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SYSTEME PRODUISANT LA VISION STEREOSCOPIQUE EN PARTANT D'UNE SEULE IMAGEo
La présente invention est relative à un système pour la vision du relief. Elle a pour but d'obtenir la perception du relief au moyen d'une seule représentation des objets considérés ou d'une seule série de telles représentations, et non d'un couple ou d'une série de couples de telles représentations, comme c'est le cas dans les systèmes connus.
La représentation utilisée ici pour la perception du relief peut être une photographie, une image obtenue ou reproduite électroniquement, par procédé magnétique, par fluorescence, par projection directe ou indirecte; on peut encore employer un dessin avec indication des perspectives, etc. Il peut également s'agir d'une succession de telles représentations ou encore d'une image de télévision. L'invention est donc applicable à la vision sté- réoscopique, au cinéma en relief, à la télévision en relief, etc.
Le système suivant la présente invention comprend au moins un dispositif optique donnant au moins une image déformée, de préférence suivant une direction, d'une représentation d'au moins un objet, cette déformation n'étant pas constante dans les diverses zones de l'image, des moyens étant prévus pour permettre la vision, par un seul des yeux de l'observateur, de l'image déformée, des moyens étant en outre prévus pour faire voir à l'autre oeil, une autre image de ladite représentation.
Dans une forme de réalisation avantageuse, il est prévu un dispositif optique donnant au moins une seconde image déformée, de préférence suivant une direction, de la représentation susdite, les déformations des deux images déformées étant différentes, des moyens étant prévus pour permettre la vision par un oeil d'une des images déformées et la vision par l'autre oeil de l'autre image déformée.
Dans une forme d'exécution particulière, le système comprend des
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moyens pour ramener la distance des bords extérieurs de l'image, sensiblement à la valeur qu'elle aurait si l'image n'était pas déformée.
D'autres détsils et particularités de l'invention ressortiront de la description, donnée ci-après avec référence aux dessins annexés, de diverses formes de réalisation particulières de l'objet de 1'invention reprises ci-après, à titre d'exemples non limitatifs.
Les figures 1 à 4 sont des croquis schématiques relatifs à la déformation théorique des images.
La figure 5 représente schématiquement un moyen de tailler un ménisque.
La figure 6 montre la forme d'un oculaire et d'un objectif.
La figure 7 donne la disposition relative des éléments d'un système conforme à l'invention.
La figure 8 se rapporte à un autre système conforme à l'inven - tion.
La figure 9 montre trois dispositions de filtres polarisants.
On sait que l'impression de relief résulte du fait que, par suite de la vision binoculaire, la différence des angles de visée pour les deux yeux varie avec la distance de l'objet observé. Les demandeurs ont trouvé que si, par un procédé optique, on arrive à faire varier cette différence de manière qu'elle ne soit pas la même pour toutes les parties de la représentation de départ, on crée une impression subjective de relief, parce que ces différentes parties sont vues à des distances différentes.
Si l'on considère (figure 1) un système optique S constitué d'un ensemble réfracteur et/ou réflecteur, un point A de la représentation observée émet une multitude de rayons lumineux qui atteignent le système S sous des angles d'incidence différents. Il y a donc une série de rayons réfractés ou réfléchis. Chaque oeil O1 et O2 de l'observateur, de par sa po- sition relative différente, sélectionnera des rayons provenant de points différents de S,ce qui donnera pour chaque oeil un angle de visée différent. Dès lors, si le système optique S est constitué de façon que la différence z = tg v - tgv1 ne soit pas la même quand A se trouve à divers en- droits de la représentation observée, les divers objets représentés seront vus à des distances différentes. Il en résultera une sensation de profondeur.
En effet, bien que cette sensation soit obtenue artificiellement, on constate qu'au moment de la superposition des deux images de la représentation, le cerveau, par un phénomène psychologique, reconstitue un relief synthétique en s'aidant des effets de perspective, surtout si l'on tient compte de ces derniers; il est donc préférable que les points du centre paraissent plus éloignés que ceux des bords.
Il faut donc'arriver à déterminer le système optique nécessaire.
Celui-ci, comme on le verra plus loin peut avoir un grand nombre de formes.
On supposera d'abord que l'on désire réaliser une lentille plan-convexe (figure 2), dont la section horizontale est limitée par une courbe d'équation y=f (x). La lentille est supposée mince et les angles petits, ce qui permet de confondre les tangentes des angles avec les angles eux-mêmes.
O1 et O2 représentent les deux yeux et ont, dans le système (x, y), les coordonnées (a, e) et (a, -e). Les angles de visée v1 et v2 permet tent de définir la distance z=tg v2 - tg v1 = v2- v1' puisque les angles sont petits. Or v est une fonction de e qui est petit également. v2- v1 est donc la différence des valeurs de v pour un écart 2e; c'est donc le double de la différentielle de v, donc z = -2e v' avec v'=dv (dérivée de v de
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par rapport à e)
On voit à la figure 2 que: v =I'O'- e a s=v-I'O' s= 00' - x
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f n .oo..o......n = indice de réfraction = n r + s = u r La lentille étant mince: u - i = b
P On peut éliminer les variables x, y et e ; eneffet: av = l'O' - e s (00' - x) = y-I'O' Doncen additionnant:
av + s (00' - x) = y - e mais v = sn Donc n av + v (00' - x) = n (y - e) d'où v = n(y-e) na+OO'-x Puisque la lentille est mince, 00' et x diffèrent peu et l'on peut décrire: v=V-e/a i = nr = n (u - s) = nu - v
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u-i=u-nu+v=v+ (n - 1 ) u = h-y u-i=u-nu+v=v+ (n.-1)u= On a donc : pv - p(n - 1)u = h-y et av = y - e En différentiant : (1) pdv - p (n-1) du = - dy (h est une constante) (2 ) adv = dy - de mais (figure 3) : dy = R du cos u, parce l'arc Rdu est petit et peut être confondu avec sa corde.
On a donc : a dv = Rdu cos u - de ce qui permet de remplacer du dans l'équation (1) et d'éliminer dy entre les équations (1) et (2). On obtient ainsi
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VY dv p (n - ) - R cos u de (a+p) R cos u - ap (n-1)
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or z = -2ev' et le point A sera vu à une distance 1 = 2e z Donc 1 (a+b) R cas u - ap(n-1) Donc 1= R cos u - p (n - 1)
La distance à la quelle le point A est vu est donc une fonc - tion homographique de R cos u. Cette fonction est décroissante et le point A paraîtra d'autant plus proche que R sera grand. Comme il est intéressant pour les effets de perspective de rapprocher les bords et d'éloigner le centre, on emploiera une lentille dont le rayon de courbure augmente du cen- tre vers les bords.
On peut donc réaliser un dispositif optique qui crée 1'impres- sion de profondeur. On produit en fait une déformation de l'image qui n'est pas la même pour les deux yeux.
Le principe qui vient d'être mis en évidence peut être appliqué sous diverses formes. On peut prévoir un dispositif optique qui permette de voir avec un des yeux une image non déformée et avec l'autre une image dé- formée suivant une direction et de façon variable, c'est-à-dire qu'il ne s'agit pas d'une déformation linéaire qui n'aurait pour effet, par exemple, que de multiplier par un coefficient constant la largeur de tous les objets.
La déformation est variable, en ce sens que des distances, égales dans la représentation observée, mais qui sont placées à des endroits différents de cette représentation, deviennent inégales dans l'image déformée. On peut encore, et cela accentue l'impression de relief, observer avec un des yeux une image déformée avec une certaine loi de variation et avec l'autre oeil une image déformée suivant une autre loi de variation. Lorsque les deux images sont déformées, elles doivent l'être différemment, la différence pou- vant simplement résulter du fait que les courbes correspondant aux deux lois de variation des déformations sont symétriques.
Lorsqu'il y a deux images déformées, une pour chaque oeil, elles peuvent être produites par deux dispositifs optiques distincts ou par un dispositif unique. On reviendra plus loin sur la nature et la composition de ce dispositif.
On peut employer des lois de variation des déformations d'allu- res très diverses. On peut notamment produire un étirement progressif de l'image d'un bord vers l'autre. Une telle image peut être observée par un oeil, tandis que l'autre oeil observe l'image non déformée ou encore défor- mée en sens inverse, c'est-à-dire étirée à partir du bord de l'image où fi- nit l'étirement dans le premier cas.
On s'aperçoit ainsi que les perspectives linéaires, de même que les surfaces, figurant dans la représentation observée, varient de plus en plus fortement, dans la direction de l'étirement et davantage quand ces per- spectives ou surfaces couvrent un champ plus grand, ce qui est le cas lors- qu'un sujet est proche, que lorsque ces perspectives ou surfaces couvrent un champ plus restreint, donc si le sujet est plus éloigné. Il semble donc que l'axe d'enregistrement de la représentation (cet axe étant l'axe de pri- se de vues s'il s'agit par exemple d'une photographie) s'est déplacé dans un sens donné. Pour la seconde image déformée (étirement à partir du bord opposé de l'image) l'axe d'enregistrement semble s'être déplacé en sens op- posé au premier.
Or, si l'on trace sur une surface plane verticale, des vertica- les équidistantes entre elles, les yeux d'un observateur étant situés de part et d'autre d'un axe imaginaire, normal à la surface plane et la traver- sant en son centre, ces yeux apercevront la plus grande partie de la surfa- ce en biais et verront de ce fait la distance entre deux verticales consé- cutives allant en diminuant d'un bord latéral à l'autre de la surface et ce-
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ci en des sens opposés pour chaque oeil, donc comme si les verticales avaient été déplacées de façon décroissante, dans des sens opposés pour chaque oeil.
Si les yeux sont situés du même cote de l'axe imaginaire, les verticales sem- blent s'être déplacées dans un même sens, mais de quantités différentes pour chaque oeil.
Il résulte de ce qui précède que chaque oeil perçoit par rap- port à une représentation, dont l'axe d'enregistrement serait situé entre les deux yeux et à égale distance de chacun d'eux, un déplacement des sujets re- présentés, en des sens opposés pour chacun des yeux. ou, si les yeux sont situés d'un même coté de cet axe d'enregistrement, dans le meme sens. mais avec des valeurs différentes pour chaque oeil.
D'autre part, l'on sait que les volumes sont représentés dans une représentation plate au moyen de perspectives ou "fuyantes". Ces fuyan- tes, lorsqu'on se déplace devant des sujets réels, semblent se déplacer plus rapidement dans leur portion proche que dans leur partie lointaine. Un effet analogue se produit lorsqu'on se déplace à bord d'un véhicule rapide : les sujets proches semblent avoir une vitesse supérieure à celle des sujets loin- tains. Il semblerait donc que les fuyantes pivotent autour d'un axe imagi - naire passant par leur point de convergence sur la ligne d'horizon . Par con- séquent, les yeux perçoivent entre eux une plus grande différence pour les perspectives se rapportant aux sujets -proches, que pour elles des sujets
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éloignés.
Ce qui vient d'être dit montre que les images déformées conformément à l'invention se rapprochent des résultats de la vision binoculaire.
C'est pourquoi lorsque deux images étirées dans des sens opposés, comme indiqué ci-avant, sont vues dans un stéréoscope ou par tout autremyen équivalent (lunettes polarisantes, etc...), elles donnent l'illusion de la "troisième dimension", même si l'on permute l'image pour l'oeil droit avec celle destinée à l'oeil gauche. L'illusion du relief est obtenue artificielle ment, mais dans des conditions proches de la réalité; il suffit que l'effet de relief normal existe pour certaines parties de la représentation observée, l'effet psychologique aidant, entraîne automatiquement la perception du relief de l'ensemble de la représentation observée, le cerveau concevant extrêmement difficilement des objets, qu'il est habitué à voir ressortir,se former "en creux" et vice versa.
Donc plus une image sera détaillée, plus elle comprendra de sujets "normalement" en relief et l'effet global sera d'autant plus accentué. Les bonnes photographies et surtout les images de films comprennent énormément de détails, notamment lorsqu'elles sont en couleur. L'"observateur, même averti, ne parvient pas à dissocier les éléments "normalement" en relief des autres, l'ensemble de la représentation observée lui apparaissant correct en profondeur.
L'effet obtenu par l'étirement des images peut encore être réalisé en produisant un raccourcissement progressif de l'image d'un bord vers l'autre. On peut encore provoquer un étirement dégressif à partir d'un bord suivi d'un raccourcissement progressif vers l'autre bord. Les valeurs de l'étirement et du raccourcissement, dans ce cas, peuvent être choisies pour que la modification résultante de la distance entre les deux bords de l'image soit faible ou nulle.
Il y a donc un grand nombre de possibilités pour les déformations des images prévues pour chaque oeil.
L'image perçue par un oeil peut être:
1 ) étirée dans une direction, de façon variable.
2 ) raccourcie dans une direction, de façon variable.
3 ) étirée de façon dégressive à partir d'un de ses bords et raccourcie de façon progressive vers l'autre bord.
4 ) étirée dans ses parties marginales, l'étirement diminuant
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à partir de chaque bord vers la partie centrale.
5 ) raccourcie dans ses parties marginales, le raccourcissement diminuant à partir de chaque bord vers la partie centrale.
L'illusion du relief est obtenue lorsque ;
1) un oeil perçoit une image déformée selon un des modes qui viennent d'être cités, l'autre oeil percevant simultanément, ou presque si- multanément, une image déformée suivant le même mode ou un autre de ces modes, à condition : a) que les modes de déformation choisis pour les deux images soient diffélents. b) si les modes de déformation sont les mêmes, que les déformations s'effectuent pour chaque oeil, à partir de bords opposés de la représentation observée. c) si les modes de déformation sont les mêmes et si les déformations s'ef- fectuent, pour chaque oeil, à partir d'un même bord de la représentation, que les lois de variation des déformations soient différentes.
2) un oeil perçoit une image déformée selon un des modes qui viennent d'être cités, l'autre oeil percevant une image pratiquement non déformée de la représentation observée.
On a vu précédemment que, dans le cas où la déformation de l'image se fait par étirement de certaines parties et raccourcissement d'au tres parties, on peut s'arranger pour que la distance entre les bords de l'image ne soit pas sensiblement modifiée par la déformation. Dans les autres cas, on peut, lorsqu'il y a lieu, ramener à peu près à sa valeur normale la distance entre les bords de l'image, telle que l'on la perçoit en vision binoculaire, soit en se servant d'une image déformée par étirement pour un des yeux et déformée par raccourcissement pour l'autre oeil, soit encore en provoquant, avant, pendant ou après les déformations, une modification d'ensemble de l'image.
C'est ainsi que l'image qui est étirée de façon variable, sera raccourcie dans son ensemble, mais il doit être bien entendu qu'il se s'agit pas d'une seconde déformation variable, mais au contraire d'un raccourcissement constant, donc d'une modification aussi linéaire que possible. On peut admettre une déformation qui ne¯varie pas absolument linéairement, mais la variation de la déformation doit être faible, de manière à ne pas détruire l'effet visé par la déformation principale.
Les lois de variation des déformations des images dont il a été question jusqu'ici, peuvent en principe être quelconques, à l'exclusion du seul cas de deux images, l'une pour l'oeil droit, l'autre pour l'oeil gauche, déformées toutes deux de fagon constante d'un bord à l'autre. Cependant, on obtient d'excellents résultats en choisissant des déformations variant se lon des progressions arithmétiques ou géométriques, les raisons de ces progressions pouvant être les mêmes si les déformations sont de signes contraires (étirement pour une des images et raccourcissement pour l'autre) ou si elles sont de même signe, mais se font à partir de bords opposés de l'image (déformations symétriques) .
Gomme il a été dit ci-avant, il faut, pour produire les déformations voulues, un dispositif optique unique ou deux dispositifs optiques analogues ou différents. Il faut en outre des moyens pour la vision pratiquement simultanée de l'image pour l'oeil droit et de celle pour l'oeil gauche.
De nombreuses solutions peuvent être envisagées:
1/ On utilise un ensemble réfracteur et/ou réflecteur qui est divergent pour l'oculaire, et pour l'objectif, qui est convergent ou formé d'éléments cylindriques ou analogues. L'image obtenue est étirée.
2/ L'ensemble réfracteur et/ou réflecteur est cette fois convergent pour l'oculaire et, pour l'objectif, divergent ou formé d'éléments cy-
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lindriques ou analogues. L'image est raccourcie.
3/ L'ensemble réfracteur et/ou réflecteur est convergent pour l'oculaire et forme d'éléments cylindriques ou analogues pour l'objectif.
Il faut redresser l'image au moyen de prismes ou de moyens analogues.
4/ L'ensemble réfracteur et/ou réflecteur est convergent-diver- gent ou l'inverse pour l'oculaire et pour l'objectif, divergent-convergent ou l'inverse ou est formé d'éléments cylindriques ou analogues. L'image est étirée d'un côté et raccourcie de l'autre., Les ensembles convergents-diver- gents ou divergents-convergents peuvent avoir la forme d'un S, une partie convexe cotoyant une partie concaveo Les réfracteurs peuvent encore avoir la forme de ménisques. Chacun de ceux-ci comporte une partie convergente coto- yant une partie divergente. Le signe, négatif ou positif de la distance fo- cale du réfracteur est déterminé par l'influence des courbures des deux fa- ces en des points correspondants, déterminés par l'angle de visée.
Si pour un couple de points correspondants du réfracteur,la courbure concave d'une face est plus accentuée que la courbure convexe de l'autre face, il y a divergence, et inversement. Les divergences et convergences peuvent être cal- culées en vue d'obtenir la loi désirée pour la variation des déformations.
Il est à noter que l'on peut associer des lentilles en forme de S pour l'o- culaire à des ménisques formant l'objectif et réciproquement.
5/ Chacun des éléments de l'ensemble réfracteur et/ou réflecteur peut avoir la forme d'un tore.
6/ Chacun de ces éléments peut encore être de forme sphérique, mais cela complique la coïncidence des deux images pour les deux yeux.
7/ On peut encore employer des réflecteurs et des réfracteurs dont une faceou éventuellement plusieurs faces pour les réfracteurs, présente deux courbures cylindriques ou analogues, d'axes normaux, une de ces courbures provoquant la déformation variable nécessaire pour la perception du relief,l'autre compensant la modification de la distance entre les deux bords de l'imageo Un moyen de réaliser des éléments de ce genre est indiqué schématiquement à la figure 5.
Un couteau 1 relié à une machine et dont la lame plate épouse la forme d'une des courbures,effectue un mouvement de va-et-vient sur la matière à tailler 2 et ce, non pas selon une trajectoire rectiligne, comme pour une surface cylindrique ordinaire, mais bien en suivent une trajectoire curviligne 3dans le sens de la profondeur, cette trajectoire étant une courbe, concave ou convexe, conforme à la seconde courbure désirée. De tels réfracteurs et réflecteurs peuvent notamment être utilisés dans les ensembles considérés précédemment.
On peut, pour les divers dispositifs optiques décrits formuler des considérations communes. La distance focale d'une portion divergente d'un élément, soit de l'oculaire, soit de l'objectif, doit être inférieure en valeur absolue à celle d'une portion correspondante, mais convergente d'un élément, soit de l'objectif, soit de l'oculaire.
Certaines portions des oculaires ou des objectifs peuvent avoir des axes optiques décalés les uns par rapport aux autres ou avoir des axes optiques inclinés par rapport à l'axe optique de l'ensemble. On arrive ainsi à augmenter la variation de la déformation et à améliorer la netteté.
La loi de variation de la déformation de l'image peut être déterminée à volonté en utilisant pour les ensembles décrits ou pour des portions de ceux-ci des éléments à courbure variable, c'est-à-dire dont les distances focales varient d'un point à l'autre.
On donnera ci-après un exemple de réalisation de lunettes stéréoscopiques réalisées au moyen de ménisques divergents-convergents. La déformation choisie est un raccourcissement d'un côté suivi d'un étirement de l'autre coté. La déformation varie suivant une progression arithmétique.
Si l'on considère la représentation observée comme étant divisée dans le sens
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horizontal en bandes de largeur égale à 1, ces bandes, après déformation pour l'oeil gauche, auront des largeurs de : 0,75 0,77 0,80 0,84 0,89 0 ,95 1,02 1,10 1,19 1,29 1,40 1,52 Dans l'image déformée pour l'oeil droit, les bandes auront des largeurs de : 1,52 1,40 1,29 1,19 1,10 1,02 0,95 0,89 0,84 0,80 0,77 0,75 Pour arriver à ce résultat il faut des distances focales totales pour l'ob- j ectif qui sont de :
pour l'oeil gauche -3,00 -3,35 -4,00 -5,25 -8,09 -19 ,o0 51,00 11,00 6,26 4,45 3 ,50 3,00 et pour l'oeil droit 3,00 3,50 4,45 6,26 11,00 51,00 -19,00 -8,09 -5,25 -4,00 -3,35 -3,00 Pour l'oculaire placé à 1 cm de l'objectif, les distances focales totales seront de:
- pour l'oeil gauche
4,00 4,35 5 ,00 6,25 9 ,09 20,00 -50,00 -10,00 -5,26 -3,45 -2,50 -2 ,00 - et pour l'oeil droit -2 ,00 -2 ,50 -3,45 -5 ,26 -10 ,00 -50,00 20,00 9,09 6,25 5 ,00 4,35 4,00
On peut réaliser les ménisques en plexiglas avec une forme tel- le que celle donnée schématiquement à la figure 6.
L'objectif 4 a une face convexe 5 dont les rayons de courbure sont en cm., respectivement de : - pour l'oeil gauche
17,75 15,00 12,50 la ,25 8,25 6,50 4,52 3,17 2,37 1,88 1,57 1,38 - et pour l'oeil droit 1,38 1,57 1,88 2,37 3,17 4,52 6,50 8,25 10,25 12,50 15,00 17,75 De même pour la face concave 6 de l'objectif 4, les rayons de courbure sont en cm., respectivement de :
- pour l'oeil gauche
1,38 1,51, 1,73 2,09 2,713,86 5,50 7,50 9,75 12,25 15,00 18,00 - et pour l'oeil droit 18,00 15,00 12,25 9,75 7,50 5,50 3,86 2,71 2,09 1,73 1,51 1,38 L'oculaire 7 a une face convexe 8 dont les rayons de courbure sont respectivement de - pour l'oeil gauche
1,79 1,89 2,07 2,37 2,86 3 ,75 5,49 9,28 11,00 13 ,00 15,00 17,00 - et pour l'oeil droit
17,00 15,00 13,00 11,00 9,28 5,49 3,75 2,86 2,37 2,07 1,89 1,79
La face concave 9 a des rayons de courbure de :
- pour l'oeil gauche 17,25 14,50 12,00 9,75 7,75 6,00 4,50 3,25 2,12 1,52 1,15 0,94 - et pour l'oeil droit
0,94 1,15 1,52 2,12 3 ,25 4,50 6,00 7,75 9,75 12,00 14,50 17,25
Il est facile de vérifier que la loi choisie pour la variation de la déformation donne bien l'illusion du relief.
En effet, si l'on consi- dère un segment couvrant la largeur de la cinquième bande, à partir de la droite, le rapport des déformations pour les deux yeux est 1,1/@@ =1,23 0. 89
Par contre, si l'on considère un segment couvrant la largeur de la quatrième et de la cinquième bandes à partir de la droite, le rapport des déformations pour les deux yeux. est 2.29/@@=1,32 1,73
Donc un segment plus long produira une différence plus grande entre les deux yeux qu'un segment plus petit.
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Or les perspectives et surfaces des sujets proches embrassent une portion de champ latéral plis importante que les perspectives et surfa- ces des mêmes sujets, s'il sont plus éloignés, lesquels sont représentés en plus petites dimensions. On voit que;, dans la variation des déformations choisies,les perspectives et surfaces des sujets proches créent des diffé- rences, entre les visions des deux yeux, plus grandes pour les sujets pro- ches que pour les sujets éloignés. On a donc bien l'illusion du relief.
Ayant créé les images déformées voulues d'une représentation dé- terminée, il faut encore examiner les possibilités existant pour l'observa- tion de l'image en relief, qui se reforme à partir des images déformées.
Lorsque, par l'intermédiaire d'un ensemble réflecteur concave, cylindrique ou analogue, on regarde des représentations formées ou placées après le foyer, de préférence à proximité de celui-ci, par exemple au cen- tre de courbure, les yeux, par suite de leur espacement, voient se former l'image de la représentation utilisée en des endroits différents du réflec- teur. Celui-ci ayant une courbure variable calculée en vue de produire une divergence ou une convergence croissante des rayons incidents s'approchant de ses bords, chaque oeil voit, de la représentation de départ, une image provenant d'une partie du réflecteur dont la courbure en cet endroit présen- te quelque différence avec celle de l'endroit du réflecteur où se forme l'i- mage pour l'autre oeil. De ce fait, chaque oeil semble percevoir une image différente.
Lorsque la variation de courbure du réflecteur est judicieuse- ment choisie en vue de procurer à un au moins des yeux une image déformée selon un des modes de déformation indiqué précédemment, l'image finale ob- tenue donne l'illusion de la troisième dimension".
Il est à noterque plus la représentation utilisée est proche du foyer, plus elle apparait grande et ses images couvrent ainsi, pour cha- que oeil, une portion plus importante du réflecteur; les yeux perçoivent donc plus de différence entre les deux images vues; une meilleure illusion du relief étant fonction d'une plus grande différence entre les images vues par les deux yeux, il y a donc intérêt à ce que la représentation utilisée soit située à proximité du foyer.
Pour le type de réflecteur considéré, la variation de courbure sera déterminée en vue de produire de préférence une divergence croissante des rayons incidents s'approchant des bords de ce ré- flecteur; or, plusieurs rayons tombant sur un réflecteur concave convergent moins fortement, lorsque la courbure de ce réflecteur présente un rayon, donc une distance focale, plus long que lorsque la courbure est plus accen- tuée; c'est pourquoi la courbure d'un tel réflecteur doit ici être plus for- te au centre que vers.les côtés, la variation de courbure s'effectuant d'une manière continue du centre vers ces cotés.
Il est également préférable,mais pas absolument indispensable que la surface portant la représentation obser- vée soit incurvée, la face concave étant tournée vers le réflecteur, cette courbure influant sur celle du réflecteur et permettant soit de diminuer celle-ci, soit d'obtenir une plus forte variation de la déformation de l'i- mage; cette courbure de la surface portant la représentation évite également que l'image ne paraisse bombée.
On peut encore placer la représentation avant le foyer du réflec- teur, mais l'illusion du relief est moindre parce que les images vues par les deux yeux; se forment sur le réflecteur assez près l'une de l'autre et ne présentent par conséquent que de faibles différenceso
Si l'on emploie un ensemble réfracteur convergent, cylindrique ou analogue, une représentation formée ou placée après le foyer sera vue en- core une foispar les deux yeux avec l'illusion du relief,si l'on donne au réfracteur la courbure voulue pour obtenir des images déformées, dans les conditions énoncées précédemment. Ici la variation de courbure devra provo- quer de préférence une divergence croissante des rayons incidents s'appro- chant des bords du réfracteur.
Encore une :Ibis, si la représentation est placée avant le foyer,
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l'illusion du relief est moindre.
On peut aussi utiliser un ensemble réfracteur divergent, cylindrique ou analogue. Les réflecteurs et réfracteurs peuvent être en forme de tore ou de sphère ou encore ils peuvent présenter deux courbures cylindriques dans des directions normales.
Le rétablissement, s'il y a lieu, de la distance entre les bords des images peut s'effectuer de diverses manières, notamment : a) en ajoutant, au projecteur de la représentation ou à l'appareil de prises de vue, un objectif amenant une déformation générale, inverse de celle provoquée pour l'illusion du relief, b) en rétrécissant ou élargissant la représentation par un moyen électronique, si elle est formée sur l'écran d'un tube cathodique, c) en projetant la représentation, par l'intermédiaire du réflecteur ou du réfracteur lui-même, sur un écran convenablement placé, d) en ajoutant un ensemble réflecteur ou réfracteur produisant la déformation supplémentaire nécessaire, e)
en taillant ou en moulant des réfracteurs dont les deux faces présentent chacune une courbure dont les effets conjugués reproduisent une image convenablement proportionnée.
On peut donner, à propos des réfracteurs et des réflecteurs décrits, un exemple numérique analogue à celui repris ci-avant pour des lunettes stéréoscopiques. Pour réaliser un réfracteur pour une représentation formée sur un écran de télévision, par exemple, on choisit d'abord la loi de variation de la déformation due au réfracteur. En supposant celui-ci divisé en bandes de largeur égale à 1, ces bandes, après déformation, auront les largeurs suivantes:
EMI10.1
1,3 6 1,22 1,10 1,00 oye92 os,86 oye82 os80 oye82 os86 0 ,92 1,00 0,10 1,22 1,36
On suppose que l'indice de réfraction est de 1,5 et que l'on utilise une lentille cylindrique biconvexe, de courbure variable.
Les ra- yons de courbures, en cm., pris en des points séparés par des arcs ayant des angles au centre de 5 , sont les suivants :
107 63 45 35 29 25 22 20 22 25 29 35 45 63 107
On interpose une lentille sphérique ou un ensemble équivalent entre l'écran du tube cathodique ou d'une autre représentation observée et la lentille cylindrique, le plus près possible de celle-ci. La distance focale de la lentille sphérique est de 22,5 cm. La lentille cylindrique est placée à 18 cm de l'écran du tube cathodique ou de la représentation observée. L'écran ou la représentation peuvent n'avoir que 8 cm de large, le dispositif optique choisi produisant un agrandissement.
On peut réaliser un réflecteur qui, comme on le verra, plus loin peut être utilisé pour le cinéma en relief, à partir d'un film ordinaire en adoptant une courbure qui pourrait être celle d'une tige flexible courbée par une corde fixée à ses extrémités à la manière d'un arc. La courbe obtenu peut être agrandie proportionnellement dans n'importe quelle direction.
La courbure est plus accentuée au centre que vers les cotés.
On a décrit deux séries de systèmes : les premiers comprenant des ensembles applicables devant chaque oeil et donnant deux images différentes, dont l'une au moins est déformée; les seconds dans lesquels l'on voit directement se reformer l'image en relief. Ces systèmes servent aussi bien à la vision directe qu'à la reproduction, à la prise de vues, au tirage et à la projection d'images utilisables ensuite par les procédés de relief ordinaires (stéréoscopes, lumière polarisée, anaglyphes, etc...). Les objectifs de prise de vues prennent alors respectivement la place de chaque oeil et enregistrent l'image telle que chacun d'eux la voit.
Ils permettent en outre
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de créer certains effets spéciaux utilisables en cinématographie et en té- lévisiono Lorsqu'un appareil de prise de vues se déplace latéralement de- vant un des systèmes décrits précédemment et dans lesquels l'on voit se re- former directement l'image en relief, ou lorsque cet appareil de prise de vue est simplement pourvu d'un des dispositifs optiques précédemment dé- crits et produisant les images déformées et qu'il se déplace devant la re- présentation observée, le spectateur a la sensation d'effectuer le tour du sujet de l'image.
Les reflecteurs décrits ci-avant conviennent particulièrement bien au cinéma. Ainsi au moyen d'un appareil 10 (figure 7) on projette un film ou une représentation quelconque sur l'écran 11, judicieusement placé, suivant le type de réflecteur utilisé, soit directement, soit par l'intermédiaire du réflecteur 12 lui-même, dans lequel le spectateur 13 voit se re- former,en relief,la succession d'images du film. Les haut-parleurs, si possible revêtus d'un pavillon les rendant directifs, sont dirigés de préférence vers ledit réflecteur et sont placés si possible à l'endroit où se trouve l'écran. Le son parait ainsi jaillir de la portion de l'espace situé près du foyer du réflecteur, c'est-à-dire là où à proximité de la zone où se reforme l'image.
En cas de stéréophonie, les haut-parleurs sont placés à une certaine distance les uns des autres, le relief sonore étant ainsi parfaitement rendu. Le son destiné à l'oreille de gauche doit être émis par un ou plusieurs haut-parleurs placés à droite de l'écran et dirigés vers la droite du réflecteur et réciproquement.
Les réfracteurs décrits conviennent plus particulièrement à la télévision. Ils sont alors placés devant l'écran de télévision sur lequel on pourra éventuellement produire une représentation rétrécie ou élargie, laquelle donnera lieu à une image ayant des proportions normales, après réfraction.
L'image se reforme en relief, pour les spectateurs, dans les réfracteurs mêmes. On peut, par exemple, placer entre l'écran d'un appareil de télévision et le spectateur, la lentille plan-convexe de la figure 3, la face plane, tournée vers le spectateur, formant l'écran stéréoscopique.
Pour éviter une trop grande distance entre l'écran du tube et la lentille, il est avantageux d'intercaler une lentille sphérique jouant le rôle de loupe, ce qui permet même l'utilisation d'un tube cathodique dont l'écran a des dimensions réduites puisque l'image vue par le spectateur est agran- die.
C'est alors une image virtuelle, mais elle pourrait être réelle, à condition que le spectateur se tienne à une distance suffisante de l'appareil de télévisiono
Les dispositifs optiques applicables devant chaque oeil conviennent soit pour des lunettes stéréoscopiques utilisables avec des représentations ordinaires,telles que des photographies,des tableaux, y des films cinématographiques, des écrans de télévision, etc.... soit pour être adap-' tés à des agrandisseurs ou tireuses photographiques et permettre ainsi de produire des couples stéréoscopiques à partir de négatifs ordinaires, soit pour être adaptés à des tireuses cinématographiques, dans le même but, soit pour être appliqués à des appareils de prise de vues, comme il a déjà été dit, soit aussi à des appareils de projection.
Dans ce dernier cas, les images convenant aux deux yeux et reproduites sur l'écran sont perçues par chacun d'eux au moyen de lunettes polarisantes.
On peut prévoir un appareil placé à l'objectif d'un projecteur 14 (fig. 8), ou constituant lui-même l'objectif et qui sélectionne, déforme judicieusement (15 et 17), polarise (16), rétablit les proportions (18 et 19) et fait converger sur un écran adéquat deux images (20) provenant de chaeune des images du film, qui sont donc les représentations de départ.
On peut encore employer d'autres méthodes,- on obtient côte à côte deux images identiques à chaque image d'un film par adjonction, à l'objectif du projecteur de prismes ou de miroirs, on intercepte ces images au
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moyen des dispositifs optiques décrits précédemment et qui produisent les déformations voulues des deux séries d'images, on fait reconverger sur 1'é- cran les images déformées au moyen de prismes ou de miroirs, éventuellement par pivotement de certains des premiers prismes ou miroirs, tout en polari- sant ces images au moyen de filtres convenablement orientés l'un par rap- port à l'autre (la superposition ne laissant à ce moment passer aucune lu- mière) , ces filtres étant disposés le long du trajet lumineux emprunté par chacune des images.
Avec certains des réflecteurs et des réfracteurs consi- dérés précédemment, la convergence s'effectue d'elle-même et la seconde sé- rie de prismes ou de miroirs devient superflue. Ces réflecteurs ou réfrac- teurs peuvent, dans certains cas, être placés directement devant l'objectif, côte à côte,le décalage naturel de l'image provoqué par eux et parfois l'ab- sence même d'un tel décalage, compensée par l'inclinaison des réflecteurs ou réfracteurs suffisant à donner aux images une convergence permettant leur perception, sans fatigue des yeux. On peut donc alors supprimer non seulement les prismes ou les miroirs, mais encore les filtres polarisants. Ces réflec- teurs ou réfracteurs pourront être fabriqués à cet effet en une seule pièce, mais il faut prévoir une séparation en leur milieu, afin de permettre une meilleure sélection des deux images.
Lorsque l'on a à sa disposition un objectif ordinaire produisant une aberration de dimension sur les côtés de l'image, il suffit d'adjoindre à cet objectif, deux filtres polarisants, placés cote à côte et convenable- ment orientés l'un par rapport à l'antre, comme ceux de lafigure 9.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux diverses formes de réalisation décrites et que bien des modifications peu- vent être apportées à ces dernières, sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS.
1. - Système pour la vision du relief, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif optique donnant au moins une image déformée, de préfé- rence suivant une direction, d'une représentation d'au moins un objet, cet- te déformation n'étant pas constante dans les diverses zones de l'image, des moyens étant prévus pour permettre la vision, par un seul des yeux de l'observateur, de l'image déformée, des moyens étant en outre prévus pour faire voir à l'autre oeil, une autre image de ladite représentation.