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PERFECTIONNEMENTS A LA STEREOSCOPIE A INAGES DE GRANDES DIMENSIONS.
.La. présente invention se réfère aux procédés stéréosoopi- ques dans lesquels on utilise des images élémentaires de dimen- sions relativement grandes, telles que celles qu'on peut pro je- ter sur un écran dans une salle de spectacle, par exemple pour. réaliser la cinématographie en relief,
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Dans la stéréoscopie classique, dans laquelle les images élémentaires sont disposées exactement en face de l'un et de l'autre des yeux de l'observateur, les deux images sont vues dé façon identique et sont combinées optiquement sans difficulté par l'observateur.
Mais avec les images de grandes dimensions, dont l'écartement d'axe en axe est obligatoirement bien plus grand que celui des yeux, les deux images ne sont pas vues sous le même angle et elles sont déformées de façons différentes par l'effet de la perspective. Leur combinaison optique devient donc fatiguante ou même parfois totalement impossible.
Cet inconvénient peut être considérablement réduit par l'utilisation du procédé faisant l'objet de la demande de brevet déposée ce même jour au nom de la demanderesse pour "Procédé et dispositif pour la stéréoscopie à image.s de grandes dimen- sions". Mais la correction obtenue par ce procédé ne vaut que pour un spectateur déterminé dans une salle de projections, par exemple pour le spectateur placé au centre de la salle.
Les différences de déformations subsistent à des degrés divers pour tous les autres et, bien qu'elles soient réduites, elles peuvent encore être gênantes pour les spectateurs placés parti- culièrement loin du point central.
Un autre inconvénient de la stéréoscopie avec images de grandes dimensions est de nécessiter une surface importante pour le support des images ; dans le cas de projections, notamment, on doit augmenter considérablement les dimensions de l'écran usuel si l'on veut que les spectateurs voient l'image en relief sous le même angle que l'image plane usuelle.
L'invention permet d'éviter les inconvénients qui précè- dent.
Suivant l'invention, on anamorphose les images à la prise , ,
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de vues, à la façon en soi connue, de manière à les réduire dans le sens de leur juxtaposition sur la surface sensible, et on les observe à travers un système anamorphoseur complémentai- re de celui ùtilisé à la prise de yues, et qui leur restitue leurs proportions normales.
L'invention est plus spécialement applicable à la stéréos-,, copie à images élémentaires juxtaposées en hauteur et elle vise encore-un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, ci-dessus exposée par adaptation,en avant d'un appareil de prise de vues usuel.¯Ce dispositif est notamment remarquable en ce qu'il com- porte deux jeux de prismes à réflexion totale, symétriques l'un de l'autre par rapport à ,1'axe longitudinal de l'objectif de l'appareil de prise de vues, mais inclinés dans un plan transver- sal audit axe, de telle manière qu'un faisceau de rayons qu'on supposerait émaner de l'objectif se trouve divisé par eux en doux demi-faisceaux décalés horizontalement, mais dont les points d'émergence se trouvent dans le même plan horizontal,
des moyens étant prévus pour que les axes optiques de ces demi-faisceaux restent dans ce plan. Ces derniers moyens peuvent être consti- tués, en partie au moins, par certaines des lentilles anamorpho- seuses,' convenablement décalées verticalement.
Le dispositif suivant l'invention est encore remarquable en ce que le décalage angulaire des axes des faisceaux des ima- ges élémentaires dans le plan vertical s'obtient, au moins pour la plus grande partie, par un jeu de prismes auxiliaires à fa- ces non'exactement parallèles. Ce jeu de prismes auxiliaires pré- ,sente encore l'avantage que sa rotation d'un angle relativement faible autour d'un axe longitudinal permet de faire varier l'angle stéréoscopique sous lequel est vu un objet se trouvant à une distance déterminée, grâce à quoi l'on peut obtenir que
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cet angle soit nul pour le plan le plus éloigné dans le champ de l'objectif, ce qui augmente considérablement la sensation de relief.
Le;dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle pré- sente et les avantages qu'elle est susceptible,de procurer.
Fig. 1 et 2 .sont des schémas en élévation et en plan montrant comment l'anamorphose des images sur l'écran 'permet de, réduire les déformations résultant de la perspective.
Fig. 3 et 4 sont des schémas d'une 'disposition pour la prise de vue avec objectif unique et utilisation d'un systè- me anamorphoseur double.
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Fig. 5 à 7 montrent.sohématiquement de c8té t 'èn"plen . et en bout un, système optique propre à être adapté en avant d'un appareil de prise de vues à objectif unique en vue n'enregistrer deux images stéréoscopiques anamorphosées,
Fig. 8 est une vue de face du dispositif.. fig.9 en est une vue de coté avec arrachement par le plan vertical moyen.
Fig, 10 est une vue de face avec enlèvement du couver cle et des lentilles qu'il supporte, et avec arrachement par- tiel.
Fig. Il est une, coupe longitudinale suivant XI-XI
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' (ig.; 10 ). , " " , - .4, " Flg. est ane llpe lOngitii' 's:'i \jiYiÍ?' ,', ' Fig. 12 est ahe coupe longitudinale auivsnt''XH-XlT"' 'Jig.11). . j,/ s z u f,x^/f 1 'i4 t -?, . f r , .w!"w ,;,.;,¯, ¯= ,' '
Fig. 13 est une coupe suivant XIII-XIII (fig.10).
Fig. 14 est une'vue en,bout du support de le lentille 'cylindrique' convergente avec demi-coupe suivant XV-XV (fig.11).
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ante dudit support.
Fig. 16 est une coupe de détail suivant XVI-XVI (fig, 11).
Fig. 17 est une vue en plan avec arrachement par- tiel d'un dispositif d'observation des images élémentaires pro- jetées sur un écran Fig; 18 en est une coupe suivant XVIII-XVIII (fig. 17)
Fig. 19 en est une coupe suivant XIX-XIX (fig. 17 et 18), aveo indication du trajet des faisceaux lumineux.
Fig. 20 indique en plan la position d'un specta- teur voyant l'écran obliquement.
Fig. 21 à 23 sont des schémas expliquant comment pour ce spectateur.la.perspective déforme les images et comment le dispositif suivant fig. 17 à 19 permet d'y remédier.
Dans la stéréoscopie à images de grandes dimensions, par exemple dans le cas de projections photographiques ou oinémato- graphiques sur un écran avec juxtaposition en hauteur des deux images élémentaires, ces images occupent normalement une sur- face considérable. Outre l'inconvénient d'exiger un écran de grandes dimensions, parfois malaisé à loger dans une salle de spectacle déjà existante, cette juxtaposition provoque une dif- férence de perspective'considérable entre les deux vues pour un même observateur (spectateur), puisque l'une des images lui ap- paraît beaucoup plus élevée que l'autre.
Suivant l'invention, les deux images sont projetées sur l'écran à l'état anamorphose, leur hauteur étant réduite de moitié par rapport à leur largeur. Fig. 1 indique un écran r sur lequel les deux images élémentaires ont été projetées en A et B avec anaporphose en hauteur. Elles tiennent ainsi toutes
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les deux sur un écran de dimensions normales, alors que sans ana- morphose elles se présenteraient comme indiqué en traits inter- rompue,, et exigeraient un écran beaucoup plus grand. Si en outre on considère les angles et ss (fig. 2) sous lesquels un obser- vateur C voit les deux images A et B, on constate que leur dif- férence est,bien moindre que celle des angles 1 et ss i sous lesquels il,, les verrait si elles n'avaient pas été anamorpho- sées.
Fig. 3 et 4 indiquent comment on peut réaliser l'anamorpho- se à la prise de vues avec un dispositif du genre décrit à la demande de brevet mentionnée plus haut. On dispose en avant des prismes p et p' deux lentilles cylindriques divergentes t et t' à axe de courbure horizontal, et entre l'objectif m et les pris- mes une lentille cylindrique convergente. également à axe de de courbure horizontal, de manière à réaliser une sorte de dou- ble système de Galilée.
On remarquera qu'en décalant convenable- ment en hauteur les lentilles t et t' on peut obtenir une dévia- tion dans le plan vertical de l'axe du faisceau qui les traverse, les lentilles jouant alors le rôle de prismes. Ceci.permet d'é- viter le désaxage entre le centre du sujet et l'axe XY de l'ob- jectif,
Les fig. 5 à 16 indiquent une variante d'exécution dans laquelle les faisceaux des deux images élémentaires sont décalés horizontalement et verticalement et elles montrent comment on peut réaliser les divers réglages optiques nécessaires.
En fig. 5 on a schématisé en 1 la surface sensible (film cinématographique, par exemple) sur laquelle doivent se former les images élémentaires juxtaposées en hauteur. 2 est l'objectif de l'appareil de prise de vues sur lequel on adapte le disposi- tif stéréoscopique.
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Ce dispositif optique comporte une lentille cylindrique con- vergente 3, disposée au voisinage immédiat de l'objectif 2, puis un système de deux prismes doubles 4 assurant deux réflexions totales, dans un plan vertical. Les faces d'extrémité de ces pris- mes ne sont pas rigoureusement parallèles, de telle sorte que si l'on considère sur le film 1 les deux images élémentaires a et b juxtaposées en hauteur (fig. 5) et qu'on suppose que de chacune d'elles émane un faisceau de rayons traversant l'objectif 2, les axes optiques de ces, faisceaux, nécessairement inclinés en sens inverse par rapport à l'horizontale (puisqu'ils passent par le centre de l'objectif), soient décalés en hauteur en sens inverse l'un de l'autre et en même temps rendus horizontaux, comme le montre clairement fig. 5:
En avant des prismes 4 se trouve un autre système de deux prismes doubles 5 à double réflexion totale, mais à faces d'ex- trémité parallèles. Ces prismes sont représentés superposés en fig. 5 et 6, de telle manière que les axes optiques des deux faisceaux précités soient décalés l'un vers la gauche, l'autre vers la droite, tout en restant horizontaux et parallèles.
Pour distinguer les deux systèmes.de prismes 4 et 5, on appellera les premiers prismes auxiliaires et les seconds pris- mes principaux, les premiers n'étant pas rigoureusement indis- pensables, comme on l'expliquera plus loin.
On comprend que si l'on incline le système des prismes principaux par rotation autour de l'axe longitudinal de l'objec- tif, comme montré.en figé 7, on peut obtenir que les axes opti- ques des deux faisceaux précités soient ramenés dans -le plan horizontal moyen de l'objectif, au lieu de se trouver l'un au dessus audit plan, L'autre au dessous.
Le dispositif comprend encore deux lentilles cylindriques
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divergentes 6 disposées respectivement en avant des prismes 4.
Les lentilles 6 et la lentille 3 ont leurs axes de courbure horizontaux de manière à constituer un double système anamor- phoseur réduisant les images en hauteur.
Si l'on reprend les deux faisceaux considérés et supposes émaner des deux images élémentaires a et b vers l'objectif 2, on comprend que ces faisceaux, sortant parallèles et aans le même plan horizontal, peuvent aller former une image MN unique, si les deux images a et b correspondent à deux points de vue différents d'un même objet. Inversement, si MN est un objet d'où émanent des rayons lumineux allant aux lentilles 6, il-se forme sur la surface 1 deux images a et b dudit objet, ces images étant réduites en hauteur et correspondant à deux points'de vue diffé- rents de l'objet MN, ce dernier étant en quelque sorte vu par les deux lentilles 6 respectivement, lesquelles sont écartées d'une distance correspondant à la base stéréoscopique s désirée (fig. 7).
Il convient toutefois de remarquer que les divers réglages du dispositif optique sus-décrit dépendent de la distance focale de l'objectif 2 et de la mise au point de celui-ci. Ce disposi- tif doit donc comporter -en pratique des mécanismes de réglage simples permettant de l'adapter à chaque cas considéré.
Réglage en fohction de,la distance focale de l'objectif.
Un appareil de prise de vues est généralement prévu pour pouvoir fonctionner avec plusieurs objectifs de distances foca- les différentes. Comme les dimensions des images a et à sur le film 1 doivent rester constantes, ainsi que leur écartement en hauteur, l'inclinaison des axes optiques doit varier suivant la distance focale de l'objectif choisi, d'où résulte qu'à leur sortie des prismes principaux 5 les axes en question doivent se
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trouver plus ou moins haut. Pour que néanmoins ils pénètrent dans l'appareil en deux points situés dans le même plan horizontal, condition essentielle pour l'obtention d'une perspective correc- te, on modifie l'inclinaison générale du système de prismes 5 autour d'un axe transversal (angle o( en fig. 7).
De plus, pour permettre aux deux axes optiques d'arriver à l'appareil dans un même plan horizontal, on décale verticalement les deux lentilles 6 en sens inverse l'une de l'autre d'une très légère quantité, de manière à provoquer une déviation dans le sens voulu sur cha- que axe
Pour mieux comprendre les phénomènes, on peut à nouveau considérer la marche inverse des rayons lumineux. Si l'on suppose donc que .ceux-ci émanent des images a et b, toute variation de distance focale entraîne une variation d'inclinaison des axes op- tiques par rapport à l'horizontale. Ces axes attaquent donc les prismes 5 plus ou moins haut ou, respectivement, plus ou moins bas, par rapport au plan horizontal moyen de l'appareil.
En modi- fiant l'angle 0( on peut néanmoins les amener à émerger desdits prismes dans ledit plan horizontal moyen, mais ils ne sont plus horizontaux et présentent une certaine inclinaison par rapport audit plan. En décalant convenablement les deux lentilles 6 en sens inverse dans un plan vertical, on peut corriger cette obli- quité, d'ailleurs assez faible, de telle sorte que lesdits axes reviennent converger vers le centre de l'objet MN.
En pratique, l'appareil est établi pour qu'avec une distan- ce focale moyenne les lentilles 6 n'aient pas à être décalées et ce.décalage ne sert donc que pour corriger l'erreur résultant de l'utilisation d'un objectif s'écartant de la distance focale moyenne choisie.
On verra plus loin que la distance focale influe d'autre
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part sur certains autres réglages.
Réglage en fonction de la mise au point.
La mise au point s'effectue comme à l'ordinaire par l'objec- tif principal 2, mais elle doit être accompagnée'd'une mise au point du double système ahamorphoseur, laquelle s'effectue en principe par déplacement axial de la lentille cylindrique conver- gente unique 3. Dans certains cas, on peut également déplacer simultanément les deux lentilles divergentes d'entrée 6.
Mais il convient de corriger légèrement l'invlinaison des axes optiques des faisceaux élémentaires en fonction de la mise au point, puisque celle-ci fait varier la distance entre le centre de l'objectif et les images, tout comme un changement de distance focale d'objectif, mais dans une moindre mesure. En raison du peu d'importance de cette correction, on se borne préférablement à l'assurer de façon approximative par simple décalage d'une seule des lentilles 6.
Il est à noter que cette correction est elle-même fonction de la distance focale de l'objectif en ce sens qu'elle est plus ma.rquée avec de grandes distances focales qu'avec des distances focales réduites. Le mécanisme destiné à l'assurer doit en tenir compte.
Réglageen fonction du dernier plan net en arrière du sujet.
Dans la stéréoscopie classique les rayons provenant des deux images élémentaires d'un point situé à l'infini sur le sujet doi- vent arriver parallèlement aux yeux de l'observateur et au con- traire les yeux doivent converger pour tout point à distance fi- nie, ce qui implique que les rayons provenant des images élémen- taires du point considéré divergent alors vers les yeux respectifs.
.Jais on constate qu'en réalité on améliore considérablement la sensation de relief si l'on s'arrange pour que les axes des
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' yeux de l'observateur soient parallèles non plus pour l'infini, mais bien pour le plus ,éloigné des plans nets en arrière du sujet.
Par exemple-dans le cas d'un sujet se détachant en avant d'une tapisserie située dans le champ de l'objectif en formant fond, ,on s'arrangera pour que les axes des yeux de l'observateur soient parallèles quand celui-ci regarde un point de cette tapisserie.
Pour réaliser ce qui précède, il suffit qu'à la prise de vues un point de cette tapisserie donne naissance à deux rayons disposés dans le morne plan vertical entre l'objectif et la sur- face sensible, bien que lesdits rayons soient divergents à leur arrivée à l'appareil. Il faut donc agir sur la convergence dans le plan horizontal. Si, pour simplifier les explications, on con- sidère le trajet inver-se des rayons lumineux, il faut que les axes optiques des images, situés dans le même plan vertical à leur départ du film, sortent de l'appareil en convergeant d'une certaine quantité.
Ceci s'obtient très. aisément en faisant tourner légèrement -le système des prismes auxiliaires 4 autour d'un axe longitudi- nal. Une rotation d'un angle faible n'influe pas sensiblement sur ledécalage en hauteur desdits axes optiques, mais comme les faces réfléchissantes des prismes 4 ne sont pas parallèles, elle incli- ne lesdits axes optiques par rapport au plan vertical moyen de l'appareil de telle sorte qu'il émergent des lentilles 6 avec un certain degré de convergence.
On notera que lorsqu'on ne désire pas disposer de ce dernier réglage, on peut se dispenser des prismes auxiliaires 4. En pa- reil.cas le réglage de l'angle 0( (figé 7) permet toujours de ra- mener l'émergence des axes optiques (considérés en sens inverse du sens réel pour simplifier) dans le plan horizontal moyen de l'appareil, tandisque le décalage des lentilles 6 en hauteur per-
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met de corriger leur obliquité par rapport audit plan; mais évi- demment on doit prévoir des décalages plus importants, exigeant des lentilles de haute qualité.
On notera encore que la lentille cylindrique de sortie 3 ne reçoit jamais sur sa moitié supérieure, ou respectivement infé- rieure, qu'un seul faisceau lumineux, savoir celui correspondant à l'image inférieure b, respectivement à l'image supérieure a. On peut donc couper cette lentille par le plan horizontal moyen de l'appareil et incliner légèrement les deux moitiés ainsi détermi- nées pour qu'elles se trouvent perpendiculaires aux axes optiques respectifs avec l'objectif de distance focale moyenne. Ceci ré- duit évidemment les aberrations optiques. Une telle lentille est indiquée en 3 en fig. 11.
Les fig. 8 à 16 indiquent une réalisation constructive d'un appareil établi conformément aux schémas de fig. 5 à 7.
Cet appareil comporte un boîtier 7 se fixant en avant d'un appareil usuel de prise de vues. Ce boîtier renferme les prismes principaux 5 (réalisés par juxtaposition de quatre prismes sim- ples, comme montré en fig. 12). L'ensemble des prismes 5 est serré dans un support formé de deux plaques 8 (fig. 11) réunies par des vis 9 (fig. 12). Ce support est solidaire d'une embase 10 (fig.
10) pourvue dans l'axe du dispositif d'un teton 11 (fig. 9, 10 et 11) monté à pivot dans la plaque 12 qui ferme vers l'avant le boîtier 7. L'embase 10 se prolonge vers.le haut par une sorte d'oreille qui porte un dé arrondi 13, lequel reçoit la pression d'un sabot 14 (fig. 10 et 16) porté par une tige coulissante 15 sur laquelle est monté un ressort 16 prenant appui contre une ron- delle de guidage 17 de la tige 15. Le dé 13 est pourvu d'une dé- pression dans laquelle s'engage l'extrémité arrondie d'une vis 18 qui se visse dans un écrou rotulant 19 porté par le boîtier 7
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et se termine par un bouton extérieur de manoeuvre 20 dont la manoeuvre permet ainsi d'incliner plus ou moins le support 8-9-10 autour du,pivot 11 (réglage de l'angleo( de fig. 7).
L'embase 10 (fig. 9) est solidaire d'une tige 21 formant axe d'une aiguille 22 pourvue d'un talon fendu engagé sur un teton fixe 23, de telle sorte que lors des déplacements de ladite embase 10 l'aiguille 22 s'incline dans un sens ou dans l'autre en face d'un secteur gradué 24 (fig. 8), ce qui permet 'de régler immédiatement l'inclinaison des prismes en fonction de la distan- ce focale de l'objectif de l'appareil de prise de vue.
Comme on l'a indiqué plus haut, la lentille anamorphoseuse convergente 3'est en deux moitiés se joignant dans le plan hori- zontal moyen de l'appareil, chacune yant une inclinaison corres- pondant à l'inclinaison moyenne de l'axe optique du faisceau qui lui correspond. Cette lentille composée est montée dans un sup- port 25 (fig. 9 et la) logé à frottement doux dans une bague 26 dans laquelle il peut coulisser axialement et angulairement. La bague 26 est à son tour montée à frottement doux dans le couver- cle arrière 27 du boîtier 7, dans lequel elle peut tourner, mais non coulisser.
Le support 25 est pourvu de doigts radiaux 28 qui s'engagent dans des rainures longitudinales 29 du couvercle 27 en traversant des rainures hélicoïdales de la bague 26, ces derniè- res rainures étant nettement visibles en 30 en fig. 14 et 15.
Quand on fait tourner la bague 26 par un levier de manoeuvre 31, on oblige le support 25 à se déplacer axialement sans tourner, ce qui permet la mise au point du système . anamorphoseur.
Le support 25 n'est pas cylindrique sur toute sa périphérie, mais il présente deux pans coupés ménageant deux espaces libres à l'intérieur de la bague 26. Dans le premier de ces espaces est disposée une paire de sabots 34 (fig. 14) en forme de coins
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arrondis qu'un ressort de compression 35 tend à écarter l'un de l'autre. Dans le second espace est logée une cale fixe 36 soli- daire du couvercle 27. On comprend que l'action des sabots 34 maintient élastiquement le support ,25 pressé contre la cale fixe 36 et supprime tout jeu dans la commande et notamment assure le maintien de la lentille3 rigoureusement à la position voulue en dépit du jeu volontairement prévu dans les rainures longitu- dinales 29.
,Les lentilles anamorphoseuses divergentes b sont montées dans deux supports 37 (fig. 9,11 et 12), susceptibles de cou- lisser verticalement sur le couvercle 12 formant l'avant du boîtier 7, lequel couvercle est dans ce but pourvu d'une glissiè- re centrale 12b en forme de T. Chacun de ces supports 37 est so- lidaire de deux doigts qui traversent des lumières appropriées du couvercle 12. Le doigt supérieur 38 (fig. 10) est pris sous l'extrémité recourbée d'une sorte de fléau 39 qui reçoit en son centre la pression dirigée vers le bas d'un ressort de compres- sion 40; le doigt inférieur 41 est solidaire d'un écrou 42 vissé sur un axe vertical fileté 43a ou 43b.
L'axe 43a se prolonge vers le bas et traverse le boîtier 7 de manière à porter un bouton de commande extérieur 44 et il porte une roue d'engrena- ge 43 qui prend appui contre un pont 46 solidaire du boîtier 7, de telle manière que la rotation du bouton 44 permette de faire monter ou de laisser descendre le doigt 41 et par suite le sup- port correspondant 37.
L'axe 43b porte également une roue d'engrenage 47, égale à la roue 45 et en prise avec celle-ci, de telle panière qu'il est entraîné en sens inverse de l'axe 43a par la manoeuvre du bouton 44. Niais cette roue 47 ne prend pas appui contre le pont 46 et c'est l'extrémité inférieure de l'axe 43b qui vient reposer
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sur un levier 48, Ce dernier repose à son tour d'une part sur un doigt 49 porté par un plateau 50 oalé sur un arbre 51 fig. 11 ¯et 13) qui traverse la paroi du bottier 7 et porte extérieurement un levier de manoeuvre 52, d'autre part sur la périphérie amincie d'une roulette 53 (fig. 10 et 13) calée sur une vis 54 manoeuvra- ble de l'extérieur par un bouton 55.
La. vis 54 ne visse dans la. masse du pont 46 et il est prévu un ressort 56 pour absorber son jeu axial.
On comprend que la manoeuvre du bouton 44 permet de décaler verticalement les deux lentilles 6 en sens inverse l'une de l'au- tre et de la même quantité, ceci en fonction de la distance fo- cale de l'objectif choisi, comme sus-exposé. De plus, la manoeu- vre du levier 52, entraînant la rotation du plateau 50, assure la montée ou la descente d'une seule des lentilles 6 en vue de la correction en fonction de la mise au point. L'amplitude des mou- vements verticaux de la lentille ainsi déplacée dépend d'ailleurs de la position exacte du galet 53 qui forme point d'appui du le- vier 48, ce¯qui permet, par la manoeuvre du bouton 55, d'adapter cette commection à la distance focale de l'objectif en service.
.Pour permettre de repérer les réglages, un petit levier 57 (fig. 11) est'attelé aux écrous 42 de manière à basculer d'une quantité plus ou moins importante quand ces derniers se dépla- cent en sens inverse l'un de'l'autre. Ce levier porte à son extrémité une languette élastique 58 qui entraïne un index 59 se déplaçant dans une fente de la paroi antérieure du dispositif le long de graduations appropriées. L'index 59 et sa fente de guidage sont notamment visibles en fig. 8. Au dessous de la fen- te verticale de l'index 59 se trouve une fente horizontale dans laquelle peut se mouvoir un second index 60 (fig. 8 et 13) en- traîné par une languette élastique 61 fixée à l'extrémité d'une
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fourchette 62 articulée en 63 et qui embrasse la vis 54.
La four- chette 62 (fig. 13) est maintenue pressée contre la roue 53 par l'élasticité même de la languette bl. Elle pivote donc en fonc- tion de la manoeuvre du bouton 55, entraînant l'index 60 qui se déplace en face de graduations appropriées.
Le levier 52 commandant la levée de la lentille 6 mobile verticalement pour le réglage en fonction de la mise au point et le levier 26a (fig. 12 et 14.) commandant la mise au point de la lentille 3, sont attelés l'un à l'autre et avec le levier de com- mande de la mise au point de l'objectif 2 de la caméra ou autre, afin que l'opérateur n'ait qu'une seule manoeuvre à effectuer pour commander tout l'appareil.
L'ensemble des prismes auxiliaires 4, disposé entre la len- tille 3 et les prismes principaux 5, est porté par un petit sup- port 64 (fig. 9) monté en bout d'un petit arbre 65 disposé dans l'axe de l'appareil et qui, passant entre les prismes 5, débou- che à l'avant où il reçoit un bras de manoeuvre 66 (fig. 8) terminé par un bouton 67 se déplaçant dans une coulisse 68 en face de graduations appropriées. Comme sus-exposé, le bouton 67 permet ainsi de déterminer la distance de l'arrière-plan pour le- quel l'angle stéréoscopique sera nul.
L'appareil décrit permet donc bien de réaliser tous les réglages exposés plus haut en référence aux vues schématiques de fig. 6 à 7;
Fig. 17 à 19 montrent un appareil permettant d'observer les images élémentaires anamorphosées et juxtaposées en hauteur sur un écran de projection. Il comporte deux dispositifs monoculaires du type Galilée, mais à lentilles cylindriques à axe horizontal.
Chacun comprend un boîtier 74 portant à une extrémité une lentil- le cylindrique divergente 75 et à l'autre une lentille convergente
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76, la première formant oculaire, la seconde objectif. Les deux bottiers sont articulés à rotule par le moyen d'une bille 77 traversée par un axe vertical 78 aux deux extrémités duquel se vissent deux éeroux 79 serrant contre les boîtiers deux rondelles sphériques 80 (fig. 18). Ce montage permet de faire tourner les deux boîtiers l'un par rapport à l'autre autour d'un axe trans- versal et également autour d'un axe longitudinal (flèches 81 et 82 de fig. 18 et 19). L'ensemble de l'appareil ainsi réalisé est tenu en face du spectateur par un support articulé non représen- té se terminant par une rotule 83 (fig. 17) montée à frottement dans un logement 84 solidaire de l'un des boîtiers.
En faisant tourner les deux boîtiers 74 l'un par rapport à l'autre autour d'un axe transversal (flèche 81, fig. 19) on amène l'un des yeux à voir l'image élémentaire supérieure tan- disque l'autre voit l'image élémentaire inférieure, les oculaires et les objectifs 75 et'76 étant assez grands pour admettre le décalage nécessaire. D'autre part chaque boîtier possède un petit écran 85 disposé en bas pour l'un et en haut pour l'autre, et réglé de manière à obturer exactement à l'oeil intéressé l'image qui ne lui est pas destinée. Ce réglage suffit pour les specta- teurs disposés à peu'près en face de l'écran.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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LARGE DIMENSIONS INAGE STEREOSCOPY IMPROVEMENTS.
.The. The present invention relates to stereosoopic methods in which elementary images of relatively large dimensions are used, such as those which can be projected on a screen in a performance hall, for example for. realize the relief cinematography,
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In classical stereoscopy, in which the elementary images are arranged exactly opposite each other of the observer's eyes, the two images are viewed identically and are optically combined without difficulty by the observer.
But with large images, where the distance from axis to axis is necessarily much greater than that of the eyes, the two images are not seen at the same angle and they are distorted in different ways by the effect of perspective. Their optical combination therefore becomes tiring or even sometimes completely impossible.
This drawback can be considerably reduced by the use of the method which is the subject of the patent application filed on the same day on behalf of the applicant for "Method and device for stereoscopy with large-dimension images". But the correction obtained by this process is only valid for a specific spectator in a projection room, for example for the spectator placed in the center of the room.
The differences in deformation remain in varying degrees for all the others and, although they are small, they can still be annoying for the spectators placed particularly far from the central point.
Another drawback of stereoscopy with large-sized images is that it requires a large surface area for the support of the images; in the case of projections, in particular, the dimensions of the usual screen must be considerably increased if the spectators are to see the relief image at the same angle as the usual flat image.
The invention makes it possible to avoid the above drawbacks.
According to the invention, the images are anamorphosed when taking,,
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of views, in the manner known per se, so as to reduce them in the sense of their juxtaposition on the sensitive surface, and they are observed through an anamorphic system complementary to that used for taking pictures, and which restores their normal proportions.
The invention is more particularly applicable to the stereoscopic, copy with elementary images juxtaposed in height and it also relates to a device for the implementation of the method, described above by adaptation, in front of a recording device. This device is particularly remarkable in that it comprises two sets of total reflection prisms, symmetrical to each other with respect to the longitudinal axis of the lens of the apparatus. taking pictures, but inclined in a plane transverse to said axis, in such a way that a beam of rays which one would suppose to emanate from the objective is found divided by them into soft half-beams offset horizontally, but whose emergence points are in the same horizontal plane,
means being provided so that the optical axes of these half-beams remain in this plane. These latter means may be constituted, at least in part, by some of the suitably vertically offset anamorphic lenses.
The device according to the invention is also remarkable in that the angular offset of the axes of the beams of the elementary images in the vertical plane is obtained, at least for the most part, by a set of auxiliary prisms with fronts. not exactly parallel. This set of auxiliary prisms also has the advantage that its rotation by a relatively small angle around a longitudinal axis makes it possible to vary the stereoscopic angle under which an object located at a determined distance is seen, thanks to what can we get that
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this angle is zero for the plane furthest in the field of the objective, which considerably increases the feeling of relief.
The appended drawing, given by way of example, will make it possible to better understand the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is likely to provide.
Fig. 1 and 2 are elevation and plan diagrams showing how the anamorphosis of images on the screen reduces distortions resulting from perspective.
Fig. 3 and 4 are diagrams of an arrangement for shooting with a single lens and using a dual anamorphic system.
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Fig. 5 to 7 show.sohematically from side t 'èn "plen. And at the end an optical system suitable for being adapted in front of a single-lens camera in order to record two anamorphic stereoscopic images,
Fig. 8 is a front view of the device .. Fig.9 is a side view with cutaway through the mean vertical plane.
Fig, 10 is a front view with the cover removed and the lenses it supports, and partially cut away.
Fig. It is a longitudinal section following XI-XI
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'(ig .; 10). , "", - .4, "Flg. Est ane llpe lOngitii '' s: 'i \ jiYiÍ?' , ',' Fig. 12 is ahe longitudinal section auivsnt''XH-XlT "'' Jig.11). . j, / s z u f, x ^ / f 1 'i4 t - ?,. f r, .w! "w,;,.;, ¯, ¯ =, ''
Fig. 13 is a section along XIII-XIII (fig. 10).
Fig. 14 is a 'view at the end of the support of the converging' cylindrical 'lens with half-section along XV-XV (fig.11).
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ante of said support.
Fig. 16 is a detail section along XVI-XVI (fig, 11).
Fig. 17 is a plan view partially cut away of a device for observing elementary images projected onto a screen; 18 is a section along XVIII-XVIII (fig. 17)
Fig. 19 is a section along XIX-XIX (fig. 17 and 18), with indication of the path of the light beams.
Fig. 20 indicates in plan the position of a spectator seeing the screen obliquely.
Fig. 21 to 23 are diagrams explaining how for this spectator.the.perspective distorts the images and how the device according to fig. 17 to 19 can remedy this.
In large-dimension image stereoscopy, for example in the case of photographic or inemato-graphic projections on a screen with juxtaposition in height of the two elementary images, these images normally occupy a considerable area. In addition to the drawback of requiring a large screen, which is sometimes difficult to fit into an already existing auditorium, this juxtaposition causes a considerable difference in perspective between the two views for the same observer (spectator), since the one of the images appears to him to be much higher than the other.
According to the invention, the two images are projected on the screen in the anamorphic state, their height being reduced by half with respect to their width. Fig. 1 indicates a screen r on which the two elementary images have been projected in A and B with anaporphosis in height. They all hold
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both on a screen of normal dimensions, whereas without anamorphosis they would appear as shown in broken lines, and would require a much larger screen. If, moreover, we consider the angles and ss (fig. 2) under which an observer C sees the two images A and B, we notice that their difference is much less than that of the angles 1 and ss i under which he would see them if they had not been anamorphosed.
Fig. 3 and 4 indicate how the anamorphosis can be achieved when taking pictures with a device of the type described in the patent application mentioned above. In front of the prisms p and p 'are placed two divergent cylindrical lenses t and t' with a horizontal axis of curvature, and between the objective m and the prisms a converging cylindrical lens. also with a horizontal axis of curvature, so as to achieve a kind of double Galileo system.
It will be noted that by suitably shifting the lenses t and t 'in height a deviation in the vertical plane of the axis of the beam passing through them can be obtained, the lenses then playing the role of prisms. This makes it possible to avoid the misalignment between the center of the subject and the XY axis of the objective,
Figs. 5 to 16 indicate an alternative embodiment in which the beams of the two elementary images are shifted horizontally and vertically and they show how the various optical adjustments necessary can be made.
In fig. 5 shows schematically at 1 the sensitive surface (cinematographic film, for example) on which the elementary images juxtaposed in height must be formed. 2 is the lens of the camera to which the stereoscopic device is fitted.
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This optical device comprises a convergent cylindrical lens 3, placed in the immediate vicinity of the objective 2, then a system of two double prisms 4 providing two total reflections, in a vertical plane. The end faces of these prisms are not strictly parallel, so that if we consider on film 1 the two elementary images a and b juxtaposed in height (fig. 5) and we assume that from each of them emanates a beam of rays passing through objective 2, the optical axes of these beams, necessarily inclined in the opposite direction relative to the horizontal (since they pass through the center of the objective), are offset in height in the opposite direction to each other and at the same time rendered horizontal, as clearly shown in fig. 5:
In front of the prisms 4 is another system of two double prisms 5 with double total reflection, but with parallel end faces. These prisms are shown superimposed in fig. 5 and 6, so that the optical axes of the two aforementioned beams are shifted one to the left, the other to the right, while remaining horizontal and parallel.
To distinguish between the two systems of prisms 4 and 5, we will call the first auxiliary prisms and the second main prisms, the first not being strictly essential, as will be explained later.
It will be understood that if the system of the main prisms is tilted by rotation around the longitudinal axis of the lens, as shown in fig. 7, it is possible to obtain that the optical axes of the two aforementioned beams are brought back. in the mean horizontal plane of the objective, instead of being one above said plane, the other below.
The device also includes two cylindrical lenses
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divergent 6 respectively arranged in front of the prisms 4.
The lenses 6 and the lens 3 have their horizontal axes of curvature so as to constitute a double anamorphic system reducing the images in height.
If we take the two beams considered and suppose to emanate from the two elementary images a and b towards the objective 2, we understand that these beams, coming out parallel and in the same horizontal plane, can go to form a single MN image, if the two images a and b correspond to two different points of view of the same object. Conversely, if MN is an object from which emanate light rays going to the lenses 6, two images a and b of said object are formed on the surface 1, these images being reduced in height and corresponding to two different points of view. - rents of the object MN, the latter being in a way seen by the two lenses 6 respectively, which are separated by a distance corresponding to the desired stereoscopic base s (fig. 7).
It should however be noted that the various settings of the optical device described above depend on the focal length of the objective 2 and on the focusing of the latter. This device must therefore include - in practice, simple adjustment mechanisms enabling it to be adapted to each case considered.
Adjustment of the focal length of the lens.
A camera is generally designed to be able to function with several lenses of different focal lengths. As the dimensions of the images a and a on film 1 must remain constant, as well as their spacing in height, the inclination of the optical axes must vary according to the focal length of the chosen lens, from which results that at their exit of the main prisms 5 the axes in question must be
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find more or less high. In order that they nevertheless enter the apparatus at two points situated in the same horizontal plane, an essential condition for obtaining a correct perspective, the general inclination of the prism system 5 is modified around a transverse axis. (angle o (in fig. 7).
In addition, to allow the two optical axes to arrive at the device in the same horizontal plane, the two lenses 6 are vertically shifted in the opposite direction to each other by a very slight amount, so as to cause a deviation in the desired direction on each axis
To better understand the phenomena, we can again consider the reverse process of light rays. If it is therefore assumed that these emanate from images a and b, any variation in focal length causes a variation in inclination of the optical axes with respect to the horizontal. These axes therefore attack the prisms 5 more or less high or, respectively, more or less low, with respect to the mean horizontal plane of the apparatus.
By modifying the angle 0 (they can nevertheless be made to emerge from said prisms in said mean horizontal plane, but they are no longer horizontal and present a certain inclination with respect to said plane. By suitably shifting the two lenses 6 in the opposite direction in a vertical plane, this obliqueness can be corrected, moreover quite low, so that said axes come back to converge towards the center of the object MN.
In practice, the apparatus is set up so that, with an average focal distance, the lenses 6 do not have to be shifted and this shift therefore only serves to correct the error resulting from the use of a lens. deviating from the chosen average focal length.
We will see later that the focal length influences other
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share on some other settings.
Adjustment according to the focus.
The focusing is carried out as usual by the main objective 2, but it must be accompanied by a focusing of the double ahamorphosing system, which is carried out in principle by axial displacement of the lens. single converging cylindrical 3. In some cases, the two divergent input lenses 6 can also be moved simultaneously.
But it is advisable to slightly correct the invlination of the optical axes of the elementary beams according to the focusing, since this one varies the distance between the center of the objective and the images, just like a change of focal length d. 'objective, but to a lesser extent. Because of the insignificance of this correction, it is preferable to limit ourselves to providing it approximately by simply shifting one of the lenses 6.
It should be noted that this correction is itself a function of the focal length of the lens in the sense that it is more pronounced with large focal lengths than with reduced focal lengths. The mechanism intended to ensure it must take this into account.
Adjusted according to the last clear shot behind the subject.
In classical stereoscopy the rays coming from the two elementary images of a point located at infinity on the subject must arrive parallel to the eyes of the observer and on the contrary the eyes must converge for any point at a fi nie, which implies that the rays coming from the elementary images of the point considered then diverge towards the respective eyes.
.It is noted that in reality we considerably improve the feeling of relief if we arrange for the axes of the
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The observer's eyes are no longer parallel for infinity, but for the most part, far from the clear planes behind the subject.
For example-in the case of a subject standing out in front of a tapestry located in the field of the lens forming the background, we will arrange for the axes of the observer's eyes to be parallel when this Here is a point of this tapestry.
To achieve the foregoing, it suffices that when taking pictures one point of this tapestry gives rise to two rays arranged in the bleak vertical plane between the objective and the sensitive surface, although said rays are divergent at their arrival at the device. It is therefore necessary to act on the convergence in the horizontal plane. If, to simplify the explanations, we consider the reverse path of the light rays, it is necessary that the optical axes of the images, located in the same vertical plane when they leave the film, come out of the camera by converging from a certain amount.
This is very obtainable. easily by slightly rotating the system of auxiliary prisms 4 around a longitudinal axis. A rotation of a small angle does not appreciably influence the offset in height of said optical axes, but since the reflecting faces of the prisms 4 are not parallel, it inclines said optical axes with respect to the mean vertical plane of the apparatus. so that it emerges from the lenses 6 with a certain degree of convergence.
Note that when you do not wish to have this last adjustment, you can dispense with auxiliary prisms 4. In the case of the adjustment of the angle 0 ((fig. 7) always makes it possible to bring back the emergence of the optical axes (considered in the opposite direction to the real direction for simplicity) in the mean horizontal plane of the device, while the shift of the lenses 6 in height perma-
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correct their obliquity in relation to said plan; but obviously greater offsets must be provided for, requiring high quality lenses.
It will also be noted that the cylindrical output lens 3 never receives on its upper half, or respectively lower half, a single light beam, namely that corresponding to the lower image b, respectively to the upper image a. This lens can therefore be cut by the mean horizontal plane of the apparatus and slightly incline the two halves thus determined so that they are perpendicular to the respective optical axes with the objective of mean focal length. This obviously reduces optical aberrations. Such a lens is indicated at 3 in FIG. 11.
Figs. 8 to 16 indicate a constructive embodiment of an apparatus established in accordance with the diagrams of FIG. 5 to 7.
This device comprises a housing 7 which is fixed in front of a conventional picture-taking device. This box contains the main prisms 5 (produced by juxtaposing four simple prisms, as shown in FIG. 12). The set of prisms 5 is clamped in a support formed of two plates 8 (fig. 11) joined by screws 9 (fig. 12). This support is integral with a base 10 (fig.
10) provided in the axis of the device with a nipple 11 (fig. 9, 10 and 11) pivotally mounted in the plate 12 which closes the housing 7 forward. The base 10 extends upwards. by a kind of ear which carries a rounded thimble 13, which receives the pressure of a shoe 14 (fig. 10 and 16) carried by a sliding rod 15 on which is mounted a spring 16 bearing against a washer. guide 17 of the rod 15. The die 13 is provided with a depression in which engages the rounded end of a screw 18 which is screwed into a swivel nut 19 carried by the housing 7
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and ends with an external maneuvering button 20 whose maneuver thus allows the support 8-9-10 to be tilted more or less around the pivot 11 (adjusting the angle (of FIG. 7).
The base 10 (FIG. 9) is integral with a rod 21 forming the axis of a needle 22 provided with a split heel engaged on a fixed nipple 23, so that during movements of said base 10 the needle 22 tilts in one direction or the other in front of a graduated sector 24 (fig. 8), which makes it possible to immediately adjust the inclination of the prisms according to the focal distance of the objective camera.
As indicated above, the anamorphic lens converges 3 ′ into two halves joining in the mean horizontal plane of the apparatus, each having an inclination corresponding to the mean inclination of the optical axis. of the beam that corresponds to it. This compound lens is mounted in a support 25 (fig. 9 and la) housed with gentle friction in a ring 26 in which it can slide axially and angularly. The ring 26 is in turn mounted gently in the rear cover 27 of the housing 7, in which it can rotate, but not slide.
The support 25 is provided with radial fingers 28 which engage in longitudinal grooves 29 of the cover 27 by passing through helical grooves of the ring 26, the latter grooves being clearly visible at 30 in FIG. 14 and 15.
When the ring 26 is rotated by an operating lever 31, the support 25 is forced to move axially without rotating, which allows the system to be adjusted. anamorphic.
The support 25 is not cylindrical over its entire periphery, but it has two cut sides leaving two free spaces inside the ring 26. In the first of these spaces is arranged a pair of shoes 34 (fig. 14). wedge shaped
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rounded that a compression spring 35 tends to move away from one another. In the second space is housed a fixed wedge 36 integral with the cover 27. It will be understood that the action of the shoes 34 elastically maintains the support, 25 pressed against the fixed wedge 36 and eliminates any play in the control and in particular ensures the maintenance. of the lens3 strictly in the desired position despite the play deliberately provided in the longitudinal grooves 29.
, The divergent anamorphic lenses b are mounted in two supports 37 (fig. 9, 11 and 12), capable of sliding vertically on the cover 12 forming the front of the housing 7, which cover is for this purpose provided with a T-shaped central slide 12b. Each of these supports 37 is integral with two fingers which pass through appropriate openings in the cover 12. The upper finger 38 (Fig. 10) is taken under the curved end of a a sort of beam 39 which receives at its center the pressure directed downwards from a compression spring 40; the lower finger 41 is integral with a nut 42 screwed onto a vertical threaded axis 43a or 43b.
The axis 43a extends downwards and passes through the housing 7 so as to carry an external control button 44 and it carries a meshing wheel 43 which bears against a bridge 46 integral with the housing 7, in such a manner that the rotation of the button 44 makes it possible to raise or lower the finger 41 and consequently the corresponding support 37.
The axis 43b also carries a gear wheel 47, equal to the wheel 45 and in engagement with the latter, of such a basket that it is driven in the opposite direction to the axis 43a by the operation of the button 44. Niais this wheel 47 does not bear against the bridge 46 and it is the lower end of the axle 43b which comes to rest
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on a lever 48, the latter in turn rests on the one hand on a finger 49 carried by a plate 50 on a shaft 51 fig. 11 ¯and 13) which passes through the wall of the casing 7 and carries an operating lever 52 on the outside, on the other hand on the thinned periphery of a roller 53 (fig. 10 and 13) wedged on a screw 54 which can be operated by the outside with a button 55.
Screw 54 does not screw into the. mass of the bridge 46 and a spring 56 is provided to absorb its axial play.
It will be understood that the operation of the button 44 allows the two lenses 6 to be shifted vertically in the opposite direction to each other and by the same quantity, this as a function of the focal distance of the chosen objective, as above. In addition, the operation of the lever 52, causing the rotation of the plate 50, ensures the ascent or the descent of only one of the lenses 6 with a view to the correction according to the focusing. The amplitude of the vertical movements of the lens thus moved also depends on the exact position of the roller 53 which forms the fulcrum of the lever 48, which allows, by the operation of the button 55, to adapt this commection to the focal length of the lens in use.
.To allow the settings to be identified, a small lever 57 (fig. 11) is coupled to the nuts 42 so as to tilt a greater or lesser amount when the latter move in the opposite direction one of the two. the other. This lever carries at its end an elastic tongue 58 which drives an index 59 moving in a slot in the front wall of the device along appropriate graduations. The index 59 and its guide slot are notably visible in FIG. 8. Below the vertical slot of the index 59 is a horizontal slot in which a second index 60 (fig. 8 and 13) can move, drawn by an elastic tongue 61 fixed to the end of the index. 'a
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fork 62 articulated at 63 and which embraces screw 54.
The fork 62 (FIG. 13) is kept pressed against the wheel 53 by the very elasticity of the tongue bl. It therefore pivots as a function of the operation of the button 55, causing the index 60 which moves opposite appropriate graduations.
The lever 52 controlling the lifting of the vertically movable lens 6 for adjustment as a function of the focusing and the lever 26a (fig. 12 and 14.) controlling the focusing of the lens 3, are coupled together. the other and with the focus control lever of the lens 2 of the camera or the like, so that the operator has only one maneuver to perform to control the whole apparatus.
The set of auxiliary prisms 4, arranged between the lens 3 and the main prisms 5, is carried by a small support 64 (fig. 9) mounted at the end of a small shaft 65 arranged in the axis of the apparatus and which, passing between the prisms 5, opens out at the front where it receives an operating arm 66 (FIG. 8) terminated by a button 67 moving in a slide 68 in front of appropriate graduations. As explained above, the button 67 thus makes it possible to determine the distance from the background for which the stereoscopic angle will be zero.
The apparatus described therefore makes it possible to carry out all the adjustments described above with reference to the schematic views of FIG. 6 to 7;
Fig. 17 to 19 show a device making it possible to observe elementary anamorphosed and juxtaposed images in height on a projection screen. It has two monocular devices of the Galileo type, but with cylindrical lenses with a horizontal axis.
Each comprises a housing 74 carrying at one end a diverging cylindrical lens 75 and at the other a converging lens.
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76, the first forming an eyepiece, the second objective. The two casings are articulated with a ball joint by means of a ball 77 traversed by a vertical axis 78 at both ends of which are screwed two nuts 79 clamping against the housings two spherical washers 80 (Fig. 18). This assembly makes it possible to rotate the two housings with respect to one another around a transverse axis and also around a longitudinal axis (arrows 81 and 82 of FIGS. 18 and 19). The entire apparatus thus produced is held in front of the viewer by an articulated support, not shown, terminating in a ball 83 (FIG. 17) mounted in friction in a housing 84 integral with one of the housings.
By rotating the two boxes 74 with respect to each other around a transverse axis (arrow 81, fig. 19) one of the eyes is brought to see the upper elementary image while the other. sees the lower elementary image, the eyepieces and lenses 75 and 76 being large enough to accommodate the necessary lag. On the other hand, each box has a small screen 85 arranged at the bottom for one and at the top for the other, and adjusted so as to exactly block the interested eye from the image which is not intended for it. This adjustment is sufficient for the spectators seated about in front of the screen.
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