à contour circulaire sur la face plane diamétrale d'une demi-sphère transparente de manière à recréer, sur la surface hémisphérique antérieure de celle-ci, une image courbe correspondant à l'espace observé. 2.- Système de formation et de projection d'images donnant une impression de relief caractérisé en ce qu'il comporte, pour la prise de vue, un objectif (1) comprenant successivement, sur un axe optique, une première lentille d'entrée (2),- de forme sensiblement plan-convexe, puis une sphère optique pleine (3) , en matière transparente, ayant un rayon de courbure supérieur à celui de la surface convexe de la première lentille d'entrée (2), cette sphère optique (3) étant disposée à proximité de la face de sortie plane de la première lentille d'entrée (2), puis un ensemble de lentilles (4) équivalant à une lentille divergente d'ouverture sensiblement du même ordre de grandeur que celle de la sphère optique (3) et disposée à la sortie de cette sphère optique, et, pour la projection, un récepteur de l'image constitué par une demi-sphère transparente (12) dans le plan diamétral de laquelle est reconstituée l'image obtenue à partir de l'objectif, et une lentille de Fresnel (13) disposée dans le plan diamétral de la demi-sphère (12) et de même diamètre que celle-ci. 3.- Système suivant la revendication 2caractérisé en ce que la sphère optique (3) a, de préférence, un diamètre sensiblement égal à la distance interpupillaire, c'est-à-dire de l'ordre de 89 millimètres. 4.- Système suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour faire varier la position axiale de la première lentille d'entrée (2) par rapport à la sphère optique (3). 5.- Système suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que l'ensemble de lentilles (4) est constitué par une première lentille divergente ( 5) plan-concave associée à une deuxième lentille convergente (6) plan-convexe dont la face convexe (6a) a un rayon de courbure plus grand que celui de la face de sortie concave (Sa) de la lentille plan-concave (5) vers la quelle elle est tournée 6.- Système suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la lentille convergente plan-convexe (6) est réglable axialement par déplacement en translation. 7.- Système suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé en ce qu'un écran translucide plan (14) , de forme circulaire, est disposé parallèlement à et au voisinage de la lentille de Fresnel diamétrale (13), en avant de cette lentille en considérant le trajet du faisceau lumineux.