Brevet FR2621205A1 — publié le 19890331

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, et concerne la présentation de telles images sur un écran de télévision. Les deux images du couple représentent le sujet vu de deux points différents Ces points définissent une droite oukase d'ob sensation, parallèlement à laquel]e l'observateur doit placer ses 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 conditian 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 cate-aoAte, à une distance égale à celle de l'écartement moyen des yeux d'un observateur, distance de l'ordre de 65 mm. Pour l'observation, les deux images du couple sont disposées également côte-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 nspose une sévère limitation à la dimension des images, qui ne peuvent excéder horizontalement 65 m=, puisque sinon elles se couvriraient 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 entrain l'obligation de les observer au moyen de dispositifs optiques grossissants, tels que des loupes, ce qui, dans le cas d les de télévision, mettrait en évidence la médiocre qua- 1 té générale propre à ces images de très petites dimensions. Certaines réalisations de stéréoscopes à oculaires ont été proposées, où la base d'observation a été agrandie par des système de miroirs ou prismes, permettant d'examiner des images plus grandes Cependant ces appareils sont lourds, encombrants et coûteux , ils sont, de plus, difficilement déplaçables. Par ailleurs, l'observation au stéréossope à oculaires l'examen des images à un observateur par stéréoscope ; une observation exclusivement individuelle. C'est pourquoi on a proposé des procédés où les dimensions des images ne sont plus liées à la distance moyenne entre les yeux d'un observateur, et peuvent par conséquent excéder librement celle-ci. La sélection, pour chaque oeil, de l'image qui lui correspond est assurée par la distance géométrique séparant les deux images du couple, et la superposition visuelle de ces images, indispensable à la fusion cérébrale procurant la perception du relief, est assurée par des dispositifs optiques déviateurs en forme de prisme disposés devant les yeux de l'observateur. Dans le cas de la présentation de couples stéréoscopiques sur écran de télévisïon,- on a proposé d'en juxtaposer les deux images, sur un écran unique, soit côte-à-côte, soit l'une au dessus de l'autre. Compte-tenu de la forme rectangulaire horizontale d'un tel écran, c'est la seconde disposition qui est préférée procurant une image stéréoscopîque dont la grande dimension est horizontale. Cependant, ce procédé de sélection présente le grave inconvérient de faire varier l'écart de la superposition visuelle des tages en fonction de la distance de ltobservateur , cela lui impose une distance particulière précise, en dehors de laquelle les éléments homologues de chaque image du couple sont décalés, dans le sens vertical pour la disposition préférée, conduisant à une irpossibilité de fusion et par conséquent, à une perte de la perception du relief. Un autre inconvénient est constitué par l'utilisation de prismes disposés devant les yeux de l'observateur, matérialisée sous la forme de lunettes ou lorgnons lourds et encombrants. Le système de présentation d'images stéréoscopiques de télévision de l'invention ne comporte pas ces inconvénients. I1 n'exige pas de positionnement précis de l'observateur par rapport à l'écran de télévision et peut être ainsi utilisé par un gland nombre d'observateurs. De plus, les moyens de sélection pour chaque oeil de l'image qui lui revient comportent des filtres de polarisation de la lumière de poids et d'encombrement réduits. Dans son fonderen-t il réalise la superposition visuelle des deux images séparées du du couple, par rise en oeuvre d'un miroir semi-transparent, et, dans cette superposition, assure la sélection de chaque image du couple vers l'oeil qui lu 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 particùlierv Enfin, par suite de la présence du miroir, il com:porte un moyen d'inversion géométrique préalable d'une des deux images. Plus précisément, l'invention concerne un système dgobservation visuelle sur un écran de télévision de couples images assurant une sentation de relief stéréoscopique, les deux images du.couple étant juxtaposées sur l'écran suivant une direction perpendiculaire à la base d'observation visuelle désystème comportant des moyens assurant la superposition visuelle de cela les-ci pour les deux yeux d'un observateur, et des moyens assurant la sélection, pour chaque oeil1 de l'image du couple qui lui est destinée, caractérisé en ce que lesdits moyens de superposition visuelle sont constitués par un miroir à réflexion partielle , disposé entre les deux images, perpendiculairement à l'écran , et coopérant avec des moyens d'inversion géométrique d'une de celles-ci, et que lesdits moyens de sélection sont constitués par deux moyens de po larisation à orientations croisées, agissant respectivement dans les deux angles existant entre le miroir et l'écran en coopération avec deux moyens de polarisation à orientations croisées disposés respectivement devant lesdits deux yeux d'un observateur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après, en s' appuyant sur les figures annexées, où : - la figure 1 représente un système de présentation d'images stéréoscopiques de télévision de type connu, comp-renant des lunettes d'observation à prismes ; - la fi c 2 représente un premier mode de réalisation du système de présentation d'images stéréoscopiques de télévision selon l'in- ver on - gure 3 représente un deuxième mode de réalisation de 'invention. - la figure 4 représente un troisième mode de réalisation de 1 'invention, comlportant un moyen de polarisation de la lumière par réflexion. La figure 1 représente un système de présentation d'images stéréoscopiques de télévision de type connu. Ce système comporte un appareil récepteur de télévision avec un écran 11 pour la présentation des images Les images stéréoscopiques 12 et 13 d'un coups sont disposées en juxtaposition l'une au dessus de l'autre. L'exam.en des images s'effectue à travers deux prisses 2 et 3 d'arête horizontale et d'angles de déviation opposés, réalisant la sélection de chaque image pour l'oeil auquel elle est destinée. La superposition indispensable à la fusion cérébrale n'est réalisée que pour une distance particulière de l'observateur par rapport à l'écran, liée à la valeur des angles de déviation, toute autre distance conduisant à un décalage géométrique vertical des deux images en sens opposé interdisant toute perception de relief. La figure 2 représente un premier mode de réalisation du système de présentation d'images stéréoscopiques de télévision selon l'invention. 11 comporte un appareil récepteur de télévision 1, avec un écran 11 pour la présentation des images provenant d'un couple stéréoscopique 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-àvis I1 résulte de cette dernière caractéristique l'obligatîcn 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 être rI-alisée par tout moyen technisue conru dans le domaine électronique, optique, photographioue ou graphique tels que décrits plus loin. L'appareil comporte un miroir 24, disposé perpendiculairement à ll'écran II ) 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-o culaire. L'image 22 est vue directement, à travers le miroir 24, dans le sens normal qu'elle possède dans le couple , l'autre image 23, est vue indirectement, par néflexion sur le miroir 24 ; cette réflexion inverse la disposition dea bords supérieur et inférieur, mais comme cette image a été: préalablement inversée dans le sens cntraire, par rapport à l'image du couple dont elle provient,. elle est également vue dans le sens normal qu'elle possède dans le couple.. Le deux images dù.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 dans le plan de l'écran II " leurs directions de polarisation 27 et 28 é-tant disposées à angle droit. Pour l'observation,. les yeux de i'observ.ateur sont munis de lunettes comportant deux polariseursr avec leurs directions de polarisation 31 et 32 orientées à angle droit. Suivant les prin cpes physiques qui régissent les phanomènes de polarisation,. deux polariseurs superposés laissent passer la lumière si leurs directions de polarisation sont parallèles,. et interdisent son passage si c.es directions sont perpendiculaires. Dans ces comditions, la sélection s'effactue suivant la figure 2, de la façon suivante - l'image 22 sera visible pour l'oeil droit Z9, les directions de polarisation des polariseurs 27 et 31 entant 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 24, pour l'oeil gauche 3U, et non pour l'oeil droit, puisque les directions de polarisation y sont dans ce cas perpendiculaires. Pour la commodité de l'observation, la récepteur de télévision l est incliné vers l'arrière par emploi d'une embase inclinable 34 par rapport à un socle 35 La figure 3 représente une variante de l'appareil, selon un deuxième mode de néalisation, particulièrement simple. Suivant cette variante, le miroir à réflexion partielle 24, et le polariseur 25 sont. neunis, dans un plan unique perpendiculaire à l'écran II Le polariseur, qui se présente sous la forme d'une feuille souple, est ainsi maintenu et protégé par le miroir ri peut de plus, être serré contre le miroir par une plaque transparente ajoutée, non représentée, suivant une structure "sandwich" à trois couches. La figure 4 représente un troisieme mode de réalisation de l'invention. Les mêmes éléments portant les rêves nombres-repères, l'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'u.n 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 directian de polarisation étant perpendiculaire au plan contenant le rayan 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 135 et 1500. La direction de polarisation est alors parallèle a.u 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. Dans ce mode de réalisation, la mise en oeuvre de valeurs d'angle particulières,, pour l'obtention de la polarisation nécessaire à l'observation des couples d'images stéréoscopiques peut conduire à une certaine gêne visuelle. de l'observateur. C'est pourquoi il est avantageux de disposer un panneau opaque 48 formant cache, s'opposant à une vision directe. de l'image correspondante. La réalisation du couple d'images stéréo scopiques tel que mis en oeuvre dans l'invention à savoir l'inversian de l'une par rapport à l'autre, peut être obtenue directement à la prise de vue, en équipant la caméra de télévision d'un dispositif optique à prismes en deux parties : l'uner de type connu, procure le couple stéréoscopique, autre, propre à l'invention, assure l'inversion d'une image par rapport à l'autre. L'utilisation de cette seconde partie, pour l'inversion optique, est inutile lorsque les couples stéréoscopiques concernent des dessins ou images fixes. On peut alors les mettre en oeuvre après inversion par des moyens connus dans les arts graphiques :. dessins inversés, photographies inversées par retournement d'un des négatifs. Il est également possible de réaliser l'inversion des images stéréoscopiques à la réception, par des moyens électroniques commandant les circuits de balayage de lignes et d'image du récepteur de télévision. Cette solution présente l'inconvé- nient, contrairement aux autres modes de réalisation qui metten en oeuvre un récepteur de télévision normal, d'exiger une modification technique du récepteur; en revanche, elle permet, à l'émission, de créer des couples d'images stéréoscopiques sans inversion, se prêtant à être observés sur des récepteurs mettant en oeuvre d'autres procédés, tels que le procédé avec lunettes à prismes représenté sur la figure 1. On. doigt noter enfin > deux avantages particuliers procurés par le système de l'invention L'un de ces avantages est l'amélioration de la sensation stéréo. soopique par le phénomène sensoriel connu sous le nom d'effet PULFRICH, et qui résulte de l'inégalité d'éclairement entre les deux images d'ua couple, Le système de l'invention comporte une telle inégalité dans les variantes des figures 3 et 4 L'autre avantage est l'amélioration de la sensation de netteté, ou "définition", par superposition de deux images séparées au contenu quasi-identique REVENDICATIONS R. I . Système d'observation visuelle sur un écran de télévision de couples d'images assurant une sentation de relief stéréoscopique, les deux images du couple (22) et (23 ) étant juxtaposées sur l'écran (II) suivant une direction perpendiculaire à la base d'observation visuelle dé- système comportant des moyens assurant la superposition visuelle de cel les-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 destinée, caractérisé en ce que lesdits moyens de superposition visuelle sont constitués par un miroir à réflexion-partielle 24, disposé entre les deux images, perpendiculairement à l'écran (11) S et coopérant avec des moyens d'inversion géométrique d'une de celles-ci, et que lesdits moyens de sélection sont constitués par deux moyens de poiarisation 25, 26 à orientations croisées, agissant respectivement dans les deux angles existant-entre le miroir et écran ; en coo opération avec deux moyens de polarisation à orientations croisées 31 ,3? , disposés respectivement devant lesdits deux yeux d'un observateur. R.2. Système d'observation de couples d'images stéréoscopiques selon la Revendication 1, caractérisé en ce que celui des deux moyens 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 135 et 1500. R. 3 Système d'observation selon l'une queloonque des reven dications 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. R. 4. Système d'observation visuelle selon la R.I , caractérisé en ce que lesdits moyens d'inversion géométrique sont constitués par des cir cuits électroniques d'émission. R. 5. système d'observation selon la R. I , caractérisé en ce que lesdits moyens d'inversion géométrique sont ccrrtitués par des oircuits électroniques de réception. R. 6. Système d'observation visuelle selon la R.I , caractérisé en ce que lesdits moyens d'inversion géométrique sont constitués par une combinaison d'éléments optiques portés par la caméra d'émission de télévision. R. 7. Système dgobservation selon la R. I , caractérisé en ce que lesdits moyens d'inversion géométrique d'une des images'sont constitués par un moyen de réalisation graphique.