Brevet FR2900244A3 — publié le 20071026

FR 2900244 A3 20071026 FR 0651364 A 20060419 "Système de projection stéréoscopique multi utilisateur" L'invention concerne un système de projection stéréoscopique multi utilisateur. Dans l'état de la technique, on connaît des systèmes de projection stéréoscopiques qui comportent une unité susceptible de produire une représentation stéréoscopique destinée à être projetée sur, ou à travers, un écran de projection à l'aide d'un projecteur de représentation stéréoscopique. Un tel projecteur comporte deux optiques susceptibles de io projeter en superposition avec un décalage axial approprié deux images respectivement réservées à l'oeil droit et à l'oeil gauche d'un unique utilisateur sur un point de vue relativement étroit. De plus, un tel système de projection stéréoscopique comporte un moyen associé à l'utilisateur unique qui est capable is de voir la représentation stéréoscopique projetée sur l'écran et qui comprend essentiellement une paire de lunettes permettant de décoder l'image de base gauche réservée à l'oeil gauche et l'image de base droite réservée à l'oeil droit de la représentation stéréoscopique. 20 Cet affichage n'est valide que pour un seul utilisateur car il prend en compte la position des yeux de l'observateur par rapport à l'écran. Pour un autre observateur, l'image peut sembler correcte tant qu'il reste à proximité de l'observateur de base et devient de 25 plus en plus fausse quand il s'éloigne de cette position. Pour produire la perception stéréoscopique de la représentation stéréoscopique projetée, les deux images droite et gauche sont donc calculées en fonction du point où doit se trouver l'utilisateur de base et aussi de la distance entre les deux 30 yeux. De façon à ce que chaque oeil perçoive l'image qui lui est réservée, chaque image droite ou gauche reçoit une transformation optique, par exemple, une polarisation linéaire ou 2 circulaire selon une loi définie. Par un filtre polarisant appliquant la transformation inverse au flux lumineux projeté et placés sous la paire de lunette portée par l'utilisateur, chaque oeil peut alors percevoir l'image qui lui est adressée par l'unité susceptible de produire une représentation stéréoscopique destinée à être projetée. Il en résulte que les systèmes de projection stéréoscopiques sont pratiquement limités à un seul utilisateur surtout quand il s'agit immerger l'utilisateur dans la représentation io stéréoscopique. Il en résulte donc qu'un seul utilisateur peut prendre des décisions lors de l'observation de la représentation stéréoscopique projetée. L'invention apporte remède à cet état de la technique en is permettant à plusieurs utilisateurs de se trouver dans une position de point de vue permettant aussi d'être en immersion dans la représentation stéréoscopique projetée sur le même écran. Les deux utilisateurs peuvent alors voir selon deux points de vue la même représentation stéréoscopique projetée sur, ou à 20 travers, un même écran. Une coopération des deux utilisateurs dans cette réalité virtuelle représentée par la représentation stéréoscopique unique projetée sur l'écran de projection est donc rendue possible grâce à l'invention. Dans ce but, la présente invention, afin de permettre à 25 plusieurs utilisateurs de percevoir au moins un point de vue de la représentation stéréoscopique projetée comporte pour chaque utilisateur : - un moyen pour réaliser une représentation stéréoscopique codée selon une loi optique déterminée sur la 30 base de la représentation stéréoscopique par l'unité susceptible de conduite une représentation stéréoscopique destinée à être projeter ; et 3 - un moyen associé au dit utilisateur de décoder ladite représentation stéréoscopique codée selon une loi optique inverse de la loi optique appliquée à la représentation stéréoscopique de base. Selon un aspect de l'invention, le moyen pour réaliser une représentation stéréoscopique codée associée à un utilisateur pris parmi une pluralité d'utilisateurs du système de l'invention, comporte deux projecteurs coopérant chacun avec un générateur de loi optique. io Selon un autre aspect de l'invention, le générateur de loi optique comporte un moyen de polarisation et/ou un moyen de production d'interférences pour séparer une image droite et une image gauche produite par chacun des projecteurs. Selon un autre aspect de l'invention, le moyen associé à is l'utilisateur pris parmi une pluralité d'utilisateurs comporte des lunettes dont chaque verre comporte un filtre polarisant et/ou un filtre d'interférométrie inverse de la loi appliquée sur le générateur de loi optique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront 20 mieux compris à l'aide de la figure unique qui représente un mode particulier de réalisation de l'invention. A la figure 1, on a présenté un mode particulier de réalisation d'un système de projection stéréoscopique multi utilisateur selon l'invention. 25 Dans une boîte 60 transportable a été disposée sur une face extérieure un écran de projection 56 qui présente un axe de vision 57. De part et d'autre de cet axe 57 sont disposés un ensemble de rétroprojecteurs 7-13, monté à l'intérieur de la boîte 30 60, ainsi qu'une pluralité de moyens associés à des utilisateurs, comme les moyens 30 et 35 à l'intérieur de la boîte 60. Dans un mode de réalisation, les moyens 30 et 35 sont disposés, lors du fonctionnement du système, à l'extérieur de la 4 boîte 60 et comportent des lunettes à deux verres portables pour au moins deux utilisateurs distincts. On va maintenant détailler les moyens à l'intérieur de la boîte 60. Dans un mode de réalisation, de façon à améliorer les capacités d'immersion des utilisateurs dans la représentation stéréoscopique projetée, l'écran 56 présente des dimensions, hauteur et largeur, permettant de représenter les objets présents dans la représentation stéréoscopique, à l'échelle 1. io Particulièrement, dans un mode de réalisation dans lequel le système est capable d'afficher quatre points de vue, l'écran 56 présente une largeur de 2 mètres et une hauteur de 1 mètre 50. La boîte 60 comporte une source 1 stéréoscopique qui produit un flux de représentations stéréoscopiques à projeter. La 15 source 1 présente une première sortie S1 et une seconde sortie S2 qui sont destinées chacune à un utilisateur particulier. En fonction des caractéristiques détectées sur chaque utilisateur, comme sa position notamment, chaque sortie S1 ou S2 est connectée à l'entrée d'un moyen dédié à un utilisateur, 20 respectivement un moyen 3 et un moyen 5. Chaque moyen dédié à un utilisateur, 3 ou 5, présente des sorties respectivement S11 et S12 pour le moyen 3, et S21 et S22 pour le moyen 5 réservé à l'utilisateur 2 et qui sont transmis respectivement à des entrées de projecteur, respectivement le 25 projecteur 7 pour le signal S11 dédié à l'oeil gauche du premier utilisateur, le projecteur 9 recevant le signal S12 de l'image droite pour le premier utilisateur, le projeteur 11 recevant le signal S21 dédié à l'oeil gauche du second utilisateur et le projeteur 13 dédié au signal S22 pour le second utilisateur. 30 Selon l'invention, le système est basé sur l'utilisation de : - la polarisation de la lumière, qui peut être déterminée à l'aide d'une loi de modification de la polarisation de la lumière à l'aide notamment d'un filtre polarisant qui laisse passer la lumière qui a la même direction de polarisation que celle du filtre, et/ou - une séparation en utilisant des filtres interférométriques spécifiques de façon à réaliser un multiplexage et démultiplexage s par les longueurs d'ondes. A cette fin, le système de l'invention représenté à la figure 1 comporte aussi des moyens pour appliquer des lois de combinaison par polarisation et/ou interférence de façon à appliquer une loi optique déterminée pour chaque image destinée io à l'oeil droit ou gauche d'un utilisateur déterminé parmi la pluralité d'utilisateurs reconnus par le système de rétroprojection. A cette fin, chaque moyen 3, 5 et chaque projecteur 7-13 associé à un moyen 3 ou 5, comme les projecteurs 7 et 9, d'une part, et 11 et 13, d'autre part, comporte une paire de moyens 15 permettant d'appliquer une loi optique sur le signal générateur de représentation stéréoscopique. Dans un mode de réalisation, des premiers moyens d'application de loi optique comportant des moyens de polarisation 15, 19, 23 et 27 sont respectivement appliqués aux 20 sorties de rayons optiques des projecteurs 7, 9 pour le premier moyen 3 et 11 et 13 pour le second moyen 5. De même, des seconds moyens d'application de loi optique peuvent être utilisés en combinaison ou séparément avec les premiers moyens d'application de loi optique, et qui comportent 25 des filtres interférométriques 17, 21, 25 et 29 respectivement pour les projecteurs 7 et 9 du moyen associé à un premier utilisateur 3 et pour les projecteurs 11 et 13 du moyen associé à un second utilisateur 5. De cette manière, les images produites par les quatre 30 projecteurs 7-13 occupent chacune l'ensemble de la surface de l'écran 56, cet écran 56 a été représenté dans une vue de face 51 et de sorte que chaque utilisateur prévu pour le système de l'invention est représenté à sa place dans une zone de vision à la 6 perpendiculaire de laquelle il doit se trouver respectivement 58 pour le premier utilisateur et 59 pour le second utilisateur Deux zones privilégiées pour chacune des zones 58 et 59, qui sont respectivement Z1 et Z2 pour le premier utilisateur et Z4 et Z5 pour le second utilisateur, sont aussi prévues. Chaque utilisateur est équipé de lunettes 30, pour le premier utilisateur associé au module 3, et 35 pour le second utilisateur associé au module 5. Chaque lunette comporte un verre droit 31 ou gauche 33 io pour le premier utilisateur et droit 37 et gauche 39 pour le second utilisateur. La position de chaque utilisateur est repérée à l'aide des axes 45 et 41 pour le premier utilisateur et 47 et 43 pour le second utilisateur de sorte qu'à l'aide d'un moyen de détection de is position, il est possible d'adapter la représentation stéréoscopique à projeter sur l'écran 56 le long de l'axe 57 par les quatre projecteurs 7 à 13. On a représenté un système prévu pour deux utilisateurs. Il est possible d'augmenter les moyens de l'invention à 20 partir d'autres moyens, comme les moyens 3 et 5, de façon à traiter plus d'utilisateurs. Dans un mode particulier de réalisation, on utilise une autre loi de combinaison optique en utilisant la polarisation de la lumière comme dans le mode de réalisation précédent, mais qui 25 coopère avec une technologie en mode actif. La présente invention peut être appliquée dans plusieurs applications particulières dans lesquelles deux utilisateurs ou plus doivent observer, ou contrôler des éléments se déroulant dans une représentation stéréoscopique selon un même point de vue, 30 ou selon des points de vue différents 58, 59. En particulier, dans une première application, le système de l'invention est utilisé pour réaliser de la revue numérique de projets virtuels générés par un système de Conception Assistée 7 par Ordinateur CAO à la sortie duquel le système de l'invention est connecté. Dans cette application, un manipulateur présente à au moins un observateur les éléments d'une scène contenue dans la représentation stéréoscopique. Dans une deuxième application, un simulateur de conduite est connecté à l'entrée du système de l'invention et produit un flux convenable de représentations stéréoscopiques de situations de conduite simulée, la représentation stéréoscopique contient une scène caractéristique d'une situation de conduite d'un io véhicule terrestre, naval ou aérien, et le système de l'invention génère un premier point de vue associé à celui du conducteur et un second point de vue associé à celui du passager. Dans une troisième application, le système de l'invention est couplé à la sortie d'un simulateur de formation ou is d'entraînement à un environnement déterminé. Le système de l'invention est alors configuré pour produire une représentation stéréoscopique dans laquelle un premier point de vue associé à un utilisateur jouant un rôle de formateur, tandis qu'un second point de vue occupé par un utilisateur qui joue le 20 rôle d'un élève, des interactions du formateur et/ou de l'élève permettant d'interagir avec le simulateur de formation ou d'entraînement. REVENDICATIONS 1. Système de projection stéréoscopique multi utilisateur, du type comportant : - une unité (1) susceptible de produire une représentation stéréoscopique destinée à être projetée sur un écran de projection (56) à l'aide d'un projecteur de représentations stéréoscopiques (7-13) ; - un moyen (30, 35) associé à un utilisateur et permettant percevoir un point de vue de ladite représentation stéréoscopique io projetée sur l'écran (56) ; caractérisé en ce que, afin de permettre à plusieurs utilisateurs de percevoir au moins un point de vue de ladite représentation stéréoscopique projetée, le système comporte de plus, pour chaque utilisateur : 15 - un moyen (3, 5) pour réaliser une représentation stéréoscopique codée selon une loi optique déterminée sur la base de la représentation stéréoscopique produite par l'unité (1) susceptible de produire une représentation stéréoscopique destinée à être projetée ; 20 -un moyen (30, 35) associé au dit utilisateur pour décoder ladite représentation stéréoscopique codée selon la loi optique inverse appliquée par ledit moyen (3) pour réaliser une représentation stéréoscopique codée. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce 25 que chaque moyen (3, 5) comporte deux projecteurs coopérant avec un générateur (15, 17 ; 19, 21) de loi optique associée à deux images de base stéréoscopiques de façon à produire un point de vue (Z1 , Z2) associé à un utilisateur déterminé parmi une pluralité d'utilisateurs. 30 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur de loi optique comporte un moyen pour appliquer une loi de polarisation déterminée et/ou un moyen pour appliquer une loi de multiplexage par interférométrie. 9 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de loi optique comporte un moyen pour appliquer une loi de polarisation déterminée ainsi qu'une technologie interférométriques en mode actif. 5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque moyen (30, 35) associé à un utilisateur parmi une pluralité d'utilisateurs comporte un verre associé à chaque oeil présentant un filtre dépolarisant et/ou un filtre interférométrique inverse des lois optiques appliquées par lesdits moyens de io polarisation et de multiplexage interférométriques. 6. Application du système des revendications 1 à 5 à un dispositif de revues numériques de projets virtuels générés par un système de Conception Assistée par Ordinateur CAO. 7. Application du système des revendications 1 à 5, is caractérisé en ce que le système coopère à la sortie d'un simulateur de conduite pour un véhicule terrestre, naval, ou aérien dans lequel un premier utilisateur est associé à la position du conducteur et un second utilisateur est associé à la position d'un passager. 20 8. Application du système des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système coopère à la sortie d'un dispositif de formation dans lequel un premier point de vue est associé à la position d'un formateur et au moins un second point de vue est associé à la position d'un élève.