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Procédé et Appareil de présentation d'images optiques suivant trois dimentions
L'invention concerne un procédé et un appareil suivant lesquels on peut reproduire photographiquement ou autrement des séries de coupes ou de couches d'un objet, en une ou plusieurs opérations, et les présenter dans leur ordre naturel et avec leur orientation respective sous forme d'image complexe à trois dimentions.
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L'invention concerne plus particulièrement des procédés et un appareil d'observation directe de l'image en trois dimensions ou relief sous forme d'un solide optique transparent et/ou d'enregistrements phntographiques classiques ou stéréoscopiques de l'image à trois dimensions ainsi que son observatien ultérieure.
Dans la présonte invention, l'information bidi= mensionnelle est présentée de manière à apparaître avec un caractère tridimensionnel. L'information introduite dans l'appareil est sous forme de fonctions X-Y qui sont ensuite orientées le long d'un axe des Z, On entend par fonctions
X-Y des éléments d'information bidimensionnels qui sont définis par leurs coordonnées X et Y dans un plan. Ces fonc- tions X-Y sont orientées le long d'un axe des Z commun.
L'ensemble des images contenant l'information est ensuite présenté l'aide des axes X, Y et Z (et des plans correspond dants X-Y, Y-Z et X-Z,) ces images étant sensiblement dans leur position initiale relative les unes par rapport aux autres.
L'expression ''photographique'' englobe dans le cas particulier des ensembles sensibles à la lumière, par exemple des ensembles magnétiques et électroniques d'enregis- trement d'images fixes et animées, etc,., et par ''photographie on entend le produit d'un tel enregistrement. Le mot ''coupe'' est appliqué en général à des échantillons géométriquement plans (obtenus par exemple avec un microtome) ou à dos
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reproductions de ceux-ci, ainsi qu'à des enregistrements photomicrographiques, radiographiques, ultrasoniques, etc... de couches mirces obtenues par ''mise au point" à l'intérieur d'échantillons non coupés.
(Dand la microscopie à fort grossis- sement, en particulier la microscopie optique, on ne peut obrerver à la fois que des couches très minces à l'intérieur d'un échantillon, du fait de la profondeur de champ extrêmement faible existant aux forts grossissements ; de méme, en radio= graphie, le procédé conn dénommé ''tomographie'' fournit @ @ des reproductions de couches successives intérieures d'un organisme vivant dont la structure est tout à fait comparable à celle des photomicrographies de couches).
Le terme ''coupe'' est appliqué également à des dessins ou d'autres représentations graphiques de couches transversales d'objets réels ou imaginai res, à des éléments de séries se succédant dans le temps (einématographie, images d'écran de tube cathodique etc..,) à des éléments de fonctions à trois variables telles que celles qu'on peut obtenir à l'aide de calculatrices et, en général, à de-- composants à deux variables d'objets tridimensionnels.
Pour simplifier, l'invention sera décrite par rapport à des objets solides réels.
On sait qu'après avoir obtenu une coupe d'un échantillon par exemple dans les études biologiques ou anato= miques, les chercheurs se heurtent souvant à des difficultés, lorsqu'ils examinent les coupes séparément, pour faire apparaitre
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en trois dimensions la relation spatiale entre les détails de structure. Dans ce cas, le chercheur est amené à replacer d'une certaine manière les coupes dans leur ordre naturel dans l'espace. On peut obtenir'ce résultat de manière abstraite par le calcul, ou concrète par superposition ou empilement géométrique ou physique de ces coupes elles-mêmes ou de leurs images ou reproductions.
Un certain nombre de procédés ont été mis au point pour la superposition physique d'agrandissements photographiques ou de dessins de coupes sur des plaques de matière,;plastique, de verre ou de cire, etc,.. Ces procédés sont fastidieux, longs (durent des semaines ou des mois) et les résultats sont en général décevants les coupes sont trop ou trop peu nombreuses } lorsqu'elles sont trop peu nombreuses, l'interpolation est difficile et incertaine ; si l'on augmente leur nombre, l'accumulation de nombreuses coupes gêne l'observation des ensembles directe, en raison de la densité de l'empilement ou de la réfraction au soin de la matière, la visibilité en étant réduite et les détails intérieurs de structure étant déformés.
La superposition optique ne présente pas les mêmes inconvénients et l'on a proposé des appareils de super= position optique en microscopie. Dans ces derniers appareil on fait vibrer l'objectif à une fréquence et une amplitude telles que la succession obtenue d'images aériennes des couches
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successivement mises au point est projetée sur un petit écran qui vibre également. Los phases des vibrations respectives de l'objectif et de l'écran sont réglées de manière que l'écran so déplace en synchronisme avec l'objoctif, mais à plus grande amplitude, On forme ainsi une image volumique aux contours brouillés do l'échantillon dans l'espace balayé par l'écran mobile.
Co procédé offre do sérieuses difficultés, telles que contraste insuffisant et taches lumineuses résultant de l'agrandissement ot do la brillance du fond, ainsi qu'une diffusion considérable de lumière provoquée par l'épaisseur relativement importante de l'échantillon, tous ces facteurs réduisant considérablement la qualité de l'imago complexe.
Par contre, la procédé et l'appareil do la présente invention permettent do présenter dans l'espace, avec leurs relations géométriques naturelles et successivement dos images d'au moins une partie d'une série do coupas on utilisant un cycle de déplacement alternatif d'un écran suivant un trajet optique avec uno fréquence ot une amplitude choisies do façon à former une image tridimensionnelle et transparente de ladite série sur la surface do l'écran par conversion do la variable temps-en coordonnée spatiale, l'imago tridimensionnelle pouvant être observée directement, sans déformations duos à la réfraction ni à d'autres partur= bations caractéristiques do la superposition physique, ot
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peut aussi être photographiée.
L'invention a plus particulièrement pour objets' un procédé do formation et do préscntation d'images tridi= monsionnollos d'objets tridimensionnels par projection do cos images h l'aide d'une source lumineuse suivant un trajet: optique pour los examiner sur un écran, procédé suivant lequel on photographie des coupes succossivos do l'objet, on mot on place les photographies dans l'ordre sur un support, on déplace des photographies suivant le trajet optique prédétor= miné et on déplace l'écran alternativement sur co trajot optique on synchronisme avec la déplacement dos photographies tout en projetant successivement à l'aide do la sourco lumineuse une image do chacune dos photographias sur l'écran.
L'invention concerne également un apparoil pour la mi so on oeuvre du procédé, comportant un système optique définissant la trajet optiquo suivant lequel los imagos do l'objet sont déplacées pour leur examon à l'aide d'uno sour ce lumineuse, sur l'écran mobile placé sur ledit trajet optiquo, cas imagos étant obtenues à partir dos photographies bidimonsionnollos do coupes successives dudit objet, losditos photographias étant disposéos los unes par rapport aux autres dans un ordre prédéterminé on corréla=' tion avec los coupas successives de l'objet, ledit écran .
dtoxamon étant déplacé dans les dex@ sons sur la trajot optique à uno vitesse prédéterminée, un dispositif assurant le dépla= cément dos photographies dans l'ordre prédéterminé sur le
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trajet optique à une cadence prédéterminée fonction do la cadence do déplacement do l'écran,
On pout établir tout d'abord des photographies à deux dimensions de.coupes successives d'un objot tridi= monsionnel, ces photographies étant ensuite placées dans un appareil destiné à les présenter de manière coordonnée, On peut utiliser un certain nombre do formes do réalisation de l'appareil,
chacune ayant cependant los éléments ci-après on commun un système optique constitué par des lentilles prismes miroirs, etc... et définissant un trajet optique, plusieurs photographies à deux dimensions placées on travers du trajet optique et une source lumineuse destinée à éclai- rer chaque photographie contrée sur le trajet optique, Les photographios éclairées peuvent être montées sur un support d'examen direct convenable, mais il est préférable de projeter leurs images sur un écran. L'écran de projection peut être transparent ou diffusant, à condition qu'il pormette à la lumière do traverser pour éclairer la photo= graphie qui peut cllc-même être diffusanto ou transparente, L'écran do projection abit avoir uno surface diffusante pour présenter une 'image.
Dans toutes les formes do réalisation,
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la surface do l'ôcran doit dtro ddplacàaeuivant dos dirce- tions prédéterminées le long du trajet optique, par exemple vers l'avant ot l'arrièro. Certaines des formes do réalisas' tion différent dos autres par les dispositifs produisant co mouvement.
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Los coupes photographiquos à examiner sont animées d'un mouvomont synchrone do celui do l'écran, si bien. quo la photographia dtuno section extrême ost projetée sur la surface do l'écran à une extrémité de sa coursa et la photo= graphie do l'autre coupe extrêmo est présentée sur l'éeran à l'autre extrémité do sa course, les photographies des coupes intermédiaires étant présentées sur l'écran à dos emplacements do celui-ci compris entre les doux extrémités do sa course.
Les photographies utilisées pour la mise on oeuvre do l'inven- tion pouvant être constituées par dos imagos fixes séparées à deux dimensions d'un objet à trois dimensions, par exemple un échantillon biologique, et sont prisas lorsqu'il est ''dissocié'' couche par couche. Chaque photographie isolée est la reproduction d'une coupe distincte, do préférence plane, do l'objet.
On expliquera plus on détail ci-aprés quo les photographies sont montées do préférence sur un support, do manière quo les photographias successives soient dos reproduc- tions des couches successives do l'objet, Il est bien entendu qu'une bande do pellicule cinématographiquo peut êtro substituée à des photographies isolées fixées sur le support ot qu'on peut utilisor un appareil do projection pour les projeter successivement sur l'écran. Le frottement mécanique ot d'autres sollicitations qui peuvent oxistor lorsqu'on utilise une banda do film sont pratiquement éliminés par exemple en fixant rigidement la pellicule sur la surface intérierre ou
extérieure
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d'un tambour tournant transparent. De mono, si la pellicule est longue, allô peut être maintonuo sur une bande souple transparente comportant dos trous pour roue dentés ou dos arêtes destinées à engrener avec des roues dentées,
On peut utiliser un tube à éclairs électroniques multiples pour réaliser la projection à haute fréquence par oxomplo dans certaines réalisations atteignant environ 1200 (ou plus) éclaire luninoux par seconde.
Pour obtenir des plus être résultats ontimaux, la durée des impulsions lumineuses doit / auffisammont courte pour immobiliser optiquemont on pratique chaque imago successive, par exemple uno microseconde,
La série de trous de la pellicule pour roues dentées, ou des repères sur cette pellicule, peuvent être employés pour déclencher en synchronisme le tube à éclairs.
Los images sont présentées ou projetées dans l'ordre sur un écran ayant uno surface suffisamment diffusante pour permettre l'observation même sous dos incidences rasantes sans perte de luminosité excessive. L'écran comporte une surface qui est animéo d'un mouvement périodique alternatif le long du trajet optique, Ce mouvement d'exploration ou de balayage do la surface do l'écran est synchronisé avec les projections successives et l'amplitude du balayage, c'est-à- dira du déplacement périodique do l'écran, est telle que les imagos photographiques successives apparaissent sur la surface de l'écran on dos positions successives do celui-ci,
les imagos
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photographiques étant par conséquent placées régulièrement dans l'espace sur ladite surface dans l'ordre suivant lequel les coupas photographiques ont été photographiées. Si l'on réputé ce cyclo à une fréquonco suffisante, chaque imago oat perçue do manière continue et les projections successives apparaissant comme un ensemble continu tridimensionnel, dont les couches constitutives (les coupes séparées) appa- raissent simultanément dans leur ordre et leur espacement naturel, Pour obtenir dos résultats optimaux, chaque imago est projetée au moins 12 fois par seconde (do préférence au moins 30 fois par seconde), On observe au-dessou do cos fréquences un scintillement plus ou moins notable,
fonction do l'éclairement ot de la.nature des imaros et pouvant empê- cher l'observation satisfaisante do l'imago.
Le déplacement alternatif do l'écran sur un trajet optiquo peut être réalisé do diverses manières. Dans une forme de réalisation, on obtient ce résultat en donnant par exemple à l'écran la forme d'une roue on spirale cons= , tituée par un cylindre modifie tournant autour d'un axe situe h l'intérieur de ce'lui-ci. La distance entre l'axe do la rotation et /périphério do la roue augmente uniformément d'un minimum ù un maximum et produit effectivement le mouvement voulu alternatif la partie do la surface latérale do l'écran à distanco maximale de l'axe est, dans cotte forme de réalisation, voisine do la partie ù distance minimale et
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décalée d'environ. 360 dans la sons do la rotation.
Il existe uno discontinuité marquée entre la partic à distance maximale et celle à distance minimale dans le sons do la rotation, la dimension dans la sens radial de cotte discon- tinuité étant au moins égalc à la hautour ou troisième di- mension (ou coordonnée Z) do l'imago à former. Dans diverses réalisations avantageuses, la surface do la roue est on ma= tière plastique ou en verra dépoli et constitue un écran do projection.
Si l'on utilise comme écran une rouo de projection en spirale les images dos photographies successives à la surface de cet écran sont formées sur des surfaces incurvées en chevauchement mutuel et placées respectivement de plus on plus loin do l'axe do rotation (ou de plus on plus près, suivant le sens de la rotation), chaque élément de surface orienté dans le sons axial do l'écran étant à uns distance do l'axe do rotation qui est différente des distances de tous les autres éléments de surface do l'écran orientés dans la mono sons. Ceci a pour conséquence une illusion optique sui= vant laquelle les images à deux dimensions des photographies sont situées dans l'espace, les unes au-dessus des autres dans leur relation originelle et naturollle.
La courbure do la roue servant d'écran est en général pou gênate, à condition que le rapport du rayon vecteur moyen ù la largeur do l'imago soit maintonu suffisamment grand.
Dans d'autres formes do réalisation, la surface do l'écran peut on variante avoir la forme d'une spirale
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multiple au lieu do celle d'une spirale simple. De toute manière, le critère ost la réalisation d'un. écran destina Ions du à réaliser un mouvement uniforme alternatif le/trajet optique d' et il peut par conséquent avoir une forme/hélice, d'un écran plat animé d'un mouvement alternatif, ou toute autro forma pormettant son déplacement alternatif.
On remarque qu'on peut par exemple employer pour chaque rotation ou cycle complots do l'écran deux spirales orientées on sons inverses sur uno mené roue ; on projette alors deux séries complètes do photographies et callas-ci doivent être placées sur le tambour de la pellicule de maniùro qu'elles coïncident do façon précise avec le solide crée dans le temps et 1'espace, e'est-à-dire que los photographies d'une bande doivent être disposées dans l'ordre inverse da celles do l'autre bande, bien qu'on n'utilise dans la même orientation qu'une alternance do l'écran, c'est-à- dira une seule de ces spirales, .
Lorsque l'écran do projection est en forme d'hé- lice, il peut être placé autour d'un axe de rotation de maniùro que chaque élément do sa surface orienté radialo nt soit sensiblement perpendiculaire à l'axe do rotation. Le trajet optique, tout au moins la partie do celui-ci coupant l'écran, peut être sensiblement parallèle à l'axe do rotation,
L'hélice s'étend de préférence sur onviron 360 autour do l'axe, ses doux extrémités étant situées le long do l'axe à une distance sensiblement égale à la hauteur do l'image à
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obtenir.
En conséquence, la projection de coupes photogra== phiquos successives sur des portions appropriées et on chevaux chôment de l'hélice fournit l'illusion d'une imago en relief dans l'espaco, selon les principes appliqués dans le cas do l'écran on spirale. On peut utiliser des hélices multiples.
Comme on l'a indiqué ci-dossus, l'écran de projection peut également être plan et être animé d'un mouvement alternatif avec une course ou une fréquence on corrélation avec la cadence do projection des coupas photographiques sur le trajet optique. Dans la présente forme de réalisation, com= mo chaque coupo photographique ou imago est centrée sur un trajet optique et un faisceau do lunière stroboscopiquc est projeta à travers la coupe photographique et sur l'écran qui est anim6 d'un mouvement alternatif perpendiculaire h son plan dtoriontation et parallèle au trajet optique.
Si la vitesse de déplacement en mouvement altnatif de l'écran ost synchronisée avec la vitesse do déplacement dos coupes photographiques, on obtient ainsi 1'illusion d'une imago on relief immobile dans l'espace.
D'autres objets ot avantages do l'invention seront mieux compris à l'aide do la description détaillée qui va suivre ot dos dessins sur lesquels t - la figure 1 est uno vue schématique on perspective d'une partie d'un appareil donnant une image tridimension- nollo, reconstituée à partir do coupes d'un échantillon solide par le procède ot l'appareil/selon l'invention ;
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- la figure 2 est une vue schématique on perspective d'une forme do réalisation do l'invention ;
- la figure 3 est une vue schématique en perspective d'une autro forme do réalisation do l'invention ; - la. figure 4 est une vuo en plan d'une partie d'une pellicule perforée utilisable dans la présente invention et donnant une partie d'une série do reproductions de coupes d'un échantillon @ - la figure 5 est une vue on plan d'un appareil selon l'invention : - la figure 6 est une coupe longitudinale do l'appareil do la figure 5 suivant la ligne 6-6 ; - la figure 7 est une coupe transversale do l'appareil de la figure 5 suivant la ligne 7-7 ;
- la figure 8' est une coupa suivant la ligne 8-8 de la figure 5, vue de l'emplacoment do l'utilisateur do l'appareil ; - la figure 9 est uno coupo do détail suivant la ligne 9-9 do la figure 5 { et, - la figure 10 est une coupe do détail suivant la ligne 10-10 do la figure 5.
La figure 1 représenta schématiquement uno imago on relief d'un objot à trois dimensions tol que la voit un observateur utilisant l'appareil selon l'invention. L'appareil 10 est constitue en partio par uno fonêtre transparente 12,
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maintenue dans un cadre 14, Cette figure représonte une imago on relief 16 constituée par un grand nombre d'images à doux dimensions 18A à 18t reproduisant des coupes d'un échantillon, par exemple un oeuf, Cas imagos sont alignées ot superposées. Chaque imago oat produite par une photographie transparente d'une couche de l'objet à trois dimensions,
L'image 18A est une reproduction de la, couche inférioure do l'échantillon, l'imago 18B colla do la couche immédiat ment au-dessus, oct... l'imaGo 18T ôtant l'image reproduisant la coucho la plus haute do l'échantillon.
La figure 2 représente schématiquement une forma do réalisation d'un appareil produisant des imagos en relief dans lequel dos photographies sont montées sur la surface d'un écran constitue par une roue en spirale transparente ot sont examinées directement. L'appareil 20 comporte une lampe 22 reliée à uno source extérieure de courant électrique non représentée. Un miroir 24 renvoie la lumière à traversdes lentilles 26, 28 qui collimatont la lumière sur un trajet opti- que 30 à travors uno fenêtre 31.
Un objectif do projoction 32 constitue par dos lentilles 34 ot 36, associé à un diaphragme 35 concentre la lumière provenant do la fenêtre 31 de manière que la lumière travorsant cotte dernière, après réflexion par un miroir 38,tombe sur une partie prédéterminée d'une roue en spirale 40, La roue 40 peut Aire entraînée on rotation
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autour d'un axo 44 par un dispositif connu non représenta.
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Plusiours photographie$ à doux dimensions 42A à 4ZT sont fixées sur la surface do la rouo 404 Lo faisceau do lumière dulimito, arrivant sur la surface de la rouo on spirale 40, ôclairo séloctivement ot tour û tour chaque photographie.
En fonctionnement, la lampa 22 est aganc6a de façon nottro des 6elaire à intorvalles prédôtornin6s, do maniôro qutuno des photoaraphios 4eA h 4eT soit cont1-60 par rapport au trajot opbiquo â l'instant do l'6clair.
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On fait tourner la roue dans le sens de la flèche représentée sur la figure et chacune des photo- graphies successives est éclairée pendant un court instant par les éclairs émis par la lampe, L'axe de rotation 44 de la roue est fixe, La distance entre l'axe de rotation 44 et chaque reproduction successive 42A à 42T augmente légère- ment, Ainsi chaque photographie donne une image légèrement au-dessus de la précédente dans le sens de la rotation et une rotation complète de la roue 40 a pour conséquence la pro- duction d'une image à trois dimensions 16, Le gradin ou dis- continuité 46 de la roue marque le début et la fin d'un cycle.
Les images doivent être suffisamment grandes pour transmettre l'information recherchée par examen direct et la surface de la roue ou le support de la pellicule doivent comporter un milieu transparent diffusant.
Cette disposition présente l'avantage d'une réalisation simple et de permettre la vision directe des photographies, dont tous les détails sont/conservés. en relief ,Dans cette forme de réalisation, les dimensions de l'image/ sont directement liées à celles de ses composants constitués par la série de photographies,
La figure 3 représente schématiquement une variante de réalisation. Dans l'appareil 50, la lumière émise par une lampe 52 est réfléchie par un miroir 54 sur un trajet optique 56 et traverse les lentilles 58 et 60 d'un condensateur optique .
La lumière passe par une fenêtre 62
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et est : . renvoyée par un miroir 64 à travers un objectif de projection 66, La lumière peut être renvoyée par une série de miroirs 70, 72, 74 selon les besoins et suivant la configuration particulière de l'appareil, La lumière frappe ensuite la surface d'un écran '76 constitué par une roue en spirale en plusieurs tronçons 78, 80, 82 et 84, chacun de ceux-ci étant recouvert d'une matière translucide, étant didentique aux autres et étant compris entre un point bas 86 à la base d'un gradin 88 et un point haut 90 à la partie supérieure du gradin suivant.
Un tambour circulaire 92 est placé sur le chemin optique, par exemple entre la fenêtre 62 et le miroir 64, comme indiqué sur la figure et . , sa surface supporte plusieurs photographies transparentes 94A à 94T de coupes d'un objet.
Les images des photographies sucdessives 94A à 94T sont projetées et superposées sur l'écran tournant constitué par la roue en spirale 76, La lampe à éclair 52 est montée de façon à émettre des éclairs successifs quand les photographies successives 94A à 94T sont centrées sur le trajet optique 56, Dans toutes ces formes de réalisation, les mouvements de l'écran et du tambour sont synchronisés de façon que les reproductions des parties inférieures de l'objet soient projetées sur la partie de l'écran
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la moins éloignée de l'axe, les reproductions des coupes les plus hautes sur la partie la plus éloignée de l'axe, les autres sections étant respectivement réparties entre celles-ci.
Le tambour et l'écran tournent à grande vitesse, La lumière qui traverse chaque image est projetée sur l'écran formant une série d'images qui apparaissent sous forme d'un empilement à trois dimensions. Lorsque la roue 76 servant d'écran tourne, il est évident que sa surface en spirales semble constamment monter, (ou constamment descendre)., suivant le sens de la rotation et par conséquent que la série d'images projetées est déplacée continuellement dans le même sens; toute série complète d'images d'un objet à trois dimensions coïncide avec une ro- tation complète du tambour et les images projetées par les éclairs de lumière sont successivement immobilisées sur la roue écran à des niveaux successifs croissants ou décroissants.
On crée ainsi l'illusion d'un objet en relief susceptible d'ê- tre vu en entier.
Un certain nombre d'espaces 96 du tambour sont obscurcis de façon à empêcher toute projection de lumière sur l'écran 76. Les espaces obscurcis 96 sont disposés sur le tambour 92 de façon à empêcher toute projec- tion de lumière sur l'écran en spirale quand ce dernier passe de son point haut 90 à son point bas 86, étant admis que l'écran tourne dans la direction indiquée sur la figure 3.
Si l'on réalise des projectionsutilisables pendant ce passage, l'image 16 en relief résultante est scindée en deux parties, une partie de chaque coupe étant projetée sur l'extrémité
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basse d'une spirale et l'autre partie sur l'extrémité haute de la spirale suivante, Dans une forme préférée de réalisation 75% de la surface du tambour peuvent être recouverts de photographies utilisables et environ 25% obscurcis,
Dans les rares cas où une certaine ambiguïté peut résulter de la courbure de l'écran 16, du fait de la structure particulière de certains sujets, l'appareil de projection selon l'invention peut être muni d'un prisme tronqué 68 placé sur le trajet optique, Ce prisme tronqué 68 provoque une rotation de l'image à trois dimensions autour de l'axe de projection,
de façon à modifier effectivement la direction suivant laquelle la courbure de la roue déforme l'image, afin d'éliminer pratiquement cette distorsion de certaines sections transversales.
Cette rotation est également utile pour l'enregistrement photographique ou oinématrogrphique ou pour des démonstrations devant des groupes. De même, elle, facilite l'examen de l'image en relief par l'opérateur sans qu'il ait à se déplacer.
Comme l'indique la figure 3, l'écran peut être constitué par plusieurs spirales., si bien que plusieurs cycles d'une image en relief peuvent apparaître sur l'écran pour chaque rotation complète de ce dernier, Dans une telle forme de réalisation, présentant l'avantage de rédulre le bruit et les vibrations au minimum, la courbure de la surface de l'écran peut de préférence être la résultante de la présence de deux ou plusieurs (on en a représenté quatre
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sur la figure) tronçons de spirale identiques et identique- ment orientés; la vitesse de l'écran est alors synchronisée de façon à être un sous-multiple de la vitesse de rotation du tambour porte-pellicule , vitesse qui est fonction du nombre de tronçons de spirale.
Cette forme conduit à un tambour bien équilibré naturellement, qui tourne à une vitesse relativement réduite, ce qui entraîne la réduotion recherchée de bruit, vibrations, usure, etc. Le nombre de tronçons de spirale choisi en fin de compte dépend du degré admissible de courbure des surfaces utilisées pour la synthèse et de la hauteur de cette synthèse, qui diminue lorsqu'on augmente le nombre de tronçons, nombre qui est lui-même une fonction du degré de courbure.
Une série possible de paramètres est constituée par une bande de pellicule de 16 mm comportant 60 à 70 photographies , montée sur un tambour transparent de 11,43 cm de rayon. Cet écran est constitué par quatre tronçons de spirale ayant une largeur utile de 12,7 cm et un rayon vecteur compris entre 22,86 et 30,48 cm. L'image projetée mesure environ 76x102mm et le relief a environ 5 cm de hau- teur,
La vitesse de rotation du tambour pour pellicule peut n'être que de 1 200 t/mn.
Cette vitesse de rotation correspond à 20 séquences/seconde, chaque séquence correspondant à la traversée d'un des tronçons de spirale par la lumière projetée pendant chaque séquence et correspondant aussi par conséquent à la formation complète de l'image à
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trois dimensions qui peut comporter, pour le diamètre indiqué du tambour à pellicule environ 60 photographies correspondant à une période spatiale de 12 coupes/cm et une fréquence des éclairs de 1 200 hertz (20x60), chaque durée de la crête de l'éclair étant de l'ordre d'une microseconde.
On a observé qu'une lampe à éclairs peu encombrante au xénon, par exemple celle fabriquée par la Compagnie Hanovia et portant le n DL-5022-100, assure un éclairage suffisant pour une image à trois dimensions reconstituée de 102 mm de longueur et de 76mm de largeur susceptible d'être examinée convenablement avec un éclairement voisin de celui de la lumière diurne dans une lumière ambiante atténuée. L'écran en forme de roue à quatre spirales tourne à une vitesse égale au quart de celle du tambour à pellicule, soit 300 t/mn.
Le déclenchement de l'éclair de la lampe 52 peut être réalisé en faisant passer la lumière provenant d'une lampe excitatrice 98 à. travers un trou de repérage 100 de la surface du tambour à pellicule 92 pour aboutir à un récepteur photoélectrique qui transforme l'impulsion de lumière en impulsion électrique transmise par la ligne 114 à un amplificateur de signal 106 et de là à une source d'alimentation haute tension 108 provoquant l'émission d'un éclair par la lampe.
Des éclairs intenses de lumière blanche peuvent être engendrés par les décharges gazeuses de la lampe stroboscopique 52 qui peut être un tube rempli de xénon.
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Pour l'emploi efficace d'un tel dispositif de déclenchement la surface comprise entre les trous de repérage doit être de préférence opaque, Si une bande de pellicule cinématographique est utilisée comre série de photographies sur le tambour 92 à pellicule, on peut utiliser les perforations pour roues dentées pour la réalisation des impulsions lumineuses.
Les photographies 94A à 94T et la fenêtre 62 représentées sont placées à une certaine distance, mais il est entendu qu'elles peuvent être relativement proches de façon à obtenir une image nette sur la surface 75 à l'aide de l'objectif 66.
Pour obtenir des résultats optimaux, l'objectif 66 doit avoir une profondeur de champ et de foyer considérable. Dans ce but, cet objectif a de préférence une ouverture relativement faible afin de donner la certitude que chaque coupe photographique projetée et tombant sur la surface de l'écran pendant le déplaoement alternatif effectif de celui-ci soit mise au point de façon à donner une vidon relativement nette de l'image en relief,
La figure 4 représente les positions relatives des photographies sur un support. Le support 110 peut être une bande de pellioule comportant les photographies successives à deux dimensions 112A à 112F correspondant à des' coupes successives de l'objet à reproduire sous forme d'image en relief.
Le support 110 présente des trous de repérage 114 qui servent, comme indiqué ci-dessus, à déclencher les impulsions de la lampe à éclairs. La surface comprise entre les trous
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est de préférence exposée à la lumière et développée à une densité élevée de façon à atteindre une opacité et un contraste maximaux relativement aux trous, Bien que la figure 4 repré- sente une bande de pellioule, il est bien entendu que le sup- port peut être de verre ou matière plastique transparents sur lesquels on a monté les photographies successives par des procédés connus, par exemple à l'aide de colle ou dispositifs mécaniques, De même, si l'on utilise une bande de pellicule elle peut être montée sur une roue, telle que la roue 92,
pour augmenter la rigidité et la solidité du montage,
Les figures 5 à 10 permettront de décrire plus en détail la forme de réalisation de la figure 3, L'appareil 200 est constitué par un bâti 202 et un carter 204 fixé au bâti et enveloppant les éléments fonctionnels de l'ap- pareil afin de les protéger et de réaliser un ensemble esthé- tique,
Le bâti 202 est constitué par un sup- port 210 pouvant être avantageusement une plaque d'aluminium de 38 mm d'épaisseur. Les composants 208, 210 et 212 sont reliés à la base 206, par exemple à l'aide de boulons et peuvent être avantageusement constitués par de l'aluminium de 25 mm d'épaisseur. Les éléments 214, 216 et 218 du banc optique peuvent être en aluminium coulé et sont fixés sur le support 206.
Un moteur 220 est fixé sur le support 206. Ce moteur 22o entraîne par l'intermédiaire d'une poulie
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à entratnement positif 222 d'une courroie de synchronisation 224, et d'une poulie à entraînement positif 226, un arbre 228 sur lequel est calé an tambour support de pellicule 230 comportant un cylindre transparent 232 réalisé par exemple en matière plastique transparente telle que du méthapnylate de méthyle, de préférence de 6,35mm d'épaisseur. Ce cylindre est fixé à la périphérie du tambour 230 et est en porte-àfaux sur le coté opposé au moteur. Sur le même arbre 228 est montée une poulie à commande positive 234 qui entraîne par l'intermédiaire d'une courroie de synchronisation 236 et d'une poulie à oommande positive 238 un arbre 240 sur lequel est oalée une roue servant d'écran 242.
La poulie 238 comporte quatre fois plus d'encoches d'entraînement que la poulie 234, de manière qu'elle tourne à une vitesse égale au quart de celle de la poulie 234, c'est-à-dire que le rapport d'homothétie des poulies 238 et 234 est 4/1. Les arbres 228 et 240 sont rotatifs par rapport aux composants 208, 210 et 212.
Une fenêtre 244, une série de miroirs 246, 248, 250 et 252 ainsi qu'un objectif 254 et un prisme isocèle 256 qui définissent ensemble un trajet optique 262 sont montés sur le banc optique constitué par les éléments 214. La lumière d'une lampe à éclairs 258 est renvoyée par le miroir 260 sur le trajet optique 262 par un condensateur 264 constitué par des lentilles 266 et 268. La lumière traverse une des photographies 270 du tambour porte-pellicule
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230 et est renvoyée par le miroir 246 à travers la lentille 254 et les miroirs 248, 250 et 252 sur l'écran diffusant 242 où par suite de la rotation et du réglage de ses éléments constitutifs, on obtient une image en relief 274 à l'intérieur d'un dôme 276 en matière plastique fixé sur l'enveloppe 204.
La structure du tambour porte-pellicule 230 est représentée en coupe sur la figure 9 où l'on voit que les images 270 sont maintenues sous les rebords 278 et 280 de bagues circulaires 282 et 284, Dans une forme de réalisation avantageuse, ces rebords sont minces et sont usinés dans un métal dur tel qu'un acier à ressorts, aveo une épaisseur d'environ 1/10mm; ils sont suffisamment étroits pour conserver une force suffisante pour maintenir la pellicule. Ces bords sont minoes, de manière que la pellicule soit aussi proche que possible de la fenêtre. Comme l'indiquent les figures 7,
8 et 10, le disque 288 et la bague 290, qui constituent les faces extérieures de la roue servant d'écran 242, sont maintenus en place à l'aide de quatre plaques planes rectangulaires 292 fixées par des vis 286.
Le disque 288 de la roue est calé sur l'arbre 240 par un moyeu.
Avant de mettre en place les plaques
292, des feuilles 296 de matière transparente, par exemple de matière plastique acrylique avantageusement' d'une épaisseur d'environ 0,8mm, sont insérées par groupes de deux dans des rainures 298 (figure la,,). On intercale entre ces feuilles
294 l'une parmi quatre feuilles d'une mince matière diffusante transmettant la lumière, d'environ 1/lOmm d'épaisseur,et qui constitue la surface d'écran proprement dite.
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On peut faire tourner le prisme tronqué 256 à l'aide du bouton de commande 300 (figure 8). Ce bouton de commande 300 est relié par un arbre et un pignon non représenté au pignon 302 qui est lié au prisme tronqué 256.
Les termes et désignations qui ont été employés ici sont descriptifs et non limitatifs et l'emploi de ces termes et désignations n'est pas destiné à exclure des éléments équivalents ayant les caractéristiques indicées et décrites, ou des parties de celles-ci; il est clair que diverses modifications sont possibles dans le cadre de l'invention, Par exemple, l'invention a été décrite en se référant à des repro- duotions diapositives et l'appareil a été étudié pour la transmission de lumière à travers celles-ci. Cependant, on peut utiliser et examiner ou projeter des photographies opaques en lumière réfléchie.
De plus, on peut avoir recours à plusieurs trajets optiques, en particulier dans la réalisation en forme d'hélice ou spire , pour présenter simultanément plusieurs images à trois dimensions,