Brevet FR2584830A1 — publié le 19870116

La présente invention se rapporte au domaine de la stéréoscopie, procédé qui vise à fournir, à partir d'un couple d'images planes, dites stéréoscopiques, la sensation d'une image unique dite en relief. Les deux images du couple représentent le sujet vu de deux points différents. Ces points définissent une droite ou base d'ob servation, parallèlement à laquelle l'observateur doit placer'sets yeux. La sensation de vision en relief du sujet apparaît, par un mécanisme psycho-physiologique de fusion cérébrale, à condition que l'image de gauche ne soit vue que par l'oeil gauche seulement, et l'image de droite par l'oeil droit seulement. Cette condition de la sélection, pour chaque oeil, de l'image qui lui correspond, est habituellement satisfaite, de façon purement géométrique, dans un appareil connu sous le nom de stéréoscope. Cet appareil comporte deux oculaires munis de lentilles grossissantes, disposées ctte-à-côte, à une distance égale à celle de llécartement moyen des yeux d'un observateur, distance de l'ordre de 65 mm. Pour l'observation, les deux images du couple sont disposées également c8te-à-côte, en vis-à-vis des oculaires, et leurs centres sont par conséquent écartés de la même distance inter-oculaire l'observation s'effectue en plaçant les yeux devant les loupes des oculaires. Cependant, ce mode de sélection géométrique présente plusieurs graves inconvénients. D'abord, il impose une sévère limitation à la dimension des images, qui ne peuvent excéder horizontalement 65 mm, puisque sinon elles se recouvriraient partiellement. Ensuite, cette limitation dans les dimensions limite également celles des détails qu'il est possible d'obtenir des images, donc la qualité générale de celles-ci. D'autre part, la limitation dans les dimensions des images entraîne l'obligation de les observer au moyen de dispositifs optiques grossissants, tels que des loupes. Certaines réalisations de stéréoscopes à oculaires ont été proposées, où la base d'observation a été agrandie par des systèmes de miroirs ou prismes, permettant d'examiner des images plus grandes. Cependant ces appareils,sont lourds, encombrants et comateux ; ils sont, de plus, difficilement déplaçables. Par ailleurs, l'observation au stéréoscope à oculaires limite l'examen des images à un observateur par stéréoscope ; c'est une observation exclusivement individuelle. L'appareil d'observation de couples d'images stéréoscopiques de la présente invention ne comporte aucun de ces inconvénients. I1 assure l'observation stéréoscopique de couples d'images dont les dimensions ne sont plus liées à la distance moyenne entre les yeux d'un observateur, et peuvent par conséquent excéder librement celle-ci. A titre d'exemple, ces couples d'images peuvent être du genre de celles qui sont présentes dans des journaux, revues, publications, livres, albums ou catalogues, avec toutes les qualités qui découlent de leurs plus grandes dimensions. I1 résulte également de ces dimensions qu'aucun moyen optique grossissant n'est nécessaire. L'appareil selon l'invention n'exige pas,drautre part, de positionnement précis pour l'observateur, défini par exemple par une paire d'oculaires. I1 permet l'observation du couple stéréoscopique dans un angle notable, autorisant l'examen simultané des images stéréoscopiques pour plusieurs observateurs. I1 est, enfin, par comparaison avec les stéréoscopes à base d'observation agrandie mentionnés plus haut, léger, peu encombrant, facile à déplacer, et son prix de revient est très inférieur. Dans son fondement, le dispositif selon l'invention réalise la superposition visuelle des deux images séparées du couple, par mise en oeuvre d'un miroir semi-transparent, et, dans cette superposition, assure la sélection de chaque image du couple vers l'oeil qui lui correspond par des moyens de polarisation de la lumière. De plus, suivant une variante de réalisation particulièrement avantageuse, l'invention fait appel, comme moyen de polarisation, à la réflexion de la lumière suivant un angle particulier. Plus précisément, l'invention concerne un appareil d'observa tion de couples d'images stéréoscopiques, comportant une embase plane pour supporter les deux images, des moyens assurant la su perposition visuelle de celles-ci, pour les deux yeux d'un obser vateur, et des moyens assurant la sélection, pour chaque oeil, de l'image du couple qui lui est destiné, caractérisé en ce que les dits moyens de superposition visuelle sont constitués par un mi roir à réflexion partielle, disposé entre les deux images, per pendiculairement à l'embase plane, et coopérant avec des moyens d'inversion géométrique d'une de celles-ci, et que lesdits mayens de sélection. sont constitués par deux moyens de polarisation à orientations. croisées, agissant respectivement dans les deux angles existant entre le miroir et l'embase, en coopération avec deux moyens de polarisation à orientations croisées disposés respecti vement devant lesdits deux yeux d'un observateur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ciaprès, en s'appuyant sur les figures annexées, où La figure 1 représente un mode de réalisation d'un appareil - de type stéréoscope La figure 2 représente une vue perspective d'un premier mode de réalisation de l'appareil d'observation de couples stéréoscopiques selon l'invention La figure 3 représente une vue perspective d'un deuxième mode de réalisation de l'appareil selon l'invention La figure 4 représente une vue perspective d'une variante du deuxième mode de réalisation de l'appareil selon l'invention . La figure 5 représente une vue perspective d'un troisième mode de réalisation de l'appareil selon l'invention. La figure 1 représente un mode de réalisation d'un appareil de type connu, désigné habituellement sous le nom de stéréoscope. il comprend une embase plane 1 , pour recevoir les deux images 2 et 3 d'un couple stéréoscopiquevet des moyens d'observation. Les deux images du couple représentent le sujet vu de deux positions différentes d'un observateur, le même point du sujet étant présent dans chacune des deux images sous forme de deux points homologues 5 et 6 , et la droite 7 , joignant ces deux points, définissant une direction constituant la base d'observation. Les deux images sont disposées côte-à-c8te, c'est à dire que le bord gauche de l'image de droite est en vis-à-vis du bord droit de l'image de gauche, et que les points homologues des bords supérieur et inférieur sont respectivement alignés parallèlement à la base d'observation. Les moyens d'observation sont constitués de deux oculaires 9 et 10, comprenant deux dispositifs optiques grossissants, réunis par une monture 4 , la distance de leurs axes optiques étant adaptée à celle des yeux. Pour la mise en oeuvre delfappareil, l'bbservateur place ses yeux en vis-à-vis des oculaires, et orientela droite il joignant leurs axes optiques parallèlement à la direction de la base d'observation 8 . Comme expliqué plus haut, la sensation de relief apparait alors, l'image située en vis-à-vis de l'oeil droit, ou image de droite n'étant vue que par l'oeil droit, et l'image de gauche n'étant vue que par l'oeil gauche. La distance de deux points homologues 5 et 6 est alors sensiblement égale à l'écartement moyen des yeux, de l'ordre de 65 mm, obligation entratnant tous les inconvénients indiqués plus haut. J figure 2 représente, suivant une vue en perspective, un premier mode de réalisation de l'appareil d'observation de couples d'images stéréoscopiques selon l'invention. Il comporte une embase plane 21 , pour recevoir les deux images 22 et 23 provenant d'un couple stéréoscopique. Suivant l'invention, ces deux images y sont disposées avec leurs bords inférieurs respectifs en vis-à-vis, et leurs bords de droite et de gauche respectivement en vis-à-vis. il résulte de cette dernière caractéristique l'obligation qu'une des deux images soit l'image géométriquement inversée de l'image du couple stéréoscopique dont elle provient, par permutation de ses côtés de droite et de gauche; Cette inversion peut entre réalisée par tout moyen technique connu dans le domaine graphique ou photographiquej tel que le retournement d'un négatif photographique par exemple. L'appareil comporte un miroir 24, disposé perpendiculairement à l'embase 21, dans un plan parallèle aux bords inférieurs des deux images. Ce miroir est du type à réflexion partielle, une-partie d'un faisceau lumineux incident étant réfléchie et l'autre étant transmise. L'observation des deux images, par l'intermédiaire du miroir 24, assure visuellement leur superposition, et cela sans qu'aucune condition ne soit liée à leurs dimensions relatives par comparaison avec la distance inter-oculaire. L'image 22 est vue directement, à travers le miroir 24, dans le sens normal qutelle possède dans le couple ; l'autre image 23, est vue indirectement, par réflexion sur le miroir 24 ; cette réflexion inverse la disposition des bords supérieur et inférieur, mais comme cette image a été préalablement inversée dans le sens contraire, par rapport à l'image du couple dont elle provient, elle est également vue dans le sens normal qu'elle possède dans le couple. Les deux images du couple sont ainsi vues en superposition. La fonction superposition étant ainsi assurée, il est nécessaire d'assurer la fonction sélection, assurant à chaque oeil la vision de l'image qui lui correspond. Pour ce but, l'appareil de l'invention fait appel à des moyens de sélection par polarisation de la lumière. Suivant la variante de la figure 2, deux polariseurs 25 et 26, en forme de feuilles, sont disposés dans les deux angles droits créés par le miroir à réflexion partielle 24, sensiblement suivant les plans bissecteurs, leurs directions de polarisation 27 et 28 étant disposées à angle droit. Pour l'observation, les yeux de l'observateur sont munis de lunettes comportant deux polariseurs, avec leurs directions de polarisation 31 et 32 orientées à angle droit. Suivant les principes physiques qui régissent 3es phénomènes de polarisation, deux polariseurs superposés laissent passer la lumière si leurs directions de polarisation sont parallèles, et interdisent son passage si ces directions sont perpendiculaires. Dans ces conditions, la sélection s'effectue suivant la figure 2, de la façon suivante - l'image 22 sera visible pour l'oeil droit 29, les directions de polarisation des polariseurs 27et 31 étant parallèles, alors qu'elle ne sera pas visible pour l'oeil gauche 30, les directions 27 et 32 étant perpendiculaires,- Pour les mêmes raisons, l'image 23 sera visible, après réflexion sur le miroir 249 pour l'oeil gauche 30, et non pour l'oeil droit, puisque les directions de polarisation y sont dans ce cas perpendioculaires. La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de l'appareil selon l'invention. Selon cette variante, un des deux polariseurs, celui qui concerne l'image observée par réflexion, est supprimé, et sa fonction de polarisation est assurée par le choix d'un angle particulier 33 pour réaliser l'observation par réflexion. En effet, suivant les principes physiques qui régissent les phénomènes de polarisation de la lumière, un rayon lumineux tombant sous un certain angle sur une surface réfléchissante, en repart polarisé , la direction de polarisation étant perpendiculaire au plan contenant le rayon incident et le rayon réfléchi. Suivant des valeurs données à titre d'exemple, l'angle d'incidence avec le plan du miroir est compris entre 1350 et 156e. La direction de polarisation est alors parallèle au plan de l'embase. L'avantage de cette variante est la suppression d'un des polariseurs, qui entrent pour une part élevée dans le coût de l'appareil. La figure 4 représente une variante de l'appareil, selon le deuxième mode. de réalisationparticulièrement simple. Suivant cette variante, le miroir à réflexion partielle 24, et le polariseur 25 sont réunis, dans un plan unique perpendiculaire à l'embase 21. Le polariseur, qui se présente sous la forme d'une feuille souple, est ainsi maintenu et protégé par le miroir. il peut, de plus, être serré contre le miroir par une plaque transparente ajoutée, non représentée, suivant une structure "sandwich" à trois couches. La figure 5 représente un troisième mode de réalisation de l'appareil de l'invention. Suivant ce mode, l'obligation de mettre en oeuvre une image préalablement inversée est supprimée. Suivant la même structure d'ensemble que l'appareil de la figure 2, où les mêmes nombres-repères représentent les mêmes éléments, un miroir 50, parallèle au miroir principal 24 est ajouté. L'image normale 51 du couple stéréoscopique s'y réfléchit, et s'y trouve ainsi directement inversée en 23. C'est cette image réfléchie qui est exploitée dans l'appareil de l'invention. L'avantage de ce mode de réalisation est de permettre l'obser ovation immédiate de couples stéréoscopiques normaux, dont il existe d'importantes archives photographiques. Les différents modes de réalisation qui ont été décrits se prêtent à une mise en oeuvre pratique particulièrement simple. Par exemple, l'embase 21 peut être réalisée en deux parties, réunies par des charnières au niveau du miroir vertical 24, ce qui permet la fermeture, à la façon d'un livre, après utilisation. Par ailleurs, l'embase 21 peut être munie de fenêtres, à l'emplacement destiné aux images, ce qui permet de poser l'appareil directement sur des images encombrantes, ou faisant partie d'un livre. Dans ce cas, le positionnement d'une vue par rapport à l'autre n'est pas rigoureux, car il suffit de déplacer l'appareil sur le document pour remédier à toutes les petites imperfections de superposition, en alignement ou en rot,ation, qui rendraient la sensation de relief fatigante ou inexistante. REVENDICATION$ R.1. Appareil d'observation de couples dtimages stéréoscopiques, comportant une embase plane 21 pour supporter les deux images 22, 23, des moyens assurant la superposition visuelle de celles-ci, pour les deux yeux d'un observateur, et des moyens assurant la sélection, pour chaque oeil, de l'image du couple qui lui est destiné, caractérisé en ee que lesdits moyens de superposition visuelle sont constitués par un miroir à réflexion partielle 24, disposé entre les deux images, perpendiculairement à l'embase plane, et coopérant avec des moyens dgtinversion géométrique d'une de celles-ci, et que lesdits moyens de sélection sont constitués par deux moyens de polarisation 25, 26 à orientations croisées, agissant respectivement dans les deux angles existant entre le miroir et l'embase, en coopération avec deux moyens de polarisation à orientations croisées 29, 30, disposés respectivement devant lesdits deux yeux dtun observateur. R.2. Appareil d'observation de couples d'images stéréoscopiques selon la Revendication 1, caractérisé en ce que celui des deuxmoyens de polarisation à orientations croisées agissant dans l'ange dirigé vers l'observateur, est constitué par l'application d'un angle d'observation particulier 33 avec le miroir à réflexion partielle, correspondant à des valeurs comprises entre 1350 et 1500. R.3. Appareil d'observation de couples d'images stéréoscopiques selon la Revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens d'inversion géométrique d'une des images 51, sont constitués par un miroir à réflexion totale 50, disposé parallèlement au miroir à réflexion partielle 24, ladite image étant placée entre les deux miroirs. R.4. Appareil d'observation selon la R.1., caractérisé en ce que lesdits moyens d'inversion géométrique d'une des images sont constitués par un moyen de réalisation graphique. R.5. Appareil d'observation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que celui des deux moyens de polarisation à orientationçcroisées agissant dans l'angle opposé à l'angle dirigé vers l'observateur est constitué par un polariseur 25 en forme de feuille plane, dont le plan est confondu avec celui du miroir à réflexion partielle 24.