Brevet FR2711296A1 — publié le 19950421

La présente invention concerne un dispositif permettant la prise de vues et la restitution d'images tridimen sionnelles. Dans l'état actuel des techniques d imagerie vidéo, il existe des compléments optiques stéréoscopiques qui, ajoutés à l'objectif de prise de vues, permettent d'obtenir sur la surface photosensible de la caméra, le couple d'ima ges des vues gauche et droite; mais quand ils ne sont pas intégrés à des systèmes séquentiels à obturateurs alternés, ils divisent par deux le format et le champ horizontal, tout en introduisant des déformations en trapèzes symétri ques, qui gênent le fusionnement et faussent la restitution du relief. Un complément optique à prismes de Crova donne des images qui seraient satisfaisantes, si elles ne présentaient pas sur l'écran d'un moniteur vidéo, des inversions et des orientations opposées, actuellement jugées rédhibi toires. Le dispositif suivant l'invention utilise pour la prise de vues une caméra vidéo ou un camescope (1), dont l'objectif est muni d'un complément optique à prismes de Crova (2 et 3). Ce dispositif additionnel, connu en photographie, permet d'obtenir avec un seul objectif (7), un couple d'images stéréoscopiques dont le champ horizontal est plus important que le champ vertical et proche du champ donné par un objectif standard. Mais les images (5 et 6) obtenues sur la surface photosensible (4) sont symétriques entre elles; de plus, la double réflexion dans les prismes oriente chacune d'elles de telle sorte que l'image du plan horizontal de l'espace objet est parallèle à la droite H H' de la fig.l, c'est à dire sur l'axe d'analyse verticale de la caméra vidéo ou du camescope. Sur la surface sensible analysée (4), les flèches X Y et Xd Yd montrent les orientations g g opposées des deux images. Pour restituer l'image tridimensionnelle, le dispositif suivant l'invention utilise un récepteur spécial à deux écrans, ou deux moniteurs vidéo ou deux téléviseurs, qui reçoivent le signal vidéo composite issu de la caméra ou du camescope. Après décodage et exploitation du vidéosignal, chaque écran pourrait présen ter côte à côte les deux images du couple stéréoscopique, mais l'une d'entre elles est éliminée, sur chacun d'eux. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente le système additionnel à prismes de Crova et indique sa position par rapport à l'objectif (7) de la caméra ou du camescope, ainsi que par rapport à la verticale Y et l'horizontale X de l'espace objet. Cette figure montre aussi l'orientation du couple stéréos copique formé sur la surface photosensible (4) et met en évidence les inversions et rotations des images (5 et 6) des vues gauche et droite, qui le composent. La figure 2 esquisse la représentation d'une caméra (1) et de son viseur électronique (8), équipée du système optique additionnel à prismes de Crova (2 et 3), pour montrer leurs positions et leurs orientations relatives. Les figures 3 et 4 représentent le système optique addi tionnel à prismes de Crova, auxquels sont ajoutés les prismes (13 et 14) qui permettent de conserver ltorien- tation habituelle de la caméra vidéo ou du camescope. La figure 5 montre que le miroir (15) peut remplacer les deux prismes (13 et 14) des figures 3 et 4. La figure 6 montre les orientations contraires des images (9 et 10) sur chaque écran (11 ou 12), si l'une d'entre elles n'était pas masquée ou "effacée". En schématisant deux tubes cathodiques (16 et 17) choisis à titre d'exemple, les figures 7 et 8 représentent les dispositions préférées des écrans (11 et 12) du récepteur, par rapport à un observateur. I1 est possible d'ajouter aux prismes de Crova (2 et 3) deux autres prismes (13 et 14) ou deux miroirs, dont la fonction est de rétablir l'orientation normale de la caméra ou du camescope, en imposant une réflexion supplémentaire. La disposition du système optique additionnel devient celle de la figure 3 ou de la figure 4. L'orientation des images sur la surface d'analyse est modifiée en conséquence. Les deux prismes (13 et 14) ou les deux miroirs peuvent être remplacés par un seul prisme ou par un seul miroir (15) représenté sur la figure.5. Sur chaque écran de l'ensemble récepteur, les deux images (9 et 10) de l'espace objet pouvant être restituées à partir du vidéosignal composite issu de la caméra ou du camescope, ont des orientations opposées, aussi bien sur l'axe vertical que sur l'axe horizontal. Une caractéristique particulière du dispositif suivant l'invention consiste à masquer ou "effacer" une des deux images de chaque écran; à titre d'exemple, si sur un écran, l'image destinée à l'oeil gauche est utilisée, 1 image destinée à l'oeil droit est éliminée; tandis que sur l'autre écran, c'est l'image destinée à l'oeil droit qui est utilisée, l'autre image étant éliminée. Suivant une technique connue, il est possible d'effacer 1 image indésirable de chaque écran par un signal électronique approprié, dit de "blanking". Parceque chaque écran ne présente qu'une des deux images du couple stéréoscopique, il suffit de basculer chaque écran sur le côté qui convient, ou chaque moniteur vidéo tout entier, par rotation de 90 degrés, pour présenter horizontalement l'image du plan horizontal de l'espace objet. Pour permettre à l'observateur (19) de fusionner les images des vues gauche et droite, suivant une technique connue, les deux moniteurs ou téléviseurs sont placés de telle sorte que leurs écrans (11 et 12) forment un angle droit, un miroir semi-réfléchissant (18) étant placé entre eux, à 45 degrés. Le coefficient de transmission de lumière de ce miroir est proche de son coefficient de réflexion, ce qui permet de voir une image par transmission et l'autre par réflexion. Pour placer les deux écrans (11 et 12) à angle droit, les deux dispositions préférées sont indiquées par les figures 7 et 8. Dans une variante du dispositif suivant l'invention, les deux moniteurs ou les deux téléviseurs sont remplacés par un récepteur spécial à deux écrans, disposés à angle droit. Les écrans peuvent Autre à cristaux liquides, ou des écrans de tubes cathodiques, ou de projection. Dans les dispositions d'écrans indiquées par les figures 7 et 8, la réflexion d'une image sur le miroir de fusionnement (18) provoque son renversement vertical. Tout renversement indésirable peut être corrigé par un procédé électronique; à titre d'exemple, un renversement droite gauche ou bas haut est facilement corrigé par simple inversion de branchement de bobine de déviation, si l'image est restituée par un tube cathodique. Pour que le miroir semi-réfléchissant (18) réalise la superposition correcte, tout décalage des deux images utilisées peut être compensé en ajustant la position d'un écran par rapport à l'autre, ou par réglage électronique de cadrage, ou par combinaison des deux. Les images gauche et droite du couple stéréoscopique étant rétablies dans les orientations correctes, il suffit de les recouvrir de feuilles de matèriau polarisant la lumière sur les plans convenables, pour que le ou les observateurs qui regardent par l'intermédiaire du miroir (18), sélectionnent l'image de la vue gauche pour l'oeil gauche et l'image de la vue droite pour l'oeil droit, au moyen de lunettes polarisées (20), suivant une technique bien connue; on sait que ces lunettes peuvent être remplacées par des filtres polarisés, convenablement orientés, fixés sur un support, permettant à un ou plusieurs observateurs de regarder par leur intermédiaire. Le dispositif suivant l'invention permet d'utiliser faci lement les caméras et camescopes grand public ou semi professionnels, par simple addition du complément optique à prismes de Crova. Le récepteur à deux écrans qui est utilisé pour restituer les images tridimensionnelles, peut être réalisé avec des moniteurs ou des téléviseurs ordi naires. Les signaux de synchronisation n'étant pas altérés ou modifiés par le dispositif suivant l'invention, celui-ci autorise l'emploi des magnétoscopes usuels et de nombreux accessoires prévus pour la vidéo ou la télévision en deux dimensions. La présente invention concerne tous les domaines d'application de la vidéo et de la télévision tri dimensionnelle. REVENDICATIONS 1) Dispositif de prise de vues stéréoscopiques et de restitution d'images tridimensionnelles, caractérisé en ce qu'il utilise une caméra vidéo ou un camescope, équipé d'un système optique additionnel, et présente les couples d'images stéréoscopiques essentiellement au moyen de deux moniteurs vidéo ou téléviseurs, ou d'un moniteur vidéo à deux écrans. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système optique additionnel placé devant l'objectif de la caméra ou du camescope (1) est essentiellement constitué de deux prismes de Crova (2 et 3), permettant d'obtenir sur la surface photosensible (4) un couple stéréoscopique d'images (5 et 6) des vues gauche et droite, en leur imposant une rotation de 90 degrés, pour maintenir un format de proportion agréable. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, bien que les signaux vidéo issus de la caméra ou du camescope permettent aux deux moniteurs ou téléviseurs, ou ou au moniteur spécial à deux écrans, de restituer sur chaque écran les images des vues gauche et droite du couple stéréoscopique, on utilise seulement l'image de la vue gauche présentée par un écran et l'image de la vue droite présentée par l'autre écran. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que sur chacun des écrans (11 et 12), l'image indésirable est masquée, ou bien éliminée par un dispositif électronique approprié. 5) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les images restituées sur le ou les récepteurs, présentent l'image du plan horizontal de l'espace objet orientée sur l'axe de balayage vertical, qui est celui du balayage trame. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux écrans de restitution (11 et 12) sont basculés sur le côté adéquat par rotation de 90 degrés, pour ramener l'image du plan horizontal de l'espace objet sur un axe sensiblement parallèle au plan de l'horizon. 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que toute inversion d'image indésirable, sur l'axe gauche droite ou haut bas, peut être rectifiée par un moyen électronique.