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 K2j ^έ Kl, 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 :

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

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 décrit ¹ , 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 ^•

(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 *} * ^{** F} A -xi ₍₅₎

V sensiblement égale à ^u + ^{* F} A ⁺ 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- D _x /

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 : eF _c (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 ₌ F _{c (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_ ^u xχ

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.