"Système de projection stéréoscopique multi utilisateur" L'invention"Multi User Stereoscopic Projection System" The 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. relates to a stereoscopic multi-user projection system. In the state of the art, stereoscopic projection systems are known which include a unit capable of producing a stereoscopic representation intended to be projected on or through a projection screen using a stereoscopic representation projector. . Such a projector comprises two optics capable of projecting in superimposition with an appropriate axial offset two images respectively reserved for the right eye and the left eye of a single user from a relatively narrow point of view. In addition, such a stereoscopic projection system comprises a means associated with the single user who is able to see the stereoscopic representation projected on the screen and which essentially comprises a pair of glasses for decoding the reserved left base image. to the left eye and the right base image reserved for the right eye of the stereoscopic representation. This display is valid only for a single user because it takes into account the position of the observer's eyes relative to the screen. For another observer, the image may look correct as long as it remains close to the base observer and becomes increasingly false as it moves away from that position. In order to produce the stereoscopic perception of the projected stereoscopic representation, the two right and left images are thus calculated according to the point where the basic user must be and also the distance between the two eyes. In order that each eye perceives the image reserved for it, each right or left image receives an optical transformation, for example a linear or circular polarization according to a defined law. By a polarizing filter applying the inverse transformation to the projected luminous flux and placed under the pair of glasses worn by the user, each eye can then perceive the image addressed to it by the unit capable of producing a stereoscopic representation intended to be projected. As a result, stereoscopic projection systems are practically limited to a single user especially when it comes to immersing the user in the stereoscopic representation. As a result, only one user can make decisions while observing the projected stereoscopic representation. The invention provides a remedy to this state of the art by allowing several users to be in a position of point of view also to be immersed in the stereoscopic representation projected on the same screen. The two users can then see from two points of view the same stereoscopic representation projected on, or through, the same screen. A cooperation of the two users in this virtual reality represented by the single stereoscopic representation projected on the projection screen is thus made possible thanks to the invention. For this purpose, the present invention, in order to allow several users to perceive at least one point of view of the projected stereoscopic representation, comprises for each user: a means for producing a stereoscopic representation coded according to an optical law determined on the basis of the stereoscopic representation by the unit capable of conducting a stereoscopic representation intended to be projected; and 3 - a means associated with said user to decode said stereoscopic representation coded according to a reverse optical law of the optical law applied to the basic stereoscopic representation.
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. According to one aspect of the invention, the means for producing a coded stereoscopic representation associated with a user selected from among a plurality of users of the system of the invention comprises two projectors each cooperating with an optical law generator. According to another aspect of the invention, the optical law generator comprises polarization means and / or interference generation means for separating a right image and a left image produced by each of the projectors. According to another aspect of the invention, the means associated with the user chosen from among a plurality of users comprises glasses each of whose lenses comprises a polarizing filter and / or a reverse interferometry filter of the law applied to the generator. optical law. Other features and advantages of the invention will be better understood with the aid of the single figure which represents a particular embodiment of the invention. In Figure 1, there is shown a particular embodiment of a stereoscopic multi-user projection system according to the invention. In a transportable box 60 has been disposed on an outer face a projection screen 56 which has an axis of vision 57. On either side of this axis 57 are arranged a set of overhead projectors 7-13, mounted to the inside the box 60, as well as a plurality of means associated with users, such as the means 30 and 35 inside the box 60. In one embodiment, the means 30 and 35 are arranged, during the operation of the system, outside the box 60 and include glasses with two portable glasses for at least two separate users. We will now detail the means inside the box 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. In one embodiment, in order to improve the immersion capabilities of the users in the projected stereoscopic representation, the screen 56 has dimensions, height and width, making it possible to represent the objects present in the stereoscopic representation, on the scale 1. Particularly, in one embodiment in which the system is capable of displaying four points of view, the screen 56 has a width of 2 meters and a height of 1 meter 50. The box 60 includes a stereoscopic source 1 which produces a stream of stereoscopic representations to project. The source 1 has a first output S1 and a second output S2 which are each intended for a particular user. According to the characteristics detected on each user, such as his position in particular, each output S1 or S2 is connected to the input of a means dedicated to a user, respectively a means 3 and a means 5. Each means dedicated to a user , 3 or 5, has outputs S11 and S12 respectively for the means 3, and S21 and S22 for the means 5 reserved for the user 2 and which are respectively transmitted to the projector inputs, respectively the projector 7 for the signal S11 dedicated to the left eye of the first user, the projector 9 receiving the signal S12 of the right image for the first user, the designer 11 receiving the signal S21 dedicated to the left eye of the second user and the designer 13 dedicated to signal S22 for the second user. According to the invention, the system is based on the use of: the polarization of light, which can be determined by means of a law for modifying the polarization of light, in particular by means of a polarizing filter which passes light which has the same direction of polarization as that of the filter, and / or - a separation using specific interferometric filters so as to achieve multiplexing and demultiplexing s by wavelengths. To this end, the system of the invention shown in FIG. 1 also comprises means for applying polarization and / or interference combination laws so as to apply a determined optical law for each image intended for the right eye or left of a particular user from the plurality of users recognized by the overhead projection system. To this end, each means 3, 5 and each projector 7-13 associated with a means 3 or 5, such as the projectors 7 and 9, on the one hand, and 11 and 13, on the other hand, comprises a pair of means 15 for applying an optical law on the stereoscopic representation generating signal. In one embodiment, first optical law enforcement means having polarization means 15, 19, 23 and 27 are respectively applied to the optical ray outputs of the projectors 7, 9 for the first means 3 and 11 and 13. for the second means 5. Similarly, second optical law applying means may be used in combination or separately with the first optical law applying means, and which comprise interferometric filters 17, 21, 25 and 29 respectively for the projectors 7 and 9 of the means associated with a first user 3 and for the projectors 11 and 13 of the means associated with a second user 5. In this way, the images produced by the four projectors 7-13 each occupy the together with the surface of the screen 56, this screen 56 has been shown in a front view 51 and so that each user provided for the system of the invention is represented in its place in a zone of v ision to the perpendicular 6 of which it must be respectively 58 for the first user and 59 for the second user Two preferred areas for each of the zones 58 and 59, which are respectively Z1 and Z2 for the first user and Z4 and Z5 for the first user second user, are also planned. Each user is equipped with glasses 30, for the first user associated with the module 3, and 35 for the second user associated with the module 5. Each bezel comprises a right lens 31 or left 33 io for the first user and right 37 and left 39 for the second user. The position of each user is identified using the axes 45 and 41 for the first user and 47 and 43 for the second user so that with the help of an is position detection means it is possible to adapting the stereoscopic representation to be projected on the screen 56 along the axis 57 by the four projectors 7 to 13. There is shown a system provided for two users. It is possible to increase the means of the invention from other means, such as means 3 and 5, so as to handle more users. In a particular embodiment, another optical combination law is used using the polarization of light as in the previous embodiment, but which cooperates with active mode technology. The present invention may be applied in a number of particular applications in which two or more users must observe or control elements taking place in a stereoscopic representation from the same point of view, or from different points of view 58, 59. In particular in a first application, the system of the invention is used to perform digital review of virtual projects generated by a CAD Computer Assisted Design System 7 at the output of which the system of the invention is connected. In this application, a manipulator presents to at least one observer the elements of a scene contained in the stereoscopic representation.
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. In a second application, a driving simulator is connected to the input of the system of the invention and produces a suitable stream of stereoscopic representations of simulated driving situations, the stereoscopic representation contains a scene characteristic of a driving situation of a terrestrial, naval or air vehicle, and the system of the invention generates a first point of view associated with that of the driver and a second point of view associated with that of the passenger. In a third application, the system of the invention is coupled to the output of a training simulator or is driving to a specific environment. The system of the invention is then configured to produce a stereoscopic representation in which a first point of view associated with a user acting as a trainer, while a second point of view occupied by a user who plays the role of a student, trainer and / or student interactions to interact with the training or training simulator.