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" Procédé de projection d'images stéréoscopiques au moyen de la lumière polarisée ".
L'invention a pour objet un procédé de reproduction d'images stéréoscopiques au moyen de la lumière polarisée . Des procédés de ce genre sont déjà connus et reposent sur le fait que deux images partielles polarisées différemment sont projetées sur un écran sur lequel elles sont observées , par exemple par un analyseur correspondant , par exemple sous forme de lunettes , chaque oeil percevant l'image qui lui est destinée . Pour rendre, lors de l'observation , l'effet de l'extinction des images par- tielles droites et gauches respectivement , indépendant de la position de l'analyseur conditionnée par l'inclinaison de la têtP
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on en est venu à l'utilisation d'images polarisées circulairement à droite et à gauche . Dans des procédés de ce genre , on devait tenir compte jusqu'à présent d'une perte essentielle de lumière .
C'est pourquoi , afin d'atteindre une reproduction d'images stéré- oscopiques, pratiquement exempte de perte de lumière, on propose, selon l'invention , de décomposer les deux images partielles à projeter par un polariseur d'interférence (polariseur à ré- flexion) , chacune en deux paires d'images polarisées linéaire- ment , perpendiculairement l'une à l'autre , et se superposant dans les surfaces de sortie du polariseur d'interférence .
Ces paires d'images sont polarisées circulairement à droite et à gau- che par une laquette #/4 montée sur chacune des deux surfaces de sortie du polariseur d'interférence , dont les axes optiques perpendiculaires l'un à l'autre sont orientés de telle manière qu'ils se trouvent dans un angle de 45 relativement aux plans polaires des images et ces paires d'images sont mises en super- position sur un écran de projection .
Ce degré de polarisation pratiquement le plus uniforme possible pour toutes les quatre images individuelles s'obtient par l'utilisation d'un polari- seur d'interférence , dans lequel le rayon traversant en ligne droite la couche d'interférence a un angle d'incidence qui a le degré de polarisation optimum pour la matière utilisée , par exemple de 55 pour le verre ordinaire ; dans ce polarisaseur d'interférence , le rayon venant du côté opposé a le même angle d'incidence et en conséquence les rayons réfléchis chaque fois avec le même degré de polarisation , mais avec un plan de polari- sation tourné de 90 , sont déviés parallèlement à chacun des rayons traversant en ligne droite .
Le dispositif d'interférence a , dans ce cas , la forme d'un ensemble constructif unitaire , dans lequel aussi bien les deux surfaces d'entrée de la lumière que les deux surfaces de sortie se trouvent soit directement l'une contre l'autre pour former un ensemble , soit séparées l'une de l'autre par une distance quelconque . La projection
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d'une paire , parmi les quatre images partielles mélangées par paires , peut être obtenue par un système unique polarisé soit linéairementsoit circulairement au lieu de l'être par deux objectifs de reproduction .
Pour superposer exactement les pai- res d'images sur l'écran de projection , on a monté sur les ob- jectifs des dispositifs de mise au point ou bien on a prévu des dispositifs de prismes qui rendent possible aussi bien le déplacement latéral des images projetées que leur déplacement ver. le haut ou vers le bas . Un dispositif travaillant selon ce pro- cédé offre , en plus d'un fonctionnement pratiquement exempt de pertes de lumière , l'avantage d'une construction extraordinai- rement simple et peu coûteuse .
Sur le dessin , on a représenté , à titre d'exemple non limitatif , une forme de réalisation de l'invention .
La figure 1 représente l'agencement schématique des organes optiques de l'appareil de projection .
La figure 2 représente la vue d'un polariseur d'in- terférence dont les surfaces d'entrée s'appliquent directement l'une contre l'autre .
La figure 3 représente la vue d'un polariseur d'in- terférence dont les surfaces d'entrée sont séparées l'une de l'autre.
La figure 4 représente le plan de polarisation d'une des images et le plan de polarisation perpendiculaire associé de la même image .
La figure 5 représente le plan de polarisation de l'autre image et le plan de polarisation perpendiculaire au premier , associé à la même image sur la deuxième surface de sortie .
Sur la figure 1 , la source lumineuse (lampe à incan- descence du projecteur ) est désignée par 1 , son réflecteur par la¯ , et le condensateur par 2 ; 3a et 3b sont les deux diaposi- tifs stéréoscopiques juxtaposés ou superposés , qui peuvent être
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soit noirs et blancs , soit en couleurs . Dans le cas présent , il peut s'agir , aussi bien des dispositifs d'an projecteur à images fixes que des images mobiles d'un projecteur à film étroit ou d'un appareil normal de projection cinématographique . Le format des images ne joue ici aucun rôle . Le dispositif , selon le procédé proposé , peut être adapté à n'importe quel format.
Il est également indifférent que les diapositifs à projeter soient montés séparément ou qu'ils se trouvent sur un film com- mun ou sur une plaque de verre commune . 4 et 6 forment les sur- faces extérieures d'un polariseur d'interférence ( polariseur à réflexion) connu en soi et pratiquement exempt de pertes de lumière , lesquelles surfaces extérieures sont à réflexion totale Ce polariseur est , à la façon connue , de préférence en verre.
La surface polarisante proprement dite est représentée par 5 .
Cette couche alternée polarisante 5 est une couche de sulfure de zinc et de cryolithe vaporisée , à la manière connue , et collée.
A la place des surfaces 4 et 6 à réflexion totale , on peut aussi utiliser des dispositifs de miroir , dans lesquels le polari- - eur d'interférence en verre formerait un ensemble limité par ' les points A, B, C et D .
Si les diapositifs 3a et 3b sont irradiés par la sour ce lumineuse 1 par l'intermédiaire du condensateur 2 , les ray- ons lumineux 10 de l'image 3b sont réfléchis totalement sur la surface 4 et rencontrent la couche alternée 5. Les rayons lumineu incidents sont décomposés sur cette surface et , notamment , le rayon lumineux 10 est réfléchi totalement une fois sur la surfa- ce 5 , est polarisé linéairement dans un plan avec un rendement de 96% et quitte le polariseur suivant le rayon 10a . La deux- ième partie des rayons 10 tombant sur 5 traverse en ligne droite la couche alternée 5 , rencontre la surface de limitation 6 à réflexion totale du polariseur d'interférence et quitte celui- ci suivant le rayon 10b avec une direction de polarisation per- pendiculaire à 10a .
Ce rayon est polarisé linéairement pratique
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ment à 160%. Ces deux rayons 10a , 10b contiennent chacun prati- quement 50% de la lumière totale quia traversé le diapositif 3b.
Le rayon 10a n'est pas polarisé à 100%, mais contient encore une petite fraction de lumière non polarisée , ce qui s'est révé- lé comme non gênant en pratique .
Le diapositif 3a envoie ses rayons 11 également sur la couche alternée 5 et cette fois sur l'autre face de la couche alternée vers la surface de réflexion 6 . Là , le rayon 11 tra- verse d'une part la couche alternée 5 et quitte , suivant le ray- on 11a, le polaris--eur d'interférence , son degré de polarisa- tion atteignant alors pratiquement 100%. Sa direction d'oscilla- tion est alors exactement perpendiculaire au plan de polarisation du rayon 10a , qui est émis par l'image 3b .
Mais le rayon 11 est en outre , totalement réfléchi sur la couche alternée 5 et est polarisé linéairement , de ce fait , perpendiculairement à la direction d'oscillation de lla , auquel cas le degré de polarisa- tion est égal à environ 96% . Cette fraction du rayon 11, réflé- chie en 5,,est totalement réfléchie sur la surface de délimitation 6 à réflexion totale du polariseur d'interférence et quitte suivant le rayon llb le polariseur , son plan de polarisation se trouvant alors perpendiculaire à celui de lOb .
Sur les deux surfaces de sortie 12a et 12b du polari- seur d'interférence se trouvent ainsi chaque fois deux paires d'images dont les rayons lumineux sont polarisés linéairement et perpendiculairement l'un à l'autre . Mais alors une des images sur la surface 12b appartient au diapositif 3a, représentée par le rayon lla , tandis que la deuxième image du diapositif 3b, polarisée perpendiculairement à la première , provient du diapo- sitif 3b et est indiquée par le rayon 10a .
Sur la surface de sortie 12a , par contre , sur laquel le se trouve aussi une paire d'images , l'image représentée par le rayon lOb provient du diapositif 3b . Dans ce cas , l'image , provenant de 3b , représentée par le rayon 10b, est polarisée
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exactement perpendiculairement à la même image sur la surface 12b , image qui est représentée par le rayon 10a .De nouveau et inversement , l'image représentée sur la surface 12a avec son rayon llb est polarisée perpendiculairement à la même image 3a sur la surface de sortie 12b, image qui est représentée par le rayon lla .
Sur les figures 4 et 5 , ces conditions,.sont représen- tées encore une fois en détail . Pour une meilleure représenta- tion des conditions , l'image 3a de la figure 4 et l'image 3b de la figure 5 ont été représentées isolément . En réalité , les deux séries d'images (figures 4 et 5) sont superposées.
Sur la figure 4 , 6 représente , vu de devant,le plan de polarisation d'une des images qui correspond , par exemple , au rayon 10a de la figure 1 . 17 désigne le plan de polarisation de la deuxième image , disposé perpendiculairement au premier , sur la deuxième surface de sortie 12a , qui correspond par con- séquent au rayon lOb .
De façon correspondante , 18 représente la surface de polarisation de l'autre image , qui est ainsi perpendiculaire à 16 , tandis que 19 représente la direction de polarisation sur la deuxième surface de sortie .
Les deux diapositifs à projeter 3a et 3b sont décompo- sés ainsi pratiquement chacun en deux paires d'images polarisées linéairement et perpendiculairement l'une à l'autre , qui sont superposées dans le's surfaces de sortie 12a et 12b de sorte qu'au total , il y a quatre images .
Il paraît tout d'abord impossible de séparer à nouveau, au cours de la projection , ce mélange de quatre images dont les plans de polarisation sont perpendiculaires l'un à l'autre .
Cette conception est cependant corrente pour autant qu'il s'agit d'une projection avec de la lumière polarisée linéairement.
Mais une possibilité surprenante de séparation parfai- te de ces images s'est révélée par l'utilisation de la polarisa-
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tion circulaire ou elliptique . Pour plus de simplicité , on ne parlera ci-après que de polarisation circulaire ..
Sur la figure 1 , 7 et 8 désignent chacun une plaquette #/4, qui est associée à chacune des surfaces de sortie 12a et 12b du polariseur d'interférence . Cette plaquette A/4 peut être , de préférence , une feuille d'hydrate de cellulose ou être du quartz , du gypse et du mica ou , le cas échéant , un parallé- lipipède de Fresnel . Les axes optiques des plaquettes #/4 7 et 8 sont perpendiculaires l'un à l'autre et sont orientés de telle manière qu'ils forment un angle de 45 relativement aux plans de polarisation des images en 12a et en 12b . La figure 4 rend plus clair les effets optiques qui se produisent alors .
Sur la figure 4 , 16 et 17 désignent les directions linéaires de polarisation . 20 et 21 sont les axes optiques des plaquettes A/4 qui sont d'une part perpendiculaires l'un à l'au- tre , et en outre forment un angle de 45 avec les plans des pola- riseurs linéaires . Dans les deux cas , on a maintenant une po- larisation circulaire qui est représentée par des demi-cercles indiqués par des flèches et qui a le même sens de rotation pour les deux images partielles . Sur la figure 5 , les images polari- sées linéairement sont inversées et représentées par 18 et 19 .
Sur l'arrangement de la figure 4 , les positions des axes optiques des plaquettes /\/4 sont représentés par 20 et 21 , et de même sur la figure 5 où elles sont indiquées aussi par 20 et 21 . Il s'en- suit que les images de la figure 5 ont maintenant impérativement un sens de rotation exactement opposé à celui de la figure 4 ,ce qui est représenté par des demi-cercles munis de flèches .
Dans les surfaces de sort.ie 12a et 12b de la figure 1 , les deux images appartenant à 3a sont polarisées , par exemple circulairement à droite , et les deux images appartenant à 3b, de façon correspondante,circulairement à gauche .
Si les quatre images partielles , dont deux se trouvent chaque fois dans les surfaces de sortie 12a et 12b , sont proje-
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tées,à l'aide de deux objectifs 9a et 9b,sur une surface de pro- jection métallisée les deux diapositifs stéréoscopiques 3a et 3b apparaissent en relief lorsqu'on les observe avec une paire de lunettes qui éteint pour un oeil la lumière polarisée circu- lairement à gauche et , pour l'autre oeil , la lumière polarisée circulairement à droite .
Dans la division des rayons au moyen de polariseurs , établis sur le principe des couches minces , il se produit de grosses difficultés en ce sens que l'angle de déviation pour la polarisation la plus totale possible ne peut pas être égal à 90 , puisque , pour le degré de polarisation dans la couche mince , l'angle de Brewster est primordial , qui est essentiellement dif- férent de l'angle d'incidence égal à 45 . Ainsi , par exemple , la constitution de la couche pour obtenir une polarisation totale de 45 , devrait être telle qu'une des couches ait un indice de réfraction égal à 1,40 , et l'autre couche un indice de réfraction égal à 1,65 .
Cette petite différence entre les indices de réfraction , nécessite de nouveau un nombre de couches individuelles si grand qu'il se produirait une augmentation du prix de revient des polariseurs telle que l'on ne pourrait pas opérer facilement avec ceux-ci .
Pour cette raisonon propose de choisir l'angle d'inci- dence supérieur à 45 . Dans ces cas , on utilise pour le verre , des polariseurs d'interférence , qui sont constitués avec un angle de 45 . On renonce alors , de propos délibéré , à une polarisation totale de toutes les quatre images partielles ; cependant.le degré de polarisation est suffisamment élevé pour qu'on obtienne une séparation d'images exempte de troubles de toutes les quatre images individuelles. Mais son avantage prin- cipal consiste en ce que le degré de polarisation de toutes les quatre images isolées est pratiquement le même , ce qui est né- cessaire pour empêcher la vision d'images doubles par l'observa- teur .
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Sarcla figure 2 , on a représenté un corps de ce genre.
22a et 22b sont les deux surfaces d'entrée du polariseur , devant lesquelles le film se déroule , une image étant associée à chaque surface partielle . Dans ce cas , les images peuvent être aussi bien superposées que juxtaposées . 23 est un des miroirs , qui réfléchissent les rayons de telle sorte qu'ils tombent , avec un angle d'incidence de 55 , sur la couche alternée et y sont subdi- visés , pendant que , sur la face opposée , la lumière de la deux- ièmé image , en traversée rectiligne , rencontre la couche alter- née également avec un angle d'incidence de 55 et y est décomposée en deux rayons qui sont polarisés aussi perpendiculairement l'un à l'autre . 24 est le deuxième miroir , qui dévie les deux rayons et les laisse sortir parallèlement à la première paire de rayons .
L'écartement entre les deux surfaces de sortie peut être alors adapté à tous les besoins pratiques à des distances plus ou moins rapprochées . Il est cependant nécessaire que tout le polariseur d'interférence soit un élément de construction unitaire , de pré- férence en verre poli et collé .
De façon identique à celle dont les surfaces de sortie s'appliquent l'une contre l'autre ou peuvent être écartées d'une distance quelconque l'une de l'autre , les surfaces d'entrée Figu@ re 3 peuvent être écartées d'une distance quelconque . Par ce moyen , le polariseur est également approprié au procédé de pro- jection par deux rubans (machines jumelles) . Les plaquettes #/4 nécessaires , prévues sur les surfaces de sortie , sont indiquées par les lignes diagonales 7 et 8 .
Les mêmes plaquettes /4 peuvent être montées aussi sur les deux surfaces d'entrée 22a et 22b .Elles n'ont alors aucune action optique lors de l'entrée de la lumière dans le polariseur, mais tout le polariseur peut cependant , le cas échéant , être utilisé en direction opposée .
Au cours de la projection des images polarisées circu- lairement , il faut veiller à ce que les images partielles correc
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pondantes des surfaces 12a et 12b se superposent avec une grande précision sur l'écran de projection . A cet effet , le cas éché- ant , on peut utiliser , pour la correction des déplacements relatifs , même très minimes , des axes longitudinaux des deux systèmes optiques , des prismes compensateurs 13a , 13b , 14a et 14b , auquel cas soit ceux-ci , soit les deux objectifs 9a ,9b doivent être munis d'un dispositif de mise au point , qui , en plus de la mise au point précise nécessaire des images à la ma- nière connue , permet aussi bien une rotation latérale qu'une mise en position soulevée ou abaissée dans de petites limites (cf. les cercles 15) .
A l'aide du dispositif décrit , il est possible en outre , en supprimant un des deux objectifs 9a et 9b de la figu- re 1 , de réaliser une projection d'images stéréoscopiques avec un objectif unique , bien entendu en tenant compte d'une perte importante de lumière .
La projection des images à partir de la surface 12a ou 12b peut avoir lieu en supprimant les plaquettes 7 et 8 #/4, même polarisées linéairement , et cette projection être observée, de façon correspondante , avec une paire de lunettes polarisées linéairement .
Il faut tenir compte de ce que , pour des projections dans des salles relativement petites , notamment pour des projec tions à domicile , cet arrangement essentiellement plus simple et moins coûteux suffira dans de nombreux cas . Un appareillage de ce genre présenterait , en outre , l'avantage de pouvoir être agrandi pour le montage d'un deuxième objectif pour amélio- rer son rendement .