Brevet FR2852699A1 — publié le 20040924

Dispositif de prise de vues, procédé et dispositif de projection d'images, et procédé de fabrication de lentilles pour de tels dispositifs. La présente invention est relative aux dispositifs de prise de vues permettant une visualisation en trois dimensions, aux procédés et dispositifs de projection d'images permettant une telle visualisation, et aux procédé de fabrication de lentilles pour de tels dispositifs. Le document FR-A-2 718 536 décrit un exemple d'un dispositif de prise de vues permettant une visualisation en trois dimensions, qui présente l'inconvénient de faire appel à un système optique complexe et coûteux. La présente invention a notamment pour but de 15 pallier cet inconvénient. A cet effet, l'invention propose un dispositif de prise de vues comprenant un objectif qui inclut au moins une lentille à effet de relief disposée sensiblement perpendiculairement à un premier axe, caractérisé en ce que 20 ladite lentille à effet de relief présente: - une face arrière concave formant une portion de cylindre de révolution centré sur un deuxième axe perpendiculaire au premier axe, - et une face avant convexe bombée selon ledit 25 deuxième axe et selon un troisième axe perpendiculaire aux premier et deuxième axes. Grâce à ces dispositions, la lentille à effet de relief susmentionnée permet une prise de vue tridimensionnelle de haute qualité, du fait qu'elle permet 30 d'explorer le sujet sous divers angles selon le deuxième axe, ce qui donne l'impression de relief à un observateur de l'image prise avec le dispositif de prise de vue. De plus, cette lentille à effet de relief est relativement aisée et peu coûteuse à fabriquer. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - la face avant de la lentille à effet de relief présente, dans tout plan contenant lesdits premier et 5 troisième axes, un rayon de courbure constant centré sur ledit deuxième axe; - la face avant de la lentille à effet de relief forme une portion de sphère; - l'objectif comprend un système optique interposé 10 entre ladite lentille à effet de relief et un dispositif adapté pour capter l'image (notamment film ou capteur électronique) ; - le dispositif de prise de vues est une caméra (de type cinéma ou vidéo) et comprend un dispositif 15 d'entraînement adapté pour faire tourner au moins ladite lentille à effet de relief autour du premier axe; - le dispositif d'entraînement est adapté pour faire tourner l'ensemble de l'objectif autour du premier axe. L'invention a aussi pour objet un procédé de projection d'images pour projeter des images prises avec un dispositif de prise de vues tel que défini ci-dessus, procédé dans lequel on projette au moins une image à travers un objectif comprenant au moins une lentille à 25 effet de relief s'étendant sensiblement perpendiculairement à un premier axe et présentant: - une face arrière concave formant une portion de cylindre de révolution centré sur un deuxième axe perpendiculaire au premier axe, - et une face avant convexe bombée selon ledit deuxième axe et selon un troisième axe perpendiculaire aux premier et deuxième axes. La lentille à effet de relief utilisée pour projeter l'images peut être identique à la lentille à effet 35 de relief du dispositif de prise de vues ayant servi à prendre l'image projetée. Avantageusement, on projette un film qui a été pris avec un dispositif de prise de vues tel que défini cidessus doté d'un dispositif d'entraînement qui entraîne en 5 rotation au moins la lentille à effet de relief avec une certaine vitesse de rotation autour du premier axe, et au cours de la projection dudit film, on fait tourner la lentille à effet de relief servant à projeter l'image, à ladite vitesse de rotation autour du premier axe. On peut de préférence projeter le film en faisant tourner la lentille à effet de relief servant à la projection, pour qu'elle se trouve à chaque instant dans la position angulaire qu'avait la lentille à effet de relief du dispositif de prise de vues lors de la prise de vues. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un dispositif de projection d'images adapté pour projeter des images prises avec un dispositif de prise de vues tel que défini ci-dessus, ce dispositif de projection d'images comprenant un objectif qui inclut au moins une lentille à 20 effet de relief disposée sensiblement perpendiculairement à un premier axe, caractérisé en ce que ladite lentille à effet de relief présente: - une face arrière concave formant une portion de cylindre de révolution centré sur un deuxième axe 25 perpendiculaire au premier axe, et une face avant convexe bombée selon ledit deuxième axe et selon un troisième axe perpendiculaire aux premier et deuxième axes. Enfin, l'invention concerne également un procédé 30 de fabrication de lentille à effet de relief pour un dispositif de prise de vue ou de projection tel que défini ci-dessus, ce procédé comprenant: - une étape de moulage d'une ébauche annulaire qui présente une face interne concave formant une portion de 35 cylindre de révolution autour d'un axe central, et une face externe convexe bombée dans tout plan radial, - et une étape de découpe dans laquelle ladite ébauche annulaire est découpée en plusieurs tronçons de circonférence formant plusieurs lentilles à effet de relief. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs de ses formes de réalisation, données à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins 10 joints. Sur les dessins - les figures 1 et 2 sont des vues en perspectives d'une lentille à effet de relief utilisée dans un dispositif optique selon une forme de réalisation de 15 l'invention, - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe de la lentille des figures 1 et 2, la figure 3 étant coupée selon la ligne III-III de la figure 4 et la figure 4 étant coupée selon la ligne IV-IV de la figure 3, - la figure 5 et une vue schématique d'un dispositif optique selon une forme de réalisation de l'invention, incluant une lentille telle que celle des figures 1 à 4, - la figure 6 est une vue de dessus d'un moule 25 permettant de mouler une ébauche pour réaliser des lentilles à effet de relief telles que celles des figures 1 à 4, - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6, - les figures 8 et 9 sont respectivement des vues similaires aux figures 3 et 4, dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, - et les figures 10 et 11 sont respectivement des vues similaires aux figures 3 et 4, dans une troisième 35 forme de réalisation de l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. L'invention concerne des dispositifs optiques, notamment des dispositifs de prise de vues ou de projection d'images, qui font appel à des lentilles à effet de relief, telles que celle représentée sur les figures 1 à 4. Cette lentille 1 peut présenter une forme générale extérieure sensiblement rectangulaire ou carrée, et elle est sensiblement centrée sur un premier axe X, par rapport auquel elle se présente sensiblement perpendiculairement. La lentille à effet de relief 1 présente une face avant 2 convexe, qui est bombée selon un deuxième axe Z perpendiculaire au premier axe X et selon un troisième axe Y, lui-même perpendiculaire à la fois au premier et au deuxième axes X, Z. Avantageusement, la face avant 2 de la lentille à effet de relief présente un rayon de courbure, dans tout plan P parallèle aux axes X, Y (voir figure 4), qui est centré sur l'axe Z. De plus, dans le cas particulier de la forme de 20 réalisation représentée sur les figures 1 à 4, la face avant 2 de la lentille à effet de relief forme une portion de sphère centrée sur le point d'intersection O des axes X, Y, Z. Par ailleurs, la lentille à effet de relief 1 25 présente également une face arrière 3 concave, formant une portion de cylindre de révolution centré sur le deuxième axe Z susmentionné. Dans l'exemple particulier de la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 4, la lentille 30 à effet de relief 1 présente en outre deux bords latéraux 4 plans, parallèles aux axes X, Z, et la face arrière 3 concave peut éventuellement se raccorder à ces deux bords latéraux 4 par des méplats 5 parallèles aux axes Y, Z. Comme représenté sur la figure 5, la lentille 1 à 35 effet de relief est destinée à être intégrée dans un appareil optique 10 constituant un appareil de prise de vues (appareil photographique, caméra de cinéma ou caméra vidéo) ou un appareil de projection d'images. Ce dispositif optique 10 comporte un boîtier 11 dans lequel est disposé un dispositif 12 qui peut être - soit adapté pour capter l'image (il peut s'agir 5 alors par exemple d'un film ou d'un capteur électronique) si le dispositif optique 10 est un dispositif de prise de vues, - soit un dispositif adapté pour projeter une image (par exemple, un film associé à une source lumineuse 10 ou un dispositif électronique de projection d'images), si le dispositif optique 10 est un dispositif de projection d'images. Le dispositif optique 10 comporte par ailleurs un objectif 13 qui comprend la lentille à effet de relief 1 15 décrite précédemment, montée par exemple dans un support 14 qui supporte également un système optique 16 à lentilles ou autres, interposé entre la lentille à effet de relief 1 et le dispositif 12 et adapté pour classiquement permettre la formation de l'image sur le dispositif 12 dans le cas d'un 20 dispositif de prise de vues ou sur un écran extérieur dans le cas d'un dispositif de projection d'images. Le système optique 16 peut être un ensemble de lentilles classiques, ou le cas échéant inclure des lentilles similaires à celles des figures 1 à 4, ayant une 25 face à symétrie cylindrique. L'objectif 13 peut le cas échéant être monté rotatif autour de l'axe X, par exemple à l'intérieur d'un cylindre de support 17. A cet effet, l'objectif 13 peut le cas échéant être 30 entraîné en rotation par un moteur 18 doté d'un pignon 19 qui vient en prise avec une denture 20 formée à l'arrière du support 14 de l'objectif. Ce dispositif d'entraînement est utile lorsque le dispositif optique 10 est une caméra de cinéma ou vidéo, 35 puisqu'il permet alors d'accentuer l'impression de relief, grâce au phénomène de la persistance rétinienne. La vitesse de rotation de l'objectif 13 peut être par exemple de l'ordre de 0,5 à 2 tours/s, avantageusement de l'ordre de 1 tour/s. Par ailleurs, le dispositif d'entraînement comprenant le moteur 18 est également utile lorsque le 5 dispositif optique 10 est un dispositif de projection d'images utilisé pour projeter un film (projection de cinéma ou vidéo), lorsque le film a été pris avec un dispositif optique 10 ayant une lentille à effet de relief 1 telle que décrite précédemment. Dans ce cas, il est 10 avantageux que la rotation de l'objectif 13 du dispositif de projection d'images se fasse avec la même vitesse que la rotation de l'objectif 13 utilisé dans le dispositif de prise de vues, et il est encore plus avantageux que la rotation de l'objectif 13 du dispositif de projection 15 d'images soit synchronisée, image par image, avec la rotation qui animait l'objectif du dispositif de prise de vues lors de la prise du film. On notera qu'en variante, il serait éventuellement possible de faire tourner uniquement la lentille 1 à effet 20 de relief et non le système optique 16 de l'objectif 13, dans tous les modes de réalisation de l'invention (prise de vues ou projection d'images). Les figures 6 et 7 représentent un exemple de moule utilisable pour réaliser des lentilles à effet de relief 25 telles que celle des figures 1 à 4. Ce moule 21 comporte une matrice 22 en deux parties 22a, 22b qui viennent en contact mutuel au niveau d'un plan de joint 22c et qui sont montées coulissantes sur un support 22d. - La matrice 22 présente un évidement central circulaire dans lequel est logé un noyau 23 comprenant quatre tiroirs mobiles les uns par rapport aux autres. Ces quatre tiroirs comprennent en premier lieu deux premiers tiroirs 24, qui présentent respectivement des 35 faces radialement extérieures cylindriques de révolution ayant un même axe central Z. Ces deux premiers tiroirs 24 comportent en outre, sur chacune de leurs faces latérales (dont une seule est visible sur la figure 6), une échancrure 25 encadrée par deux saillies latérales 26, 27. Les deux premiers tiroirs 24 sont montés 5 coulissants l'un vers l'autre entre deux seconds tiroirs 28 identiques l'un à l'autre, dont un seul est visible sur la figure 6. L'un au moins de ces seconds tiroirs 28 peut présenter une ouverture d'injection 28a adaptée pour 10 injecter dans le moule 21 une matière permettant de réaliser les lentilles 1 (par exemple du verre, du méthacrylate ou autre matière thermoplastique). Chaque second tiroir 28 présente par ailleurs, en regard de chaque premier tiroir 24, une échancrure 29 15 encadrée par deux parties saillantes 30, 31, qui, en position de moulage, sont en contact avec les parties saillantes 27, 26 respectives des premiers tiroirs 24. Les seconds tiroirs 28 présentent par ailleurs une face radialement extérieure 32 qui est cylindrique de 20 révolution centrée sur l'axe Z susmentionné et qui délimite, avec une gorge 34 ménagée dans chaque partie 22a, 22b de la matrice 22, une forme de moulage annulaire 33 dans laquelle on peut mouler une ébauche de lentille 35 annulaire présentant une face intérieure cylindrique de 25 révolution centrée sur l'axe Z et une face extérieure bombée, qui présente une section convexe dans tout plan radial contenant l'axe Z et qui présente également une force de révolution autour de l'axe Z. Après moulage du matériau constituant l'ébauche de 30 lentille 35, on démoule cette ébauche en rapprochant tout d'abord l'un de l'autre les premiers tiroirs 24, dans la direction des flèches A (figure 6), puis on rapproche ensuite l'un de l'autre les seconds tiroirs 28, dans la direction D. Au cours de ce mouvement, les parties 35 saillantes 31 des seconds tiroirs viennent s'engager dans les échancrures 25 des premiers tiroirs, tandis que les parties saillantes 30 des seconds tiroirs viennent s'engager devant les faces cylindriques 24a des premiers tiroirs. On sépare ensuite l'une de l'autre les deux parties 22a, 22b de la matrice 22, dans le sens des flèches C, ce qui permet de libérer l'ébauche de lentille 35. Cette ébauche de lentilles est ensuite découpée en plusieurs tronçons de circonférence, de façon à réaliser plusieurs lentilles 1 à effet de relief telles que décrites précédemment en regard des figures 1 à 4. On notera que le moule 21 décrit précédemment pourrait servir à réaliser d'autres types de lentilles présentant des formes de révolution autour d'un axe central Z. On notera par ailleurs que la lentille 1 à effet de 15 relief décrite précédemment pourrait le cas échéant présenter un rayon de courbure, dans le plan des axes X, Z, qui ne soit pas centré sur le point O susmentionné, mais sur un point O' plus proche de la lentille 1 que le point O (figures 8 et 9) ou plus éloigné de ladite lentille 1 20 (figures 10 et 11). REVENDICATIONS 1. Dispositif de prise de vues comprenant un objectif (13) qui inclut au moins une lentille à effet de 5 relief (1) disposée sensiblement perpendiculairement à un premier axe (X), caractérisé en ce que ladite lentille à effet de relief présente: - une face arrière (3) concave formant une portion de cylindre de révolution centré sur un deuxième axe (Z> 10 perpendiculaire au premier axe (X), - et une face avant (2) convexe bombée selon ledit deuxième axe (Z) et selon un troisième axe (Y) perpendiculaire aux premier et deuxième axes (X, Z). 2. Dispositif de prise de vues selon la 15 revendication 1, dans lequel la face avant (2) de la lentille à effet de relief présente, dans tout plan contenant lesdits premier et troisième axes (X, Y), un rayon de courbure constant centré sur ledit deuxième axe (Z). 3. Dispositif de prise de vues selon la revendication 2, dans lequel la face avant (2) de la lentille à effet de relief forme une portion de sphère. 4. Dispositif de prise de vues selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel 25 l'objectif (13) comprend un système optique (16) interposé entre ladite lentille à effet de relief (1) et un dispositif (12) adapté pour capter l'image. 5. Dispositif de prise de vues selon la revendication 4, dans lequel le dispositif de prise de vues 30 est une caméra et comprend un dispositif d'entraînement (18, 19, 20) adapté pour faire tourner au moins ladite lentille à effet de relief (1) autour du premier axe (X). 6. Dispositif de prise de vues selon la revendication 5, dans lequel le dispositif d'entraînement 35 (18, 19, 20) est adapté pour faire tourner l'ensemble de l'objectif (13) autour du premier axe (X). 7. Procédé de projection d'images pour projeter des images prises avec un dispositif de prise de vues selon l'une quelconque des revendications précédentes, procédé 5 dans lequel on projette au moins une image à travers un objectif (13) comprenant au moins une lentille à effet de relief (1) s'étendant sensiblement perpendiculairement à un premier axe (X) et présentant: - une face arrière (3) concave formant une portion 10 de cylindre de révolution centré sur un deuxième axe (Z) perpendiculaire au premier axe (X), - et une face avant (2) convexe bombée selon ledit deuxième axe (Z) et selon un troisième axe (Y) perpendiculaire aux premier et deuxième axes (X, Z). 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la lentille à effet de relief (1) utilisée pour projeter l'image est identique à la lentille à effet de relief (1) du dispositif de prise de vues ayant servi à prendre l'image projetée. 9. Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel on projette un film qui a été pris avec un dispositif de prise de vues selon la revendication 5 ou la revendication 6, doté d'un dispositif d'entraînement (18, 19, 20) qui entraîne en rotation au 25 moins la lentille à effet de relief (1) avec une certaine vitesse de rotation autour du premier axe (X), et au cours de la projection dudit film, on fait tourner la lentille à effet de relief (1) servant à projeter l'image, à ladite vitesse de rotation autour du premier axe (X). 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on projette le film en faisant tourner la lentille à effet de relief (1) servant à la projection, pour qu'elle se trouve à chaque instant dans la position angulaire qu'avait la lentille à effet de relief (1) du dispositif de prise de 35 vues lors de la prise de vues. 11. Dispositif de projection d'images adapté pour projeter des images prises avec un dispositif de prise de vues selon l'une quelconque des revendications précédentes, ce dispositif de projection d'images comprenant un objectif 5 (13) qui inclut au moins une lentille à effet de relief (1) disposée sensiblement perpendiculairement à un premier axe (X), caractérisé en ce que ladite lentille à effet de relief présente: - une face arrière (3) concave formant une portion 10 de cylindre de révolution centré sur un deuxième axe (Z) perpendiculaire au premier axe (X), - et une face avant (2) convexe bombée selon ledit deuxième axe (Z) et selon un troisième axe (Y) perpendiculaire aux premier et deuxième axes. 12. Procédé de fabrication de lentille à effet de relief (1) pour un dispositif de prise de vues ou de projection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et 11, ce procédé comprenant: - une étape de moulage d'une ébauche annulaire 20 (35) qui présente une face interne concave formant une portion de cylindre de révolution autour d'un axe central (Z), et une face externe convexe bombée dans tout plan radial, - et une étape de découpe dans laquelle ladite 25 ébauche annulaire est découpée en plusieurs tronçons de circonférence formant plusieurs lentilles à effet de relief (1).