Brevet FR2747480A1 — publié le 19971017

INTERMEDIAIRE OPTIQUE NIONOSCOPIQUE POUR ",'ISlON D'lM.AGE STÉRÉOSCOPIQUE Le présent brevet est complémentaire du brevet d'invention présenté sous le n"96 00 666 du 22 janvier 1996 dont il déclare le retenir comme priorité, en lui apportant des aspects nouveaux ou explicités et certaines modifications sur les moyens à mettre en oeuvre pour une vision naturelle en relief des images stéréoscopiques, avec l'aide d'un intermédiaire optique monoscopique appelé monoculaire. De nombreux brevets, depuis une quinzaine d'années, ont apporté des solutions soit sous forme de lunettes à prismes comme dans le brevet de Blaupunkt DE-A-35 16 697 de 1986; certains étudient l'utilisation de prismes selon la place de l'observateur et le format de l'image; certains ne font guère que rappeler les principes de réfraction du prisme en y ajoutant un schéma succinctement décrit. Le brevet de Sir Beauchamp G.B. A. 1382498 est une description de ce principe optique avec des indications techniques très générales sur l'ouverture pour vision directe, l'ouverture avec prisme ou Fresnel; sur un support rigide en plastic transparent, ce qui est en contradiction avec la nécessité de caches opaques. Aucune indication sur les dimensions etc... Le brevet américain de R. Eckmann ne4.986. 632 est plus proche de notre conception mais en differe sur des points essentiels comme dit dans notre réponse au rapport de recherche sur notre brevet en antériorité. Entre autres, nous supprimons deux points importants du brevet américain que sont la fenêtre de visée et l'accommodation du champ du prisme pardu ruban adhésif ajouté ou enlevé. Ce qui est remplacé par des systèmes d'accommodation et de visée plus simples, comme décrit dans ce brevet sur la méthode de vision. L'angle du prisme dit aigu par le brevet U.S. est défini par nous à 22 ,5 et la dimension de la fenêtre de vision directe, au 3/5 du prisme dans le premier brevet en antériorité ,est ramène à 1 tiers du prisme dans ce brevet. La méthode de formation de la 3' image en relief est essentiellement différente même si le résultat est le même : elle est basée sur la corrélation entre la position et la dimension de l'entraxe optique du monoculaire et celles de l'écart interpupillaire; cette corrélation, par le simple déplacement vers l'axe stéréoscopique de la valeur d'une demi-image va provoquer la vision en relief, comme expliqué au paragraphe sur la méthode de vision. Et notre brevet differe de celui de Eckmann essentiellement par toutes les précisions qu'il apporte sur les composants du monoculaire et leurs dimensions. Enfin, le présent brevet se différencie de tous les autres en ce que le système présent 1" Vise une utilisation limitée allant du petit format au moyen format pour une vision personnelle ou collective restreinte. 2" En fonction de cette limite, dimensionne les moyens de vision et d'occultation. 3 Ces dimensions étant basées sur la corrélation entre l'axe optique et écart pupillaire; qui sont identiquement de 64 mm et obligent à faire tenir les moyens dans ce cadre; l'écart pupil laire imposant des contraintes de dimension et de structure aux moyens inclus dans cette dimension. Aucun de ces points ne se retrouvent dans les brevets établissant l'état de la technique. Le présent brevet, développe et démontre ce en quoi le brevet se caractérise à l'encontre de tous les autres. Pour mieux préciser et dimensionner les moyens mis en oeuvre dans cet intermédiaire optique, la présente invention part de la relation existant entre l'entr'axe optique à la prise de vues, l'entr'axe de l'intermédiaire optique et l'écart interpupillaire. Elle s'appuie également sur le rôle de l'intermédiaire optique dans le processus de vision et de reconstitution du relief: toutes données connues qu'il faut rappeler; la comparaison et la conJonction entre ces rappons et le rôle du monoculaire apportant des solutions aux questions posées. Sur le plan physiologique la présente Invention retent que dans le processus de vision. la seule fonction rétinienne est de transmettre deux 1/2 images complémentaires. En vision stéréoscopique chaque image droite et gauche est constituée de deux demi-images: soit au total quatre demi-images vues autour de l'axe stéréoscopique. La figure I illustre ce point de vue: en 10. le plan-film avec les 4 images réparties autour de l'axe stéréoscopique; en Il, la vision rétinienne: en 12. après transmission au cerveau. vision des 4/demiimages droite et gauche superposées mais vues à plat, faute d'avoir réuni les 2 seules demi-images droite/gauche complémentaires. Les 4 demi-images regroupées par 2 sont vues sous un angle donné par rapport à l'axe stéréoscopique, grace à l'entr'axe interpupillaire de 64 mm. La convergence oculaire s'adapte, le long de cet axe, à la distance des images. A partir de ces 4 images, l'obtention d'une 3' image en relief se produira si l'oeil transmet au cerveau deux seulement de ces 4 images, une droite et une gauche complémentaires; les deux autres indésirables, seront occultées pour ne pas être perçues par la rétine. La technique classique de prises de vues stéréoscopiques reprend ces données selon deux formules de réalisation la première : I'entr'axe optique entres les foyers des objectifs et du plan-film est de 64 mm comme l'écart interpupillaire. La deuxième: fait varier l'entr'axe du guide d'ondes d'entrée d'images de 18 mm à 72/84 mm, selon les modèles tels que préconisés et brèvetés par Zeiss en 1941, par Leitz en 1958, par Optique de précision de Levallois en 1965 et par G. Drouard en 1987, par l'adjonction d'une base pouvant faire pivoter autour d'axes réglables, les guides d'ondes d'entrée d'image. Dans ce 2" cars, pour le confort de la vision et pour éviter les problèmes de convergence à l'observation, la présente innovation admet que tout agrandissement du plan-film original en impression ou en projection reste dans un rapport de grandissement identique à celui qui existe entre l'entr'axe optique de la base variable et l'écart interpupillaire. De façon plus générale, la présente invention considère que le rapport de grandissement donnant le format de l'image impose à la vision une distance d'observation variable selon le format, et dans un rapport fixe et immuable avec le format observé; la latitude de mise au point étant minime en plus ou moins. Le rôle de l'intermédiaire monoscopique est d'aider: - à transmettre au niveau de la perception rétinienne, seulement les 2 demi-images complémentaires droite et gauche et par suite: - à occulter sans les transmettre, les 2 autres demi-images droite et gauche indésirables. - à faciliter ces deux opérations simultannées .par la vision directe, par un oeil, d'une demi-image complémentaire .par la vision réfractée de l'autre demi-image complémentaire, pour une dimension définie avec l'aide d'un "leurre" optique. - par l'occultation et non-transmission des 3ème et 4ème images indésirables par des caches appropriés. De ces observations connues et admises, il s'ensuit que pour réaliser ces diverses opérations dans l'espace restreint de l'écart interpupillaire, transmission et occultation étant simultanées pour chaque oeil, et pour que les éléments composant l'intermédiaire monoscopique, par leur position et leurs dimensions face aux foyers oculaires, guident la convergence oculaire quelle que soit la distance de l'image, autour de l'axe stéréoscopique, il est nécessaire que 1" L'entr'axe optique soit identique à l'écart interpupillaire (en moyenne générale de 64 mm), cet entr'axe allant du centre du prisme au centre du cache 21. (fiv. 2). La fixité de cet entr'axe non modifiable restreint le nombre d'utilisateurs dont l'écart interpupillaire serait ou très en dessous ou très en dessus de cette moyenne: celle-ci permettant une utilisation normale pour un écart allant de 62 à 68 mm. 2 Dans la limite de cet entr'axe et par la définition même de l intermédiaire. se situent une ouver ture et une fermeture de chaque côté de l'axe stéréoscopique. face à chaque oeil. soit 1 ouverture et I occultation sur 32 mm. 3 Pour la vision. l'intersection ouverture et fermeture se situent au centre des champs de vision ocuiaires qu'ils doivent recouper par moitié: obligeant l'oeil à converger en séparant image à transmettre et image à occulter. L'application de ces dispositions se traduit sur la Fig 2. Le monoculaire est en position de mise au point. Les deux entr'axes, optique et pupillaire sont en face l'un de l'autre, et se correspondent, donnant ouverture totale du côté du prisme 20 entre le cache 23 et le cache 22. Pour l'oeil gauche, c'est la fenêtre de vision directe 24 avec occultation totale par le cache 21. Le déplacement du monoculaire sur l'axe stéréoscopique de la valeur d'une demi-image qui correspond au déplacement de l'entr'axe optique de la même valeur. - (Fig 3) place le foyer oculaire droite et gauche à l'intersection du cache 33 et du prisme 30 et à l'intersection de l'ouverture 34 et du cache 31. La correspondance des rapports d'entr'axes permet de provoquer la vision du relief par le déplacement défini de l'entr'axe du monoculaire par rapport à l'écart interpupillaire. Une première remarque : la répartition de la dimension de l'ouverture et fermeture côté opposé au prisme n'est pas uniforme. L'ouverture est calculée à 10 mm pour le petit format et 14 mm pour le moyen format et non à 16 mm, dimension théorique; la fermeture est calculée à 22 mm et 18 mm et non à 16 mm pour la netteté de séparation des 2 1/2, images de dimension identique à 16 mm. Une deuxième remarque: I'intermédiaire optique est un prisme d'angle de réfraction défini dans le brevet en antériorité à 22"5 ce qui correspond au déplacement d'une demi-image, de dimension théorique de 16 mm comme dit ci-dessus En effet, son champ de vision doit être le plus proche possible de celui de l'autre oeil à vision directe. Sa dimension doit couvrir un champ allant du petit format en impression ou projection à celui d'un moyen format sur écran. La présente invention a choisi de donner au prisme un champ de vision fixe et une dimension inchangeable. Ce champ limité est adapté aux formats possibles par rapprochement vers l'oeil (pour les moyens formats) et par éloignement (pour les petits formats) avec accommodation. La dimension retenue est de 32 mm ramené à 28 mm par un encadrement qui limite les reflets parasites et les franges. L'ouverture sera de 14 mm pour une fermeture de 18 mm.(Fig. 2. cache 23) A partir de ces observations, le présent brevet précise et dimensionne les moyens mis en oeuvre par le monoculaire. Un premier moyen général fixe les rapports de dimension et de structure entre l'entr'axe optique du monoculaire et l'écart interpupillaire; la conjonction et la comparaison entre ces rapports délimitant en fonction de l'écart de 64 mm, la place et les dimensions des éléments du monoculaire tels que décrits précédemment. Un deuxième moyen est une fenêtre d'ouverture de vision directe d'une dimension théorique de 16 mm, ramenée à une dimension inférieure pour une plus grande netteté de séparation des images : 10 mm pour le petit format et 14 mm pour le moyen format. Cette donnée corrige les indications du brevet en antériorité, dans lequel l'ouverture avait été calculée aux 3/5 du prisme soit 18 mm. La variation de largeur de la fenêtre est obtenue par une languette amovible de 4 mm de largeur. Avec la languette. la largeur de la fenêtre est de 10 mm; sans la languette, elle est de 14 mm. Un troisième moyen qui est un prisme à angle de réfraction défini à 22 5, correspondant au déplacement de la valeur d'une demi-image et d'une largeur surdimensionnée de 32 mm. ramenée à 28 mm pour supprimer reflets-parasites. et franges. Ce moyen est calculé en fonction d'une utilisation limitée hors format grand écran et hors format salle de spectacle qui supposent d'autres solutions optiques écartées du champ de ce brevet qui vise toutes utilisations n'impliquant que la vision personnelle ou collective restreinte. dans quelque domaine que ce soit. Un quatrième rnoyei . des caches d'occultation 21-22-23 Fig. 2. de largeur au moins égale à celle d'une demi-image et fixée à 18 mm pour les caches 22 et 23 et 22 mm pour le cache 21 pour la net teté de séparation entre 1/2 images. Un cinquième moyen : la mobilité du monoculaire le long de l'axe stéréoscopique. pour adapter l'ln- termédiaire optique et son champ de vision au format de l'image par éloignement ou rapprochement du prisme. étendant ou restreignant le champ du prisme mis en adéquation avec la double image à une distance fixe. déterminée par l'observateur selon sa vue: la latitude de mise au point étant minime en + ou en -. Un sixième moyen : pour la mise au point du relief, par un double mouvement possible autour de l'axe stéréoscopique ou autour de l'entr'axe optique corrigeant les défauts éventuels de parallaxe et réglant la comspondance des points homologues. Cet ensemble de moyens. réunis dans le monoculaire, détermine la perception par la rétine des deux 1/2 images complémentaires pour la transmission au cerveau et l'élimination des deux images indésirables avec 100 % de densité lumineuse et de chromatisme. Les conditions pratiques de formation de cette 3 image sont fixées de la façon suivante par le présent brevet: Dans un premier temps et selon le premier moyen, l'entr'axe optique du monoculaire est placé face aux deux yeux et dans la même position que l'entr'axe pupillaire par rapport à l'axe stéréocopique. (Fig 2). Les deux entr'axes ont 64 mm. L'oeil placé devant le centre du prisme perçoit la totalité de la double 1/2 image dans son champ de vision; cette double imge étant déjà réfractée de 22"5 soit la valeur d'une demi-image. L'autre oeil dont le foyer oculaire est au centre du cache 21, à 64 mm du centre du prisme ne voit pas l'image entièrement occultée. Dans un deuxième temps, selon le P moyen, l'éloignement ou rapprochement du prisme par rapport à l'oeil grandit ou réduit le champ du prisme au format de l'image. Dan un troisième temps, selon les 2 et 3 moyens, l'entr'axe optique est décalé de la valeur d'une In image sur l'axe stéréoscopique entraînant : (Fig. 3). - pour l'oeil placé devant le prisme, la vision de la seule 1/2 image 36 G et l'occultation de la demi-image 36 D par le cache 33. - pour l'autre oeil, la vision directe de l'image 35D à travers la fenêtre de vision 34, le cache 31 occultant la 1/2 image35 G; le cache 32 marquant une nette séparation entre les images droite et gauche. Dans un 4' temps, simultané du 3, le cerveau superpose et fusionne les 2 1/2 images transmises par les yeux et fait apparaître une 3t image virtuelle en relief. Dans un 5 temps, selon le 6 moyen, la mise au point de cette 3 image pour une superposition parfaite des points homologues est obtenue par mouvement du monoculaire autour des deux axes stéréoscopique et optique. Revendications 10 Le système présenté en innovation, pour une vision en relief d'images stéréoscopiques avec l'aide d'un seul intermédiaire optique monoscopique. en vue d'une utlisation limitée, du petit format au moyen format avec vision individuelle ou observation collective restreinte: le rôle du monoscope étant de transmettre, pour chaque oeil, une 1/2 image complémentaire à voir et d'occulter l'autre demi-image indésirable en mettant face à chaque oeil une ouverture et une occultation, est caractérisée en ce que la structure et les dimensions des éléments ou moyens de vision et d'occultation comme les moyens d'accommodations et de mise au point dépendant de la correspondance entre l'entr'axe optique et l'écart interpupillaire de dimension identique à 64 mm; et la convergence oculaire autour de l'axe stéréoscopique, quelle que soit la distance d'observation, étant guidée par la position des ouvertures et occultations. I ouverture et I occultation sont situées devant chaque foyer oculaire et de chaque côté de l'axe stéréoscopique soit 1 ouverture et 1 occultation sur 32 mm, la répartition sur 32 mm de l'ouverture et de l'occultation n'étant pas uniforme; I'ouverture étant calculée plus étroite et non à la dimension théorique de 16 mm et la fermeture plus large et non à 16 mm ,pour la netteté se séparation des 2 1/2 images de dimension identique de 16 mm; L'intersection de l'ouverture et de l'occultation se situant au moment de la vision au centre du champ de vision oculaire obligeant l'oeil à converger en séparant 1/2 image à transmettre et 1/2 image à occulter. 2" Conformément à la Rev. 10, les moyens de vision de la 1/2 image complémentaire à voir sont caractérisés en ce que le premier moyen est une fenêtre de vision directe devant l'oeil - droit ou gauche d'une dimension ramené à 10 mm pour les petits formats et 14 mm pour les moyens formats et le deuxième moyen est, pour l'autre oeil, un intermédiaire optique, avantageusement un prisme à angle de réfraction défini à 22"5 correspondant au déplacement d'une demi-image de dimension de 16 mm; le champ de vision du prisme étant limité par une dimension fixe et inchangeable en largeur de 32 mm ramenée à 28 mm par un encadrement supprimant les reflets-parasites et franges éventuellement. 3 Conformémént à la Rev10, les moyens pour l'occultation des 2 demi-images indésirables est caractérùé par des caches de largeur au moins égale à celle d'une dem-image et fixée à 18 mm pour les caches 22, 23 et à 22 mm pour le cache 21 (Fig.2) 4" Conformément à la Rev.l, le moyen pour l'adaptation du champ de vision du prisme au format de l'image, est caractérisé en ce que la mobilité de l'intermédiaire optique donne à l'observateur, selon sa vue, la possibilité de mouvement d'éloignement ou de rapprochement de l'intermédiaire, par rapport à l'oeil étendant ou restreingnant le champ de vision du prisme jusqu'à adéquation avec le format de l'image à une distance fixe et immuable: la latitude de mise au point étant minime en plus ou en moins. 5 Conformémént à la Rev. 1 , le système est caractérisé en ce que, pour la mise au point du relief, un double mouvement possible du monoculaire autour de son axe stéréoscopique et autour de son entr'axe optique règle la correspondance exacte des points homologues et corrige les défauts éventuels de parallaxe. 6" Conformément aux Rev. I à 5. le système en innovation est caractérisé en ce que, à partir des moyens définis en dimension et en structure. les conditions de formation de la 3em- image virtuelle sont fixées de la façon suivante Dans un premier temps, I'entr'axe optique du monoculaire étant placé face à l'écart interpupillaire et à la même distance de l'axe stéréoscopique, perception par l'oeil placé au centre du prisme (Fig.2) de la totalité de la double demi-image réfractée de 22"5 et, pour l'autre oeil, ayant son foyer au centre del'occultation,non-vision de l'autre double 1/2 image. Dans un deuxième temps, par éloignement ou rapprochement du prisme par rapport à l'oeil, grandissement ou réduction du champ du prisme au format de l'image; Dans un troisième temps, déplacement de l'entr'axe optique de la valeur d'une 1/2 image sur l'axe stéréoscopique (Fig.3) et mise en position de chaque foyer oculaire à l'intersection des ouvertures et caches d'occultation entraînant - pour l'oeil placé devant le prisme, la vision de la seule demi-image 36 G et occultation par le cache 33 de la In image 36 D. - pour l'autre oeil, vision directe de l'image à travers la fenêtre de vision 34; le cache 31 occultant la 1/2 image 35 G. - le cache 32 marquant une nette séparation entre les images droite et gauche. - et simultanément à ce déplacement, vision de la 3 & image virtuelle en relief par le cerveau. Dans un quatrième temps, mise au point de cette 3ème image en relief par mouvement du monoculaire autour de l'axe stéréoscopique et de l'entr'axe optique.