FR2609181A1 - Dispositif de vision stereoscopique - Google Patents

Abstract

SELON L'INVENTION, LE VISEUR 1 COMPREND DES MOYENS 11, 12 POUR SUPERPOSER LES IMAGES D'UN COUPLE STEREOSCOPIQUE, DONT LA PUISSANCE EST VARIABLE POUR METTRE EN OEUVRE NATURELLEMENT LA DIPLOPIE. APPLICATIONS : DEVELOPPEMENT DE LA VISION STEREOSCOPIQUE.

Description

DISPOSITIF DE VISION STEREOSCOPIQUE
La présente invention a pour objet un dispositif de vision stéréoscopique d'images destiné en particulier, mais non exclusivement, à permettre une vision en relief et en couleurs d'images variées. L'invention a également pour objet des appareils permettant la prise de vues de couples stéréographiques du genre appareils photo ou caméras optiques ou vidéo.

Le principe de restitution stéréoscopique d'images est connu depuis trés longtemps, les bases en ayant été décrites par t.

BREWSTER dans un ouvrage intitulé "Thp -stereoscope" édité à Lnndres chez John Murray en 1856. Ce principe est fondé sur le falt~que les deux yeux voient d'un objet placé à distance deux images légèrement différentes. Par suite, en vue d'obtenir la restitution stéréoscopique d'images, il est connu de fermer couple stéréoscopique ou stéréographique -dont chacune des images correspond à la vue par un oeil d'un même objet. Pour restituer une impression de relief, il faut donc soumettre à chaque oeil une image analogue à celle qu'il observerait dans a réalité.

Le simple fait de prendre deux vues stéeéoscopiqueCs une droite, une gauche, et de communiquer à l'oeil droit la vision de l'image de droite et celle-là seulement, et à l'oeil gauche, la vision due l-'iïnage gaucne, provoque une perception de l'image en relief.

mais S'application de ce principe simple -s'es-heurtée à ie telles difficultés pratiques, que cent ans après le stéréoscope, la vision d'images en relief n'est toujours pas généralisée dans le public.

On connaît, dans la thécrie, et, notamment par l'ouvrage de
BREWSTER mentionné précédemment des moyens pour constituer à partir d'un couple stéréographique une image virtuelle. Ces moyens consistent par exemple dans des miroirs inclinés permettant de superposer dans un plan déterminé les images d'un couple stéréographique mais, ces dispositifs nécessitent un appareillage un peu compliqué à mettre en oeuvre.

On connaît t par FR-E-56154, un procédé de restitution stéréoscopique d'images par observation d'un couple stéréoscopique qui consiste à former un couple stéréoscopique à images croisées et à observer ce couple au moyen d'un dispositif séparateur des trajets optiques de l'oeil droit et de l'oeil gauche, les yeux convergeant sur la sortie du séparateur alors que l'accommodation est réalisée sur une des images du couple par l'oeil correspondant.

Par couple à images croisées on entendra un couple d'images dont chacune est prise , de la position correspondant à celle d'un oeil, sous une incidence légèrement différente et présentée à l'observation de manière à ce que l'image vue par l'oeil droit soit disposée à gauche et que l'image vue par l'oeil gauche soit disposée à droite. Ainsi, il est possible de séparer à l'aide d'un dispositif d'observation très simple les deux images qui se fondent à l'intérieur du cerveau.

C'est le seul système satisfaisant du point de vue de la qualité du relief obtenu. Il consiste donc à croiser les images droite-gauche et à utiliser la diplopie, c'est-à-dire la faculté physique des yeux de converger et d'accommoder à des distances différentes. On règle ainsi le problème du positionnement relatif des deux images ; on obtient une qualité de relief parfaite sur tous les plans, y compris les lointains ; n'ayant pas d'optique, la qualité de vision est maximum ; on règle également les problèmes de format, de distance et d'angle de vision. Et enfin, on ne change absolument rien aux techniques d'édition de l'image (photo, cinéma, TV, etc..).

C'est donc la solution parfaite. Malheureusement, la diplopie n'est pas utilisable telle quelle et il est impossible de voir une seule image la où il y en a deux sans entraînement particulier et sans effort.

Un objet de la présente invention est de résoudre ce problème.

La présente invention a pour objet un viseur stéréoscopique d'un couple stéréographique orgariisé selon le procédé ci-dessus permettant l'apprentissage de la vi-sion stéréoscopique caractérisé en ce qu'il est constitué par un corps creux en forme générale de tronc de pyramide, dont la base est rectangulaire et peut venir entourer les yeux, la face opposée étant également rectangulaire.

Ce dispositif séparateur est disposé contre le front de l'observateur, les deux yeux étant disposés au niveau de la base du séparateur de sorte que les parois latérales de celui-ci masquent pour l'oeil droit l'image de gauche et pour l'oeil gauche, l'image de droite. La structure en tronc de pyramide facilite la convergence des yeux sur la sortie du séparateur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, sur chaque trajet optique relatif à un oeil est disposé un prisme à angle variable escamotable.

Afin de permettre l'apprentissage de la vision stéréoscopique qui implique que l'oeil converge en un plan et accommode dans un autre plan, il est nécessaire de lui donner un moyen qui permette de séparer les deux images en assurant une convergence et une accommodation dans des plans différents. Le dispositif selon la présente . invention permet un tel apprentissage.

A cet effet, le viseur comprend deux prismes qui, dans la position d'origine, assurent pour les deux yeux une superposition des images vues respectivement par l'oeil gauche et par l'oeil droit.

Puis, par rotation des prismes, on fait varier la projection de l'angle au sommet de ceux-ci sur un plan horizontal d'une manière progressive.

Le cerveau, à cause de cette progressivité, commande les yeux de manière à ce qu'ils continuent de superposer les deux images qui, sur le plan purement optique, ne sont plus superposées contrairement à ce qui se passait à l'origine.

Le mouvement de rotation des prismes se poursuit Jusqu'à ce que l'angle au sommet de ceux-ci soit égal à zéro, les prismes se comportant alors comme des lames à forces parallèles sans influence notable sur les trajets optiques. I1 suffit alors d'escamoter les prismes pour obtenir une vision directe du couple stéréoscopique, ce qui est le but recherché par l'invention.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs en regard des figures qui représentent - la figure 1, un schéma de principe de mise en oeuvre du
procédé de vision stéréoscopique - la figure 2, une vue en perspective d'un séparateur ou
viseur d'observation - la figure 3, est une vue en perspective d'un viseur selon
l'invention, dans un premier mode de réalisation - la figure 4, représente un second mode de réalisation - la figure 5, un schéma de principe montrant l'action des
prismes - la figure 6, le montage des prismes à l'intérieur du
viseur - la figure 7, un schéma explicatif de l'action des prismes.

Sur la figure 1, l'oeil droit OD et l'oeil gauche OG sont disposés sensiblement dans le plan constitué par la grande base du séparateur 1 en forme générale de tronc de pyramide creux. L'oeil droit OD observe comme représenté schématiquement sur la figure l'image droite ID qui est disposée dans un plan sur la gauche de l'observateur. De même, l'oeil gauche OG observe l'image gauche IG qui est disposée au-dessous (sur la figure) de l'image droite. Les deux images ID et IG sont disposées sur le même plan et séparées par une bande de séparation 2 qui peut être de l'ordre de 1 à 7 cms par exemple.. A la limite, les deux images peuvent être simplement juxtaposées mais sans recouvrement même partiel.

Les parois latérales 3 et 4 du viseur 1 masquent respectivement l'image de droite ID pour l'oeil gauche et l'image de gauche IG pour l'oeil droit. La convergence des yeux est réalisée sur la face avant 5 du séparateur 1 qui est une face ouverte ou qui présente une fenêtre de visée. En l'absence du viseur 1, chacun des deux yeux verrait l'ensemble des deux images. Le viseur 1 permet de rétrécir le champ de vision de chaque oeil de manière à ce qu'il y ait effectivement une séparation des deux champs. Chacun des yeux reçoit ainsi une image séparée et le cerveau reconstitue une image en relief. Il n'y a pas formation d'image virtuelle comme c'était le cas dans les dispositifs de superposition faisant appel par exemple à des miroirs.

La figure 2 représente un exemple de viseur stéréoscopique en forme générale de volume creux à bases rectangulaires 5 et & constituant deux fenêtres à directions longitudinales perpendiculaires, la base 5 constituant la face d'entrée des images et la base 8 la face d'application des yeux, une encoche 7 permettant de loger l'arête du nez. La face supérieure 6 est également opaque. Bien que, dans l'exemple représenté le viseur stéréoscopique soit rigide, il est possible de le prévoir repliable, par exemple à l'aide d'un soufflet. En effet, le seul caractère impératif pour les parois 3 et 4 est qu'elles soient opaques. Etant donné la nature du procédé, la matière du séparateur peut être quelconque et, par exemple, du carton, ce carton pouvant se replier selon des lignes médianes.

Dans le cas de deux images stéréoscopiques, le cerveau refuse d'utiliser naturellement la fonction de diplopie. Il est possible de lui faire accomplir celle-ci automatiquement, comme représenté sur la figure 5. A cet effet, les deux images stéréoscopiques croisées sont vues à travers un viseur et des prismes 11 et 12.

La figure 3 montre un exemple de réalisation du viseur 1 dans lequel la puissance variable des prismes est obtenue par rotation de ceux-ci.

A la position de départ, les points A et B où les prismes circulaires sont les plus épais sont en coincidence au point 0 sur l'axe de vision des yeux. On obtient alors le décalage des images stéréos indiqué ci-dessus.

A cet effet, chaque prisme est constitué par un cylindre- en verre dont l'épaisseur décroit. Il en résulte que, par rotation, le cylindre se comporte comme un prisme dont l'angle au sommet, définissant la déviation introduite sur un trajet optique, serait variable entre une valeur déterminée et une valeur nulle (lame à faces parallèles).

Comme cela apparaît sur la figure 6, dans le cas du mode de réalisation de la figure 3, deux prismes 11 et 12 sont montés tournants dans une platine 13 et solidaires l'un de l'autre par la denture 14 de leur périphérie. Les deux prismes sont montés dans des lunettes 14a, 14b, dont les dentures engrênent de façon à permettre une rotation d'un quart de tour des prismes. Ils peuvent donc tourner en sens contraire et de façon synchrone. L'entr'axe est égal à 65mm, soit l'écartement moyen des yeux. Lorsqu'on entraîne manuellement les prismes il et 12 en rotation, les images virtuelles vont donc s'écarter et se déplacer vers le haut.Pour l'observateur, la diplopie va compenser l'écartement des images et le déplacement vers le haut sera suivi instinctivement par un déplacement de la direction du viseur.

Lorsque les points C et D arrivent au point 0 après 1/4 de tour, le déplacement optique horizontal est nul. Il faut alors dégager l'ensemble porte-prismes du champ visuel. Comme représenté sur la figure 3, la platine 13 du porte-prismes est montée sur un axe de rotation 15. Un ressort 16 armé autour de cet axe a tendance à faire tourner le porte-prismes vers le couvercle 6 du viseur. Un cliquet (non représenté) situé sur la base du viseur le retient. Pour dégager les prismes, il suffit alors d'actionner le cliquet. Pour revenir en position initiale, il suffit de tourner un bouton moleté (non représenté) solidaire de l'axe XX' d'un quart de tour dans le sens direct, et de faire faire un quart de tour aux prismes dans le sens rétrograde.

L'ouverture du fond du viseur 5 réalise le cadrage nécessaire pour que chaque oeil ne puisse voir que l'image qui lui est destinée. Dans ces conditions, le viseur peut être parallélépipédique.

Cette première réalisation a le mérite de la simplicité, mais présente les inconvénients suivants - nécessité de deux prismes, alors qu'en fait il suffit de
décaler une seule image, la rotation entraînant un
déplacement vertical "parasite" de l'image ; - forme parallélépipédique nécessitée par la rotation du
porte-prisme.

La figure 4 représente un second exemple de réalisation d'un viseur. Le prisme 11 est alors unique et a la section d'un demi-arc de cercle concave. Déplacé devant une fente, il devient un prisme à variation continue, sans déplacement vertical de l'image. Dans la réalisation représentée sur la figure 4, il se déplace transversalement devant l'oeil droit sur une platine 13 opaque qui comporte une fente. Cette platine peut tourner autour d'un axe vertical 18 et venir se plaquer contre le flanc du viseur, dégageant ainsi le champ de vision.

Les figures 5 et 7 sont des schémas explicatifs du fonctionnement du viseur 1. Comme représenté sur la figure 5, dans la po-sition de départ 0, les prismes superposent dans l'axe-de vision deux images dont la dimension, l'écartement et la distance correspondent à la puissance des prismes. Le prisme droit dévie l'image de gauche vers la droite et réciproquement. Après un quart de tour, les prismes 11 et 12 ne dévient plus les images. Ils peuvent être escamotés.

Le viseur 1 muni de prismes 11 et 12, fait que l'oeil droit ne peut voir que l'image gauche, l'oeil gauche que l'image droite. Le prisme 11 ramène par construction l'image gauche dans la position centrale "image relief" IR. Le prisme 12 fait de même pour l'image de droite. L'observateur voit donc une seule image en relief (position 0, figure 7).

En diminuant progressivement la puissance des prismes 11 et 12, le cerveau qui ne voit qu'un objet, fait jouer la diplopie naturellement et sans aucun effort de la part de l'observateur. L'observateur continue de voir l'image en relief.

Lorsque les prismes 11 et 12 arrivent à une puissance nulle, (position 1, figure 7), il suffit de les retirer pour que l'observateur voit une seule image en relief au lieu de deux images stéréo, sans aucun effort ni apprentissage, à travers un-simple "trou". A ce moment-là, il n'est plus lié vis-à-vis de l'image par aucune considération d'optique, de format ou de distance. Les positions de départ et de fin d'opération de vision à travers les prismes, sont représentées sur la figure 7. A la fin de l'opération, le prisme se comporte comme une simple lame à face parallèle (position 1) et peut être escamoté.Il s'agit là de l'avantage fondamental du procédé qui permet une observation directe, c'est-à-dire sans système optique qui devrait être d'une grande qualité, c'est-à-dire coûteux, indépendamment de la position et de la taille du couple stéréographique dans la limite, bien entendu, des paramètres de la vision naturelle.

L'invention vise également des appareils photographiques de prise de vue à deux objectifs décalés en distance d'environ 7 cms pour les prises de vues réalisées à une distance de quelques mètres. Les images provenant des deux objectifs sont juxtaposées soit après croisement sur le support sensible, soit automatiquement lors du tirage sur papier de manière à ce que le public n'ait qu'à observer, sans aucun montage. Pour les prises de vues lointaines, la distance entre les deux objectifs peut varier ou la prise de vue être réalisée par deux appareils éloignés et synchronisés. Par contre, dans le cas de la macrophotographie, les objectifs sont avantageusement rapprochés.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les axes des objectifs sont inclinés l'un par rapport à l'autre, de manière à converger en direction du centre de l'objet à photographier.

La convergence des axes peut être fixe, ou asservie à la commande de mise au point de l'appareil. Bien entendu, de telles dispositions peuvent être mises en oeuvre sur une caméra de cinéma ou de télévision.

Dans le cas de la télévision, l'observation d'images selon le procédé de l'invention peut être faite sur les écrans de deux récépteurs ou sur un écran séparé en deux parties, le croisement des images pouvant résulter d'un traitement électronique au niveau du balayage. Bien entendu, la transmission d'un tel signal stéréo ne nécessite pas une plage de fréquence double de celle d'un signal mono, seule la modulation de la porteuse étant modifiée. Un signal stéréo est ainsi compatible avec la transmission traditionnelle.

Un viseur selon l'invention peut également être utilisé à des fins médicales. Comme on l'a vu, la diplopie consiste à converger et accommoder à des distances différentes. Dans ces conditions, deux points A et B sont vus comme un seul point C.

Les orthoptistes utilisent ce principe pour faire travailler les muscles qui commandent la convergence des yeux.

L'affaiblissement de ces muscles est un problème fréquent. Ils utilisent pour cela un appareil dans lequel C est matérialisé par un index, A et B étant deux images. En regardant C, on doit superposer A et B ; puis en faisant varier la position de
C, on contrôle et on exerce comme on le veut la convergence.

Mais cet appareil utilise la diplopie, donc il est très difficile d'expliquer aux patients comment s'en servir. Celà est d'autant plus difficile que ce sont par définition des personnes ayant des problèmes de convergence, donc qui ont de la difficulté à utiliser la diplopie.

Le dispositif selon l'invention est idéal car il déclenche la diplopie sans explication et sans effort. Il est possible de proposer la visualisation d'images en relief ou d'un film, donc l'exercice peut être réalisé sans ennui. Cet appareil démontre que l'utilisation de la diplopie a systématiquement un effet bénéfique sur la vision des observateurs.

Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être introduites notamment par substitution de moyens techniquement équivalents sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de vision stéréoscopique permettant

l'observation d'un couple d'images stéréoscopiques

inversées, caractérisé en ce qu'il est constitué par un

corps creux (1) opaque présentant deux faces sensiblement

parallèles (5, 8) rectangulaires, la face avant (5)

définissant une fenêtre de séparation des trajets optiques

de l'oeil droit et de l'oeil gauche.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que

le corps (1) est tronconique, la surface de la face

avant (5) étant inférieure à la surface de la face

arrière (8), et leurs directions longitudinales étant

perpendiculaires.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que au moins un prisme (11, 12) est

disposé sur le trajet optique d'un oeil pour superposer les

deux images du couple.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que

les prismes (11, 12) sont à angle variable.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que

les prismes (11, 12) sont escamotables.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5,

caractérisé en ce qu'un prisme (11, 12) est constitué par

un cylindre de verre présentant une arête centrale.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que deux prismes (11, 12)

sont montés sur une platine (13) et portent à leur

périphérie une denture (14), la platine (13) étant montee

pivotante à l'intérieur du corps (1) sous l'action d'un

ressort (16).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que le prisme (11) est monté sur une

platine (13) articulée autour d'un axe vertical (18), la

platine opaque (13) présentant une fente

d'observations (19).