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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS OPTIQUES SERVANT A EFFECTUER LA MISE AU POINT D'IMAGES PHOTOGRAPHIQUES EN VUE D'UNE REPRODUCTION AVEC EFFET DE RELIEF.
La présente invention a trait à l'art d'enregistrer où de repro- duire ses images à l'aide d'appareils optiques du genre de ceux dont on fait usage dans la photographie' la cinématographie et la télévision ou dans la présentation d'enseignes de publicité ou autres. Plus particulièrement, cette invention concerne des moyens et artifices propres à donner à un ob- servateur l'impression que l'image exposée à sa vue possède une certaine pro- fondeur ou relief.
Cette invention est basée sur certaines observations relatives à la façon dont les objectifs, et autres systèmes optiques, se comportent dans-l'opération de prise et de projection des images.
Il est bien connu que, lorsque, au cours de l'opération de prise d'une vuè, une image d'une scène est mise au point sur la pellicule, ou au- tre agent d'enregistrement, à l'aide d'un système optique, par exemple à l'aide d'une lentille unique, chacune des zones ou surfaces élémentaires de la lentille forme une image complète de la scèneet que, mème si la lentille est parfaite, les images élémentaires ainsi formées ne coïncident pas com- plètement, sauf si la scène est dans un*plan perpendiculaire à l'axe opti- que et exactement à la distance focale de la lentille.
Par conséquent, l'image,-et par suite la photographie résultante, ont un certain défaut de mise au point, quoique, dans le cas de bonnes lentilles et d'un réglage correct l'effet de flou soit si faible qu'il n'est'pas perçu par l'oeil.
On sait aussi que lorsqu'on observe une image photographique par l'intermédiaire d'un système optique qui forme une image virtuelle visible pour l'observateur, comme, par exemple, lorsqu'une image photographique (ou la projection d'une telle image sur un écran) est observée à travers une lentille grossissante ou après avoir été réfléchie par un miroir sphé- rique, l'observateur voit l'image avec une certaine impression de profon- deur.
On pense que cette impression de profondeur est due'au défaut
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de mise au point communiqué à l'image lors de sa prise et diverses tentati- ves ont été faites qui visaient à tirer parti de cet'effet pour projeter ou montrer de quelqu'autre manière des images avec ce qu'on appelle un effet de relief.
La présente invention a pour objet, dans le même ordre d'idées des procédés nouveaux et perfectionnés relatifs à la mise au point d'images photographiques à effet de relief, qu'il s'agisse de la prise ou de la re- présentation desdites images.
Pour mieux comprendre les principes de l'invention, il convient de considérer d'abord la nature du défaut de mise au point sus-mentionné.
Ce défaut de mise au point peut avoir plusieurs causes, mais il semble que les causes les plus importantes qui expliquent la possibilité d'une représentation avec effet de relief de l'image, résident en partie dans le défaut de mise au point dû à la profondeur de champ et en partie dans l'effet stéréoscopique ou défaut de mise au point dû à l'effet de bord, le premier effet étant occasionné par le fait que les points de la scène ne sont pas tous à la même distance du centre optique, de sorte que la projection de points situés à l'extérieur du plan exact sur lequel la lentille est mise au point s'effectue sous forme de petits cercles de diffusion, alors que l'au- tre défaut de mise au point est dû au fait que les champs de vision des sur- faces élémentaires de la lentille diffèrent légèrement.
Ces deux effets de flou seront compris ci-après dans le terme "flou circulaire", étant donné que des points des images élémentaires respectives qui représentent le mê- me point de la scène sont distribués'à l'intérieur d'une aire circulaire.
De plus, ces effets de flou seront dits "continus" en ce sens que les ima- ges élémentaires sont distribués uniformément et n'ont entre elles qu'un re- couvrement partiel infiniment petit.
Or, il a été découvert, conformément à l'invention, qu'une amélio- ration de l'effet de relief est obtenue dans la représentation d'une image, si,. pendant la prise de l'image, la scène est projétée sur la pellicule de telle manière qu'on obtienne un genre de flou différent. Une explication plausible des résultats améliorés obtenus est la suivante
Les yeux de l'observateur d'une image virtuelle obtenue à partir de l'image floue se concentrent inconsciemment sur des groupes d'images élé- mentaires différents, de sorte qu'ils reçoivent différentes impressions, qui les combinent pour donner une sensation de relief.
Toutefois, les différen- ces entre les images élémentaires sur lesquelles les yeux se concentrent sont principalement celles ayant une direction horizontale, alors que le dé- faut de mise au point dans une direction verticale se présente exactement sous sa forme réelle.
Par conséquent, on était en droit d'espérer, et ceci a d'ailleurs été confirmé par la présente invention, qu'on obtiendrait un résultat amélio- ré si l'effet de flou était créé principalement dans une direction horizon- tale, ou même de façon déportée ou discontinue, ce qui veut dire que les ima- ges élémentaires se présenteraient sous forme de groupes sans recouvrement infinitésimal.
Par conséquent, l'invention consiste,selon une de ses caractéris- tiques essentielles, à effectuer la mise au point de rayons lumineux émanant d'une scène à travers des portions d'un objectif, ou système de lentilles, choisies de manière à occasionner un défaut de mise au point de l'image prin- cipalement selon une seule dimension; où selon une forme de réalimentation préférée de cette caractéristique, ce défaut de mise au point de l'image est choisi de façon qu'il soit déporté, au moins d'une manière prédominante.
Les systèmes de lentilles établis en vue de créer un tel effet de flou peuvent comprendre des surfaces de lentilles utiles qui ont une for- me allongée ou qui sont espacées, et il doit être entendu, que, dans le cas d'objectifs cpmplexes, il faut tenir compte du chemin suivi par les rayons lumineux à travers l'objectif. Il doit en outre être entendu que, en vue de meilleurs résultats, la forme allongée ou l'espacement desdites surfaces
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devront normalement être dans la direction horizontale.
Les images obtenues conformément aux principes qui viennent d'être sommairement exposés auront déjà par elles-mêmes, ou après projection sur un écran ordinaire, un effet de perspective plus marqué que des images ordi- naires, mais il convient, pour tirer entièrement partie de l'invention, que les images soient exposées à la vue sous forme d'images virtuelles optique- ment mises au point, de préférence à l'aide de systèmes comprenant un miroir d'observation cylindrique ou conique à courbure horizontale, comme décrit dans la demande de brevet français déposée le 12 janvier 1950 pour "Procé- dés et dispositifs pour exposer à la vue une série d'images".
A titre d'al- ternative ou conjointement avec la représentation virtuelle, les images élé- mentaires mises au point à travers des portions écartées ou déportées de la lentille peuvent être prises et représentées alternativement et l'on a trouvé que ceci augmente la tendance des yeux à interprêter stéréoscopique- ment le flou de l'image.
Cet effet stéréoscopique diffère de la stéréosco- pie ordinaire en ce sens que les expositions élémentaires ayant lieu au cours de la prise des vues sont effectuées à travers des portions espacées ou dé- portées de la même lentille (ou système de lentilles) sans que cette lentil- le (ou système de lentilles) soit déplacée entre les expositions individuel- les, alors que la projection des images élémentaires, en vue de leur repro- duction, est de nouveau effectuée à travers un seul système optique.
Il y a lieu de noter que, pour cette raison, aucun scintillement ne se produit, alors même que la vision de l'observateur ne parviendrait pas à être en syn- chronisme avec l'alternance des images élémentaireso
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence au cours de la description donnée ci-après de quelques formes de réalisation de ladite invention, en se référant au dessin annexé, sur le- quel @
Figure 1 représente la mise au point de rayons lumineux émanant de deux points de l'axe optique d'une lentille ordinaire, le but de cette figure étant d'expliquer les principes de l'invention.
Figure 2 représente à une échelle agrandie les positions qu'occu- pent dans le plan de l'image les points d'image qui sont formés par un point de la scène situé à l'extérieur du plan focal lorsque ce point est projeté par les diverses surfaces élémentaires du système optique.
Figure 3 est une vue analogue à la figure 2 mais représentant une limitation de la formation d'image selon l'invention.
Figures 4 et 5 représentent un système optique à écrans conforme à l'invention, ce système étant respectivement une vue en coupe par la ligne II-II de la figure 5 et une vue de face,,
Figure 6 est une vue de face d'un autre exemple d'un système op- tique à écrans conforme à l'invention.
Figure 7 représente schématiquement un détail d'un dispositif pro- pre à guider avantageusement la pellicule dans un appareil de prise de vues photographiques conforme à l'invention.
Figure 8 illustre la mise au point de rayons lumineux à partir d'un objet à trois dimensions à l'aide de portions espacées d'une lentille.
Figures 9 et 10 sont respectivement une vue en élévation et une vue en plan schématiques d'une forme d'appareil de projection qui peut avan- tageusement être'appliquée pour une reproduction d'images conforme à l'in- vention.
Suivant la figure 1, on a désigné par 1 un système optique qui a été représenté par une lentille unique dans un but de simplicité. F, F dé- signent les,points focaux principaux de la lentille.et A est un point de l'axe optique 0 de cette lentille qui est situé à la distance focale exacte sur laquelle la lentille a été réglée. Par conséquent, tous les rayons lumineux émanant du point A convergeront en un seul point du plan B de l'i- mage de manière à former une image nette du point A. On a représenté en C
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un autre point de l'axe optique 0 qui est toutefois, plus éloigné de la len- tille 1 que le point A. Les rayons lumineux émanant du point C convergent au point c de l'axe optique, mais ce point est situéà l'avant du plan B de lainage.
Dans la prise de vue photographique, la pellicule sensible à la lumière est située dans le plan B de l'image, de sorte que les rayons lumi- neux émanant du point C ne convergent pas au point d'intersection de la pel- licule sensible et de l'axe optique.
Si l'on suppose que la zone marginale de la lentille située à l'ex- térieur de la surface cylindrique désignée par L a été subdivisée en sections élémentaires, chacune de ces'sections formera une image distincte cl, c2 cn (figure 2) du,point C, ces points cl, c2 ....... cn étant distribués sur un cercle décrit autour de l'axe optique 0, figure 2. Dans une image photo- graphique prise de la manière habituelle, ces points se combinent pour donner une image -floue du point c Le degré de flou, c'est-à-dire la.distance mu- tuelle qui sépare les points en question, est toutefois dans la plupart des cas si petit que les yeux d'un observateur ne le perçoivent pas.
Cependant, si un observateur voit l'image à 'travers une lentille grossissante, il aura l'impression d'un relief certain quoique assez peu prononcé de l'image. Con- formément à l'invention, on a découvert qu'on peut amplifier cet effet de relief en éliminant tous les points d'image élémentaires formés par les par- ties de la lentille situées respectivement au-dessus et au-dessous d'une zo- ne s'étendant dans le sens horizontal de la lentille antérieure de l'objec- tif, c'est-à-dire, dans le présent cas, de la lentille 1. Par exemple, les points d'image situés à l'extérieur des lignes parallèles M, Ml (figure 2) peuvent être éliminés.
Il en résultera une formation d'image telle que cel- le représentée à la figure 3 dans laquelle les deux groupes de points d'i- mage c3 c4 c5 et c8c9 ci qui sont écartés l'un de l'autre dans la di- rection horizontale d'une distance bien définie,quoique très petite, donne-- ront un aspect de relief relativement prononcé de l'image photographique, surtout lorsque cette image sera observée par l'intermédiaire d'un système optique formant une image virtuelle.
Lorsqu'il est fait usage d'un anastigmat composé de deux jeux de lentilles 2 et 3, on peut obtenir une formation d'image telle que celle re- présentée à la figure 3 en masquant les lentilles d'un des jeux de la maniè- re indiquée aux figures 4 et 5, de telle sorte que seules les surfaces non hachurées d'un des jeux de lentilles, le jeu antérieur 2 dans le présent exemple, laissent passer la lumière, alors que les surfaces restantes (hachu- rées) de ces deux lentilles sont masquées, ce qui s'obtient par exemple en noircissant les surfaces en question de la lentille ou en disposant un écran ou diaphragme (non représenté) à l'avant ou à l'arrière des deux lentilles de ce jeu, ou entre ces deux lentilles.
Les deux aires translucides, qui ont été représentées sous forme de surfaces circulaires 4 à la figure 5, mais qui pourraient posséder d'autres formes appropriées, sont situées à une dis- tance l'une de l'autre relativement grande par rapport au diamètre de la lentille, et de préférence aussi près que possible des portions marginales de 'ladite lentille, étant donné que la distance qui sépare les deux grou- pes de points d'image, par exemple les points c4 et c5 de la figure 3, se- ra d'autant plus grande et par conséquent l'effet de relief d'autant plus prononcé que la distance séparant les deux surfaces utiles 4 sera plus gran- deo
Une façon quelque peu différente de masquer un système de lent%- les est indiquée à la figure 6.
Dans ce cas, le système comprend au moins deux lentilles et, conformément à l'invention, la lentille antérieure est masquée de façon que la lumière soit seule admise à travers une aire compri- se entre deux plans horizontaux H, H, respectivement situés au-dessus et au- dessous de l'axe optique 0, alors que les portions restantes de cette lentil- le sont rendues imperméables à la lumière, comme indiqué par le hachurage en traits pleinso L'autre lentille est masquée de la manière indiquée par des hachures en traits discontinus de façon que la lumière soit seulement admise à travers l'aire comprise entre deux plans verticaux K, k1 situés
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de part et d'autre de l'axe optique.
Dans le cas de la disposition des parties masquées représentée à la figure 6, non seulement les deux aires verticalement espacées u et v de la bande de la lentille antérieure existant entre les plans H, Hl, mais aussi à l'aire intermédiaire w sont des surfaces utiles. Ceci ne diminue pas l'effet da relief dans une mesure perceptible mais, par ailleurs, la zone w contribue à accroître l'admission de la lumière à travers la partie utile de la lentille antérieure,ce qui présente une importance particuliè- re dans la prise de vues instantanées.
@ Il y a lieu de noter que, dans le cas d'un système de lentilles tel que celui représenté à la figure 6, les rayons lumineux admis à travers la zone de la lentille antérieure qui se trouve entre les plans H, Hl seront réfractés avant d'atteindre l'autre lentille, de sorte qu'ils seront distri- bués dans .une direction verticale sur la totalité ou une partie importante de la surface de la seconde lentille. Par conséquent, la totalité ou une partie importante de la surface de la seconde lentille qui est située entre les plans K et Kl agira de manière à transmettre la lumière admise à tra- vers la surface utile de la lentille antérieure.
En fait, on a constaté que, par l'effet de la réfraction qui intervient dans la lentille antérieure, la surface utile de la seconde lentille recevra principalement la lumière des zones extérieures de la surface utile de la lentille antérieure,de sorte que, en réalité, le système de lentilles, de la figure 6 effectuera d'une manière prédominante un effet de flou espacé ou déporté des points d'image, mais il y aura aussi évidemment des points d'image d'intensité moindre en- tre les groupes principaux de points d'image.
On a trouvé, et ceci constitue aussi une caractéristique de la présente invention, qu'on peut augmenter l'effet de relief en effectuant la mise au point de l'image sur une surface courbe convexe, l'invention effectuant par conséquent le guidage de la pellicule 5 le long d'une sur- face courbe 6 dans la zone d'exposition, comme cela est représenté à la figure 7.
La figure 8 représente la façon dont le flou stéréoscopique est produit dans une image. 11 ressort de cette figure que chacune des surfaces d'une paire de surfaces diamétralement opposées d'une lentille analyse et projette respectivement certaines des surfaces r et rl d'un objet que l'au- tre ne projette pas. Ce flou stéréoscopique semble devoir être un facteur important de l'effet de relief obtenu par l'invention.
Ainsi qu'il a été mentionné précédemment, on peut obtenir un ef- fet de relief ou stéréoscopique accru en faisant usage d'images exposées alternativement entre des surfaces mutuellement espacées d'une lentille.
Dans le cas d'un système de lentilles tel que celui représenté aux figures 4 et 5, par exemple, un tel effet accru peut être obtenu à l'aide d'un ob- turateur rotatif qui laisse passer la lumière alternativement à travers les deux surfaces utiles de la lentille antérieure, comme l'indiquent les droits pointillés 10 de la figure 5.
Il doit être entendu que, dans toutes les formes de réalisation, de l'invention, le point de savoir s'il est fait usage de lentilles complè- tes qui sont masquées de la manière susindiquée ou de lentilles segmentaires qui ne couvrent que les surfaces utiles, est sans importance. De plus,.il est évident que de nombreux systèmes de lentilles autres que ceux qui ont été représentés sur les dessins peuvent être établis d'une manière propre à assurer un effet de flou de l'image principalement dans la direction ho- rizontale ou même un effet de flou principalement déporté ou espacé.
Comme il a été indiqué précédemment, il est préférable que les images soient représentées ou exposées à la vue de l'observateur à l'aide d'un système optique qui forme une image virtuelle et l'on a trouvé que des résultats particulièrement satisfaisants sont obtenus lorsque les ima- ges sont exposées à la vue à l'aide de l'un quelconque des-systèmes décrits dans la demande de brevet français précitée. Un exemple de ces systèmes a été représenté sur les figures 9 et 10 du dessin annexéo
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Dans ces figures, 11 représente un appareil de projection d'un type courant qui projette une image sur la surface concave réfléchissante d'un miroir cylindrique 12, laquelle face réfléchit la lumière sur un écran à images 13 pour former une image sur cet écran.
Cette image de l'écran 13 forme à son tour une image virtuelle 14, à l'aide de la même surface réflé- chissante cylindrique, et cette image virtuelle devient visible pour un ob- servateur 15 situé à l'avant du miroir 12 dans l'espace existant entre ce miroir et l'appareil de projection.
Sur la figure 10, le champ de l'image formée sur l'écran 13 a été indiquée par la zone hachurée. On voit à la figure 9 que l'axe de la surfa- ce réfléchissante cylindrique fait avec l'axe optique de l'appareil de pro- jection 11 un angle qui diffère de 90 degrés. L'image ainsi formée sur l'é- cran 13 à l'aide de la surface cylindrique 12 sera légèrement déformée dans la direction axiale du miroir en raison de l'inclinaison de la surface cylin- drique 12 par rapport à l'axe optique 16, c'est-à-dire que les dimensions de cette image dans la direction en question seront amplifiées par rapport aux dimensions de l'image dans une direction perpendiculaires à ladite di- rection axiale.
Toutefois, en raison de l'agrandissement donné simultané- ment dans la direction transversale à l'image formée par la surface 12, l'i- mage finale 14 apparaîtra sans la distorsion précédemment occasionnée par l'inclinaison de la surface réfléchissante, et elle aura en même temps un effet de relief.
Bien que d'autres systèmes optiques propres à former une image virtuelle puissent évidemment être substitués à celui des figures 9 et 10; on a obtenu des résultats particulièrement avantageux avec ce dernier et avec des systèmes équivalents parce que l'image virtuelle est formée uni- quement par une mise au point sensiblement transversale, qui se combine avec le flou sensiblement transversal de l'image projetée pour donner un effet de relief très prononcé.
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IMPROVEMENTS TO OPTICAL EQUIPMENT USED TO FOCUS PHOTOGRAPHIC IMAGES FOR A REPRODUCTION WITH A RELIEF EFFECT.
The present invention relates to the art of recording or reproducing its images using optical apparatus of the type used in photography, cinematography and television or in the presentation of. advertising or other signs. More particularly, this invention relates to means and devices suitable for giving an observer the impression that the image exposed to his sight has a certain depth or relief.
This invention is based on certain observations relating to the way in which objectives, and other optical systems, behave in the process of taking and projecting images.
It is well known that when, in the process of taking a picture, an image of a scene is brought into focus on the film, or other recording agent, with the aid of an optical system, for example using a single lens, each of the elementary zones or surfaces of the lens forms a complete image of the scene and that, even if the lens is perfect, the elementary images thus formed do not coincide as - completely, except if the scene is in a * plane perpendicular to the optical axis and exactly at the focal length of the lens.
Consequently, the image, and hence the resulting photograph, has some defocusing, although with good lenses and correct adjustment the blur effect is so small that it does not 'is' not perceived by the eye.
We also know that when we observe a photographic image through an optical system which forms a virtual image visible to the observer, as, for example, when a photographic image (or the projection of such an image on a screen) is observed through a magnifying lens or after being reflected by a spherical mirror, the observer sees the image with a certain impression of depth.
We think that this feeling of depth is due to the defect
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focus communicated to the image when it was taken and various attempts have been made to take advantage of this effect to project or otherwise show images with what is called a focus effect. relief.
The present invention relates, in the same vein to new and improved methods relating to the development of photographic images with a relief effect, whether it is a question of the taking or the representation of said images. images.
To better understand the principles of the invention, it is first necessary to consider the nature of the above-mentioned defocus.
This defocusing can have several causes, but it seems that the most important causes which explain the possibility of a representation with relief effect of the image, lie in part in the defocusing due to the depth of field and partly in the stereoscopic effect or defocusing due to the edge effect, the first effect being caused by the fact that the points of the scene are not all at the same distance from the optical center , so that the projection of points outside the exact plane on which the lens is focused takes the form of small scattering circles, while the other defocus is due to causes the fields of view of the elementary surfaces of the lens to differ slightly.
These two blurring effects will be understood hereinafter under the term "circular blurring", since points of the respective elementary images which represent the same point on the scene are distributed within a circular area.
In addition, these blurring effects will be said to be "continuous" in the sense that the elementary images are distributed uniformly and have between them only an infinitely small partial overlap.
Now, it has been discovered, in accordance with the invention, that an improvement in the relief effect is obtained in the representation of an image, if ,. while the image is being taken, the scene is projected onto the filmstrip so that a different kind of blur is obtained. A plausible explanation for the improved results obtained is as follows
The eyes of the observer of a virtual image obtained from the blurred image unconsciously focus on different groups of elementary images, so that they receive different impressions, which combine them to give a feeling of relief.
However, the differences between the elementary images on which the eyes are focused are mainly those having a horizontal direction, while the out-of-focus in a vertical direction is exactly in its actual form.
Therefore, it was right to hope, and this has moreover been confirmed by the present invention, that an improved result would be obtained if the blurring effect was created mainly in a horizontal direction, or even in a deported or discontinuous manner, which means that the elementary images would appear in the form of groups without infinitesimal overlap.
Consequently, the invention consists, according to one of its essential characteristics, in bringing about the focusing of light rays emanating from a scene through portions of an objective, or system of lenses, chosen so as to cause a lack of focus of the image mainly in one dimension; where according to a preferred form of replenishment of this characteristic, this defect in focusing of the image is chosen so that it is offset, at least in a predominant manner.
Lens systems established to create such a blurring effect may include useful lens surfaces which are elongated in shape or which are spaced apart, and it should be understood that in the case of complex lenses it is must take into account the path followed by the light rays through the lens. It should further be understood that, for best results, the elongated shape or spacing of said surfaces
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should normally be in the horizontal direction.
The images obtained in accordance with the principles which have just been summarily explained will already by themselves, or after projection on an ordinary screen, have a more marked perspective effect than ordinary images, but it is appropriate, in order to take full advantage of invention, whether the images are displayed to view as optically focused virtual images, preferably using systems comprising a cylindrical or conical observation mirror with horizontal curvature, as described in French patent application filed on January 12, 1950 for "Processes and devices for exposing a series of images to sight".
Alternatively or in conjunction with the virtual representation, the elementary images brought into focus through spaced or offset portions of the lens can be taken and represented alternately and it has been found that this increases the tendency of eyes to interpret the blur of the image stereoscopically.
This stereoscopic effect differs from ordinary stereoscopy in that the elementary exposures taking place during the shooting are made through spaced or remote portions of the same lens (or lens system) without this The lens (or lens system) is moved between the individual exposures, while the projection of the elementary images, with a view to their reproduction, is again carried out through a single optical system.
It should be noted that, for this reason, no flickering occurs, even though the viewer's vision would fail to be in synchronicity with the alternation of elementary images.
Other characteristics and advantages of the invention will become apparent in the course of the description given below of some embodiments of said invention, with reference to the appended drawing, in which @
Figure 1 shows the focus of light rays emanating from two points of the optical axis of an ordinary lens, the purpose of this figure being to explain the principles of the invention.
Figure 2 represents on an enlarged scale the positions occupied in the image plane by the image points which are formed by a point on the scene located outside the focal plane when this point is projected by the various elementary surfaces of the optical system.
Figure 3 is a view similar to Figure 2 but showing a limitation of imaging according to the invention.
Figures 4 and 5 show an optical system with screens according to the invention, this system being respectively a sectional view through the line II-II of Figure 5 and a front view ,,
Figure 6 is a front view of another example of an optical system with screens according to the invention.
FIG. 7 schematically represents a detail of a device suitable for guiding the film advantageously in a photographic camera according to the invention.
Figure 8 illustrates the focusing of light rays from a three-dimensional object using spaced portions of a lens.
Figures 9 and 10 are respectively a schematic elevational view and a plan view of one form of projection apparatus which may advantageously be applied for image reproduction according to the invention.
According to Figure 1, there is designated by 1 an optical system which has been represented by a single lens for the sake of simplicity. F, F denote the main focal points of the lens. And A is a point on the optical axis 0 of this lens which is located at the exact focal length to which the lens has been set. Consequently, all the light rays emanating from point A will converge at a single point on the plane B of the image so as to form a sharp image of point A. We have shown in C
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another point of the optical axis 0 which is, however, farther from the lens 1 than the point A. The light rays emanating from the point C converge at the point c of the optical axis, but this point is located at the front of the woolen plan B.
In photographic shooting, the light sensitive film is located in the plane B of the image, so that the light rays emanating from point C do not converge at the point of intersection of the sensitive film. and the optical axis.
If it is assumed that the marginal zone of the lens situated outside the cylindrical surface designated by L has been subdivided into elementary sections, each of these sections will form a distinct image cl, c2 cn (figure 2) du, point C, these points cl, c2 ....... cn being distributed on a circle described around the optical axis 0, figure 2. In a photographic image taken in the usual manner, these points are combine to give a blurred image of point c The degree of blur, i.e. the mutual distance between the points in question, is however in most cases so small that the eyes of a observer do not perceive it.
However, if an observer sees the image through a magnifying lens, he will have the impression of a certain, albeit not very pronounced, relief of the image. In accordance with the invention, it has been discovered that this relief effect can be amplified by eliminating all the elementary image points formed by the parts of the lens situated respectively above and below a zone extending horizontally from the anterior lens of the objective, that is to say, in this case, from lens 1. For example, the image points located at the 'outside the parallel lines M, M1 (Figure 2) can be eliminated.
This will result in imaging such as that shown in Fig. 3 in which the two groups of image points c3 c4 c5 and c8c9 ci which are spaced apart in the di- A horizontal cross-section of a well-defined distance, although very small, will give a relatively pronounced relief aspect of the photographic image, especially when this image is observed through an optical system forming a virtual image.
When use is made of an anastigmat composed of two sets of lenses 2 and 3, an image formation such as that shown in figure 3 can be obtained by masking the lenses of one of the sets of the same way. - re indicated in Figures 4 and 5, so that only the non-hatched surfaces of one of the sets of lenses, the previous set 2 in the present example, allow light to pass, while the remaining surfaces (hatched) these two lenses are masked, which is obtained for example by blackening the surfaces in question of the lens or by placing a screen or diaphragm (not shown) at the front or at the back of the two lenses of this set, or between these two lenses.
The two translucent areas, which have been shown as circular surfaces 4 in Figure 5, but which could have other suitable shapes, are located at a relatively large distance from each other with respect to the diameter. of the lens, and preferably as close as possible to the marginal portions of said lens, since the distance which separates the two groups of image points, for example the points c4 and c5 of FIG. 3, is - will be all the greater and consequently the effect of relief all the more pronounced as the distance separating the two useful surfaces 4 will be greater.
A somewhat different way of hiding a slow% - les system is shown in Figure 6.
In this case, the system comprises at least two lenses and, in accordance with the invention, the anterior lens is masked so that only light is admitted through an area between two horizontal planes H, H, respectively situated at the above and below the optical axis 0, while the remaining portions of this lens are made impervious to light, as indicated by the solid hatching auto The other lens is masked as indicated by hatching in broken lines so that light is only admitted through the area between two vertical planes K, k1 located
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on either side of the optical axis.
In the case of the arrangement of the masked parts shown in FIG. 6, not only the two vertically spaced areas u and v of the strip of the anterior lens existing between the planes H, Hl, but also at the intermediate area w are useful surfaces. This does not diminish the relief effect to a perceptible extent but, on the other hand, the area w helps to increase the admission of light through the useful part of the anterior lens, which is of particular importance in the case of instant shooting.
@ It should be noted that, in the case of a lens system such as that shown in figure 6, the light rays admitted through the area of the anterior lens which is between the planes H, Hl will be refracted before reaching the other lens, so that they will be distributed in a vertical direction over all or a substantial part of the surface of the second lens. Therefore, all or a substantial part of the area of the second lens which is located between the K and K1 planes will act to transmit the light admitted through the useful area of the anterior lens.
In fact, it has been found that, by the effect of the refraction which takes place in the anterior lens, the useful surface of the second lens will mainly receive light from the outer areas of the useful surface of the anterior lens, so that, in In reality, the lens system of Figure 6 will predominantly perform a blur effect spaced or offset from the image points, but there will obviously also be image points of lesser intensity between the groups. main image points.
It has been found, and this also constitutes a characteristic of the present invention, that the relief effect can be increased by bringing the image into focus on a convex curved surface, the invention consequently effecting the guiding of the image. film 5 along a curved surface 6 in the exposure area, as shown in Figure 7.
Figure 8 shows how stereoscopic blur is produced in an image. It can be seen from this figure that each of the surfaces of a pair of diametrically opposed surfaces of a lens analyzes and projects, respectively, some of the surfaces r and r1 of an object which the other does not project. This stereoscopic blurring seems to have to be an important factor of the relief effect obtained by the invention.
As previously mentioned, an increased relief or stereoscopic effect can be obtained by making use of images exposed alternately between mutually spaced surfaces of a lens.
In the case of a lens system such as that shown in Figures 4 and 5, for example, such an increased effect can be obtained by means of a rotary shutter which allows light to pass alternately through the two. effective surfaces of the anterior lens, as indicated by the dotted lines 10 in Figure 5.
It should be understood that in all embodiments of the invention whether use is made of complete lenses which are masked in the above manner or of segmental lenses which only cover the surfaces. useful, is irrelevant. In addition, it is evident that many lens systems other than those which have been shown in the drawings can be set up in such a manner as to ensure a blurring effect of the image mainly in the horizontal direction or even in the horizontal direction. a mainly deported or spaced blur effect.
As indicated above, it is preferable that the images are represented or displayed in the view of the observer using an optical system which forms a virtual image and it has been found that particularly satisfactory results are obtained. obtained when the images are exposed to view using any one of the systems described in the aforementioned French patent application. An example of these systems has been shown in Figures 9 and 10 of the accompanying drawing.
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In these figures, 11 shows a projection apparatus of a common type which projects an image on the concave reflecting surface of a cylindrical mirror 12, which face reflects light onto an image screen 13 to form an image on this screen.
This image of the screen 13 in turn forms a virtual image 14, using the same cylindrical reflecting surface, and this virtual image becomes visible to an observer 15 located in front of the mirror 12 in. the space between this mirror and the projection device.
In Fig. 10, the field of the image formed on the screen 13 has been indicated by the hatched area. It can be seen from FIG. 9 that the axis of the cylindrical reflecting surface makes with the optical axis of the projection apparatus 11 an angle which differs from 90 degrees. The image thus formed on the screen 13 with the aid of the cylindrical surface 12 will be slightly distorted in the axial direction of the mirror due to the inclination of the cylindrical surface 12 with respect to the optical axis. 16, i.e. the dimensions of this image in the direction in question will be magnified relative to the dimensions of the image in a direction perpendicular to said axial direction.
However, due to the magnification given simultaneously in the direction transverse to the image formed by the surface 12, the final image 14 will appear without the distortion previously caused by the tilt of the reflecting surface, and it at the same time will have a relief effect.
Although other optical systems suitable for forming a virtual image can obviously be substituted for that of FIGS. 9 and 10; particularly advantageous results have been obtained with the latter and with equivalent systems because the virtual image is formed only by a substantially transverse focus, which combines with the substantially transverse blur of the projected image to give a very pronounced relief effect.