FR2743901A1 - Monocular system for viewing stereoscopic images - Google Patents

Abstract

The system is designed for natural viewing of stereoscopic images from all sources and with no more or less opaque intermediate object between the eye and the image. The system uses a single monocular prism with an angle of incidence of 22.5 deg, with no fixed focus lens to limit the field and distance of viewing. The system is designed to refract the viewed image perpendicular to the stereoscopic axis to the right or left exterior, depending on whether the image is viewed by the right or left eye. The prism is fitted in a movable support of an opaque material which has, in addition to the prism holder (B), an aperture (C) located opposite the other eye and made 3/5 the width of the prism.

Description

Système Monoculaire Optique
pour vision d'images stéréoscopiques
Divers systèmes classiques existent pour regarder une image stéréoscopique, selon diverses formules optiques, physiques ou autres.Optical Monocular System
for viewing stereoscopic images
Various conventional systems exist for viewing a stereoscopic image, according to various optical, physical or other formulas.

Avec le stéréoscope, les images droite et gauche sont rapprochées et superposées en une troisième image en relief par un dispositif optique binoculaire comportant un prisme à angle de 22"5, un oculaire à focale déterminée pour la distance d'observation et un dispositif mécanique de mise au point. Ce système est particulièrement adapté au format 60x120 et aux reproductions en impression en format similaire. I1 conserve toutes les qualités de lumière et de couleur. Mais le champ d' application est limité par la distance fixe d'observation et la taille exigée de l'image. With the stereoscope, the right and left images are brought together and superimposed into a third relief image by a binocular optical device comprising a 22 "5 angle prism, an eyepiece with fixed focal length for the viewing distance and a mechanical This system is particularly suitable for 60x120 format and for reproductions in printing in similar format. It retains all the qualities of light and color. But the field of application is limited by the fixed distance of observation and the size. required from the picture.

Des problèmes similaires d'observation et d'adaptation se retrouvent avec les lunettes à prismes. Dans un article de 1983, Rüdiger SAND, de 1'I.R.T. de Munich, fait état de la difficulté de déterminer la position exacte des lunettes à prismes, fixées sur le nez, pour l'adaptation et la mise au point de la vision ; et fait état en deuxième lieu, de la réduction de moitié du format de l'écran, SAND ne parlant que de télévision. Similar problems of observation and adaptation are found with prism glasses. In a 1983 article, Rüdiger SAND, from I.R.T. from Munich, reports on the difficulty of determining the exact position of the prism glasses, fixed on the nose, for the adaptation and the focusing of the vision; and secondly reports that the screen size has been halved, SAND speaking only of television.

Dans les cas d'utilisation visés par l'innovation, pour toute reproduction de photographie stéréoscopique visionnée, le format de l'image regardée en relief est celui de l'image droite ou gauche. Par exemple, pour un stéréogramme reproduit en 9x13, l'image en relief est de 9x6,5 - Et cela est vrai pour toute vision de ce type sur écran vidéo et en projection. Mais la projection, en superposition ou côte à côte, d'un stéréogramme agrandit le format de l'image, vue en relief, à partir de celui d'une demi-image; la perception de cet inconvénient disparaissant avec l'agrandissement. In the cases of use targeted by the innovation, for any reproduction of stereoscopic photography viewed, the format of the image viewed in relief is that of the right or left image. For example, for a stereogram reproduced in 9x13, the relief image is 9x6.5 - And this is true for any vision of this type on video screen and in projection. But the projection, superimposed or side by side, of a stereogram enlarges the format of the image, seen in relief, from that of a half-image; the perception of this drawback disappearing with the enlargement.

On verra que l'innovation proposée fait apparaître l'image en relief sur l'écran du côté où se trouve le prisme du monoculaire, comme il ressort de la Fig ffi D', où le prisme est du côté droit. We will see that the proposed innovation brings up the image in relief on the screen on the side where the prism of the monocular is located, as appears from Fig ffi D ', where the prism is on the right side.

Avec les anaglyphes et une paire de lunettes rouge et vert bleu, les deux images, superposées en une seule, donnent un bon relief; mais couleurs et lumières sont estompées en grisé. With the anaglyphs and a pair of red and blue green glasses, the two images, superimposed in one, give good relief; but colors and lights are dimmed in gray.

La polarisation permet seulement la projection ; les deux images sont superposées en une seule, ont un bon relief; mais couleurs et lumières sont à 38% de leur intensité. Polarization only allows projection; the two images are superimposed into one, have good relief; but colors and lights are at 38% of their intensity.

De plus anaglyphes et polarisation comme lunettes à prismes, ne permettent pas l'adaptation de la vision oculaire en fonction des variations de convergence et de champ de vision d'une photo à l'autre. In addition, anaglyphs and polarization like prismatic glasses, do not allow the adaptation of ocular vision according to variations in convergence and field of vision from one photo to another.

Le système monoculaire préconisé réunit les avantages des divers systèmes et supprime la plupart des inconvénients ; ce qui ressortira de la description ci-après. The recommended monocular system combines the advantages of the various systems and eliminates most of the disadvantages; which will emerge from the description below.

Au préalable, une remarque de terminologie est nécessaire. Beforehand, a note of terminology is necessary.

Le terme "image" employé dans ce brevet désigne la réunion, côte à côte, de deux images droite et gauche qui seront appelées "demi-image gauche avec le sigle I et demi image droite avec le sigle I'A (Figure mA), les demi-images I' et l'A étant dans l'ordre de la prise de vues. The term "image" used in this patent designates the meeting, side by side, of two right and left images which will be called "left half-image with the acronym I and right half image with the acronym I'A (FIG. MA), the half-images I 'and A being in the order of the shots.

Le système pose, comme premier critère, pour tout mode de reproduction en impression ou sur écran, le maintien côte à côte des demi-images I' et I'A; les diapositives, les négatifs ou les disques durs de la photo numérique étant reproduits de façon classique et projetés sur écran avec un matériel classique : projecteur mono objectif standard, lecteurs de CD-ROM, et de cassette vidéo - la vision étant assurée par le seul monoculaire. The system poses, as a first criterion, for any mode of reproduction in print or on screen, the maintenance side by side of the half-images I ′ and I'A; the slides, negatives or hard disks of the digital photo being reproduced in a conventional manner and projected on screen with conventional equipment: standard single objective projector, CD-ROM and video cassette players - vision being provided by the only monocular.

Le système est caractérisé par un deuxième critère : il est sans adjonction d'un oculaire à focale fixe limitant la taille de l'image et la distance d'observation. I1 offre l'ouverture d'un champ de vision du stéréogramme allant de la vue rapprochée sur petit format à la vue éloignée sur grand écran. The system is characterized by a second criterion: it is without the addition of a fixed focal length eyepiece limiting the size of the image and the viewing distance. I1 offers the opening of a field of vision of the stereogram going from the close view on small format to the distant view on large screen.

Troisième autre donnée : comme dans le stéréoscope classique, le système distingue distance de fusion et distance de mise au point. Mais en raison des variations importantes de la taille de l'image et de la distance d'observation, la variation de la mise au point doit répondre aux critères très différenciés que sont:
le format du stéréogramme reproduit ou projeté
la distance adéquate d'observation
la vue naturelle ou corrigée de l'observateur.Third other fact: as in the classic stereoscope, the system distinguishes between melting distance and focusing distance. However, because of the large variations in image size and viewing distance, the variation in focus must meet the very different criteria of:
the format of the stereogram reproduced or projected
adequate viewing distance
the natural or corrected view of the observer.

La mobilité du monoculaire pour cette mise au point est un élément important du système et ne peut pas dépendre d'un mécanisme, facteur limitant de l'adaptation, mais de l'observateur lui-même qui règle en fonction de ses propres données visuelles. The mobility of the monocular for this focusing is an important element of the system and cannot depend on a mechanism, a limiting factor of adaptation, but on the observer himself who adjusts according to his own visual data.

Le système monoculaire proposé en innovation inverse le principe optique du stéréoscope classique et des lunettes à prisme. Au lieu de rapprocher vers l'axe stéréoscopique, pour les superposer, les deux demi-images l'G et IlAD, il décale d'une demiimage la vision d'un seul des deux yeux vers l'extérieur et non plus vers l'axe stéréoscopique, en conservant la vision directe de l'image pour l'autre oeil et en annulant la vision des autres demi-images pour superposer et fusionner une demi-image droite et une demi-image gauche complémentaires et former une troisième image unique en relief. The monocular system proposed in innovation reverses the optical principle of the classic stereoscope and prism glasses. Instead of bringing the two half-images, the G and IlAD, towards the stereoscopic axis, to superimpose them, it shifts the vision of only one of the two eyes towards the outside by one half-image and no longer towards the stereoscopic axis, by keeping the direct vision of the image for the other eye and by canceling the vision of the other half-images to superimpose and merge a complementary right half-image and a left half-image and form a single third image in relief.

Pour expliciter le système, il est schématisé de la façon suivante:
Est utilisé un seul prisme d'angle 22 5, combiné soit avec une lame soit avec un prisme à angle droit, sans l'adjonction d'un oculaire à focale limitative de la distance d'observation. Son angle est orienté non vers l'axe stéréoscopique (Fig. IAX) mais vers l'extérieur (Fig. IA) ; l'image est déplacée (Fig. ffiC) vers l'extérieur droit ou vers l'extérieur gauche, selon que le monoculaire est appliqué devant l'oeil droit ou devant l'oeil gauche (Fig m et fui'). To explain the system, it is schematized as follows:
A single angle prism 22 5 is used, combined either with a blade or with a right angle prism, without the addition of an eyepiece with focal length limiting the viewing distance. Its angle is oriented not towards the stereoscopic axis (Fig. IAX) but outwards (Fig. IA); the image is moved (Fig. ffiC) to the right outside or to the left outside, depending on whether the monocular is applied in front of the right eye or in front of the left eye (Fig m and fled).

La dimension du prisme dépend de la distance d'observation, de la dimension de l'écran (Fig mEC), donc du champ de vision à couvrir. A titre d'exemple, avec un prisme de 25x25 de 22"5 d'angle couplé à un prisme à angle droit, ont été observées, dans d'excellentes conditions, des photos qui étaient reproduites ou en impression 9x13 ou 13x18 ou sur écran jusqu'à 120 cm x 180 cm.  The size of the prism depends on the viewing distance, the size of the screen (Fig mEC), therefore the field of vision to be covered. For example, with a 25x25 22 "5 prism angle coupled to a right angle prism, were observed, in excellent conditions, photos which were reproduced or in 9x13 or 13x18 print or on screen up to 120 cm x 180 cm.

Le foyer du prisme est dans le champ de vision de l'oeil devant lequel il est placé. The focus of the prism is in the field of vision of the eye in front of which it is placed.

Pour mieux définir encore la réalisation du système, le prisme est inséré dans un support (Fig 11A) en matériau quelconque opaque, comportant en B l'emplacement du prisme ; en C, une ouverture, de même hauteur et de largeur des 3/5èmes du prisme, pour la vision directe de l'autre demi-image par l'autre oeil ; en Dl, D2 et D3, le cache d'annulation de la vision d'une demi-image, selon explication ci-après et dessin mc ; le cache d'annulation D' ayant son centre à 64 mm du foyer optique du prisme (Fig IIEX2); cet entr'axe optique E2 étant décalé par rapport à l'entr'axe oculaire Ex1.  To further define the construction of the system, the prism is inserted into a support (Fig 11A) of any opaque material, having at B the location of the prism; in C, an opening, of the same height and width of 3 / 5ths of the prism, for the direct vision of the other half-image by the other eye; in Dl, D2 and D3, the mask for canceling the vision of a half-image, as explained below and drawing mc; the cancellation mask D 'having its center at 64 mm from the optical focus of the prism (Fig IIEX2); this optical axis E2 being offset with respect to the eye axis Ex1.

Le système amène pour les deux demi-images Il et I1', complémentaires, la superposition, la fusion et la vision d'une troisième image virtuelle en relief au centre des deux images occultées. The system brings for the two half-images Il and I1 ', complementary, the superposition, the fusion and the vision of a third virtual image in relief in the center of the two obscured images.

La figure m schématise le mécanisme de superposition. En EA, sans monoculaire, chaque oeil isolé voit entièrement l'image stéréoscopique à plat, superposée mais sans fusion possible, comme si les deux images, en vision séparée de chaque oeil et non centrée par le cerveau, donnaient 4 demi-images (comme Fig mA) vues à plat. Figure m shows schematically the superposition mechanism. In EA, without monocular, each isolated eye fully sees the stereoscopic image flat, superimposed but without possible fusion, as if the two images, in separate vision of each eye and not centered by the brain, gave 4 half-images (as Fig mA) flat views.

Pour provoquer la fusion (Fig IIIB et Ei3-) le monoculaire placé pour l'exemple devant l'oeil droit (ce pourrait être l'oeil gauche) réfracte de 22 5 vers l'extérieur et perpendiculairement à l'axe stéréoscopique, les deux demi-images droites I'D et I'^D qui deviennent I2D et 12AD.  To cause the fusion (Fig IIIB and Ei3-) the monocular placed for the example in front of the right eye (it could be the left eye) refracts 22 5 outwards and perpendicular to the stereoscopic axis, the two straight half-images I'D and I '^ D which become I2D and 12AD.

Dans la pratique et pour faciliter l'opération, ces demi-images sont déplacées en trois temps: 1" temps: L'oeil droit centre IID et IIAD dans le champ du prisme - oeil gauche fermé (stade
non figuré).In practice and to facilitate the operation, these half-images are moved in three steps: 1 "step: The right eye centers IID and IIAD in the prism field - left eye closed (stage
not shown).

2ème temps : Le système est déplacé vers l'axe stéréoscopique de la valeur d'une demi
image (Fig IH et IIIC'). Les deux images Il gauche et TU droite sont alors occultées en
Dl, D2 et D3, tandis que les 1/2 images regardées, I'A gauche seule visible (Fig IIIB)
directement de l'oeil gauche et I' droite seule visible de l'oeil droit à travers le prisme
(Fig mc et III) étant complémentaires sont superposées et fusionnées en une seule
image virtuelle vue en relief ou centre des deux images (Fig. IIID et IIID et mu').2nd step: The system is moved to the stereoscopic axis by the value of half
image (Fig IH and IIIC '). The two images Il left and TU right are then obscured by
Dl, D2 and D3, while the 1/2 images viewed, only the left visible (Fig IIIB)
directly from the left eye and the right alone visible from the right eye through the prism
(Fig mc and III) being complementary are superimposed and merged into one
virtual image relief or center view of the two images (Fig. IIID and IIID and mu ').

Si la vision directe est réservée à l'oeil droit et la vision avec monoculaire à l'oeil gauche IIG devient 126 (décalée par rapport à l'axe stéréo et ltAG devient I2AG (décalée de 22 5). La superposition et fusion s'opèrent entre l'D et I2AG, l'image étant regardée en relief 126 et lAD, occultées en Dl, D2, D3 (figure IIIB'et D'). If direct vision is reserved for the right eye and vision with monocular for the left eye IIG becomes 126 (offset from the stereo axis and ltAG becomes I2AG (offset by 22 5). operate between the D and I2AG, the image being looked at in relief 126 and AD, obscured in Dl, D2, D3 (Figure IIIB 'and D').

3ème temps : I1 a été expliqué plus haut que le monoculaire, n'étant pas limité dans la
distance d'observation et la taille de l'image, donne ouverture sur un champ de vision
en relief partant du format de base du stéréogramme reproduit en impression en
60x120 ou 9x13 au format grand écran en projection ou en vidéo. L'adaptation du
système aux variations de mise au point dépend, comme dit plus haut, de toutes les
variations possibles de format, de distance et de capacités de la vue naturelle ou
corrigée de l'observateur. 3rd step: I1 was explained above than the monocular, not being limited in the
viewing distance and image size, opens onto a field of vision
in relief starting from the basic format of the stereogram reproduced in printing in
60x120 or 9x13 in large screen format for projection or video. Adaptation of
system with variations in focus depends, as said above, on all
possible variations of format, distance and capacities of natural sight or
corrected by the observer.

Pour s'adapter à ces critères très différenciés et à leurs variations, la mise au point du monoculaire doit être indépendant d'un support et d'un mécanisme qui seraient réducteurs de cette capacité et être déterminée par l'observateur lui-même, à l'instar de la loupe de déchiffrage. To adapt to these very differentiated criteria and to their variations, the development of the monocular must be independent of a support and a mechanism which would reduce this capacity and be determined by the observer himself, at like the deciphering magnifying glass.

De cette description, il ressort que le monoculaire:
conserve la totalité de l'intensité lumineuse et les couleurs naturelles ; un oeil recourt à
l'intermédiaire optique translucide et l'autre voit directement l'image,
s'adapte à la vue naturelle ou corrigée de l'observateur,
peut servir pour l'oeil droit et pour l'oeil gauche selon l'acuité visuelle du spectateur, par la mise au point, dépendant de l'observateur, adapte la vision de celuici aux
variations de convergence de chaque image regardée,
par son ouverture de champ de vision en taille et en distance, concerne tous les champs
d'imagerie, du stéréoscope et des systèmes de projection aux systèmes audiovisuels
comme CD Rom et CAO, à la condition impérative que les images droite et gauche
apparaissent côte à côte sur l'écran et non superposées ou en séquentiel,
la dimension de l'image va du format imprimé 9x13 - 13x18 à la projection sur grand
écran selon le recul possible de l'observateur et la dimension du monoculaire. From this description, it appears that the monocular:
retains all of the light intensity and natural colors; one eye resorts to
the translucent optical intermediary and the other sees the image directly,
adapts to the natural or corrected view of the observer,
can be used for the right eye and for the left eye according to the visual acuity of the spectator, by focusing, depending on the observer, adapts the vision of it to
variations in convergence of each image viewed,
by its open field of vision in size and distance, concerns all fields
imaging, stereoscope and projection systems to audiovisual systems
like CD Rom and CAD, on the imperative condition that the right and left images
appear side by side on the screen and not superimposed or sequential,
the size of the image goes from the printed format 9x13 - 13x18 to the projection on large
screen according to the possible retreat of the observer and the size of the monocular.

Claims (3)

REVENDICATIONS centre des demi-images (Fig mD). deux images complémentaires en une troisième image virtuelle unique en relief au directement et Il droite en I2D à travers le prisme pour superposer et fusionner ces chaque oeil, laisse voir par chaque oeil la demi-image qui lui est réservée 122' gauche e et, conjointement à l'obturation en Dl-D2 et D3 d'une demi-image (Fig ffic) pour l'autre oeil conservant la vision directe de l'image (Fig ffi1) décale le stéréogramme de la valeur d'une demi-image (Fig ffic) pour un seul oeil;; l'oeil gauche (Fig ffi et fui'); l'extérieur droit ou l'extérieur gauche, selon son utilisation devant l'oeil droit ou réfracte l'image regardée perpendiculairement à l'axe stéréoscopique, vers d'une optique à focale fixe limitant le champ et la distance d'observation complémentaires, un seul prisme monoculaire à angle d'incidence de 22"5, sans adjonction présentant impérativement la vision, côte à côte de la double image I' et I' système de reproduction d'une image stéréoscopique, photographique ou audiovisuelle, stéréoscopique pour les superposer et voir en relief, est caractérisé en ce que, pour tout optique du stéréoscope qui rapproche les deux images droite et gauche vers l'axe quelle que soit la nature optique ou autre de cet intermédiaire et inversant le système toutes origines, supprimant tout intermédiaire plus ou moins opaque entre l'oeil et l'image,CLAIMS center of the half-images (Fig mD). two complementary images in a third single virtual image in relief at the right and Il right in I2D through the prism to superimpose and merge these each eye, lets see by each eye the half-image reserved for it 122 'left e and, jointly when closing in Dl-D2 and D3 a half-image (Fig ffic) for the other eye retaining the direct vision of the image (Fig ffi1) shifts the stereogram by the value of a half-image ( Fig ffic) for a single eye ;; the left eye (Fig ffi et fui '); the right outside or the left outside, depending on its use in front of the right eye or refracts the image viewed perpendicularly to the stereoscopic axis, towards a fixed focal lens limiting the field and the additional observation distance, a single monocular prism with an angle of incidence of 22 "5, without addition imperatively presenting the vision, side by side of the double image I 'and I' system for reproducing a stereoscopic, photographic or audiovisual, stereoscopic image for superimposing them and see in relief, is characterized in that, for any optic of the stereoscope which brings the two images right and left towards the axis whatever the optical or other nature of this intermediary and reversing the system all origins, eliminating any intermediary more or less opaque between the eye and the image, 1" - Le système proposé en innovation pour une vision naturelle d'images stéréoscopiques de 1 "- The system proposed in innovation for a natural vision of stereoscopic images of optique étant décalé par rapport à l'écart pupillaire. optic being offset from the pupillary distance. l'occultation d'une demi-image; le centre de D' étant à 64mm du foyer du prisme, l'entr'axe the obscuring of a half-image; the center of D 'being 64mm from the focal point of the prism, the center distance largeur des 3/5 de celle du prisme et, en Dt, D2 et D3, respectivement pour les deux yeux, width of 3/5 of that of the prism and, in Dt, D2 and D3, respectively for the two eyes, comportant, outre l'emplacement du prisme en B, une ouverture en C face à l'autre oeil de comprising, in addition to the location of the prism at B, an opening at C facing the other eye of monoculaire est inséré dans un support mobile - Fig IIA- en matériau quelconque opaque, monocular is inserted in a mobile support - Fig IIA- in any opaque material, 2"- Conformément à la revendication 1", le système est caractérisé en ce que le prisme 2 "- According to claim 1", the system is characterized in that the prism ses propres conditions de vision.  his own vision conditions. mécanisme réducteur de cette capacité et réalisée par l'observateur lui-même en fonction de reduction mechanism of this capacity and carried out by the observer himself as a function of au point du monoculaire, entre le foyer oculaire et l'image, est indépendante de tout at the point of the monocular, between the ocular focus and the image, is independent of all visuelles de l'observateur, le système est caractérisé en ce que la détermination de la mise visual of the observer, the system is characterized in that the determination of the setting dépendante des critères trés différenciés, de format, de distance de vision et des capacités dependent on very differentiated criteria, format, viewing distance and capacities prisme étant fonction de la variation du champ de vision; ; 4" - Conformément aux revendications 1", 2" et 30, la variation de la mise au point étant prism being a function of the variation of the field of vision; ; 4 "- According to claims 1", 2 "and 30, the variation of the focusing being allant de la vue rapprochée avec petit format à la vue éloignée sur grand écran; la taille du ranging from close-up view with small format to distant view on the big screen; the size of focale déterminée, le système est caractérisé par une ouverture sur un champ de vision determined focal length, the system is characterized by an opening onto a field of vision 3 - Conformément à la revendication I, le monoculaire étant sans adjonction d'une optique à 3 - According to claim I, the monocular being without the addition of an optical lens.