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FR2557983A1 - Method and system for the formation and projection of images giving an impression of relief - Google Patents

Method and system for the formation and projection of images giving an impression of relief Download PDF

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Abstract

This system is characterised in that it comprises, for taking the picture, an objective 1 comprising in succession, on an optical axis, a first entrance lens 2, of substantially plano-convex shape, then a solid optical sphere 3 made from transparent material, then a lens assembly 4 equivalent to a divergent lens and, for the projection, a receiver of the image constituted by a transparent hemisphere 12 and a Fresnel lens 13 disposed in the diametral plane of the hemisphere 12 and of the same diameter as the latter.

Description

La présente invention concerne un procédé et un système de formation et de projection d'images donnant une impression de relief. The present invention relates to a method and a system for forming and projecting images giving an impression of relief.

On connaît déjà divers procédés qui permettent de produire des images en relief et parmi ceux-ci on peut citer l'holographie et la stéréoscopie. Si ces procédés donnent de bons résultats, ils présentent cependant l'inconvénient d'exiger, pour leur mise en oeuvre, l'emploi d'un matériel relativement sophistiqué et qui est par conséquent d'un prix de revient très élevé. Various processes are already known which make it possible to produce images in relief and among these we can cite holography and stereoscopy. If these methods give good results, they nevertheless have the drawback of requiring, for their implementation, the use of relatively sophisticated equipment and which is consequently of a very high cost price.

La présente invention vise 9 remédier à ces inconvénients en procurant un procédé et un système de formation et de projection d'images d'une conception particulièrement simple et d'un faible prix de revient, tout en permettant d'obtenir des images en relief d'excellente qualité. The present invention aims to remedy these drawbacks by providing a method and a system for forming and projecting images of a particularly simple design and at low cost, while making it possible to obtain relief images of 'excellent quality.

A cet effet, ce procédé de formation et de projection d'images donnant une impression de relief est caracté- risé en ce que, lors de la prise de vue, on forme une image courbe de l'espace observé sur la surface d'une sphère solide en matière transparente , on transforme cette image courbe en image plane intermédiaire à contour circulaire laquelle est enregistrée sur un support photosensible ou magnétique ou directement transmise, et, lors de la projection, on projette l'image plane intermédiaire à contour circulaire sur la face plane diamétrale d'une demi-sphère transparente de manière à recréer, sur la surface hémisphérique antérieure de celle-ci, une image courbe correspondant à l'espace observé. To this end, this method of forming and projecting images giving an impression of relief is characterized in that, when taking a picture, a curved image of the space observed on the surface of a surface is formed. solid sphere in transparent material, this curved image is transformed into an intermediate planar image with circular outline which is recorded on a photosensitive or magnetic support or directly transmitted, and, during projection, the intermediate planar image with circular outline is projected onto the diametral plane face of a transparent hemisphere so as to recreate, on the anterior hemispherical surface thereof, a curved image corresponding to the space observed.

Le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre concrètement, c'est-à-dire en utilisant des sphères et des lentilles physiques réelles, ou bien encore par des moyens électroniques de calcul des images formées successivement permettant de reconstituer finalement une image en relief analogue à celle créée sur la demi-sphère constituant le récepteur.  The method according to the invention can be implemented concretely, that is to say by using real physical spheres and lenses, or even by electronic means for calculating the images formed successively making it possible to finally reconstruct an image in relief similar to that created on the hemisphere constituting the receiver.

L'invention a également pour objet un système de formation et de projection d'images donnant une impression de relief caractérisé en ce qu'il comporte, pour la prise de vue, un objectif comprenant successivement, sur un axe optique, une première lentille d'entrée, de forme sensiblement plan-convexe, puis une sphère optique pleine, en matière transparente, ayant un rayon de courbure supérieur à celui de la surface convexe de la première lentille d'entrée, cette sphère optique étant disposée à proximité de la face de sortie plane de la première lentille d'entrée, puis un ensemble de lentilles équivalant à une lentille divergente d'ouverture sensiblement du même ordre de grandeur que celle de la sphère optique et disposée à la sortie de la sphère optique, et, pour la projection, un récepteur de l'image constitué par une demi-sphère transparente dans le plan diamétral de laquelle est reconstituée l'image obtenue à partir de l'objectif, et une lentille de Fresnel disposée dans le plan diamétral de la demi-sphère et de même diamètre que celle-ci. The subject of the invention is also a system for forming and projecting images giving an impression of relief, characterized in that it comprises, for shooting, an objective successively comprising, on an optical axis, a first lens of entry, of substantially plano-convex shape, then a solid optical sphere, made of transparent material, having a radius of curvature greater than that of the convex surface of the first entry lens, this optical sphere being arranged close to the face exit plane of the first input lens, then a set of lenses equivalent to a divergent lens aperture substantially of the same order of magnitude as that of the optical sphere and arranged at the exit of the optical sphere, and, for the projection, an image receptor consisting of a transparent half-sphere in the diametral plane from which the image obtained from the objective is reconstructed, and a Fresnel lens arranged in the diametric plane tral of the hemisphere and of the same diameter as this one.

L'image obtenue au moyen de l'objectif du système suivant l'invention peut être enregistrée sous forme de diapositive ou de film cinématographique. Elle peut être également formée sur une cible photosensible d'une caméra video afin d'être enregistrée sur une bande magnétique ou être trsnsmise par un réseau de télévision. Du côté réception on utilise, dans le cas d'une image enregistrée sur un support photosensible (diapositive ou film cinématographique) un projecteur de diapositives ou de film ordinaire. The image obtained by means of the objective of the system according to the invention can be recorded in the form of a slide or of cinematographic film. It can also be formed on a photosensitive target of a video camera in order to be recorded on a magnetic tape or to be transmitted by a television network. On the reception side, in the case of an image recorded on a photosensitive medium (slide or cinematographic film), a slide projector or ordinary film projector.

Dans le cas d'une transmission par télévision ou d'un enregistrement sur bande magnétique, l'image reproduite sur l'écran et qui présente un contour circulaire, est transformée en image en relief quand on l'observe à travers le récepteur optique constitué de la demi-sphère transparente et de la lentille de Fresnel.In the case of a transmission by television or a recording on magnetic tape, the image reproduced on the screen and which has a circular outline, is transformed into an image in relief when viewed through the optical receiver formed of the transparent hemisphere and the Fresnel lens.

On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel
La figure 1 est un schéma synoptique illustrant le principe du procédé et du système de formation et de projection d'images en relief suivant 'invention.
An embodiment of the present invention will be described below, by way of non-limiting example, with reference to the attached drawing in which
Figure 1 is a block diagram illustrating the principle of the method and the system for forming and projecting relief images according to the invention.

La figure 2 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, d'une forme d'exécution de l'objectif de prise de vue du système suivant l'invention. Figure 2 is an axial sectional view, on a larger scale, of an embodiment of the shooting objective of the system according to the invention.

La figure 3 est une vue en coupe axiale d'un récepteur utilisé conjointement avec un projecteur de diapositives ou de films. Figure 3 is an axial sectional view of a receiver used in conjunction with a slide or film projector.

Le procédé et le système de formation et de projection d'images donnant l'impression de relief suivant l'in- vention mettent en oeuvre, du cOté de la prise de vue, un objectif 1 qui comprend une première lentille d'entrée planconvexe 2 dont la ace convexe 2a est tournée vers l'extérieur, en direction de l'espace dont l'image en relief doit être formée. En arrière de cette première lentille d'entrée 2 est disposée une sphère 3 en verre optique de rayon de courbure supérieur au rayon de courbure de la face convexe 2a de la lentille d'entrée 2. En fait le diamètre de la sphère optique 3 est , de préférence, sensiblement égal à la distance interpupillaire, c'est-à-dire qu'il est voisin de 89 mm.La lentille d'entrée 2 dont la position axiale, par rapport à la sphère optique 3, peut être réglée, constitue un générateur d'images dans cette sphère 3 en même temps qu'un diaphragme d'entrée pour l'objectif. La distance séparant la face plane de sortie de la lentille d'entrée 2 de la sphère optique 3 est relativement faible, de l'ordre de 1 à 9 mm. The method and the system for forming and projecting images giving the impression of relief according to the invention implement, on the side of the shooting, a lens 1 which comprises a first planconvex input lens 2 whose convex ace 2a is turned outwards, in the direction of the space whose relief image is to be formed. Behind this first input lens 2 is disposed a sphere 3 of optical glass with a radius of curvature greater than the radius of curvature of the convex face 2a of the input lens 2. In fact the diameter of the optical sphere 3 is , preferably, substantially equal to the interpupillary distance, that is to say that it is close to 89 mm. The input lens 2, the axial position of which, relative to the optical sphere 3, can be adjusted, constitutes an image generator in this sphere 3 at the same time as an input diaphragm for the objective. The distance separating the planar exit face of the entry lens 2 from the optical sphere 3 is relatively small, of the order of 1 to 9 mm.

La modification de la position axiale de la lentille d'entrée 2 par rapport à la sphère optique 3 permet de faire varier l'angle de champ. Plus cette lentille d'entrée 2 est écartée de la sphère optique 8, c'est-à-dire plus elle est décalée vers la gauche sur le dessin, plus l'angle de champ est réduit. Au contraire plus la lentile d'entrée 2 est proche de la sphère optique 8, plus l'angle de prise de vue est augmenté et l'image formée est pleine et complète.  The modification of the axial position of the input lens 2 relative to the optical sphere 3 makes it possible to vary the angle of view. The further this input lens 2 is moved away from the optical sphere 8, that is to say the more it is shifted to the left in the drawing, the more the angle of field is reduced. On the contrary, the closer the input lens 2 is to the optical sphere 8, the more the angle of view is increased and the image formed is full and complete.

L'image de la portion d'espace se trouvant en avant de l'objectif est formée, en étant inversée, sur la surface hémisphérique postérieure de la sphère optique 3, c'est-à- dire l'hémisphère droit sur le dessin, cette image étant marquée par un trait renforcé. The image of the portion of space located in front of the objective is formed, by being inverted, on the posterior hemispherical surface of the optical sphere 3, that is to say the right hemisphere in the drawing, this image being marked by a reinforced line.

En arrière de la sphère optique 3 est disposé un ensemble de lentilles 4 qui est équivalent à une lentille unique légèrement divergente. Cet ensemble de lentilles 4 a pour fonction de redresser le chemin optique du faisceau lumineux émergeant de la sphère optique 3. Dans la forme d'exécution non limitative représentée sur le dessin cet ensemble de lentilles est constitué par une première lentille divergente 5 plan-concave associée à une deuxième lentille convergente 6 plan-convexe dont la face convexe gauche 6a a un rayon de courbure plus grand que celui de la face de sortie concave droite 5a de la lentille plan-concave 5. La lentille convergente plan-convexe 6 peut être réglable axialement par déplacement en translation. Behind the optical sphere 3 is arranged a set of lenses 4 which is equivalent to a single slightly diverging lens. This set of lenses 4 has the function of straightening the optical path of the light beam emerging from the optical sphere 3. In the nonlimiting embodiment shown in the drawing, this set of lenses consists of a first diverging lens 5 plano-concave associated with a second plano-convex converging lens 6 whose left convex face 6a has a greater radius of curvature than that of the right concave exit face 5a of the plano-concave lens 5. The plano-convex converging lens 6 can be axially adjustable by translational movement.

L'ensemble de lentilles 4 assure un redressement progressif de l'image d'abord formée sur la face concave 5a de la lentille plan-concave 5, puis sur la face de sortie plane 6b de la lentille plan-convexe 6. The lens assembly 4 ensures a progressive rectification of the image first formed on the concave face 5a of the plano-concave lens 5, then on the planar exit face 6b of the plano-convex lens 6.

L'image circulaire qui est formée sur la face plane de sortie de la lentille plan-concave 6 est ensuite projetée soit sur un support photosensible pour former une diapositive 7 ou une image d'un film cinématographique 8. Elle peut être également projetée sur la cible photosensible 9 d'une caméra vidéo 10 en vue d'un enregistrement magnétique ou d'une transmission directe par un système de télévision. The circular image which is formed on the planar exit face of the plano-concave lens 6 is then projected either on a photosensitive support to form a slide 7 or an image of a cinematographic film 8. It can also be projected on the photosensitive target 9 of a video camera 10 for magnetic recording or direct transmission by a television system.

Du côté de la projection, l'image fournie par l'ob- jectif 1 est projetée, au moyen d'un dispositif de projection 11, sur un récepteur hémisphérique 12. Plus particulièrement l'image est projetée dans le plan diamétral du récepteur hémisphérique 12, plan diamétral dans lequel se trouve une lentille de Fresnel 13. Le récepteur 12 est constitué par une demi-sphère transparente de faible épaisseur en verre optique ou en matière organique ou encore il peut être formé à partir d'un matériau so-uple gonflé. Dans le cas
d'une image de petites dimensions, telle qu'une diapositive
observée à travers une visionneuse, la demi-sphère transpa
rente 12 peut toutefois être pleine.
On the projection side, the image provided by objective 1 is projected, by means of a projection device 11, onto a hemispherical receiver 12. More particularly, the image is projected into the diametrical plane of the hemispherical receiver 12, diametral plane in which there is a Fresnel lens 13. The receiver 12 consists of a transparent semi-sphere of small thickness made of optical glass or organic material or it can be formed from a so-uple material inflated. In the case
a small image, such as a slide
observed through a viewer, the half-sphere transpa
annuity 12 may however be full.

Le dispositif de projection 11 peut être un projec
teur conventionnel utilisé pour la projection de diaposi
tives ou de films cinématographiques. Dans ce cas un écran
translucide plan 14 (figure 3), de forme circulaire, est
disposé parallèlement à et au voisinage de la lentille de
Fresnel diamétrale 13, en avant de cette lentille en considérant le trajet du faisceau lumineux.
The projection device 11 can be a project
conventional tor used for slide show
tives or cinematographic films. In this case a screen
translucent plane 14 (figure 3), circular in shape, is
arranged parallel to and in the vicinity of the lens
Diametral fresnel 13, in front of this lens considering the path of the light beam.

L'observateur qui se trouve être situé devant la
surface hémisphérique du récepteur 12 peut voir sur cette
surface une image en relief d'excellente qualité.
The observer who happened to be located in front of the
hemispherical surface of receptor 12 can see on this
surface a high quality relief image.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1.- Procédé de formation et de projection d'images donnant une impression de relief caractérisé en ce que, lors de la prise de vue, on forme une image courbe de l'espace observé sur la surface d'une sphère solide en matière transparente, on transforme cette image courbe en image plane intermédiaire à contour circulaire laquelle est enregistrée sur un support photosensible ou magnétique ou directement transmise, et, lors de la projection, on projette l'image plane intermédiaire à contour circulaire sur la face plane diamétrale d'une demi-sphère transparente de manière à recréer, sur la surface hémisphérique antérieure de celle-ci, une image courbe correspondant à l'espace observé. 1.- A method of forming and projecting images giving an impression of relief, characterized in that, when shooting, a curved image of the space observed on the surface of a solid sphere made of transparent material is formed. , this curved image is transformed into an intermediate planar image with circular outline which is recorded on a photosensitive or magnetic support or directly transmitted, and, during projection, the intermediate planar image with circular outline is projected onto the diametral planar face of a transparent half-sphere so as to recreate, on the anterior hemispherical surface thereof, a curved image corresponding to the space observed. 2.- Système de formation et de projection d'images donnant une impression de relief caractérisé en ce qu'il comporte, pour la prise de vue, un objectif (1) comprenant successivement, sur un axe optique, une première lentille d'entrée (2),- de forme sensiblement plan-convexe, puis une sphère optique pleine (3) , en matière transparente, ayant un rayon de courbure supérieur à celui de la surface convexe de la première lentille d'entrée (2), cette sphère optique (3) étant disposée à proximité de la face de sortie plane de la première lentille d'entrée (2), puis un ensemble de lentilles (4) équivalant à une lentille divergente d'ouverture sensiblement du même ordre de grandeur que celle de la sphère optique (3) et disposée à la sortie de cette sphère optique, et, pour la projection, un récepteur de l'image constitué par une demi-sphère transparente (12) dans le plan diamétral de laquelle est reconstituée l'image obtenue à partir de l'objectif, et une lentille de Fresnel (13) disposée dans le plan diamétral de la demi-sphère (12) et de même diamètre que celle-ci. 2.- System for forming and projecting images giving an impression of relief, characterized in that it comprises, for shooting, an objective (1) successively comprising, on an optical axis, a first input lens (2), - of substantially plano-convex shape, then a solid optical sphere (3), in transparent material, having a radius of curvature greater than that of the convex surface of the first input lens (2), this sphere optic (3) being arranged near the planar exit face of the first input lens (2), then a set of lenses (4) equivalent to a divergent lens of opening substantially of the same order of magnitude as that of the optical sphere (3) and arranged at the exit of this optical sphere, and, for projection, an image receptor constituted by a transparent half-sphere (12) in the diametrical plane from which the image obtained is reconstituted from the objective, and a Fresnel lens (13) arranged in the diametral plane of the hemisphere (12) and of the same diameter as the latter. 3.- Système suivant la revendication 2caractérisé en ce que la sphère optique (3) a, de préférence, un diamètre sensiblement égal à la distance interpupillaire, c'est-à-dire de l'ordre de 89 millimètres.  3.- System according to claim 2caractérisé in that the optical sphere (3) preferably has a diameter substantially equal to the interpupillary distance, that is to say of the order of 89 millimeters. 4.- Système suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour faire varier la position axiale de la première lentille d'entrée (2) par rapport à la sphère optique (3). 4.- System according to any one of claims 2 and 3 characterized in that means are provided for varying the axial position of the first input lens (2) relative to the optical sphere (3). 5.- Système suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que l'ensemble de lentilles (4) est constitué par une première lentille divergente ( 5) plan-concave associée à une deuxième lentille convergente (6) plan-convexe dont la face convexe (6a) a un rayon de courbure plus grand que celui de la face de sortie concave (Sa) de la lentille plan-concave (5) vers la quelle elle est tournée  5.- System according to any one of claims 2 to 4 characterized in that the lens assembly (4) is constituted by a first diverging lens (5) concave plane associated with a second converging lens (6) plane- convex whose convex face (6a) has a radius of curvature greater than that of the concave exit face (Sa) of the plano-concave lens (5) towards which it is turned 6.- Système suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la lentille convergente plan-convexe (6) est réglable axialement par déplacement en translation. 6.- System according to claim 5 characterized in that the plano-convex converging lens (6) is axially adjustable by displacement in translation. 7.- Système suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé en ce qu'un écran translucide plan (14) , de forme circulaire, est disposé parallèlement à et au voisinage de la lentille de Fresnel diamétrale (13), en avant de cette lentille en considérant le trajet du faisceau lumineux.  7.- System according to any one of claims 2 to 6 characterized in that a translucent plane screen (14), of circular shape, is arranged parallel to and in the vicinity of the diametral Fresnel lens (13), in front of this lens by considering the path of the light beam.
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