Brevet FR2743901A1 — publié le 19970725

Système Monoculaire Optique pour vision d'images stéréoscopiques Divers systèmes classiques existent pour regarder une image stéréoscopique, selon diverses formules optiques, physiques ou autres. Avec le stéréoscope, les images droite et gauche sont rapprochées et superposées en une troisième image en relief par un dispositif optique binoculaire comportant un prisme à angle de 22"5, un oculaire à focale déterminée pour la distance d'observation et un dispositif mécanique de mise au point. Ce système est particulièrement adapté au format 60x120 et aux reproductions en impression en format similaire. I1 conserve toutes les qualités de lumière et de couleur. Mais le champ d' application est limité par la distance fixe d'observation et la taille exigée de l'image. Des problèmes similaires d'observation et d'adaptation se retrouvent avec les lunettes à prismes. Dans un article de 1983, Rüdiger SAND, de 1'I.R.T. de Munich, fait état de la difficulté de déterminer la position exacte des lunettes à prismes, fixées sur le nez, pour l'adaptation et la mise au point de la vision ; et fait état en deuxième lieu, de la réduction de moitié du format de l'écran, SAND ne parlant que de télévision. Dans les cas d'utilisation visés par l'innovation, pour toute reproduction de photographie stéréoscopique visionnée, le format de l'image regardée en relief est celui de l'image droite ou gauche. Par exemple, pour un stéréogramme reproduit en 9x13, l'image en relief est de 9x6,5 - Et cela est vrai pour toute vision de ce type sur écran vidéo et en projection. Mais la projection, en superposition ou côte à côte, d'un stéréogramme agrandit le format de l'image, vue en relief, à partir de celui d'une demi-image; la perception de cet inconvénient disparaissant avec l'agrandissement. On verra que l'innovation proposée fait apparaître l'image en relief sur l'écran du côté où se trouve le prisme du monoculaire, comme il ressort de la Fig ffi D', où le prisme est du côté droit. Avec les anaglyphes et une paire de lunettes rouge et vert bleu, les deux images, superposées en une seule, donnent un bon relief; mais couleurs et lumières sont estompées en grisé. La polarisation permet seulement la projection ; les deux images sont superposées en une seule, ont un bon relief; mais couleurs et lumières sont à 38% de leur intensité. De plus anaglyphes et polarisation comme lunettes à prismes, ne permettent pas l'adaptation de la vision oculaire en fonction des variations de convergence et de champ de vision d'une photo à l'autre. Le système monoculaire préconisé réunit les avantages des divers systèmes et supprime la plupart des inconvénients ; ce qui ressortira de la description ci-après. Au préalable, une remarque de terminologie est nécessaire. Le terme "image" employé dans ce brevet désigne la réunion, côte à côte, de deux images droite et gauche qui seront appelées "demi-image gauche avec le sigle I et demi image droite avec le sigle I'A (Figure mA), les demi-images I' et l'A étant dans l'ordre de la prise de vues. Le système pose, comme premier critère, pour tout mode de reproduction en impression ou sur écran, le maintien côte à côte des demi-images I' et I'A; les diapositives, les négatifs ou les disques durs de la photo numérique étant reproduits de façon classique et projetés sur écran avec un matériel classique : projecteur mono objectif standard, lecteurs de CD-ROM, et de cassette vidéo - la vision étant assurée par le seul monoculaire. Le système est caractérisé par un deuxième critère : il est sans adjonction d'un oculaire à focale fixe limitant la taille de l'image et la distance d'observation. I1 offre l'ouverture d'un champ de vision du stéréogramme allant de la vue rapprochée sur petit format à la vue éloignée sur grand écran. Troisième autre donnée : comme dans le stéréoscope classique, le système distingue distance de fusion et distance de mise au point. Mais en raison des variations importantes de la taille de l'image et de la distance d'observation, la variation de la mise au point doit répondre aux critères très différenciés que sont: le format du stéréogramme reproduit ou projeté la distance adéquate d'observation la vue naturelle ou corrigée de l'observateur. La mobilité du monoculaire pour cette mise au point est un élément important du système et ne peut pas dépendre d'un mécanisme, facteur limitant de l'adaptation, mais de l'observateur lui-même qui règle en fonction de ses propres données visuelles. Le système monoculaire proposé en innovation inverse le principe optique du stéréoscope classique et des lunettes à prisme. Au lieu de rapprocher vers l'axe stéréoscopique, pour les superposer, les deux demi-images l'G et IlAD, il décale d'une demiimage la vision d'un seul des deux yeux vers l'extérieur et non plus vers l'axe stéréoscopique, en conservant la vision directe de l'image pour l'autre oeil et en annulant la vision des autres demi-images pour superposer et fusionner une demi-image droite et une demi-image gauche complémentaires et former une troisième image unique en relief. Pour expliciter le système, il est schématisé de la façon suivante: Est utilisé un seul prisme d'angle 22 5, combiné soit avec une lame soit avec un prisme à angle droit, sans l'adjonction d'un oculaire à focale limitative de la distance d'observation. Son angle est orienté non vers l'axe stéréoscopique (Fig. IAX) mais vers l'extérieur (Fig. IA) ; l'image est déplacée (Fig. ffiC) vers l'extérieur droit ou vers l'extérieur gauche, selon que le monoculaire est appliqué devant l'oeil droit ou devant l'oeil gauche (Fig m et fui'). La dimension du prisme dépend de la distance d'observation, de la dimension de l'écran (Fig mEC), donc du champ de vision à couvrir. A titre d'exemple, avec un prisme de 25x25 de 22"5 d'angle couplé à un prisme à angle droit, ont été observées, dans d'excellentes conditions, des photos qui étaient reproduites ou en impression 9x13 ou 13x18 ou sur écran jusqu'à 120 cm x 180 cm. Le foyer du prisme est dans le champ de vision de l'oeil devant lequel il est placé. Pour mieux définir encore la réalisation du système, le prisme est inséré dans un support (Fig 11A) en matériau quelconque opaque, comportant en B l'emplacement du prisme ; en C, une ouverture, de même hauteur et de largeur des 3/5èmes du prisme, pour la vision directe de l'autre demi-image par l'autre oeil ; en Dl, D2 et D3, le cache d'annulation de la vision d'une demi-image, selon explication ci-après et dessin mc ; le cache d'annulation D' ayant son centre à 64 mm du foyer optique du prisme (Fig IIEX2); cet entr'axe optique E2 étant décalé par rapport à l'entr'axe oculaire Ex1. Le système amène pour les deux demi-images Il et I1', complémentaires, la superposition, la fusion et la vision d'une troisième image virtuelle en relief au centre des deux images occultées. La figure m schématise le mécanisme de superposition. En EA, sans monoculaire, chaque oeil isolé voit entièrement l'image stéréoscopique à plat, superposée mais sans fusion possible, comme si les deux images, en vision séparée de chaque oeil et non centrée par le cerveau, donnaient 4 demi-images (comme Fig mA) vues à plat. Pour provoquer la fusion (Fig IIIB et Ei3-) le monoculaire placé pour l'exemple devant l'oeil droit (ce pourrait être l'oeil gauche) réfracte de 22 5 vers l'extérieur et perpendiculairement à l'axe stéréoscopique, les deux demi-images droites I'D et I'^D qui deviennent I2D et 12AD. Dans la pratique et pour faciliter l'opération, ces demi-images sont déplacées en trois temps: 1" temps: L'oeil droit centre IID et IIAD dans le champ du prisme - oeil gauche fermé (stade non figuré). 2ème temps : Le système est déplacé vers l'axe stéréoscopique de la valeur d'une demi image (Fig IH et IIIC'). Les deux images Il gauche et TU droite sont alors occultées en Dl, D2 et D3, tandis que les 1/2 images regardées, I'A gauche seule visible (Fig IIIB) directement de l'oeil gauche et I' droite seule visible de l'oeil droit à travers le prisme (Fig mc et III) étant complémentaires sont superposées et fusionnées en une seule image virtuelle vue en relief ou centre des deux images (Fig. IIID et IIID et mu'). Si la vision directe est réservée à l'oeil droit et la vision avec monoculaire à l'oeil gauche IIG devient 126 (décalée par rapport à l'axe stéréo et ltAG devient I2AG (décalée de 22 5). La superposition et fusion s'opèrent entre l'D et I2AG, l'image étant regardée en relief 126 et lAD, occultées en Dl, D2, D3 (figure IIIB'et D'). 3ème temps : I1 a été expliqué plus haut que le monoculaire, n'étant pas limité dans la distance d'observation et la taille de l'image, donne ouverture sur un champ de vision en relief partant du format de base du stéréogramme reproduit en impression en 60x120 ou 9x13 au format grand écran en projection ou en vidéo. L'adaptation du système aux variations de mise au point dépend, comme dit plus haut, de toutes les variations possibles de format, de distance et de capacités de la vue naturelle ou corrigée de l'observateur. Pour s'adapter à ces critères très différenciés et à leurs variations, la mise au point du monoculaire doit être indépendant d'un support et d'un mécanisme qui seraient réducteurs de cette capacité et être déterminée par l'observateur lui-même, à l'instar de la loupe de déchiffrage. De cette description, il ressort que le monoculaire: conserve la totalité de l'intensité lumineuse et les couleurs naturelles ; un oeil recourt à l'intermédiaire optique translucide et l'autre voit directement l'image, s'adapte à la vue naturelle ou corrigée de l'observateur, peut servir pour l'oeil droit et pour l'oeil gauche selon l'acuité visuelle du spectateur, par la mise au point, dépendant de l'observateur, adapte la vision de celuici aux variations de convergence de chaque image regardée, par son ouverture de champ de vision en taille et en distance, concerne tous les champs d'imagerie, du stéréoscope et des systèmes de projection aux systèmes audiovisuels comme CD Rom et CAO, à la condition impérative que les images droite et gauche apparaissent côte à côte sur l'écran et non superposées ou en séquentiel, la dimension de l'image va du format imprimé 9x13 - 13x18 à la projection sur grand écran selon le recul possible de l'observateur et la dimension du monoculaire. REVENDICATIONS 1" - Le système proposé en innovation pour une vision naturelle d'images stéréoscopiques de toutes origines, supprimant tout intermédiaire plus ou moins opaque entre l'oeil et l'image, quelle que soit la nature optique ou autre de cet intermédiaire et inversant le système optique du stéréoscope qui rapproche les deux images droite et gauche vers l'axe stéréoscopique pour les superposer et voir en relief, est caractérisé en ce que, pour tout système de reproduction d'une image stéréoscopique, photographique ou audiovisuelle, présentant impérativement la vision, côte à côte de la double image I' et I' complémentaires, un seul prisme monoculaire à angle d'incidence de 22"5, sans adjonction d'une optique à focale fixe limitant le champ et la distance d'observation réfracte l'image regardée perpendiculairement à l'axe stéréoscopique, vers l'extérieur droit ou l'extérieur gauche, selon son utilisation devant l'oeil droit ou l'oeil gauche (Fig ffi et fui'); décale le stéréogramme de la valeur d'une demi-image (Fig ffic) pour un seul oeil;; l'autre oeil conservant la vision directe de l'image (Fig ffi1) e et, conjointement à l'obturation en Dl-D2 et D3 d'une demi-image (Fig ffic) pour chaque oeil, laisse voir par chaque oeil la demi-image qui lui est réservée 122' gauche directement et Il droite en I2D à travers le prisme pour superposer et fusionner ces deux images complémentaires en une troisième image virtuelle unique en relief au centre des demi-images (Fig mD). 2"- Conformément à la revendication 1", le système est caractérisé en ce que le prisme monoculaire est inséré dans un support mobile - Fig IIA- en matériau quelconque opaque, comportant, outre l'emplacement du prisme en B, une ouverture en C face à l'autre oeil de largeur des 3/5 de celle du prisme et, en Dt, D2 et D3, respectivement pour les deux yeux, l'occultation d'une demi-image; le centre de D' étant à 64mm du foyer du prisme, l'entr'axe optique étant décalé par rapport à l'écart pupillaire. 3 - Conformément à la revendication I, le monoculaire étant sans adjonction d'une optique à focale déterminée, le système est caractérisé par une ouverture sur un champ de vision allant de la vue rapprochée avec petit format à la vue éloignée sur grand écran; la taille du prisme étant fonction de la variation du champ de vision; ; 4" - Conformément aux revendications 1", 2" et 30, la variation de la mise au point étant dépendante des critères trés différenciés, de format, de distance de vision et des capacités visuelles de l'observateur, le système est caractérisé en ce que la détermination de la mise au point du monoculaire, entre le foyer oculaire et l'image, est indépendante de tout mécanisme réducteur de cette capacité et réalisée par l'observateur lui-même en fonction de ses propres conditions de vision.