WO1991009343A1 - Procede et dispositifs pour enregistrer des images perceptibles dans les trois dimensions et application d'un tel procede - Google Patents

Procede et dispositifs pour enregistrer des images perceptibles dans les trois dimensions et application d'un tel procede Download PDF

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WO1991009343A1
WO1991009343A1 PCT/FR1990/000904 FR9000904W WO9109343A1 WO 1991009343 A1 WO1991009343 A1 WO 1991009343A1 FR 9000904 W FR9000904 W FR 9000904W WO 9109343 A1 WO9109343 A1 WO 9109343A1
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zoom
camera
lens
images
variations
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PCT/FR1990/000904
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Inventor
Jean-Pierre Lezy
Renée Maria GUEDEN
René LEZY
Original Assignee
Lezy Jean Pierre
Gueden Renee Maria
Lezy Rene
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/02—Stereoscopic photography by sequential recording
    • G03B35/06—Stereoscopic photography by sequential recording with axial movement of lens or gate between exposures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
    • H04N13/236—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor using varifocal lenses or mirrors

Definitions

  • the invention relates to a method for recording images using a camera, cinematographic camera or video camera or the like, images the succession of which, when returned, allows observers to perceive them in the three dimensions.
  • Various means have been proposed to obtain this result, but, until now, none of them has been able to be generalized.
  • transcriptions a technique applied from the development of film studios and which, under the name of "tran ⁇ -trav”, required, when taking pictures, the movement of the camera at the same time as a rigorous syn ⁇ chronism of its translations and variations of the focal lengths of its lens.
  • i.1 is called the dimension of the image of an object of dimension O located at the distance Dl from the recording camera and i.2 that of a second object of the same dimension O but located at a distance D2 ⁇ D1
  • the ratio of the dimensions of the images of the object O, to recording time t_l has a certain value Kl.
  • the method has the following characteristics.
  • the objective of the camera the latter kept fixed, records, not directly the images of external objects according to usual practice, but more precisely the images of these objects previously reduced to a scale less than unity. This is achieved by placing a zoom in front of the camera lens and along its optical axis, the zoom body also being kept fixed.
  • the camera thus records the spatial images generated by the zoom, images located on either side of the focusing image plane of the latter.
  • the relative movements of objects / camera characterized by relationships such as V, defined above, are obtained from the relative movements between the spatial images generated by the zoom and the camera lens. These latter are themselves obtained by causing dimensional variations in the zoom image space when taking pictures, by variations in its focal lengths, said variations being exerted in times between a few seconds and a few tens of seconds, at the discretion of the director. On a subsequent examination of the recorded images, the conditions are thus met so that their perception can be effectively exercised in the three dimensions.
  • the present invention includes two other applications which make it possible to fill this gap.
  • the mounting of the two optical devices is in accordance with the process, but the camera lens here consists of a zoom.
  • the focal lengths of the two zooms are varied so that, when the focal lengths of one increase, the focal lengths of the other decrease, or vice versa.
  • the timing of these variations which will be explained, is such that the image thus recorded presents a stabilized plane of interest, a plane chosen at the discretion of the director, while the overall image is perceptible in its three dimensions.
  • the results thus obtained are comparable to those of a frontal "trans-trav", carried out with real displacement of the camera and synchronous variations of its focal lengths, but here, according to the invention, without displacement of the camera.
  • the third application relates to the realization of a purely optical "trans-trav", no longer frontal as in the second application, but here lateral.
  • the zoom is maintained, during recording, on one of its focal lengths chosen at the discretion of the director and the camera lens made movable laterally from the left to the right or from right to left, with maximum amplitudes between a few tenths of a millimeter and a few millimeters, these variations occurring in time intervals between a few seconds and a few tens of seconds depending on the "
  • an additional objective, placed between the bump downstream of the zoom and the bump upstream of the camera lens is subjected to synchronous and opposite variations from those of the latter lens.
  • the additional objective can also be constituted by an element of the basic objective of the zoom.
  • the third application presents, with different visual effects, the same advantages as the second, that is to say that the overall image, perceptible in the three dimensions, comprises a stabilized plane chosen at the discretion of the director.
  • the present application also relates, apart from the provisions set out above, to certain other provisions which will be more expli ⁇ citably discussed below in connection with the particular embodiments described with reference to the attached drawings, but which are by no means limiting.
  • FIG. 1, of these drawings is a diagram of an optical assembly according to the first application of the invention showing in longitudinal section the zoom placed at the front of the camera and thereafter the proper lens of the camera, the upper part of the figure relating to the minimum focal length of the zoom, the lower part to its maximum focal length.
  • FIG. 2 is an enlargement of part of FIG. 1 showing the detail of the formation of the spatial images given by the zoom and the images given by the lens of the camera.
  • FIG. 3 is a graph representative of a shot, according to the first application, giving as a function of time the variations of the zoom focal lengths, those of the apertures of the diaphragm and those of the resulting focal length as well as the possibilities of spatial perception that we can expect it.
  • Figure 4 is a longitudinal section of the device synchronizing the variations of the zoom focal lengths with those of the apertures of the diaphragm.
  • FIG. 5 is a longitudinal section of an improvement made to the device of FIG. 4.
  • FIG. 6 is the diagram of the optical assembly according to the second application of the invention, presented as in FIG. 1.
  • Figure 7 is the enlargement of Figure 6 presented as in Figure 2.
  • FIG. 8 is a graph representative of an example of taking pictures, according to the second appli ⁇ cation, graphics presented as in FIG. 3.
  • FIG. 9 is the diagram of the optical assembly according to the third application of the invention, presented as in FIG. 1.
  • FIG. 10 is the enlargement of a part of FIG. 9 presented as in FIG. 2.
  • FIG. 11 is a variant of Figure 10 showing an example of the optical device provo ⁇ as the fixity of a frontal plane of space.
  • FIG. 12 is a diagram in longitudinal section of an installation example showing the arrangements taken to achieve synchronism of the movements of the mobile objectives of the device, according to the third application.
  • FIG. 13, finally, is a diagram of the means for ensuring the synchronism of the variations of the focal lengths of the two zooms in opposite directions for the device of the second application shown in FIGS. 6 and 7.
  • the present description relates to a non-limiting example of the first application of the invention, the optical arrangement of which is shown diagrammatically in cross section in FIG. 1.
  • the optical assembly is constituted by a zoom ⁇ placed in front of the objective Oc: of the camera and along its optical axis, the upstream bump of the first being substantially juxtaposed with the downstream bump of the second.
  • the focal lengths of the Oj2 zoom are variable between 30 mm and 100 mm-however the focal length of the O l'objectif: lens of the camera is 5 mm.
  • the zoom ⁇ includes a focus group shown in Op_, an Ob lens and an afocal system with variable magnification (the other zoom groups). It is a traditional zoom whose focal length variations are obtained by translation along the direction of the optical axis of the divergent groups and whose focusing image plane represented in PbPo is fixed, relative to the camera.
  • the diaphragm of the device shown in Di is the zoom's own diaphragm. It is a traditional iris diaphragm whose usual maneuver can also take place, as will be specified, in synchronism with the focal length variations of the zoom.
  • FIG. 1 The part of the camera shown in E £ corresponds to the space reserved for recording by cinematographic film magnetic video or other medium, depending on the type of camera.
  • Figure 2 is an enlargement of the useful part of the camera lens, in terms of image formation. The latter is shown diagrammatically in the reduced form of a dioptric system centered between its two main planes PI and P2 and its two foci F 'and F £.
  • the focus plane P6PO of the zoom is located at a distance Uo of 17 mm from the bump downstream of its basic lens.
  • the external objects located at a distance Do from the camera, distance corresponding to that of focusing, have their image in this plane however that those located at a distance lower or greater than Do, in particular the foreground and backgrounds, have their image in I'2 and I'I (upper part of figure 2) for the recordings made with the minimum focal length of the zoom, in 12 and II (lower part of figure 2) for those made with the maximum focal length and between these images for intermediate shots.
  • the real spatial images given by the zoom are, for the camera lens, virtual images; the latter, taking into account the proximity of the two objectives and its thickness reduced to 8 mm, gives real images, not turned over, such as i'l / i'2 and il / i2 located on either side other from PePe.
  • i'l / i'2 and il / i2 located on either side other from PePe.
  • i'1 and i2 do not appear in FIG. 2.
  • D, D2 and Dl being the distances to the camera from the respective object planes of the focusing plane, the foreground and the background.
  • This relation allows, first of all, for desired values of the ratio - «-, the forecast of the values of the focal distances of the objectives and their respective positions. It also allows, for a specific optical assembly, to control the characteristic format of the camera.
  • the first factor of this relation remains close to unity if the variation of the zoom focal lengths is small compared to the distance from the foreground, but that, on the other hand, the second factor deviates more or less than unity depending on the importance of x before (u + Fc). It is also possible to predict, a priori, taking into account the optical characteristics of the assembly, according to the invention, its possibilities of arousing images that are really perceptible in three dimensions.
  • the final images perceived by the observations are, in fact, those from the variable resulting focal lengths, in particular, in the example described, between 6.5 mm and 22 mm.
  • the positions of the perceptible extreme planes of space vary, as is well known, with the depths of field. The latter, for apertures of the diaphragm and a tolerance of defined sharpness, are all the more weak - as the focal length is higher; conversely, they are larger the smaller the opening of the diaphragm.
  • FIG. 3 is the representation, in the form of a graph, of a zoom in performed, under these conditions, with the device of the example cited.
  • the abscissa shows the times. We specify that the duration of the sequence, here fixed at 9 seconds, can be both compressed and extended, between certain limits, depending on the nature of the images and the effects sought.
  • the main characteristics of the camera are shown on the ordinate (the focal length of the lens is kept at 5 mm) as well as the resulting spatial perception possibilities.
  • dashed lines is shown the variation of the resulting focal length Fr between 6.5 mm and 22 mm.
  • the two recording examples given in solid lines, the first with foreground at two meters, and background at infinity, the; second with foreground also at two meters, but background at 10 meters are effectively included inside the spindle: the perception of space is generally correct there from the first seconds examination and continues until the end of the sequence.
  • the adaptation of these known means to their new function is facilitated by the very principle of operation of the iris diaphragm.
  • the latter consists of small strips overlapping more or less and between two rings, one fixed to the camera, the other mobile in the peripheral area of the zoom.
  • the operation of the latter by causing variations in overlap of the lamellae, thus allows the desired variations in opening.
  • the assembly according to the improvement described 1 , consists in providing, on the control shaft 3, a ring 6 of small diameter secured to the shaft 3 and the peripheral surface of which is provided with a plastic band, the provisions being such that the periphery of the control ring of the diaphragm 5 is in contact with that of the ring 6.
  • the diameter of the ring 6 is significantly smaller than that of the ring 5.
  • the latter is a cross section of the movable diaphragm control ring 5, close to the shaft 3.
  • a cylinder 7 itself provided with three rings of different diameters 8, 9 and 10 spaced from each other by a distance a little greater than their thickness and provided at their periphery with a plastic strip.
  • the movable diaphragm opening ring 5 is itself provided with rings 11, 12, and 13 of different diameters and in inverse ratio to those of the rings 8, 9 and 10.
  • the two separate objectives are shown diagrammatically in cross section in FIG. 6, the upper part relating to the positioning of the optical elements at the start of the sequence, the lower part at the end of the sequence.
  • the first objective is an Oz zoom identical to that of the first application (30/100 mm focal lengths)
  • the second by an evolution of the device is an OA zoom with 5/12 mm focal lengths.
  • the zoom Oj ⁇ will be called zoom in, the second OA constituting the zoom of the camera.
  • the spatial images given by the zoom in were, for the camera lens, virtual images.
  • these same spatial images become real images for the camera's zoom. This result is obtained by bringing the bump downstream of the Oz ⁇ zoom to 48 mm from the bump upstream of the OA zoom, the image plane of the zoom in being shown in PbPo, the image plane of the camera zoom in PfePe, this latter counterpart of the previous and constituting the recording plan of the camera.
  • FIG. 7 is an enlargement of the useful parts of the two zoom lenses, with regard to the formation of the images.
  • the camera zoom is shown diagrammatically in the reduced form of a dioptric system centered between its two main planes, the downstream PI plane of fixed position and the upstream plane of variable positions between P2 and P'2, according to the focal length variations of this zoom; between F'A (upper figure 7) and FA (lower figure 7).
  • the focal length of the zoom in is minimal (upper FIG. 7)
  • the images that it generates are, for example, example I'I, ifc and I'2 images corresponding respectively to the background external objects, in their plane of development and in their foreground.
  • the maximum focal length F'A of the camera zoom corresponds the maximum focal length F'A of the camera zoom, the images of the latter being real: in particular, to the image lo of the zoom in corresponds the real iniage, and reversed io recorded by the camera zoom.
  • the maximum focal length of the zoom in (lower figure 7) generating in particular the image lo corresponds the minimum focal length FA of the camera zoom, giving the real and reversed image io recorded.
  • the spatial images located in front of the camera behind the image zoom focus plane of the camera it is the projections of the latter on the P'ePe plane which are recorded.
  • FIG. 13 one can see a schematic illustration of the means making it possible to ensure the synchronism of the variations in opposite directions of the focal lengths of the zooms Ojz and OA. Synchronism is obtained from the rotation of a single shaft 26 disposed at the periphery of the zooms, this shaft 26 being provided along its length with two successive threads 27, 28 inclined in opposite directions.
  • the rotation of the shaft 26 about its axis is controlled by an electric motor 29 according to the arrangements generally adopted for the automatic control of traditional zoom lenses.
  • the first thread 27 causes, during the rotation of the motor 29, the displacement in translation of the afocal system with variable magnification of the zoom before Oz in one direction.
  • the second thread 28 causes the afocal system OA zoom of the camera to move in the opposite direction. -.
  • the relation (4) fixes the characteristics of the camera zoom: E, E ", etc. ... being the deviations from its representative main planes, as a function of the corresponding focal lengths of this zoom.
  • A, B, K and K ' are constants according to the geometry of the assembly.
  • V substantially equal to u + * F A + 2
  • the final recorded image leads to a constant value of the focal length resulting from the optical device. It follows that, during the sequence, the depths of field remain constant as shown by the experiment. It is therefore unnecessary, in this second application, to resort to variations in the opening of the diaphragm.
  • FIG. 8 is a graphical representation of a recording made according to the nonlimiting example of the second application of the method. As before, time is on the abscissa. The length of the sequence increased to 9 seconds can be, as we have pointed out, both compressed and extended, depending on the nature of the images and the effects sought. The main characteristics of the recording and the possibilities of spatial perception resulting therefrom appear on the ordinate.
  • the hatched network delimiting the possibilities of spatial perception V.
  • Two examples are given in solid lines, the first with foreground at 2 meters and background at infinity, the second with foreground also at 2 meters and background at 10 meters, the stabilized chosen plane of interest being 4 meters from the camera for the two recordings.
  • the results obtained from the second application are comparable to those which allow the effective execution of a frontal "trans-trav”, that is to say with real movement of the camera perpendicular to the object of interest plane but, here and according to the invention, without moving the camera.
  • a frontal "trans-trav” that is to say with real movement of the camera perpendicular to the object of interest plane but, here and according to the invention, without moving the camera.
  • the third application of the invention which consists in carrying out a lateral optical "trans-trav”, that is to say transversely to the optical axis, also without displacement of the camera.
  • the nonlimiting example chosen relates to a camera for recording images of 8 mm.
  • the optical assembly is shown schematically in Figure 9.
  • the longitudinal section is assumed seen from above, the upper part being located to the right of the observer (upper figure 9) the lower part to the left (lower figure 9).
  • the first objective is an Oz ⁇ zoom with variable focal lengths between 9 and 72 mm, the PoPo focusing image plane of which is located 20 mm from its downstream bump. More compact than the previous examples, it includes:
  • the second lens Ob which constitutes the camera's own lens, has a focal length of 5 mm and a thickness reduced to 5 mm.
  • this objective is movable laterally from right to left or from left to right, with maximum amplitudes between a fraction of a millimeter and a few millimeters.
  • the focusing image plane of the objective ⁇ £, located at P Pe constitutes the recording plane of the camera.
  • FIG. 10 is the enlargement of FIG. 9 as regards the formation of the images.
  • the objective ⁇ £ of the camera is shown diagrammatically in the reduced form of a diop ⁇ tric system centered between its main planes PI and P2 and its focal points F £ and F '£.
  • the spatial images given by the zoom are virtual, relative to the camera lens, which thus gives real images which can be directly recorded.
  • the images of point elements A1 and A2 recorded by the zoom are transformed by the objective of the camera in real images of point elements il and i2 directly recordable on the PePe plane (the corresponding ray tracing is shown in dotted lines).
  • the nature of the horizontal variations of the image of a point element in space ( Figure 10) under the sole assumption of a horizontal displacement of the optical axis of the camera lens, the zoom being set to one of its focal lengths, chosen at the discretion of the director.
  • the horizontal variation presents itself. Under the form :
  • Dx the distance of the spatial image, given by the zoom of the point element considered, compared to the upstream focus of the camera lens.
  • the recording plane being kept fixed, relative to the camera also fixed, the lens of the camera is made movable laterally as it was said, while the optical axis of the zoom in is itself made movable laterally and opposite to that of the camera lens.
  • the authors maintain its fixity, relative to the camera and move, by con ⁇ tre laterally, the downstream part of its optical axis and contrary to the displacements of the camera lens. Two different methods are applied, by the authors, depending on the destinations of the cameras, to obtain this result.
  • the first consists in placing between the downstream bump of the zoom and the upstream bump of the camera lens an additional light lens, of small thickness, OAd (figure 11) animated with lateral movements in synchronism and in opposite direction to those of the camera Oc lens.
  • OAd (figure 11) animated with lateral movements in synchronism and in opposite direction to those of the camera Oc lens.
  • the second which avoids the addition of the additional objective above, consists in replacing the latter by one of the optical elements of the objective Ob (figure 9) of the zoom, elements such as Obi, which are made mobile laterally and counterclockwise from the camera lens.
  • the focal length of the camera lens being 5 mm, that of the additional lens 20 mm and those of the zoom being between 9.mm and 72 mm, the resulting focal length of the camera can thus be chosen between 1 , 5 mm and 12 mm.
  • the zoom diaphragm is adjusted to a constant average value such that the product nK is of the order of 0.02 mm (n: aperture of the zoom diaphragm, K: sharpness tolerance).
  • nK aperture of the zoom diaphragm
  • K sharpness tolerance
  • the perceptible foreground is 1.60 m from the camera, the background at 3 m.
  • the device is schematically in section transverse to Figure 12, assumed seen from above.
  • the XX axis of the general provisions is also that of the zoom and the recording plan of the camera.
  • OAd and ⁇ £ are respectively the auxiliary movable objective and the objective, also mobile, of the camera, the variations in amplitudes of the two objectives being effected laterally and in opposite directions.
  • the electric motor 16 controls the shaft 17 arranged parallel to the axis XX.
  • This shaft provided at 18 with a thread with global threads, controls itself a wheel 19 whose periphery is toothed at 20, the axis of rotation of this wheel being perpendicular to it.
  • the two diametric peripheries of the wheel 19 are respectively provided with links 21 connected by the articulations 22 and 23 to the frame mounts 24 of the two objectives OAd and ⁇ £, said mounts sliding between the fixed frames 25.
  • the control shaft of the 16 motor and wheel controls the shaft 17 arranged parallel to the axis XX.
  • This shaft provided at 18 with a thread with global threads, controls itself a wheel 19 whose periphery is toothed at 20, the axis of rotation of this wheel being perpendicular to it.
  • the two diametric peripheries of the wheel 19 are respectively provided with links 21 connected by the articulations 22 and 23 to the frame mounts 24 of the two objectives OAd and ⁇ £
  • the latter also includes the possible syntheses of the three applications described on single cameras, syntheses grouping for example:

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Abstract

Le procédé pour l'enregistrement d'images à l'aide d'une caméra cinématographique, vidéo ou analogue, images dont la succession, lors de leur restitution, permet aux observateurs leur perception dans la troisième dimension, consiste à maintenir la caméra pratiquement immobile pour que son objectif (0c) enregistre les images spatiales que donne de l'espace extérieur un zoom (Oz) disposé devant l'objectif de la caméra et suivant son axe optique, images spatiales situées de part et d'autre du plan image (PoP,o) de mise au point du zoom.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIFS POUR ENREGISTRER DES IMAGES PERCEPTIBLES DANS LES TROIS DIMENSIONS ET APPLICATION D'UN TEL PROCEDE.
L'invention est relative à un procédé pour l'enregistrement d'images à l'aide d'une caméra, caméra cinématographique ou caméra vidéo ou analogue, images dont la succession, lors de leur restitution, permet aux observateurs leur perception dans les trois dimensions. Divers moyens ont été proposés pour obtenir ce résultat, mais, jusqu'à maintenant, aucun d'entre eux n'a pu être généralisé. Nous citerons, parmi ceux-ci, une'technique appliquée dès le développement des studios de cinéma et qui, sous le nom de "tranε- trav", exigeait, lors des prises de vues, le déplacement de la caméra en même temps qu'un syn¬ chronisme rigoureux de ses translations et des varia¬ tions des focales de son objectif. Bien exécutée, elle permettait une perception objective du relief. Malheureusement trop complexe et difficile a généraliser aux prises de vues en extérieur, elle fut peu à peu abandonnée.
Pourtant, la pratique du cinéma et de la télévision montre qu'il est possible, dans certains cas privilégiés, de percevoir directement dans les trois dimensions des images projetées dans les deux dimensions pourvu que certaines conditions soient respectées. La recherche de ces conditions, pour reproduire ce phénomène d'une manière systématique a conduit les auteurs à certaines conclusions dont l'une est la suivante.
Si l'on appelle i.1 la dimension de l'image d'un objet de dimension O situé à la distance Dl de la caméra d'enregistrement et i.2 celle d'un second objet de même dimension O mais situé à une distance D2^D1, le rapport des dimensions des images de l'objet O, au temps d'enregistrement t_l présente une certaine valeur Kl. L'expérience montre que si, au temps t2≠tl le rap¬ port en question est tel que K2jέKl, les images des deux objets peuvent être perçues, lors de l'examen ultérieur de la séquence, dans deux plans frontaux différents, cette perception dans les trois dimensions étant d'autant plus facilitée que les rapports tels que V = K1/K2 s'éloignent de l'unité.
Cette caractéristique a amené les auteurs à l'élaboration d'un procédé permettant d'obtenir, d'une manière systématique, le résultat recherché et facili¬ tant, de surcroît, la simplification des procédures actuelles et une plus grande efficacité.
Selon l'invention, le procédé présente les caractéristiques suivantes.
L'objectif de la caméra, cette dernière maintenue fixe, enregistre, non pas directement les images des objets extérieurs suivant la pratique habi¬ tuelle, mais plus précisément les images de ces objets préalablement ramenées à une échelle inférieure à l'unité. On obtient ce résultat en disposant un zoom devant l'objectif de la caméra et suivant son axe optique, le corps du zoom étant également maintenu fixe. La caméra enregistre ainsi les images spatiales, engendrées par le zoom, images situées de part et d'autre du plan image de mise au point de ce dernier.
Dans une première application de l'invention, les mouvements relatifs objets/caméra, caractérisés par des rapports tels que V, définis précédemment, sont obtenus à partir des mouvements relatifs entre les images spatiales engendrées par le zoom et l'objectif de la caméra. Cesi derniers sont eux-mêmes obtenus en provoquant, à la prise de vues, des variations dimensionnelles de l'espace image du zoom, par variations de ses focales, lesdites varia¬ tions s'exerçant en des temps compris entre quelques secondes et quelques dizaines de secondes, au gré du réalisateur. A l'examen ultérieur des images enregistrées, les conditions sont ainsi réunies pour que leur perception puisse s'exercer effectivement dans les trois dimensions.
Mais les enregistrements, avec variations des grandeurs d'images, par action du zoom, ne sont effectués que durant des temps relativement brefs et les images sont, le plus souvent, distribuées avec leur stabilité normale.
La présente invention comporte deux autres applications permettant de combler cette lacune.
Dans la seconde application, le montage des deux dispositifs optiques est conforme au procédé mais l'objectif de la caméra est ici constitué par un zoom. Durant l'enregistrement, on provoque des variations des distances focales des deux zooms de telle façon que, lorsque les focales de l'un augmentent, les focales de l'autre diminuent, ou inversement. Le syn- chronisme de ces variations, qui sera précisé, est tel que l'image ainsi enregistrée présente un plan d'intérêt stabilisé, plan choisi au gré du réalisateur, cependant que l'image globale est percep¬ tible dans ses trois dimensions. Les résultats ainsi obtenus sont comparables à ceux d'un "trans-trav" frontal, effectué avec déplacement réel de la caméra et variations synchrones de ses focales, mais ici, suivant l'invention, sans déplacement de la caméra.
La troisième application a pour objet la réalisation d'un "trans-trav" purement optique, non plus frontal comme à la deuxième application, mais ici latéral. Par une évolution du dispositif, par rapport à la première application, le zoom est maintenu, durant l'enregistrement, sur une de ses focales choisie au gré du réalisateur et l'objectif de la caméra rendu mobile latéralement de la gauche vers la droite ou de la droite vers la gauche, avec des ampli¬ tudes maximales comprises entre quelques dixièmes de millimètre et quelques millimètres, ces variations s'exerçant dans des intervalles de temps compris entre quelq'ues secondes et quelques dizaines de secondes au gré " du réalisateur. Par ailleurs, un objectif addi¬ tionnel, disposé entre la bosse aval du zoom et la bosse amont de l'objectif de la caméra, est soumis à des variations synchrones et opposées de celles de ce dernier objectif.
Dans cette troisième application, l'objectif additionnel peut être également constitué par un élément de l'ûbje tif de base du zoom. La troisième application présente, avec des effets visu- els différents, les mêmes avantages que la seconde, c'est-à-dire que l'image globale, perceptible dans les trois dimensions, comporte un plan stabilisé choisi au gré du réalisateur.
La présente demande a également pour objet, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, cer¬ taines autres dispositions dont il sera plus expli¬ citement question ci-après à propos des modes de réalisation particuliers décrits avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui ne sont nullement limita- tifs.
La figure 1, de ces dessins, est un schéma d'un montage optique selon la première application de l'invention montrant en coupe longitudinale le zoom disposé à l'avant de la caméra et à sa suite l'objectif propre de la caméra, la partie supérieure de la figure se rapportant à la focale minimale du zoom, la partie inférieure à sa focale maximale.
La figure 2 est l'agrandissement d'une par¬ tie de la figure 1 montrant le détail de la formation des images spatiales données par le zoom et les images qu'en donne l'objectif de la caméra. La figure 3 est un graphique représentatif d'une prise de vues, selon la première application, donnant en fonction du temps les variations des focales du zoom, celles des ouvertures du diaphragme et celles de la focale résultante ainsi que les possibilités de perception spatiales que l'on peut en attendre.
La figure 4 est une coupe longitudinale du dispositif réalisant le synchronisme des variations des focales du zoom avec celles des ouvertures du diaphragme.
La figure 5 est une coupe longitudinale d'un perfectionnement apporté au dispositif.de la figure 4.
La figure 6 est le schéma du montage optique selon la seconde application de l'invention, présenté comme à la figure 1.
La figure 7 est l'agrandissement de la figure 6 présenté comme à la figure 2.
La figure 8 est un graphique représentatif d'un exemple de prise de vues, selon la seconde appli¬ cation, graphisme présenté comme à la figure 3.
La figure 9 est le schéma du montage optique selon la troisième application de l'invention, présenté comme à la figure 1. La figure 10 est l'agrandissement d'une par¬ tie de la figure 9 présenté comme à la figure 2.
La figure 11 est une variante de la figure 10 montrant un exemple du dispositif optique provo¬ quant la fixité d'un plan frontal de l'espace. La figure 12 est un schéma en coupe longitu¬ dinale d'un exemple de montage montrant les disposi¬ tions prises pour réaliser le synchronisme des mouve¬ ments des objectifs mobiles du dispositif, selon la troisième application. La figure 13, enfin, est un schéma des moy¬ ens pour assurer le synchronisme des variations des focales des deux zooms en sens opposés pour le dispo¬ sitif de la deuxième application représentée sur les figures 6 et 7.
La présente description se rapporte à un exemp'le non limitatif de la première application de l'invention dont le montage optique est schématisé, en coupe transversale à la figure 1.
L'ensemble optique est constitué par un zoom θ disposé devant l'objectif Oc: de la caméra et suivant son axe optique, la bosse amont du premier étant sensiblement juxtaposée à la bosse aval du second. Les focales du zoom Oj2 sont variables entre 30 mm et 100 mm-cependant que la focale l'objectif O∑: de la caméra est de 5 mm. Le zoom θ comprend un groupe de mise au point figuré en Op_, un objectif Ob et un système afo- cal à grandissement variable (les autres groupes du zoom). C'est un zoom traditionnel dont les variations de focales sont obtenues par translation selon la direction de l'axe optique des groupes divergents et dont le plan image de mise au point figuré en PbPo est fixe, par rapport à la caméra. Le plan image de mise au point PePe de l'objectif θ£ de la caméra, lui-même fixe par rapport à cette dernière et homologue de PbPo, constitue le plan d'enregistrement de la caméra.
Le diaphragme du dispositif figuré en Di est le propre diaphragme du zoom. C'est un diaphragme traditionnel à iris dont la manoeuvre habituelle peut également s'opérer, comme il sera précisé, en syn- chronisme avec les variations de focales du zoom.
La partie de la caméra figurée en E£ correspond à l'emplacement réservé à l'enregistrement par film cinématographique support magnétique vidéo ou autre, suivant le type de caméra. Afin de rendre plus claires les explications qui suivent, la figure 2 est un agrandissement de la partie utile de l'objectif de la caméra, quant à la formation des images. Ce dernier y est schématisé sous la forme réduite d'un système dioptrique centré entre ses deux plans principaux PI et P2 et ses deux foyers F' et F£.
Le plan de mise au point P6PO du zoom est situé à une distance Uo de 17 mm de la bosse aval de son objectif de base. Les objets extérieurs situés à une distance Do de la caméra, distance correspondant à celle de mise au point, ont leur image dans ce plan cependant que ceux situés à une distance inférieure ou supérieure à Do, en particulier les avant et arrière- plans, ont leur image en I'2 et I'I (partie supérieure de la figure 2) pour les enregistrements effectués avec la focale minimale du zoom, en 12 et II (partie inférieure de la figure 2) pour ceux effectués avec la focale maximale et entre ces images pour les plans intermédiaires.
Suivant ces dispositions, les images spa- tialeε réelles données par le zoom sont, pour l'objectif de la caméra des images virtuelles ; ce dernier, compte tenu de la proximité des deux objec¬ tifs et de son épaisseur réduite à 8 mm, en donne des images réelles, non retournées, telles que i'l/i'2 et il/i2 situées de part et d'autre de PePe. Par souci de clarté du dessin, seuls i'2 et il ont été représentés; i'1 et i2 par contre n'apparaissent pas sur la figure 2. Ce sont, en définitive, les projections i'2, il sur PePe de ces images i'2, il qui sont enregistrées dans une position normale pour une prise de vues traditionnelle.
Nous donnons ci-après ,1a relation représentative du dispositif, selon l'invention, rela¬ tion déduite de la géométrie du montage, suivant la notation de Newton :
Figure imgf000009_0001
i : rapport des grandeurs des images "~Ô" enregistrées à celles des objets correspondants situés à la distance
D de la caméra ; Fz/Fc : distances focales du zoom
(variable entre F'z et Fz) et de l'objectif de la caméra u : distance du plan image de mise au point du zoom au foyer amont de l'objectif de la caméra x : -distance d'une image donnée par le zoom à son plan image de mise au point. avec
xl = Fz Q D_ et x2 = Fz' (_! _ ± )
D , D2 et Dl étant les distances à la caméra des plans objets respectifs du plan de mise au point, du premier plan et de l'arrière-plan.
Cette relation permet, en tout premier lieu, pour des valeurs souhaitées du rapport -«- , la prévision des valeurs des distances focales des objec- tifs et leurs positionnements respectifs. Elle permet également, pour un montage optique déterminé, de contrôler le format caractéristique de la caméra.
Ainsi, pour l'exemple non limitatif donné, on vérifie que lorsque les focales du zoom varient de 30 à 100 mm, la focale résultante du dispositif varie de 6,5 à 22 mm et que la caméra est ainsi du type 8 mm. •.
Par ailleurs, on peut également déterminer les valeurs des rapports tels que V = K1/K2 dont il a été question précédemment, rapports caractérisant les possibilités ultérieures de perception de la troisième dimension. On a, en effet, compte tenu de la relation
Figure imgf000011_0001
dFz étant la variation maximale des focales du zoom.
On constate ainsi que le premier facteur de cette relation reste proche de l'unité si la variation des focales du zoom est petite par rapport à la dis¬ tance du premier plan, mais que, par contre, le second facteur s'écarte plus ou moins de l'unité suivant l'importance de x devant (u+Fc). Il est aussi possible de prévoir, a priori, compte tenu des caractéristiques optiques du montage, suivant l'invention, ses possibilités de susciter des images perceptibles réellement dans les trois dimensions.
L'expérience des auteurs a montré qu'un zoom exécuté dans ces conditions optimales permettait d'aboutir au résultat escompté, sous réserve toutefois de corriger une des caractéristiques du montage, comme il est précisé ci-après.
Les images définitives perçues par les observations sont, en effet, celles issues des focales résultantes variables, en particulier, dans l'exemple décrit, entre 6,5 mm et 22 mm. Or, les positions des plans extrêmes perceptibles de l'espace (avant et arrière plans) varient, comme il est bien connu, avec les profondeurs de champ. Ces dernières, pour des ouvertures du diaphragme et une tolérance de netteté déterminées, sont d'autant plus faibles -que la focale est plus élevée ; réciproquement, elles sont d'autant plus grandes que l'ouverture du diaphragme est plus réduite.
Pour maintenir la constance des profondeurs de champ, lors des variations de focales de la caméra, on provoque en synchronisme avec les varia¬ tions des focales du zoom des variations d'ouverture du diaphragme de telle façon que, par exemple, lorsque les focales augmentent, l'ouverture du diaphragme diminue et réciproquement.
La figure 3 est la représentation, sous forme de graphique, d'un zoom avant exécuté, dans ces conditions, avec le dispositif de l'exemple cité.
En abscisses figurent les temps. Nous précisons que la durée de la séquence, ici fixée à 9 secondes, peut être aussi bien comprimée qu'allongée, entre certaines limites, suivant la nature des images et les effets'recherchés.
En ordonnées figurent les principales caractéristiques de la caméra (dont la focale de l'objectif est maintenue à 5 mm) ainsi que les possibilités de perception spatiale qui en résultent.
A la partie inférieure du graphique (en traits pointillés) figurent la variation des focales Fz^ du zoom (entre 30 mm et 100 mm) et au-dessus la variation simultanée des ouvertures du diaphragme (F:) (entre F:2,8 et F:8), ces deux variations simultanées s'effectuant linéairement avec le temps.
En traits tiretés est représentée la varia- tion de la focale résultante Fr entre 6,5 mm et 22 mm. A la partie supérieure, figure un fuseau hachuré délimitant les possibilités expérimentales moyennes de perception spatiales de différents obser¬ vateurs, suivant le procédé. Les deux exemples d'enregistrement donnés en traits pleins, le premier avec premier plan à deux mètres, et arrière-plan à l'infini, le; second avec premier plan également à deux mètres, mais arrière plan à 10 mètres sont effectivement compris à l'intérieur du fuseau : la perception de l'espace y est généralement correcte dès les premières secondes d'examen et se poursuit jusqu'à la fin de la séquence. Nous décrivons maintenant les moyens tech¬ niques prévus pour réaliser le synchronisme des varia¬ tions de focales du zoom et d'ouvertures de son diaphragme.
En ce qui concerne les focales, les caméras sont généralement équipées de dispositifs automatiques permettant les variations voulues du zoom. Il s'agit donc ici d'adapter des moyens connus, donnant toute satisfaction, à une fonction nouvelle assurant le syn¬ chronisme des variations du zoom et de son diaphragme. Rappelons que les variations des focales du zoom sont assurées par les déplacements longitudinaux (suivant la direction de l'axe optique) du système afocal à grandissement variable AB/A'B' (figure 1). Ce résultat est généralement obtenu à partir des tiges rigides 1 (figure 4) solidaires des éléments optiques afocaux, par l'intermédiaire d'un écrou 2 lui-même solidaire des tiges 1, les déplacements longitudinaux de ce dernier étant commandés par un arbre fileté 3, commandé par un moteur électrique 4. L'adaptation de ces moyens connus à leur nouvelle fonction est facilitée par le principe même de fonctionnement du diaphragme à iris. Nous rappelons que ce dernier est constitué de petites lamelles se chevauchant plus ou moins et comprises entre deux anneaux, l'un fixe solidaire de la caméra, l'autre mobile dans la zone périphérique du zoom. La manoeuvre de ce dernier, en provoquant des variations de chevauchement des lamelles, permet ainsi les variations voulues d'ouverture. Le montage, suivant le perfectionnement décrit1, consiste à prévoir, sur l'arbre de commande 3, un anneau 6 de petit diamètre solidaire de l'arbre 3 et dont la sur- face périphérique est pourvue d'une bande plastique, les dispositions étant telles que la périphérie de l'anneau de commande du diaphragme 5 soit en contact avec celle de l'anneau 6. Le diamètre de l'anneau 6 est notablement plus petit que celui de l'anneau 5. On conçoit que la rotation du moteur 4, dans un sens ou dans 'un autre, provoque à la fois les variations de focales du zoom et celles des ouvertures de son diaphragme. Il est ainsi possible de prévoir à la fois d'une part, le sens du pas de vis tracé sur l'arbre 3 en rapport avec le sens de déplacement du groupe optique B et du sens de rotation de l'arbre 3, et, d'autre part, la valeur de ce pas de vis pour obtenir les amplitudes voulues des déplacements du groupe B, en rapport avec Ife diamètre de l'anneau 6, pour que ce dernier ne provoque qu'un seul tour ou une fraction de tour, de l'anneau de commande 5 des ouvertures du diaphragme.
Par ailleurs, la vitesse du moteur étant uniforme, on obtient, de ce fait, que les variations synchrones d'ouvertures et de focales soient linéaires avec le temps.
Un perfectionnement a été apporté au dispo¬ sitif décrit, car ce dernier ne permet que des varia¬ tions synchrones constantes des focales et du diaphragme. Or, l'expérience montre que, selon les caractéristiques de la prise de vues (vitesse éven¬ tuelle des objets, leur éclairement, leur coloration ou effets spéciaux recherchés) il est utile de disposer d'un synchronisme variable entre les deux variations. Ce perfectionnement est schématisé à la figure 5.
Cette dernière est une coupe transversale de l'anneau mobile 5 de commande du diaphragme, proche de l'arbre 3. Sur ce dernier peut coulisser longitudi- nalement de quelques millimètres et avant mise en mouvement du moteur un cylindre 7 pourvu lui-même de trois anneaux de diamètres différents 8, 9 et 10 écartés les uns des autres d'une distance un peu supérieure à leur épaisseur et pourvus à leur périphérie d'une bande plastique. En regard de ceux- ci, l'anneau mobile 5 d'ouverture du diaphragme est lui-même pourvu d'anneaux 11, 12, et 13 de diamètres différents et en rapport inverse de ceux des anneaux 8, 9 et 10.
On conçoit, suivant les positionnements longitudinaux du cylindre 7, les possibilités, d'une part, de disposer de trois cadences différentes des ouvertures du diaphragme par rapport aux variations des focales et, d'autre part, de séparer les varia¬ tions des focales de celles du diaphragme, ce dernier restant ainsi sur une ouverture constante, au cours de l'enregistrement. On dispose donc de quatre possibilités différentes de fonctionnement du disposi¬ tif qui, pour les besoins de la pratique courante, sont en nombre suffisant. Il est toutefois possible, pour des besoins plus élaborés, d'en obtenir un plus grand nombre en majorant le nombre d'anneaux.
Nous décrivons maintenant la seconde appli¬ cation du procédé dont nous donnons, ci-après un exem¬ ple non limitatif. Les deux objectifs distincts, suivant le procédé, sont schématisés en coupe transversale à la figure 6, la partie supérieure se rapportant au positionnement des éléments optiques en début de séquence, la partie inférieure en fin de séquence. Le premier objectif est un zoom Oz identique à celui de la première application (focales 30/100 mm), le second par une évolution du dispositif, est un zoom OA de focales 5/12 mm. Dans ce qui suit, le zoom Oj∑ sera dénommé zoom avant, le second OA constituant le zoom de la caméra.
Dans l'application précédente, les images spatiales données par le zoom avant étaient, pour l'objectif de la caméra, des images virtuelles. Dans la présente application, ces mêmes images spatiales deviennent pour le zoom de la caméra des images réelles. Ce résultat est obtenu en amenant la bosse aval du zoom Oz^ à 48 mm de la bosse amont du zoom OA, le plan image du zoom avant étant figuré en PbPo, le plan image du zoom de la caméra en PfePe, ce dernier homologue du précédent et constituant le plan d'enregistrement de la caméra.
Ce positionnement différent, par rapport à celui de la première application, a eu pour but, à l'origine des essais des auteurs, de vérifier que les deux modes de prélèvements des images spatiales engendrées par le zoom avant donnait, du point de vue des possibilités ultérieures de perception de la troisième dimension, des résultats équivalents, ce qui fut effectivement constaté. Le choix des deux méthodes dépend des applications recherchées, soit pour caméra cinématographique, soit pour caméra vidéo ou analogue. La seconde méthode, que nous décrivons, demande généralement un redressement des images de 180°, avec des moyens qui seront précisés.
La figure 7 est un agrandisssèment des par¬ ties utiles des deux zooms, quant à la formation des images. Le zoom de la caméra est schématisé sous la forme réduite d'un système dioptrique centré entre ses deux plans principaux, le plan PI aval de position fixe et le plan amont de positions variables entre P2 et P'2, suivant les variations des focales de ce zoom; entre F'A (figure 7 supérieure) et FA (figure 7 inférieure) .
Comme il a été dit, on provoque, au cours de l'enregistrement, des variations opposées des focales des deux zooms : en particulier lorsque la focale du zoom avant est minimale (figure 7 supérieure), les images qu'il engendre sont, par exemple I'I, ifc et I'2 images correspondant respectivement à l'arrière-plan des objets extérieurs, à leur plan de mise au point et à leur premier plan. A cette focale minimale du zoom avant correspond la focale maximale F'A du zoom de la caméra, les images de cette dernière étant réelles : en particulier, à l'image lo du zoom avant correspond l'iniage réelle, et renversée i o enregistrée par le zoom de la caméra.
De même à la focale maximale du zoom avant (figure 7 inférieure) engendrant en particulier l'image lo, correspond la focale FA minimale du zoom de la caméra, donnant l'image réelle et renversée io enregistrée. En. ce qui concerne les images spatiales situées devant bu derrière le plan image de mise au point du zoom de la caméra, ce sont les projections de ces dernières sur le plan P'ePe qui sont enregistrées. En se reportant à la figure 13, on peut voir une illustration schématique des moyens permettant d'assurer le synchronisme des variations en sens opposés des focales des zooms Ojz et OA. Le synchron- isme est obtenu à partir de la rotation d'un arbre unique 26 disposé à la périphérie des zooms, cet arbre 26 étant pourvu sur sa longueur de deux filetages suc¬ cessifs 27, 28 inclinés en sens opposés. La rotation de l'arbre 26 autour de son axe est commandée par un moteur électrique 29 suivant les dispositions généralement adoptées pour la commande automatique de zooms traditionnels. Le premier filetage 27 provoque, lors de la rotation du moteur 29, le déplacement en translation du système afocal à grandissement variable du zoom avant Oz dans un sens. Le deuxième filetage 28 provoque le déplacement du système afocal du zoom OA de la caméra dans le sens opposé. -.
Nous précisons maintenant le synchronisme à respecter entre les variations de focales des deux zooms pour que les images définitives d'un plan frontal choisi de l'espace reste de grandeur constante durant la séquence. Cette image, choisie par le réalisateur, n'est autre que l'image mise au point sur le plan image de mise au point du zoom P'oPo à partir du groupe Ob de l'objectif de base de ce dernier (fig¬ ure '6), l'image de cette dernière étant enregistrée par la caméra sur le plan P'ePe homologue de P'oPo. La géométrie du montage, suivant le procédé et les dispo¬ sitifs décrits, permet de fixer ces conditions pour obtenir la constance de grandeur de cette image lors des variations opposées des deux zooms. Ces condi¬ tions se présentent sous la forme des relations (3) et (4) ci-après; relations déduites de la relation de base comparable à la relation (1) précédente.
Fz Fz"
_A_ (3)
- 1 A
- 1 FA FA"
E + F K •
Figure imgf000018_0001
(4)
La relation (3) établit la correspondance des grandeurs focales respectives de deux zooms au cours de leurs variations opposées Fz/FA, Fz"/FA", *UO • • •
La relation (4) fixe les caractéristiques du zoom de la caméra : E, E", etc.. étant les écarts de ses plans principaux représentatifs, en fonction des focales correspondantes de ce zoom. A, B, K et K' sont des constantes suivant la géométrie du montage.
Le synchronisme ci-dessus étant respecté, l'expérience montre, a la projection de la séquence, que l'image du plan de mise au point reste effective- ment de grandeur constante. Par contre, les images situées devant ou derrière ce plan sont soumises à des variations de grandeurs telles que, par exemple, les avant-plans subissent des expansions cependant que les arrière-plans subissent des compression, ces varia¬ tions conduisant, suivant le procédé, à la possibilité de perception globale de l'image dans ses trois dimen- sions.
On contrôle cette possibilité par une démarche semblable à celle décrite à la première application permettant de déterminer le facteur V à partir des caractéristiques optiques des dispositifs suivant l'invention. On trouve, en première approxima¬ tion :
P - u **** FA -xi (5)
V sensiblement égale à u +* FA + 2
expression semblable (aux signes près et à la différence des paramètres de montage, compte tenu de l'inversion des images), à la relation (2) relative à la première application du procédé. Ainsi, malgré la fixité d'un plan d'intérêt choisi, l'image conserve les mêmes possibilités de perception de l'espace dans les deux applications.
Dans la seconde application décrite, l'image définitive enregistrée conduit à une valeur constante de la focale résultante du dispositif optique. Il en résulte, qu'au cours de la séquence, les profondeurs de champs restent constantes comme le montre l'expérience. Il est donc inutile, dans cette seconde application, de recourir à des variations d'ouverture du diaphragme.
La figure 8 est la représentation, sous forme de graphique, d'un enregistrement effectué suivant l'exemple non limitatif de la seconde applica¬ tion du procédé. Comme précédemment, le temps figure en abscisse. Le temps de la séquence porté à 9 secondes peut être, comme nous l'avons signalé, aussi bien comprimé qu'allongé, suivant la nature des images et les effets recherchés. En ordonnées figurent les principales caractéristiques de l'enregistrement ainsi que les possibilités de perception spatiale en résultant.
En traits pleins, les variations linéaires avec le temps, des focales Fz^ du zoom avant (de 30 à 100 mm) .
Au-dessous, les variations correspondantes des focales FA du zoom de la caméra (de 12 à 5 mm) . Ces dernières' non' linéaires avec le temps.
En tiretéε, est représentée la focale résultante Fr constante (de 20 mm) .
A la partie supérieure, le réseau hachuré délimitant les possibilités de perception spatiales V. Deux exemples sont donnés en traits pleins, le premier avec premier plan à 2 mètres et arrière-plan à l'infini, le second avec premier plan également à 2 mètres et arrière-plan à 10 mètres, le plan d'intérêt choisi stabilisé étant à 4 mètres de la caméra pour les deux enregistrements.
Les courbes VI et V2, figuratives de ces deux exemples, sont effectivement à l'intérieur du fuseau limite, permettant une perception ultérieure satisfaisante de l'espace.
Lors de nos premières expériences, par souci de simplification du montage, les variations des focales des deux zooms étaient linéaires avec le temps. Or, la relation (3) montre que si Fz est linéraire avec le temps, FA ne l'est pas. Un tel mon¬ tage simplifié a été réalisé, par liaison unique entre les deux zooms, en adoptant des dispositions sembl- ables à celles de la première application (figures 4 et 5). L'arbre 3 de commande des variations du zoom avant commande à la fois celles du zoom de la caméra, à partir de deux filetages successifs à pas inégaux tracés en sens opposé sur sa périphérie. On obtient ainsi, en respectant les conditions constructiveε précisées à la première application, les variations opposées des focales linéaires avec le temps pour les deux zooms. A l'examen des imageε, on conεtate que le centre d'intérêt subit, au cours de la εéquence, quelqueε variations dimensionnelleε limitées et peu gênantes permettant une perception globale relative¬ ment stable.
Pour maintenir effectivement la stabilité dimensionnelle du centre d'intérêt, la méthode suivante est appliquée. On conserve le montage simplifié ci-dessus, mais on a choisi comme zoom de la caméra un zoom à compensation mécanique dont les déplacements relatifs des groupes de lentilles sont réalisés à partir d'une came et on a procédé à une légère accentuation de la courbure de cette dernière. On a pu obtenir ainsi que les variations de focales FA du zoom de la caméra soient proches de celles de la figure 8.
L'exemple non limitatif décrit à la présente application du procédé, avec reprise des images spa- tiales du zoom avant, sous forme d'images réelles, conduit à opérer un redressement à 180° des images. Pour ce faire, on peut utiliser des moyens, soit optiques, par prismes à réflexion totale par exemple, soit électroniques par inversion du tracé électromagnétique des images, suivant le type de caméra.
Pour éviter ces sujétions, il "'est plus sim¬ ple d'enregistrer les images engendrées par le zoom avant, directement sous forme d'images virtuelles, puisqu'aussi bien, comme il a été dit, leε résultats obtenus quant aux possibilités de perception ultérieure de l'espace sont identiques par les deux méthodes. Toutefois, pour la seconde application, compte tenu de la longueur plus grande du zoom de la caméra par rapport à celle d'un objectif simple, une certaine correction dans le montage du zoom avant est opérée. Si l'on se rapporte à la figure 6, on constate que ' pour réaliser l'enregistrement direct par images virtuelles, il est nécessaire d'une part de repousser l'objectif OA de la caméra vers la gauche et que, d'autre part, la distance Uo de la bosse aval du zoom avant O^ au plan image de mise au point de ce zoom soit majorée. Pour respecter cette seconde condition, on choisit comme objectif de base (Ob, figure 6) du zoom avant, un objectif de focale légèrement supérieure à sa focale habituelle de construction. Ainsi, le plan image PbPo étant repoussé en-deçà de la bosse amont du zoom de la caméra et la bosse aval de cette dernière étant amenée en semi-contact avec la bosse amont du zoom avant, on peut opérer directement l'enregistrement comme à la première application du procédé.
Comme nous l'avons indiqué précédemment, les résultats obtenus à partir de la seconde application sont comparables à ceux qui permettent l'exécution effective d'un "trans-trav" frontal, c'est-à-dire avec déplacement réel de la caméra perpendiculairement au plan objet d'intérêt mais, ici et suivant l'invention, sans déplacement de la caméra. Nous décrivons, dans ce qui suit, la troisième application de l'invention con¬ sistant à réaliser un "trans-trav" optique latéral, c'est-à-dire transversalement à l'axe optique, égale¬ ment sans déplacement de la caméra.
L'exemple non limitatif choisie se rapporte à une caméra pour enregistrement d'images de 8 mm. Le montage optique est schématisé à la figure 9. Dans la description qui suit, la coupe longitudinale est suppoεée vue par-dessus, la partie haute étant située à droite de l'observateur (figure 9 supérieure) la partie basse à gauche (figure 9 inférieure).
Le premier objectif est un zoom Oz^ à focales variables entre 9 et 72 mm dont le plan image de mise au pdint PoPo est situé a 20 mm de sa bosse aval. Plus compact qu'aux exemples précédents, il comprend :
- un ensemble convergent OQ de mise au point ;
- un objectif de base Ob ;
- un syεtème optique à grandissèment variable entre les deux précédents, système ne comportant qu'un seul groupe de lentilles ;
- et un diaphragme à iris D_i.
Le second objectif Ob, qui constitue l'objectif propre de la caméra est d'une focale de 5 mm et d'une épaisseur réduite à 5 mm.
Suivant une évolution du dispoεitif, cet objectif est mobile latéralement de la droite vers la gauche ou de la gauche vers la droite, avec des ampli¬ tudes maximales comprises entre une fraction de millimètre et quelques millimètres. Le plan image de mise au point de l'objectif θ£, situé en P Pe consti¬ tue le plan d'enregistrement de la caméra.
Comme précédemment, pour rendre plus claires les explications qui suivent, la figure 10 est l'agrandissement de la figure 9 quant à la formation des images. L'objectif θ£ de la caméra y est schématisé sous la forme réduite d'un système diop¬ trique centré entre ses plans principaux PI et P2 et ses foyers F£ et F'£. Ici, comme à l'exemple non limi- tatif de la première application, les images spatiales données par le zoom sont virtuelles, par rapport à l'objectif de la caméra, qui en donne ainsi des images réelles directement enregistrables. Par exemple, les images d'éléments ponctuels Al et A2 enregistréeε par le zoom, de part et d'autre de εon plan image de miεe au point PoPo, sont transformées par l'objectif de la caméra en images réelles d'éléments ponctuels il et i2 directement enregistrables sur le plan PePe (le tracé des rayons correspondantε eεt figuré en pointillés) . Pour la compréhension du dispositif, nous précisons ci-après la nature des variations horizon¬ tales de l'image d'un élément ponctuel de l'espace (figure 10) sous la seule hypothèse d'un déplacement horizontal de l'axe optique de l'objectif de la caméra, le zoom étant réglé sur une de ses focales, choisie au gré du réalisateur. La variation horizon¬ tale se présente. sous la forme :
E = e (6)
^ 1- Dx /
E étant le déplacement horizontal de l'image d'un élément extérieur ponctuel e l'amplitude horizontale de déplacement de l'axe optique de l'objectif de la caméra de focale Fc
Dx l'éloignement de l'image spatiale, donnée par le zoom de l'élément ponctuel considéré, par rapport au foyer amont de l'objectif de la caméra. Comme il a été indiqué précédemment, la per¬ ception de la troisième dimension, à partir des dispo¬ sitifs selon l'invention, n'est possible que si les variationε dimensionnelles relatives des images enregistrées sont, en définitive, perçues par les observateurs. C'est également le cas pour la présente application, les variations en cause étant ici celles des éléments ponctuels. Ces dernières, icompte tenu de la relation précédente et de la géométrie du montage, sont telles que : eFc (xi + X2) dE = 7** T2 C7) xl et x2 étant des fonctions de (Fz)2 et de Dl, Do et D2 domme il a été précédemment indiqué .et u les positionnements relatifs des deux objectifs selon la figure 10.
Le calcul et l'expérience montrent que les valeurs deε déplacements E (relation 6), pour une per¬ ception correcte de l'espace, doivent être relative- ment importantes et telles qu'elles excèdent généralement le cadre des examens définitifs, ausεi bien par cinéma que par vidéo ou procédés analogues. Pour remédier'à, cet inconvénient et obtenir, de plus et comme à la deuxième application du procédé, la fixité d'un plan d'intérêt choisi, le dispositif est le suivant.
Le plan d'enregistrement étant maintenu fixe, par rapport à la caméra également fixe, l'objectif de la caméra est rendu mobile latéralement comme il a été dit, cependant que l'axe optique du zoom avant est lui-même rendu mobile latéralement et en sens contraire de celui de l'objectif de la caméra. Toutefois, pour éviter les sérieuses complications qui résulteraient du déplacement du zoom avant au cours de la prise de vues, les auteurs en maintiennent sa fixité, par rapport à la caméra et déplacent, par con¬ tre latéralement, la partie aval de son axe optique et en senε contraire des déplacements de l'objectif de la caméra. Deux méthodes différentes sont appliquées, par les auteurs, suivant les destinations des caméras, pour obtenir ce résultat.
La première consiste à disposer entre la bosse aval du zoom et la bosse amont de l'objectif de la caméra un objectif additionnel léger, de faible épaisseur, OAd (figure 11) animé de mouvements latéraux en synchronisme et en sens contraire de ceux de l'objectif Oc de la caméra.
La seconde, qui évite l'adjonction de l'objectif additionnel ci-desεus, consiste à remplacer ce dernier par un des éléments optiques de l'objectif Ob (figure 9) du zoom, éléments tels que Obi, que l'on rend mobile latéralement et en sens contraire de 1 'objectif de la caméra.
Le calcul et l'expérience montrent qu'il est ainsi possible d'obtenir le résultat escompté, par l'une ou l'autre méthode, sous réserve de respecter le synchronisme précisé ci-après des variations des élon- gations latérales (ou déplacements latéraux) opposées des deux objectifs mobiles. Le rapport-des valeurs des élongations qui s'exercent linéairement avec le temps, se présentent sous la forme :
D'o e = Fc (8) e i _ __A
Do e' élongation de l'objectif de la caméra de focale Fc e élongation de l'objectif additionnel de focale FA D'o et Do caractéristiques de positionnements de ces deux objectifs par rapport au plan de l'image donnée par le zoom du plan d'intérêt choisi.
Compte tenu de ce qui précède et de la géométrie du montage, les valeurs des élongationε (ou déplacements) relatives des éléments ponctuels perçues par les observateurs, s'exerçant en dehors du plan d'intérêt, élongations relatives responsables des possibilités de perception de l'espace, sont de la forme : dE = E' (l --^- i - E li - ) (9)
>x_ uxχ E' et E étant les élongations deε deux objectifs mobiles D'xl et Dxl les positionnements de ces objectifs par rapport à l'image donnée par le zoom d plan frontal objet de l'élément ponctuel considéré. Nous donnonε ci-aprèε quelques résultats obtenus avec l'exemple non limitatif de la troisième application.
La focale de l'objectif de la caméra étant de 5 mm, celle-de l'objectif additionnel de 20 mm et celles du zoom étant comprises entre 9.mm et 72 mm, la focale résultante de la caméra peut être ainsi choisie entre 1,5 mm et 12 mm.
Le diaphragme du zoom est réglé à une valeur moyenne constante telle que le produit nK soit de l'ordre de 0,02 mm (n : ouverture du diaphragme du zoom, K : tolérance de netteté). Pour Fr maximale de 12 mm (angle de champ
23°), le premier plan perceptible est à 1,60 m de la caméra, l'arrière-plan à 3 m.
Pour Fr minimale de 0,5 mm (angle de champ 73°), le premier plan perceptible est à 1 m et l'arrière-plan à l'infini.
Le synchronisme, linéaire avec le temps, des élongations maximales des objectifs mobiles étant réglé entre 4 et 0,9 mm pour la première prise de vues et entre 1 et 0,25 mm pour la seconde, l'expérience confirme la possibilité de perception globale de l'espace, le plan de mise au point restant stable au cours des séquences. "*
Nous décrivons maintenant les moyens tech¬ niques mis en oeuvre pour réaliser le synchronisme des variations opposées des deux objectifs mobiles.
Le dispositif est schématiεé en coupe transversale à la figure 12, supposée vue par dessus. L'axe XX des dispositions générales y est aussi celui du zoom et du plan d'enregistrement de la caméra. OAd et θ£ sont respectivement l'objectif mobile auxiliaire et l'objectif, également mobile, de la caméra, les variations d'amplitudes des deux objectifs s'effectuant latéralement et en sens opposé.
Pour obtenir ce résultat, le moteur élec¬ trique 16, à vitesse et sens de rotation réglables, commande l'arbre 17 disposé parallèlement à l'axe XX. Cet arbre muni en 18 d'un filetage à filets globiques, commande lui-même une roue 19 dont la périphérie est dentée en 20, l'axe de rotation de cette roue lui étant perpendiculaire. Les deux périphérieε diamétrales de la roue 19 sont respectivement munies de biellettes 21 reliées par les articulations 22 et 23 aux montures d'encadrements 24 des deux objectifs OAd et θ£, lesdites montures coulissant entre leε cadres fixes 25. L'arbre de commande du moteur 16 et la roue
19 ainsi que les cadres 25 étant solidaires de la caméra, on conçoit que lorsque l'arbre moteur 17 effectue un certain nombre de tours, la roue 20 tourne elle-même d'un certain angle provoquant ainsi, par l'intermédiaire des biellettes 21, les déplacements en sens contraire des objectifs OAd et θ£ ; et que, lorsque le moteur tourne à vitesse constante, les amplitudes de déplacement des deux objectifs soient sensiblement linéaires avec le temps. Par ailleurs, si les extrémités des biel¬ lettes sont accrochées à des distances égales du cen¬ tre de la roue 20, les amplitudes de déplacements des deux objectifs sont égales entre elles. Par contre, si ces extrémités sont à des distanceε inégaleε du centre de la roue, par exemple dans un rapport K entre elles, les amplitudes de déplacements des deux objectifs sont, entre elles, dans ce même rapport K.
Par un choix judicieux du rapport des diamètres de la vis globique 18 et de la roue dentée 20 ainsi que de celui des distances d'accrochage des biellettes au centre de rotation de cette roue, il est ainsi possible de satisfaire aux conditions énoncées pour respecter le synchroniεme voulu deε deux objec¬ tifε mobiles.
La préεente description applicable à titre d'exemples non limitatifs aux caméras de 8 mm, s'applique également, compte tenu deε caractéristiqueε générales précisées, à toutes autres caméras et pour tous formats d'image. Par ailleurs, lé montage optique décrit, à partir d'images virtuelles du zoom, n'est pas limitatif et le montage, à partir d'images réelles εpatialeε engendrées par le zoom est également possi¬ ble, ainsi qu'il a été montré dans la seconde applica¬ tion de l'invention.
Font également partie de cette dernière, les synthèseε possibles des trois applications décrites sur des caméras uniques, synthèses groupant par exem¬ ple :
- la première et la seconde applications ;
- la première et la troisième applications ; - ou l'ensemble des trois applications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour l'enregistrement d'images à l'aide d'une caméra (caméra cinématographique, vidéo ou analogue), images dont la succession, lors de leur restitution, permet aux observateurs leur perception dans la troisième dimension, caractérisé par le fait qu'on maintient la caméra pratiquement immobile et que son objectif enregiεtre les images spatiales que donne de l'espace extérieur un zoom (0j2) disposé devant l'objectif (θ£, OA) de la caméra et suivant son axe optique, images spatiales situées de part et d'autre du. plan image <PoPb) de mise au point du zoom.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans une première appli- cation de l'invention, les distances focales du zoom (OzJ varient, au cours de la prise de vues et que le zoom comme l'objectif de la caméra, restent en posi¬ tion fixe au cours de cette dernière.
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on provoque, au cours de la prise de vues et en synchronisme avec les varia¬ tions des focales du zoom, des variations d'ouverture d'un diaphragme à iris (Di.) placé sur le chemin optique du dispositif.
4. Dispoεitif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que des moyens mécaniques (4,5,6 ; 7,8,9,10,11,12 et 13) montés à partir de l'arbre (3) sont propres à assurer, suivant les besoins des prises de vues, les variations d'ouverture du diaphragme (Di.), en syn¬ chroniεme avec celles des distances focales du zoom (Oz).
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans une seconde applica- tion de l'invention, l'objectif (OA) de la caméra est constitué par un zoom.
6. Procédé selon les revendications 1 et 5, caractérisé par le fait que l'on provoque, au cours de la prise de vues, entre le zoom (OA) de la caméra et le zoom (0^) disposé à l'avant de cette dernière, des variations synchrones et opposéeε de leurs focales et que les deux zooms (0j2, OA) restent en position fixe.
7. Dispoεitif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon les revendications 1, 5 et 6, caractérisé par le fait que le synchronisme des varia- tions deε focaleε des deux zooms (O^, OA) est obtenu à partir de la rotation d'un arbre unique disposé à la périphérie de ces derniers, cet arbre, pourvu sur sa longueur de deux filetages successifε (27, 28) tracéε en εenε oppoεé, étant commandé par un moteur élec- trique εuivant leε diεpoεitionε généralement adoptéeε pour la commande automatique des zooms traditionnelε, le premier filetage provoquant lors de la rotation du moteur, le déplacement du syεtème afocal à grandisse¬ ment variable du zoom avant dans le sens droite/gauche, le second filetage provoquant le déplacement du système afocal à grandisεement variable du zoom de la caméra dans le sens gauche/droite, ou inversement, suivant le sens de rotation du moteur.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans une troisième appli¬ cation de l'invention, l'objectif de la caméra (θ£) se déplace latéralement, au cours de la prise de vues, de la gauche vers la droite ou de la droite vers la gauche, entre deε limites de temps comprises entre quelques secondes et quelques dizaines de secondeε, au gré du réalisateur, et avec des amplitudes maximales comprises entre une fraction de millimètre et quelques millimètres.
9. Procédé selon les revendications 1 et 8, caractérisé par le fait que l'on provoque des déplacements synchrones et opposéε, entre l'objectif (θ£) de la caméra et un objectif mobile additionnel (OAd) disposé entre le zoom (OzJ et l'objectif (θ£) de la caméra, les axes optiques de l'objectif additionnel (OAd) et de l'objectif (θ£) de la caméra restant dans un même plan au cours de leurs déplacements respec¬ tifs.
10. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon les revendications 1 et 8, caractérisé par le fait que deε élémentε optiques (Obi) de l'objectif de base du zoom sont rendus mobiles latéralement, ces éléments optiques (Obi) remplaçant un objectif additionnel.
11. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon les revendications 1, 8, 9, caractérisé par le fait que des moyens mécaniques (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 et 25) sont propres à assurer le synchronisme des déplacements entre l'objectif de la caméra (θ£) et l'objectif additionnel (OAd).
12. Caméra pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte une ou plusieurs dispoεitions optiques telles que définies aux revendications 2, 3, 5, 6, 8, 9 ou 10 précédentes.
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