FR2942327A1 - Procede et dispositifs hybrides pour voir en relief des images fixes ou animees - Google Patents

Abstract

Sur un écran queconque 1, une des images d'un couple stéréoscopique appelée « grande image » 2 est vue en vision directe par l'un des yeux 3 d'un observateur 4. L'autre image du couple stéréoscopique réduite appelée « petite image » 7 est vue par l'autre oeil 5 à travers un système optique formant loupe 6 en se positionnant à une distance D de l'écran telle que la dimension de l'image virtuelle agrandie vue par cet oeil paraisse identique à celle vue par l'autre oeil. La vision de l'image en relief apparaît en superposant les deux images par déplacement de l'ensemble 8 constitué par la «petite image » et l'optique.

Description

La présente invention concerne un procédé et des dispositifs permettant de voir en relief des images fixes ou animées apparaissant sur un écran quelconque.

Divers procédés et dispositifs ont été réalisés pour visionner des images en relief dont : A) Les stéréoscopes portables composés de deux lentilles convergentes situées face et à une distance convenable de deux petites images photographiques à prise de vue décalée ou deux petits écrans à cristaux liquides de telle sorte qu'en présentant ce système binoculaire face aux yeux, le cerveau restitue l'impression d'espace due à l'agrandissement des images et de profondeur, donc de relief, due au décalage de la base de prise de vue de ces images. B) Les dispositifs composés de paires de lunettes dont les verres ont été remplacés soit par : - des filtres couleurs bleu et rouge (procédé anaglyphe), - des filtres polarisants déphasés de 90°, des écrans à cristaux liquides alternativement opaques et transparents, - des prismes inversés. Une projection simultanée ou alternée sur un grand écran ou un affichage sur écran de télévision de deux images dont la prise de vue décalée a été traitée suivant l'un des quatre procédés précédents permet que, grâce aux lunettes, le cerveau restitue l'effet de relief.

Les procédés et dispositifs du groupe (A) immergent totalement l'observateur dans la vision relief, cependant : ces appareils sont lourds et volumineux et nécessitent des réglages en fonction de la vue de l'observateur, - seul l'opérateur équipé peut voir les images, - les appareils équipés d'écrans à cristaux liquides de taille conséquente doivent avoir une haute résolution pour que les pixels ne perturbent pas la qualité de l'image, ces derniers sont relativement chers.

Les procédés et dispositifs du groupe (B) sont plus légers et permettent à plusieurs observateurs de visionner ensemble les mêmes images, cependant : - les images anaglyphes, polarisées ou alternées doivent être traitées avant projection, - les premières déforment les couleurs, les secondes perdent en luminosité, les troisièmes ont un effet de scintillement, les prismes respectent la qualité des images mais nécessitent deux images côte à côte sur un grand écran ou sur deux écrans séparés, - seuls les observateurs équipés de lunettes spéciales peuvent visionner en clair les images, tous ces procédés nécessitent des appareils spéciaux pour projeter alternativement ou simultanément les deux images, ces appareils très chers équipent seulement quelques grandes salles spécialisées, ils ne sont pas à la portée du grand public et s'adaptent difficilement aux écrans actuels de télévision ou d'ordinateurs. Les groupes de dispositifs (A) et (B) précédemment décrits ont ceci en commun qu'ils utilisent des systèmes de vision binoculaire.

Pour palier à ces inconvénients l'état de la technique fournit de nombreux documents. Le document WO/2006/138079 décrit un appareil de visualisation stéréoscopique correspondant aux dispositifs du groupe (A) dont l'amélioration de la résolution consiste à augmenter au maximum la dimension des images, donc le nombre de pixels, en reportant l'une des images sur le coté et en la visualisant par l'intermédiaire d'un miroir. Cependant il présente toujours les autres inconvénients des procédés du groupe (A) décrits précédemment : poids, volume, prix de revient, réglage de vue. De plus l'immersion totale fait que seule la personne équipée de l'appareil pourra visionner les images.

Les documents FR2743901 et FR2747480 présentent un système monoculaire optique simplifiant les lunettes à prismes correspondant aux procédés du groupe (B). L'amélioration consiste à avoir une vision directe avec un oeil sur l'un des écrans, l'autre écran étant occulté au moyen de caches, le deuxième oeil visionnant l'autre écran à travers le prisme qui permet la superposition des images stéréoscopiques. Cependant l'appareil nécessite toujours la projection des deux images côte à côte sur un grand écran ou sur deux écrans séparés ce qui est onéreux et difficile à mettre en oeuvre par le grand public. De plus les personnes non équipées du système verront en permanence les deux images, ce qui est fatiguant surtout si les images sont animées. L'invention a pour but de résoudre les problèmes précédemment décrits en proposant un procédé et des dispositifs hybrides entre les procédés du groupe (A) et ceux du groupe (B).

Selon l'invention, une première image d'un couple stéréoscopique appelée grande image est vue en vision directe par l'un des yeux. Une deuxième image réduite d'un couple stéréoscopique appelée petite image est vue par l'autre oeil à travers un système optique formant loupe de façon que la dimension de l'image virtuelle agrandie paraisse identique à celle vue par l'autre oeil. La vision de l'image en relief apparaît en superposant les deux images par déplacement de l'ensemble constitué par la petite image et l'optique. Dans une forme de mise en oeuvre les grandes images et les petites images ont des sources identiques.

Dans une autre forme de mise en oeuvre les grandes images et les petites images ont des sources différentes. Le dispositif pour voir en relief des images fixes ou animées comprend : - a) un écran, panneau ou support imprimable apte à recevoir ou porter une grande image , réelle, projetée ou affichée, par exemple (dessin, peinture, photographie, photocopie, impression d'affiche, de poster, de livre ou carte postale, projection de film ou diapositive, rétro projection, vidéo projection, affichage sur : écran de télévision, d'ordinateur, de cadre numérique, de livre numérique), - b) un système optique formant loupe lié mécaniquement à un petit écran recevant une petite image réelle, ou affichée, par exemple (dessin, peinture, photographie, photocopie, impression, film, diapositive, affichage sur : écran à cristaux liquides, appareil photo numérique, caméscope de poche, téléphone portable, lecteur MP3/MP4, porte clé numérique), ce système optique étant disposé face au petit écran et à une distance déterminée pour avoir une image nette. Le caractère hybride du système apporte les avantages suivants : grande universalité des moyens de projection et lecture, - adaptation facile aux moyens existants, - pas de nécessité de traitement des images, - réalisation d'image relief à la portée de l'amateur, adaptateur pour les appareils existants léger, peu encombrant et pouvant être tenu à la main, prix de revient de l'adaptateur dérisoire, possède une résolution proche de celle de la grande image , - respecte les couleurs, la luminosité et ne scintille pas, permet de transmettre des images en relief à un correspondant qui pourra les visualiser immédiatement sans traitement d'image, permet à plusieurs personnes de visualiser l'image soit en deux dimensions soit en relief suivant qu'elles sont équipées ou non du dispositif, - permet d'abandonner à tout moment la vision relief en conservant la vision en deux dimensions ou l'inverse, - permet de combiner les moyens de différents procédés par exemple : grande image numérique avec petite image argentique ou l'inverse, - peut être décliné en version relief de tableaux, tirages photographiques, cartes postales, livres, bandes dessinées.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit, en référence aux vues en perspective annexées dans lequel : La figure 1 est un schéma de principe du procédé de visualisation. La figure 2 est un schéma de principe du procédé de prise de vue. La figure 3 est une vue éclatée d'une forme de réalisation pour appareil photo numérique. La figure 4 est une vue éclatée d'une adaptation réglable pour divers appareils photo numériques. La figure 5 est une vue éclatée d'un système de visionnement de films photo. La figure 6 est une variante de la figure 5 pour visionnement de diapositives.

La figure 7 est une variante de la figure 6 équipé d'un écran numérique. La figure 8 est une vue éclatée du système de base adapté aux appareils du commerce à écran numériques. La figure 9 est l'adaptation d'une dragonne élastique sur système repliable.

La figure 10 est l'adaptation d'un cordon élastique sur système repliable. La figure 11 est l'adaptation d'une sangle élastique collée sur un système repliable. La figure 12 est l'adaptation d'une sangle élastique amovible sur un système repliable.

La figure 13 est l'adaptation d'une bride de fixation sur un système repliable. La figure 14 est l'adaptation d'une bride à mousse sur un système repliable. La figure 15 est l'adaptation d'une pince élastique sur un système repliable. La figure 16 est l'adaptation d'une sangle élastique collée sur système repliable à une articulation La figure 17 est l'adaptation d'un passe-vues sur un système repliable. La figure 18 est une vue d'un kit main libre adapté à un écran d'ordinateur. La figure 19 est une vue d'un kit main libre flexible articulé sur un socle. La figure 20 est une vue d'un tableau pictural avec visionnement relief. La figure 21 est une vue d'une bande dessinée avec visionnement relief.

La figure 22 est une vue d'un téléphone portable repliable avec loupe intégrée. La figure 23 est une vue d'un appareil plan avec système repliable intégré. La figure 24 est une vue d'un appareil photo numérique avec support de loupe escamotable sur le côté.

La figure 25 est une vue d'un appareil photo numérique avec lentille de Fresnel télescopique. La figure 26 est une vue d'un appareil photo numérique avec lentille de Fresnel sur parallélogramme déformable. La figure 27 est une vue éclatée d'un appareil photo numérique avec lentille de Fresnel plaquée sur la face arrière. La figure 1 présente un schéma de principe du procédé de visualisation : Sur un écran de grande dimension 1 est affiché par des moyens (dessin, peinture, photographie, photocopie, impression d'affiche ou poster, livre ou carte postale, projecteur de film ou diapositive, rétroprojecteur, vidéo projecteur, écran de télévision, écran d'ordinateur, cadre numérique, livres numériques) une grande image 2 fixe ou animée d'un couple d'images stéréoscopiques destinée en vision directe à un oeil 3 d'un observateur 4. Avec son autre oeil 5 celui-ci observe simultanément à travers une lentille ou un jeu de lentille convergentes 6 formant loupe (convexe, plan-convexe biconvexes ou de Fresnel), une petite image fixe ou animée 7 correspondant à l'autre partie du couple d'images stéréoscopiques. Cette petite image est affichée par des moyens (dessin, peinture, photographie, photocopie, impression, film, diapositive, écran à cristaux liquides, appareil photo numérique, caméscope de poche, téléphone portable, lecteur MP3/MP4, porte clé numérique). La lentille 6 est liée mécaniquement à la petite image 7 par des moyens 8 de manière à former un ensemble rigide pouvant être tenu par l'observateur à la façon d'un face-à-main.

En se situant à une distance D de l'écran 1 de telle sorte que l'image virtuelle formée par l'agrandissement de la petite image 7 semble de même dimensions que la grande image 2 et en superposant les deux images par déplacement et orientation de l'appareil constitué par l'ensemble des moyens 6-7-8 l'observateur peut visualiser une image en relief.

L'assemblage des deux images est facile, la petite image semblant paraître en transparence par rapport à la grande. Le traitement des images par le cerveau créant une moyenne, la qualité des images est proche de celle de la grande image , même si la petite image est pixellisée en cas d'affichage sur écran à cristaux liquides ou floue du fait d'un défaut de vision de l'opérateur.

On notera que le système est ambidextre, l'observateur obtenant les mêmes résultats en présentant l'appareil 6-7-8 à l'autre oeil à condition que les images 2 et 7 soient inversées. La figure 2 présente un schéma de principe du procédé de prise de vue : Dans le cas d'images fixes de scènes statiques la première prise de vue de la scène 9 correspondant à la grande image 2a sera réalisée avec des moyens photographiques numériques 10. La deuxième photo correspondant à la petite image 7a sera réalisée en déplaçant latéralement cet appareil de prise de vue au minimum de l'écartement moyen des yeux E (environ 65mm).

Les prises de vues pourront être réalisées par deux appareils photographiques montés en parallèle. Pour une qualité d'image optimum on pourra hybrider un appareil numérique pour la grande image et un appareil argentique avec pellicule diapositive pour la petite image .

Pour la prise de vue des images animées, en plus des moyens stéréoscopiques connus, non limitatifs (deux caméscopes ou caméscope à objectif double) on pourra également utiliser des moyens hybrides (par exemple : une caméra argentique pour la grande image et un caméscope numérique, une Webcam, un caméscope de poche ou un téléphone portable pour la petite image ). Les figures 3-4-5-6-7-8 présentent diverses formes de réalisation du dispositif de base. La figure 3 présente une vue éclatée d'une forme de réalisation pour appareil photo numérique 10a. La lentille 6a est soit collée, soit sertie, soit moulée avec le support 8a en forme de L. Celui-ci porte une lumière de réglage de la netteté 11 de manière à pouvoir se fixer sur différents types d'appareils photo. Accessoirement, ce système permet d'améliorer le confort de prise de vue des appareils photo numériques compact en transformant ceux-ci en appareil à viseur électronique type bridge .

La figure 4 présente une vue éclatée d'une adaptation réglable pour divers appareils photo numériques. Le support 8b, également en forme de L, coulisse latéralement dans la glissière de guidage rapportée 12 et transversalement grâce à la lumière 11 a. La lentille de visée coulisse verticalement grâce à la glissière 13 qui la porte.

La figure 5 présente une vue éclatée d'un système de visualisation de films photographiques positifs ou d'images fixes imprimées sur films transparents 14. Le support 8c est en forme de U. Une plaque mince transparente 15 est fixée sur une partie translucide 16 du support 8c, par exemple par collage grâce à deux autocollants double face 17 qui serviront également de guidage du film. La partie 16 peut être dépolie ou rapportée de telle sorte que l'oeil puisse voir la petite image grâce à une partie de la lumière réfléchie par le grand écran. La figure 6 montre une variante de la figure 5 adaptée pour visionner des diapositives 18. Les lumières de guidage 19 de la diapositive sont fixes ou rapportées contre la branche du support en U. La diapositive pourra être remplacée par une image opaque à condition d'éclairer celle-ci par l'avant : soit par la lumière naturelle, soit par une lampe 20 alimentée de façon connue non représentée. Le système peut pivoter de 90° pour visionner des images verticales et être indifféremment utilisé pour l'oeil droit ou l'oeil gauche.

La figure 7 montre une variante de la figure 6 équipé d'un écran numérique 21 relié à un ordinateur par un cordon 22 servant à alimenter cet écran et à transmettre les petites images . Ce même ordinateur transmettra simultanément les grandes images destinées à l'autre oeil de l'observateur grâce à un logiciel de synchronisation connu. Cette forme de réalisation permet la visualisation de diaporamas ou d'images relief animées. L'écran 21 pourra avoir une alimentation autonome, dans ce cas la transmission sera faite sans fil par des moyens connus (Wi-fi ou Bleutooth). La figure 8 montre l'application du système de base aux appareils du commerce à écran numérique (téléphone portable, appareil photo numérique compact, caméscope de poche, lecteur MP3/MP4, porte clé numérique). Le support 8d porte une découpe 23 aux dimensions approximatives de l'écran de l'appareil 24. Un bracelet élastique 25 permet d'adapter la fixation aux différentes largeurs et épaisseurs des appareils et de les attacher grâce aux encoches 26 et 27. L'utilisation d'un téléphone portable est avantageuse car elle permet la réception d'images transmises directement par un correspondant. Des réceptions d'émissions télévisées en relief pourront être réalisées par des moyens standard de la façon suivante : la grande image est transmise directement au téléviseur par un canal, simultanément et de façon synchronisée la petite image est transmise au téléphone portable par un autre canal.

Les figures 9-10-11-12-13-14-15-16 présentent diverses formes de liaison d'un modèle repliable type compte-fil à différents appareils de visionnements (téléphone portable, appareil photo numérique compact, caméscope de poche, lecteur MP3/MP4, porte clé numérique). La figure 9 montre l'adaptation d'une dragonne élastique sur un dispositif 8e repliable grâce aux articulations 28 et 29. Cette dragonne sertie 30 est constituée d'un cordon élastique 25a qui permet de lier le dispositif horizontalement grâce aux encoches 26a et 27a. La figure 10 montre l'adaptation sur un dispositif repliable semblable au précédent d'un simple cordon élastique 25b accroché dans une encoche 26b.

La figure 11 montre l'adaptation d'une sangle élastique 25c collée ou surmoulée sur un dispositif repliable permettant de positionner le dispositif verticalement. La figure 12 montre l'adaptation d'une sangle élastique amovible 25d sur un dispositif repliable. Les goupilles 31 et 32 permettent d'adapter différentes longueurs de sangle en fonction de l'épaisseur des appareils liés. La figure 13 montre l'adaptation d'une bride 33 sur un dispositif repliable dans lequel le dispositif est bridé verticalement sur l'appareil de façon connue avec une vis de blocage 34.

La figure 14 montre l'adaptation d'une bride avec coussin 35 en mousse élastique sur un dispositif repliable permettant de compenser les différences d'épaisseurs des appareils liés. La figure 15 montre l'adaptation d'une pince élastique 36 sur un dispositif repliable utilisant de façon connue l'élasticité de la matière pour compenser les différences d'épaisseurs des différents appareils liés. La figure 16 montre l'adaptation d'une sangle élastique 25e collée ou surmoulée sur dispositif repliable à une seule articulation 29a. Cette configuration est avantageuse pour une plus simple adaptation aux différentes dimensions d'écrans.

Bien évidemment, les moyens de liaison précédemment décrits aux figures 9 à 15 pourront également être adaptés aux dispositifs repliables à une articulation. La figure 17 montre l'adaptation d'un passe-vues translucide 37 à un dispositif repliable semblable à celui décrit à la figure 12 pour visionner soit des diapositives, soit des films photographiques positifs. Les figures 18-19-20-21 présentent des accessoires applicables aux dispositifs de base ou aux dispositifs repliables. La figure 18 montre un kit main libre adapté à un écran d'ordinateur. Le dispositif comprend un bras articulé horizontal 38 de longueur réglable, grâce à une coulisse 39 et à des moyens de fixation 40. Un deuxième bras articulé vertical 41 de longueur réglable grâce à une coulisse 42 et à des moyens de fixation 43 permet de positionner une des formes de réalisation décrites aux figures 3 à 17 de façon à superposer les images. L'ensemble est fixé par une bride 44 sur le cadre de l'écran 1 a et peut être escamotée puis ramenée à la position précédente grâce à une butée 45 et une articulation 46. Ce kit est principalement destiné aux professionnels du dessin 3D (architectes û dessinateurs). L'image pourra être immédiatement visualisée en relief en envoyant une petite image fixe à l'appareil numérique 24a relié avec le port USB de l'ordinateur et en faisant légèrement pivoter la grande image 2a avec le logiciel de dessin. La figure 19 montre un kit main libre comprenant un flexible articulé 47 porté par un socle ou une ventouse 48, remplaçant avantageusement les bras articulés de la figure 18.

La figure 20 montre un dispositif comprenant un tableau pictural (dessin ou peinture, carte postale, tirage photographique) avec visionnement relief, réalisé en bois, carton ou matière plastique, dans lequel le cadre 49 bascule autour de son articulation 50. La position de celui-ci est fixée par la genouillère 51. L'ensemble constitué par l'optique et la petite image 6b-7b est intégré au cadre pour préserver l'esthétique de l'ensemble en position fermée. La figure 21 montre un dispositif permettant le visionnement en relief d'une bande dessinée 52. Un bras dépliable 53 en matière rigide lié à la couverture du livre 54 porte l'optique 6c et le dispositif de guidage 55 du film transparent 14a ou de la bande imprimée portant les petites images . Cette configuration est avantageuse pour la présentation de photographies de sculptures et documents scientifiques nécessitant une vision en relief. Les figures 22-23-24-25-26-27 présentent des exemples d'intégrations du dispositif selon l'invention dans des appareils numériques portables. La figure 22 montre un téléphone portable repliable 24b avec loupe intégrée.

On retrouve les articulations 28a et 29b présente sur les dispositifs repliables décrits aux figures 9 à 16. La figure 23 montre un appareil plan (téléphone portable, lecteur MP3/MP4, caméscope de poche, porte clé numérique) avec dispositif repliable intégré. On retrouve le support 8f et les articulations 28b et 29c.

La figure 24 montre un appareil photo numérique avec support de loupe 8g escamotable sur le côté par rotation autour de l'axe 56. La figure 25 montre un appareil photo numérique avec lentille de Fresnel 6d montée sur un bras télescopique 57 et 58 s'escamotant dans l'appareil photo.

La lentille de Fresnel est avantageuse pour l'application pour d'autres appareils numériques portables avec écran de dimensions supérieures nécessitant donc un faible grossissement (téléphone portable, caméscope de poche, lecteur MP3/MP4).

Dans la variante montrée à la figure 26, la lentille de Fresnel 6e est portée par un parallélogramme déformable 59 et 60 escamotable dans l'appareil. Dans la variante de figure 27, concernant, à titre d'exemple, un appareil photo numérique, la lentille de Fresnel 6f est plaquée sur la face arrière de l'appareil, tandis que l'écran portant la petite image 7c est décalé à l'intérieur de celui-ci. L'invention n'est pas limitée aux dispositifs qui ont été décrits et englobe au contraire toutes leurs variantes de réalisation comportant des moyens équivalents permettant de voir en relief des images fixes ou animées. Elle englobe aussi les applications des dispositifs décrits à la prise de vues d'images fixes ou animées, destinées à un visionnement en relief par l'un des dispositifs décrits ou par la combinaison de deux d'entre eux.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1.) Procédé pour voir en relief des images fixes ou animées apparaissant sur un écran caractérisé en ce qu'il consiste à former un couple stéréoscopique en regardant avec un oeil et en vision directe une grande image et avec l'autre oeil et à travers un système optique formant loupe une petite image , en se positionnant à une distance de l'écran telle que l'image virtuelle formée par l'agrandissement de la petite image paraisse identique à celle vue par l'autre oeil et à superposer cette image virtuelle avec celle apparaissant à l'écran.
2. 2.) Procédé pour voir en relief des images selon la revendication 1 caractérisé en ce que les grandes images et les petites images ont des sources identiques.
3. 3.) Procédé pour voir en relief des images selon la revendication 1 caractérisé en ce que les grandes images et les petites images ont des sources différentes.
4. 4.) Dispositif pour voir en relief des images fixes ou animées apparaissant sur un écran, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : - a) un écran, panneau ou support imprimable apte à recevoir ou porter une grande image , réelle, projetée ou affichée, par exemple (dessin, peinture, photographie, photocopie, impression d'affiche, de poster, de livre ou carte postale, projection de film ou diapositive, rétro projection, vidéo projection, affichage sur : écran de télévision, d'ordinateur, de cadre numérique, de livre numérique), - b) un système optique formant loupe lié mécaniquement à un petit écran recevant une petite image réelle ou affichée, par exemple (dessin, peinture, photographie, photocopie, impression, film, diapositive, affichage sur : écran à cristaux liquides, appareil photo numérique, caméscope de poche, téléphone portable, lecteur MP3/MP4, porte clé numérique), ce système optique étant disposé face au petit écran et à une distance déterminée pour avoir une image nette.
5. 5.) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la liaison mécanique entre le support de l'optique et les appareils portant la petiteimage est réalisée par des moyens réglables, adaptables et réversibles, tels que (support avec ou sans glissière, guide de films ou de diapositive, bracelet, cordon ou sangle élastiques, bride, mousse ou pince élastique).
6. 6.) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le support de l'optique et des moyens de liaison avec les appareils portant la petite image est constitué d'un ensemble repliable grâce à une ou deux articulations.
7. 7.) Dispositif selon la revendications 4 caractérisé en ce que l'ensemble constitué de l'optique liée aux moyens portant la petite image est positionné à une distance fixe de la grande image par des moyens fixes, amovibles ou réglables tels que (bras fixes, bras pliables, bras télescopiques, flexibles avec support, cadre articulé).
8. 8.) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les moyens optiques sont intégrés aux moyens générant la petite image, tels que (appareil photo numérique, caméscope de poche, téléphone portable, lecteur MP3/MP4, porte clé numérique), soit de façon fixe soit de façon repliable par des moyens appropriés tels que (simple ou double articulation, bras télescopique, parallélogramme).