Patent EP-2625845-A2 (EP)
Title: Système et procédé de projection en 3d et améliorations d'interactivité
Inventor: SMITS GERARD DIRK
IPC: G02B30/26
Filed: 2011-10-04
Abstract: Selon l'invention, un système projette une image visible par l'utilisateur, générée ou fournie par ordinateur, un projecteur porté sur la tête étant utilisé pour projeter une image sur une surface rétroréfléchissante, de façon à ce que seul le spectateur puisse voir l'image. Le projecteur est connecté à un ordinateur qui contient un logiciel permettant de créer des images virtuelles en 2D et/ou en 3D destinées à être visualisées par l'utilisateur. En outre, un projecteur est porté de chaque côté de la tête de l'utilisateur et, en choisissant par exemple un angle de rétroréflexion inférieur à environ 10 degrés, chaque œil peut voir seulement l'image d'un seul des projecteurs à une distance donnée, allant jusqu'à 3 mètres de l'écran rétroréfléchissant dans cet exemple. L'angle de rétroréflexion utilisé peut être réduit lorsqu'une plus grande distance de visualisation est souhaitée. Ces projecteurs utilisent des lasers pour éviter le besoin de focalisation et, dans certains cas, ces projecteurs utilisent, au lieu de lasers, des sources de lumière à DEL extrêmement collimatées pour éviter le besoin de focalisation. L'angle de rétroréflexion, tel qu'il est utilisé par les présentes, représente l'angle d'ouverture entre l'axe central du cône réfléchi et une ligne de surface sur ledit cône. C'est-à-dire, en pratique, le plus grand angle auquel un spectateur peut obtenir une bonne qualité d'image. Au moins une caméra, qui est montée près d'un projecteur porté sur la tête de l'utilisateur, est utilisée pour ajuster l'image ou pour observer une interaction de l'utilisateur avec l'image projetée. Un faisceau et un capteur peuvent être ajoutés dans une longueur d'onde invisible et la surface rétroréfléchissante peut comporter des repères d'une couleur non visibles à l'œil humain, mais faisant contraste dans les longueurs d'onde invisibles, et le capteur pourra peut-être reconnaître la rétroréflexion ou son absence, pouvant ainsi lire des repères invisibles aux humains, permettant au système de calculer la position et l'orientation de la tête de l'utilisateur par rapport à la surface. Un utilisateur, maniant des objets, peut créer une interruption du faisceau invisible réfléchi, et une détection de ces interruptions peut être interprétée par le système comme étant des instructions d'actions, comprenant, sans caractère limitatif, une navigation dans un environnement virtuel, un lancement de programmes, une manipulation de données et ainsi de suite. L'interface utilisateur tient compte de l'utilisation naturelle des mains et d'objets au moyen de mains « virtuelles », d'un étalonnage automatique simple et d'un alignement avec une vision en 3D naturelle, sans avoir besoin de « transposer » comme la plupart des dispositifs de pointage. Ladite interface offre des ajustements personnels aux positions réelles des yeux et à la distance intraoculaire réelle, ainsi qu'une disparité horizontale et verticale correcte, corrigeant une inclinaison (par exemple un utilisateur allongé sur un canapé et regardant de côté) et des modifications durant la visualisation et l'interaction. Grâce au fait que des repères peuvent être lus sur chaque ligne de balayage, pas seulement sur des balayages d'image complète, et que des repères sont utilisés, ceux-ci contenant des informations d'emplacement complètes, un retour d'informations très rapide est fourni, typiquement autour de 500 à 1000 fois la cadence d'image actuellement utilisée par des procédés classiques à caméras plein cadre, par exemple comprenant, sans caractère limitatif, des systèmes Kinect et Sony PS3 EyeToy et en 3D. Ceux-ci utilisent typiquement des caméras qui introduisent des retards en série d'image, d'obturateur et/ou de tampon d'image, créant des latences perçues par les humains. En utilisant une vue subjective directe, le court trajet jusqu'à l'écran et le retour peuvent être calculés instantanément et précisément, à l'aide d'une détection de 500 à 1000 fois plus rapide et presque instantanée, à latence nulle, de détection de mouvement à la première personne. Le projecteur et les capteurs d'observation d'écran se trouvent au même point d'observation et dans une relation fixe par rapport à chaque œil. Le degré d'incertitude est ainsi fortement réduit grâce au fait que des estimations successives ne sont pas effectuées, présentant chacune à la fois une erreur et un retard d'une ou de plusieurs images. De plus, le système s'adapte à des variations de position de la tête et des yeux ; c'est-à-dire une détection de point d'observation, effectuant des ajustements pour la disparité horizontale et verticale, la rotation de la tête, la rotation de la tête en réponse à des objets se déplaçant rapidement (telle que le suivi d'une balle, le fait d'esquiver un ballon ou de s'incliner pour l'éviter dans une simulation de sport de mouvement ou des jeux à réalité amplifiée). La construction du dispositif est simplifiée par l'intégration d'un petit nombre de parties seulement, par une faible masse et un faible coût en énergie, ce qui permet des Eye Stalks ultralégers et de prix modique. En employant une diversité de réseaux de cubes de coin d'écran (caractères pseudo aléatoires, réduction délibérée de périodicité excessive), la notion de granularité et de diagrammes d'interférence peut être largement réduite. L'efficacité combinatoire de multiples primaires (quatre ou plus) avec un retour d'informations provenant de l'écran, à partir d'une réponse observée, est différente de l'état antérieur de la technique qui utilise typiquement la diversité comme solution déterministe, indépendamment de l'image réelle et d'artefacts se produisant. La réponse observée peut être utilisée pour commuter entre diverses techniques, afin de trouver un compromis optimal et de les faire varier sur la base d'une combinaison de réponses d'écran observé instantanées, en temps réel (par exemple la granularité dans certaines zones, à certains angles de balayage d'écran, avec certains mélanges de couleur, à une certaine luminosité). Chaque primaire peut être ajustée en termes d'intensité voulue par rapport à l'intensité observée. Des écrans multicouches (deux et trois voies) peuvent combiner de multiples fonctions de rétroréflexion avec une réflexion spéculaire (pour un panoramique virtuel), une diffusion (pour des dispositifs d'éclairage et de pointage) et une absorption (pour une suppression de contraste élevé de lumière ambiante). Le système peut être commuté pour permettre n'importe quelle combinaison de projection en 2D et/ou en 3D dans un même champ de vision et sur la base d'un point d'observation. Dans certains cas, au lieu d'utiliser un système entièrement porté sur la tête, les pièces qui doivent être placées près des yeux peuvent être mises en œuvre sous la forme de montures de lunettes à pince « parasite » et peuvent se connecter à un téléphone mobile (téléphone intelligent) en tant que dispositif informatique.