FR2549972A1 - STEREOSCOPIC VISUALIZATION APPARATUS AND METHOD - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE DE VISUALISATION CARACTERISE PAR UN PREMIER GENERATEUR D'IMAGE 12 ADAPTE A FOURNIR UNE IMAGE DESIREE, UN DEUXIEME MOYEN GENERATEUR D'IMAGE 13 ADAPTE A FOURNIR UNE IMAGE DESIREE, UN MOYEN 3 PROPRE A PROJETER LES IMAGES GENEREES PAR LEDIT PREMIER ET LEDIT DEUXIEME MOYENS GENERATEURS D'IMAGE LE LONG D'AU MOINS UN TRAJET PREDETERMINE 20 EN DIRECTION D'UN OBSERVATEUR, AU MOYEN DE COMMANDE 11 DISPOSE DANS LE OU LESDITS TRAJETS PREDETERMINES A L'EFFET DE REGLER LES IMAGES PROJETEES LE LONG DUDIT TRAJET EN FONCTION DE LA POSITION DUDIT OBSERVATEUR, UN MOYEN 10 PROPRE A POINTER LA POSITION DUDIT OBSERVATEUR ET A GENERER UN SIGNAL ELECTRIQUE REPRESENTATIF DE LADITE POSITION, ET UN MOYEN 26 PROPRE A REGLER LEDIT MOYEN DE COMMANDE DISPOSE DANS LE OU LESDITS TRAJETS PREDETERMINES EN FONCTION DUDIT SIGNAL ELECTRIQUE, LEDIT MOYEN CI-DESSUS MENTIONNE EN DERNIER LIEU ETANT COUPLE FONCTIONNELLEMENT AUDIT MOYEN DE POINTAGE DE POSITION.THE INVENTION CONCERNS A VISUALIZATION ASSEMBLY CHARACTERIZED BY A FIRST IMAGE GENERATOR 12 SUITABLE FOR PROVIDING A DESIRED IMAGE, A SECOND MEDIUM IMAGE GENERATOR 13 SUITABLE FOR PROVIDING A DESIRED IMAGE, A MEANS 3 OF PROJECTING THE IMAGES GENERATED BY LED FIRST AND SAID SECOND IMAGE GENERATOR MEANS ALONG AT LEAST ONE PREDETERMINED PATH 20 DIRECTED TO AN OBSERVER, BY MEANS OF ORDER 11 AVAILABLE IN THE PREDETERMINED PATH (S) FOR SETTING THE IMAGES PROJECTED ALONG THE SAME ROUTE DEPENDING ON THE POSITION OF SAID OBSERVER, A CLEAN MEANS 10 OF POINTING THE POSITION OF SAID OBSERVER AND OF GENERATING AN ELECTRICAL SIGNAL REPRESENTATIVE OF SAID POSITION, AND A MEANS OF 26 OWN ADEQUATE TO ADJUST THE SAID MEANS OF CONTROL ARRIVED IN THE PREDICTED TRAJETS SAID ELECTRICAL SIGNAL, THE ABOVE MEAN ABOVE MENTIONED LAST, BEING FUNCTIONALLY TORQUE WITH THE MEAN POSITION POINTING AUDIT.
Description
La présente invention est relative aux ensembles de visualisation, et plusThe present invention relates to display assemblies, and more
particulièrement à une méthode et à un ensemble de présentation d'une vue tridimensionnelle à un observateur par exemple au moyen de visualisations stéréo5 scopiques dans lesquelles les images sont fournies par des dispositifs de visualisation à tube cathodique Bien que l'invention soit décrite en détail dans son application aux jeux vidéo pour lieux publics ou aux dispositifs de loisirs domestiques classiques, le spécialiste en la matière se rendra compte du champ d'applications plus large des dispositions de l'invention exposées dans ce qui suit En particulier, l'invention s'applique partout o une visualisation particularly to a method and to a set of presentation of a three-dimensional view to an observer for example by means of stereo stereo visualizations in which the images are provided by cathode ray tube display devices. Although the invention is described in detail in its application to video games for public places or to conventional domestic leisure devices, the specialist in the subject will be aware of the wider field of applications of the provisions of the invention set out in the following. In particular, the invention s applies everywhere where a visualization
tridimensionnelle est utile ou souhaitable. three-dimensional is useful or desirable.
La technique antérieure révèle de nombreux dispositifs pour la visuallisation d'images stéréoscopiques d'une manière acceptable pour les spectateurs du grand public Bien que ces dispositifs de la technique antérieure répondent aux buts qui sont les leurs, ils souffrent de divers inconvénients qui limitent fortement leurs possibilités de succès commercial. 20 D'une façon générale, l'effet tridimensionnel des agencements de la technique antérieure est obtenu en imposant à l'observateur de placer sa tête convenablement par rapport à certaines fenêtres de visualisation, en lui imposant le port de lunettes filtrantes ou modulant la lumière, ou le port d'un casque ou appareillage de tête similaire sur lequel est monté le dispositif de visualisation L'inconfort et l'incommodité qu'impose à un observateur l'usage de ces divers dispositifs de la technique antérieure, en particulier comparativement au confort visuel qu'offrent les écrans de 30 télévision ordinaires (à tube cathodique), ont contribué à The prior art reveals numerous devices for viewing stereoscopic images in a manner acceptable to viewers of the general public. Although these devices of the prior art meet the aims which are theirs, they suffer from various drawbacks which greatly limit their opportunities for commercial success. In general, the three-dimensional effect of the arrangements of the prior art is obtained by requiring the observer to place his head properly in relation to certain viewing windows, by requiring him to wear filtering glasses or light modulating glasses. , or wearing a helmet or similar head device on which the display device is mounted. The discomfort and inconvenience imposed on an observer by the use of these various devices of the prior art, in particular compared to the visual comfort offered by ordinary television screens (cathode ray tube), have contributed to
l'accueil limité reçu par ces systèmes. the limited reception received by these systems.
Les systèmes de visualisation stéréoscopique antérieurs souffraient également d'une médiocre qualité d'images comparativement aux téléviseurs ordinaires Par exemple, 35 certains dispositifs faisaient appel à des techniques de séparation de couleurs pour faire apparaître respectivement une image rouge et une image verte à l'oeil gauche et à l'oeil droit d'un observateur Une telle conception d'ensemble donne lieu à une présentation non naturelle des images en couleur D'autres systèmes font appel à des techniques de polarisation de lumière pour visualiser des images stéréoscopiques Dans cette dernière forme de conception d'ensemble, le déplacement de la tête de l'observateur rend inopérants les filtres polarisés, en particulier ceux qui sont portés sous forme de lunettes, et il donne Previous stereoscopic viewing systems also suffered from poor image quality compared to ordinary televisions. For example, some devices used color separation techniques to produce a red image and a green image respectively. left and to the right eye of an observer Such an overall design gives rise to an unnatural presentation of color images Other systems use light polarization techniques to visualize stereoscopic images In this latter form of overall design, the movement of the observer's head makes polarized filters inoperative, in particular those which are worn in the form of glasses, and it gives
lieu à la visualisation d'une image double genante. place when viewing a double annoying image.
Dans une autre technique encore, un jeu de filtres modulateurs de lumière est placé devant les deux yeux d'un observateur On fait passer alternativement les deux filtres modulateurs de lumière de l'état transparent à l'état opaque en synchronisation avec le dispositif de visualisation, constitué généralement par un tube cathodique unique, adapté à fournir les images de gauche et de droite correspondantes que nécessite la visualisation stéréoscopique Cette méthode In yet another technique, a set of light modulating filters is placed in front of the two eyes of an observer. The two light modulating filters are passed alternately from the transparent state to the opaque state in synchronization with the display device. , generally consisting of a single cathode ray tube, suitable for providing the corresponding left and right images required for stereoscopic viewing This method
et sa mise en oeuvre donnent lieu à-un effet de scintillement appréciable. and its implementation give rise to an appreciable flicker effect.
D'autres dispositifs encore manquent d'une résolution suffisante du fait qu'ils n'utilisent que la moitié de la largeur de bande vidéo nominale disponible pour chacun de Still other devices lack sufficient resolution because they use only half the nominal video bandwidth available for each of
deux canaux de visualisation distincts. two separate viewing channels.
L'ensemble et la méthode de visualisation décrits dans 25 ce qui suit visent à surmonter ces insuffisances de l'art antérieur et comprennent un ensemble de visualisation comportant un premier moyen générateur d'image adapté à fournir une image désirée, un deuxième moyen générateur d'image adapté à fournir une image désirée, un moyen propre à projeter les images générées par ledit premier et par ledit deuxième moyens générateurs d'image le long d'au moins un trajet prédéterminé dirigé vers un observateur, un moyen de commande disposé dans le ou lesdits trajets prédéterminés à l'effet de régler les images projetées le long dudit 35 trajet en fonction de la position dudit observateur, un moyen propre à pointer la position dudit observateur et à générer un signal électrique représentatif de ladite position, et un moyen propre à régler ledit moyen de commande disposé dans le ou lesdits trajets prédéterminés en fonction dudit signal électrique, le moyen ci-dessus mentionné en dernier lieu étant couplé fonctionnellement audit moyen de pointage de position. La présente invention fournit en outre une méthode de présentation d'une vue tridimensionnelle à un observateur qui comprend les opérations consistant à générer une première image pour la projeter vers l'un des yeux d'un observateur, 10 à générer une deuxième image pour la projeter vers l'autre oeil d'un observateur; à pointer la position de l'observateur, et à modifier la perspective des images projetées en The display assembly and method described in the following are intended to overcome these shortcomings of the prior art and include a display assembly comprising a first image generating means adapted to provide a desired image, a second image generating means. image adapted to provide a desired image, a means suitable for projecting the images generated by said first and by said second image generating means along at least a predetermined path directed towards an observer, a control means arranged in the or said predetermined paths for the purpose of adjusting the images projected along said path as a function of the position of said observer, a means suitable for pointing the position of said observer and for generating an electrical signal representative of said position, and a means suitable for adjusting said control means arranged in said predetermined path or paths as a function of said electrical signal, the above-mentioned means last mentioned and ant operatively coupled to said position pointing means. The present invention further provides a method of presenting a three dimensional view to an observer which includes the steps of generating a first image to project it to one of the eyes of an observer, generating a second image for viewing it. project towards the other eye of an observer; to point the position of the observer, and to modify the perspective of the projected images in
fonction de la position de l'observateur. depending on the position of the observer.
L'un des avantages essentiels de l'invention est qu'elle 15 ne necessite pas d'accessoires de visualisation de tête et qu'elle laisse à un spectateur ou observateur la liberté de se déplacer au sein d'une enveloppe de vision étendue Une visualisation vidéo stéréoscopique en couleurs naturelles One of the essential advantages of the invention is that it does not require head viewing accessories and that it leaves a spectator or observer free to move within an extended vision envelope. stereoscopic video viewing in natural colors
est fournie aux deux yeux sans nécessiter de verres 20 polarisants. is supplied to both eyes without the need for polarized lenses.
Une forme de réalisation préférée de cet ensemble est particulièrement bien adaptée à fournir des visualisations stéréoscopiques dans des environnements de salles de jeux, bien que la forme de réalisation préférée pour présentation 25 de télévision domestique classique dans un système stéréoscopique soit également décrite Comme indiqué plus haut, d'autres applications viendront à l'esprit du spécialiste en la matière En particulier, certaines visualisations A preferred embodiment of this set is particularly well suited to providing stereoscopic visualizations in game room environments, although the preferred embodiment for presentation of conventional home television in a stereoscopic system is also described as indicated above. , other applications will come to mind of the specialist in the matter In particular, certain visualizations
utilisées pour les diagnostics médicaux sont bien adaptées 30 à la présente invention. used for medical diagnostics are well suited to the present invention.
Un autre avantage de l'invention est de fournir une visualisation stéréoscopique à relativement bon marché qui présente une résolution comparable à celle des dispositifs de visualisation vidéo aux normes de télédiffusion courantes. 35 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au spécialiste en la matière à la Another advantage of the invention is to provide a relatively inexpensive stereoscopic display which has a resolution comparable to that of video display devices according to current television broadcasting standards. Other features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon
lecture de la description de formes de réalisation préférées reading the description of preferred embodiments
de l'invention qui est donnée ci-après à titre non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la Figure 1 est une vue de côté d'une forme de réalisation préférée d'ensemble de visualisation selon l'invention, un panneau latéral d'une enceinte appropriée étant enlevé pour les besoins de la représentation; la Figure 2 est schéma synoptique de l'ensemble de visualisation représenté par la Figure 1; la Figure 3 A est une vue de dessus du dispositif de 10 poursuite mis en oeuvre en conjugaison avec la forme de réalisation représentée par la Figure 1; la Figure 3 B est une vue de côté du dispositif de poursuite représenté par la Figure 3 A; la Figure 4 est un schéma synoptique d'une cellule individuelle mise en oeuvre dans le dispositif de poursuite des Figures 3 A et 3 B; la Figure 5 est une vue de côté d'une deuxième forme de réalisation préférée d'ensemble de visualisation selon l'invention; la Figure 6 est une vue de dessus de l'ensemble de visualisation représenté par la Figure 5; la Figure 7 est une vue de côté de l'ensemble de visualisation représenté par la Figure 5, un panneau latéral du dispositif étant enlevé pour les besoins dela représentation;et 25 la Figure 8 est un schéma synoptique de l'ensemble de of the invention which is given below without implied limitation with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a side view of a preferred embodiment of a display assembly according to the invention, a panel side of an appropriate enclosure being removed for performance purposes; Figure 2 is a block diagram of the display assembly shown in Figure 1; Figure 3A is a top view of the tracking device used in conjunction with the embodiment shown in Figure 1; Figure 3 B is a side view of the tracking device shown in Figure 3 A; Figure 4 is a block diagram of an individual cell implemented in the tracking device of Figures 3 A and 3 B; Figure 5 is a side view of a second preferred embodiment of the display assembly according to the invention; Figure 6 is a top view of the display assembly shown in Figure 5; Figure 7 is a side view of the display assembly shown in Figure 5, a side panel of the device being removed for display purposes; and Figure 8 is a block diagram of the display assembly
visualisation représenté par les Figures 5 et 7. visualization represented by Figures 5 and 7.
Si l'on revient à présent à la Figure 1, le repère numérique 1 désigne une forme de réalisation préférée d'ensemble Returning now to Figure 1, the reference numeral 1 denotes a preferred overall embodiment
de visualisation selon la présente invention. display according to the present invention.
L'ensemble de visualisation 1 comporte une enceinte 2, un dispositif de projection d'images 3 et un dispositif de poursuite d'observateur 4 L'enceinte 2 est classique et elle comporte globalement une paroi antérieure 5, un fond 6, une paroi postérieure 7, 35 un dessus 45, une paroi latérale gauche 46 et une paroi latérale droite Pour la commodité de la représentation, la The display assembly 1 comprises an enclosure 2, an image projection device 3 and an observer tracking device 4 The enclosure 2 is conventional and generally comprises an anterior wall 5, a bottom 6, a posterior wall 7, 35 a top 45, a left side wall 46 and a right side wall For convenience of representation, the
paroi latérale de droite n'apparaît pas sur la Figure 1. right side wall does not appear in Figure 1.
L'enceinte 2 est renfoncée le long de sa paroi antérieure 5 en une zone de visualisation de jeu 8 Dans la zone de visualisation de jeu 8 sont montés une lentille de visualisation 9, un moyen de poursuite 10 et au moins un dispositif de commande 11 Le dispositif de commande 11 est classique et est destiné à fonctionner en conjugaison avec un jeu de visualisation particulier observable à la lentille 9 Des "manches à balai", manettes de jeu ou boutons classiques The enclosure 2 is recessed along its front wall 5 in a game viewing area 8 In the game viewing area 8 are mounted a viewing lens 9, a tracking means 10 and at least one control device 11 The control device 11 is conventional and is intended to operate in conjunction with a particular visualization game observable with the lens 9. "Broom handles", joysticks or conventional buttons
peuvent être utilisés, par exemple. can be used, for example.
Comme indiqué plus haut, la forme de réalisation de la Figure 1 représente de préférence un ensemble de préférence pour salles de jeux Bien qu'une enceinte particulière soit décrite et représentée, le spécialiste en la matière conviendra qu'une grande variété de conformations d'enceinte 15 sont compatibles avec les aspects globaux de la présente invention. Le dispositif générateur d'images 3 comporte un premier As indicated above, the embodiment of Figure 1 preferably represents an assembly preferably for playrooms. Although a particular enclosure is described and represented, the specialist in the subject will agree that a wide variety of conformations of enclosure 15 are compatible with the overall aspects of the present invention. The image generator device 3 comprises a first
générateur d'image 12 et un deuxième générateur d'image 13. image generator 12 and a second image generator 13.
Les générateurs d'image 12 et 13 comprennent des moyens de génération d'images pour le dispositif générateur d'images 3 et sont de préférence des visuels à écran cathodique classiques D'autres moyens générateurs d'images sont compatibles avec les aspects globaux de la présente invention En tous cas, le générateur d'image 12 comporte une face anté25 rieure 14 sur laquelle est monté un filtre en feuille polarisé 15 Le générateur d'image 12 projette une image à balayage de trame qui a la perspective correcte voulue pour une visualisation stéréoscopique lorsqu'elle est vue par The image generators 12 and 13 comprise image generation means for the image generator device 3 and are preferably conventional CRT visuals. Other image generator means are compatible with the global aspects of the present invention In any case, the image generator 12 has an anterior face 14 on which is mounted a polarized sheet filter 15 The image generator 12 projects a raster image which has the correct perspective desired for viewing stereoscopic when viewed by
l'oeil gauche d'un observateur Le filtre 15 est orienté de 30 façon à ne laisser passer que la lumière polarisée verticalement L'image produite par le générateur 12 est réfléchie par un miroir 16 en direction d'un diviseur de faisceau 17. the observer's left eye The filter 15 is oriented so as to allow only vertically polarized light to pass. The image produced by the generator 12 is reflected by a mirror 16 in the direction of a beam splitter 17.
De même, le générateur d'image 13 est un dispositif de visualisation à tube cathodique, qui comporte une face antérieure 18 Un filtre en feuille polarisé 19 est monté sur la face 18 Le générateur d'image 13 projette un balayage de trame qui a la perspective correcte voulue lorsqu'il est vupar l'oeil droit d'un observateur Le filtre 19 est orienté de façon à ne laisser passer que de la lumière polarisée horizontalement La lumière polarisée horizontalement que transmet le filtre 19 tombe aussi sur le diviseur de faisceau 17. Le diviseur de faisceau 17 est un diviseur moitié-moitié, ce qui veut dire que la moitié de l'énergie lumineuse ou électromagnétique provenantdechacun des générateurs qui tombe sur le diviseur de faisceau est transmise par le diviseur de faisceau 17 tandis que l'autre moitié est réfléchie par le diviseur de faisceau 17 La lumière provenant du générateur d'image 12 qui est transmise par le diviseur de faisceau 17 est projetée le long d'un trajet globalement désigné par le repère numérique 20 La lumière provenant du 15 générateur d'image 13 qui est réfléchie par le diviseur de Likewise, the image generator 13 is a cathode-ray tube display device, which has an anterior face 18 A polarized sheet filter 19 is mounted on the face 18 The image generator 13 projects a frame scan which has the correct perspective when viewed by the right eye of an observer The filter 19 is oriented so as to allow only horizontally polarized light to pass through The horizontally polarized light transmitted by the filter 19 also falls on the beam splitter 17 The beam splitter 17 is a half-and-half splitter, which means that half of the light or electromagnetic energy from each of the generators that falls on the beam splitter is transmitted by the beam splitter 17 while the other half is reflected by the beam splitter 17 The light from the image generator 12 which is transmitted by the beam splitter 17 is projected along a path generally designated pa r the digital marker 20 The light coming from the image generator 15 which is reflected by the beam splitter
faisceau est également transmise le long du trajet 20. beam is also transmitted along path 20.
La lumière qui est transmise le long du trajet 20 The light that is transmitted along the path 20
traverse une lentille 47 qui collimate la lumière en provenance des générateurs d'image respectifs 12 et 13. passes through a lens 47 which collimates the light coming from the respective image generators 12 and 13.
Sur le trajet 20 en aval de la lentille 47 est interposée une paire de polariseurs de commande d'ouverture 21 et On the path 20 downstream of the lens 47 is interposed a pair of opening control polarizers 21 and
22 Les polariseurs 21 et 22 sont montés mobiles par rapport au trajet 20, comme on le verra plus en détail dans la suite. 22 The polarizers 21 and 22 are mounted movable relative to the path 20, as will be seen in more detail below.
Après avoir traversé les polariseurs 21 et 22 d'un moyen de 25 commande d'ouverture 23, la lumière traverse une lentille 24, After passing through the polarizers 21 and 22 of an aperture control means 23, the light passes through a lens 24,
est réfléchie par un deuxième miroir 25, et forme les images de gauche et de droite désirées sur la lentille de visualisation 9. is reflected by a second mirror 25, and forms the desired left and right images on the viewing lens 9.
Comme indiqué plus haut, le moyen de commande d'ouverture 30 23 comporte une paire de polariseurs en feuille rectangulaires 21 et 22, qui sont montés câte-à-c Ute Les polariseurs 21 et 22 sont situés dans un plan horizontal La ligne d'interface entre les polariseurs 21 et 22 est dans un plan vertical, l'horizontale et la verticale étant rapportés à la 35 Figure 1, qui, avec la Figure 2, est angulairement décalée de quatrevingt-dix degrés par rapport aux autres vues des dessins. Le polariseur 21 ne laisse passer que de la lumière polarisée horizontalement Le polariseur 22 ne laisse passer que de la lumière polarisée verticalement Le polariseur 21 est situé à gauche du polariseur 22, en un emplacement qui n'apparait pas immédiatement sur la Figure 1 Les polariseurs sont montés dans un chassis approprié qui est mobile dans le trajet 20 et est commandé par un étage de translation 26 Le chassis, et par conséquent les polariseurs, sont mobiles selon deux degrés de liberté, haut/bas, gauche/droite, 10 lorsque l'enceinte 2 est vue du côté de la paroiantérieure 5. Les générateurs d'images 12 et 13, le moyen de commande d'ouverture 23 et l'optique de visualisation du dispositif de projection d'images 3 coopèrent tous pour projeter une As indicated above, the opening control means 23 comprises a pair of rectangular sheet polarizers 21 and 22, which are mounted side by side. The polarizers 21 and 22 are situated in a horizontal plane. The line of The interface between the polarizers 21 and 22 is in a vertical plane, the horizontal and the vertical being reported in Figure 1, which, with Figure 2, is angularly offset by ninety degrees relative to the other views of the drawings. The polarizer 21 lets in only horizontally polarized light The polarizer 22 only lets in vertically polarized light The polarizer 21 is located to the left of the polarizer 22, in a location which does not appear immediately in Figure 1 The polarizers are mounted in an appropriate chassis which is mobile in path 20 and is controlled by a translation stage 26 The chassis, and therefore the polarizers, are mobile according to two degrees of freedom, up / down, left / right, 10 when the enclosure 2 is seen from the side of the front wall 5. The image generators 12 and 13, the opening control means 23 and the display optics of the image projection device 3 all cooperate to project a
image de télévision stéréoscopique vers le spectateur. stereoscopic television image towards the viewer.
L'image du moyen de commande d'ouverture 23 est formée en une zone 28 de position de tête de l'observateur, représentée en trait interrompu sur la Figure 1, grace à l'action combinée des lentilles 24 et 9 et au positionnement correct des polariseurs de commande d'ouverture 21 et 22 La posi20 tion des polariseurs de commande respectifs est choisie en sorte que l'oeil droit de l'observateur voie une image du générateur d'image 13 et que l'oeil gauche voie une image du générateur d'image 12 Ceci veut dire que l'oeil gauche ne voit pas l'image présentée par le générateur d'image 13, et 25 que l'oeil droit ne voit pas l'image présentée par le générateur d'image 12 Le positionnement du moyen de commande d'ouverture 23 est effectué par un moyen de commande à calculateur 27 Le moyen de commande à calculateur 27 reçoit des grandeurs d'entrée du moyen de poursuite d'observateur 30 10 et il détermine la position de la tête du spectateur ou observateur à l'intérieur de la zone 28 Le calculateur 27 commande à son tour l'étage de translation 26 de façon à positionner le moyen de commande d'ouverture 23 en sorte que la lentille intermédiaire 24, le miroir 25 et la lentille 9 35 du système optique de visualisation forment l'image des polariseurs de commande d'ouverture 21 et 22 de manière qu'une image du polariseur 21 se trouve formée du côté droit du visage de l'observateur en coiffant son oeil droit et qu'une image du polariseur 22 se trouve formée du côté gauche du visage de l'observateur en coiffant son oeil gauche Les polariseurs 21 et 22 sont mûs vers le haut, vers le bas, vers la gauche et vers la droite en correspondance avec une détermination faite par la poursuite ou suivi de la position de la tête de l'observateur Par conséquent, l'image présentée à un observateur est constamment réglée à la The image of the opening control means 23 is formed in a zone 28 of the observer's head position, represented in broken lines in FIG. 1, thanks to the combined action of the lenses 24 and 9 and to the correct positioning. aperture control polarizers 21 and 22 The position of the respective control polarizers is chosen so that the right eye of the observer sees an image of the image generator 13 and that the left eye sees an image of the image generator 12 This means that the left eye does not see the image presented by the image generator 13, and that the right eye does not see the image presented by the image generator 12 Le positioning of the opening control means 23 is carried out by a computer control means 27 The computer control means 27 receives input quantities from the observer tracking means 30 10 and it determines the position of the head of the spectator or observer inside the area 28 The calculator 27 in turn controls the translation stage 26 so as to position the opening control means 23 so that the intermediate lens 24, the mirror 25 and the lens 9 35 of the optical display system form the image of the polarizers opening control 21 and 22 so that an image of the polarizer 21 is formed on the right side of the observer's face while wearing his right eye and that an image of the polarizer 22 is formed on the left side of the face of the observer by styling his left eye The polarizers 21 and 22 are moved upwards, downwards, to the left and to the right in correspondence with a determination made by the pursuit or monitoring of the position of the head of the observer Therefore, the image presented to an observer is constantly adjusted to the
position de la tête de l'observateur. position of the observer's head.
La position de la tête de l'observateur est suivie par le moyen de poursuite 10, qui sera plus amplement décrit en relation avec les Figures 3 A, 3 B et 4 Le moyen de poursuite comporte une enceinte 30 comportant une multiplicité de détecteurs à photodiode 31 montés le long d'une paroi de fond 29 de l'enceinte 30 Les détecteurs 31 sont disposés en deux rangées ou colonnes respectives 41 et 42 Les rangées 41 et 42 sont séparées par une cloison 43 En association avec l'enceinte 30, la cloison 43 délimite une paire de chambres 33 et 33 ' Dans une paroi de dessus 40 de l'encein20 te 30 est placée une paire de fenêtres d'admission de The position of the observer's head is followed by the tracking means 10, which will be more fully described in relation to FIGS. 3 A, 3 B and 4 The tracking means comprises an enclosure 30 comprising a multiplicity of photodiode detectors 31 mounted along a bottom wall 29 of the enclosure 30 The detectors 31 are arranged in two respective rows or columns 41 and 42 The rows 41 and 42 are separated by a partition 43 In association with the enclosure 30, the partition 43 delimits a pair of chambers 33 and 33 'In a top wall 40 of the enclosure 20 te 30 is placed a pair of intake windows of
lumière allongées 32, l'une de chaque côté de la cloison 43. elongated light 32, one on each side of the partition 43.
Les fenêtres d'admission de lumière 32 sont destinées à admettre de la lumière de fond dans les chambres respectives The light admission windows 32 are intended to admit background light into the respective rooms
33 et 33 ' de l'enceinte 30.33 and 33 'of enclosure 30.
Les détecteurs à photodiode 31 sont classiques, et ils fournissent un signal électrique qui attaque un amplificateur 34 représenté par la Figure 4 L'amplificateur 34 comporte un côté de sortie 35 qui attaque un convertisseur analogique-numérique (A/N) 36 Le convertisseur analogique30 numérique 36 présente un coté de sortie 37 qui attaque le moyen de commande à calculateur 27 Le moyen de commande à calculateur 27 présente un côté de sortie 39, qui attaque Photodiode detectors 31 are conventional, and they provide an electrical signal which drives an amplifier 34 shown in Figure 4 The amplifier 34 has an output side 35 which drives an analog-to-digital converter (A / D) 36 The analog converter 30 digital 36 has an output side 37 which attacks the computer control means 27 The computer control means 27 has an output side 39 which attacks
le moyen de translation 26.the translation means 26.
Le dispositif de la Figure 1 est conçu pour être utilisé 35 en un endroit comportant un plafond vivement éclairé d'intensité globalement uniforme Une source lumineuse facultative 38 peut être disposée à l'intérieur de l'enceinte 1 pour créer un fond de lumière réfléchie au-dessus de la zone 28, afin de favoriser les capacités de poursuite du moyen de poursuite 10 Plus précisément, certains environnements de l'ensemble de visualisation 1 sont susceptibles de nécessiter l'emploi d'une source lumineuse facultative 38 en vue de permettre au moyen de poursuite 10 de fonctionner correctement Cependant, dans d'autres environnements, les conditions d'éclairage ambiant peuvent être telles que la The device of Figure 1 is designed to be used in a location with a brightly lit ceiling of generally uniform intensity. An optional light source 38 can be placed inside the enclosure 1 to create a background of light reflected from the above the area 28, in order to promote the tracking capabilities of the tracking means 10 More specifically, certain environments of the display assembly 1 are likely to require the use of an optional light source 38 in order to allow the tracking means 10 to function properly However, in other environments, the ambient lighting conditions may be such that the
source lumineuse 38 ne soit pas nécessaire. light source 38 is not required.
L'adoption de l'ensemble de visualisation 1 selon la présente invention pour un jeu pour lieux publics, par The adoption of the display assembly 1 according to the present invention for a game for public places, for
exemple, est illustrée le plus clairement par la Figure 2. example, is most clearly illustrated in Figure 2.
Comme visible sur celle-ci, le moyen de commande à calculateur 27 peut être programmé de façon à faire visualiser le 15 jeu désiré par les générateurs d'images ou visuels 12 et 13. As visible thereon, the computer control means 27 can be programmed so as to display the desired game by the image or visual generators 12 and 13.
Le ou les dispositifs de commande 11 sont reliés au moyen de commande à calculateur 27 par une liaison appropriée 60 Le moyen de commande à calculateur 27 comporte lui-même une sortie 61 et une sortie 62, reliées fonctionnellement par l'intermédiaire de cartes d'interfaçage appropriées respectives 63 et 64 aux générateurs d'images 12 et 13, qui commandent la génération d'images sur ces dispositifs Les générateurs d'images 12 et 13 projettent eux-mimes l'image à travers le système optique de visualisation, le long du trajet 20 Comme indiqué plus haut, le trajet 20 traverse le moyen de commande d'ouverture 23, qui est réglé par l'étage de translation 26 Le moyen de commande à calculateur 27 comporte une sortie 65 qui intéragit avec une carte d'interfaçage appropriée 66 pour commander le dispositif de trans30 lation 26 Le signal de sortie du moyen de poursuite 10 est converti en une valeur numérique par un convertisseur The control device (s) 11 are connected to the computer control means 27 by an appropriate link 60 The computer control means 27 itself comprises an output 61 and an output 62, functionally connected by means of cards respective appropriate interfacing 63 and 64 to the image generators 12 and 13, which control the generation of images on these devices The image generators 12 and 13 themselves project the image through the optical display system, along of the path 20 As indicated above, the path 20 crosses the opening control means 23, which is adjusted by the translation stage 26 The computer control means 27 has an output 65 which interacts with an interface card suitable 66 for controlling the transfer device 30 The output signal of the tracking means 10 is converted into a digital value by a converter
analogique-numérique 36 La sortie du convertisseur 36 forme une entrée pour le calculateur 27 Le calculateur 27 commande quant à lui le fonctionnement du dispositif de transla35 tion 26. analog-digital 36 The output of the converter 36 forms an input for the computer 27 The computer 27 controls the operation of the translation device 26.
Une deuxième forme de réalisation préférée de l'invention est représentée par les Figures 5, 6, 7 et 8 Un ensemble de visualisation de type pour télévision plus classique 1 ' fournissant des images stéréoscopiques à une zone de vision stéréoscopique 70 d'une pièce 150 est représenté schématiquement par les Figures 5 et 6 L'ensemble de visualisation 1 ' comporte un moyen de visualisation 71 qui apparaît à un observateur se trouvant dans la zone 70 comme une ébénisterie de télévision classique, bien que l'enceinte correspondante soit un tant soit peu plus volumineuse que ce à quoi A second preferred embodiment of the invention is shown in FIGS. 5, 6, 7 and 8 A more conventional television type display assembly 1 ′ providing stereoscopic images to a stereoscopic vision area 70 of a room 150 is shown schematically in FIGS. 5 and 6 The display assembly 1 ′ includes a display means 71 which appears to an observer located in the zone 70 like a conventional television cabinet, although the corresponding enclosure is either slightly larger than what
on pourrait s'attendre pour un dispositif de visualisation à 10 balayage de trame unique. one would expect for a single frame scan display device.
La Figure 7 est une vue du moyen de visualisation 71, représenté avec enlèvement de l'un des côtés pour les besoins de la représentation Comme visible sur la figure, une caméra stéréoscopique 81 est montée au-dessus d'une 15 lentille de visualisation 82 La caméra 81 est formée de deux caméras ordinaires algnées parallèlement l'une à l'autre, mais dont les axes optiques sont séparés par un écartement horizontal prédéterminé Les canaux de sortie respectifs de la caméra stéréo 81 fournissent des images vidéo synchrones 20 dans un champ de vision prédéterminé sous une présentation de trame ordinaire Les signaux vidéo provenant de la caméra Figure 7 is a view of the viewing means 71, shown with removal from one of the sides for purposes of representation As seen in the figure, a stereoscopic camera 81 is mounted above a viewing lens 82 The camera 81 is formed of two ordinary cameras aligned in parallel to each other, but whose optical axes are separated by a predetermined horizontal spacing The respective output channels of the stereo camera 81 provide synchronous video images in a field of predetermined vision under an ordinary frame presentation Video signals from the camera
stéréo 81 sont envoyés à un convertisseur analogiquenumérique 83, visible le plus clairement sur la Figure 8. stereo 81 are sent to an analog-to-digital converter 83, most clearly visible in Figure 8.
Les signaux sont également envoyés à un processeur 84 ainsi 25 qu'à un circuit commutateur vidéo 85 Le champ couvert par la caméra 81 engloble toute la zone de vision stéréoscopique représentée par les Figures 5 et 6 En conséquence, chaque image vidéo de la caméra stéréo comprend des images de tous les observateurs qui sont en train de regarder 30 l'appareil de télévision stéréoscopique à un instant quelconque. Le convertisseur analogique-numérique 83 admet un canal vidéo de la caméra 81 et convertit le signal d'entrée en un signal numérique qui est envoyé à un calculateur ou micro35 processeur 87 le long d'une sortie 86 Le processeur 87 mémorise le signal d'entrée vidéo fourni par la caméra stéréo dans une mémoire à accès direct Le signal vidéo numérisé est rangé dans la mémoire du processeur 87 de manière à fournir une image reproduite numériquement des objets et des spectateurs qui occupent la zone de vision stéréoscopique 70 L'information contenue dans la mémoire est mise à jour avec de nouveaux signaux vidéo numérisés à chaque trame de télévision Chaque mot binaire contenu dans la matrice de mémoire correspond à la luminosité de scène d'une aire spécifique d'environ 1,3 cm de côté située à environ 3,3 m en avant de la lentille de visualisation 82 A ce grossisse10 ment, l'image numérisée du visage d'un spectateur moyen est The signals are also sent to a processor 84 as well as to a video switch circuit 85. The field covered by the camera 81 encompasses the entire stereoscopic vision area represented by FIGS. 5 and 6 Consequently, each video image of the stereo camera includes images of all observers who are watching the stereoscopic television set at any time. The analog-to-digital converter 83 accepts a video channel from the camera 81 and converts the input signal into a digital signal which is sent to a computer or micro-processor 87 along an output 86 The processor 87 stores the signal video input provided by the stereo camera into a direct access memory The digitized video signal is stored in the memory of the processor 87 so as to provide a digitally reproduced image of the objects and of the spectators occupying the stereoscopic vision area 70 The information contained in the memory is updated with new digitized video signals with each television frame Each binary word contained in the memory matrix corresponds to the scene brightness of a specific area of approximately 1.3 cm in side located approximately 3.3 m in front of the viewing lens 82 At this magnification, the digitized image of the face of an average viewer is
mémorisée dans une section de 16 x 24 éléments de la matrice. stored in a section of 16 x 24 elements of the matrix.
Il est fait appel à une technique de traitement de corrélation numérique pour détecter et repérer les images des spectateurs au sein des données de zone de vision stéréosco15 pique numérisées Une image numérisée d'un visage de référence qui est contenue dans une matrice de mémoire morte est comparée élément par élément aux données d'image de zone de vision numérisées Leniveau de corrélation entre l'image de visage de référence dans chaque bloc d'image de zone de 20 vision est calculé d'après cette comparaison élément par élément. Si le niveau de corrélation associé à un bloc quelconque n'est pas supérieur à un niveau minimum prédéterminé, il est présumé qu'aucune image de spectateur n'est centrée dans ce 25 bloc d'information d'image Il y a alors sélection d'un nouveau bloc d'information d'image pour comparaison La sélection du bloc d'image s'effectue selon une séquence bien définie sous la commande du processeur 87 de sorte que A digital correlation processing technique is used to detect and locate spectator images within digitized stereosco15 vision area data. A digitized image of a reference face which is contained in a read only memory array is compared element by element to the digitized vision zone image data The correlation level between the reference face image in each vision zone image block is calculated from this element by element comparison. If the correlation level associated with any block is not greater than a predetermined minimum level, it is presumed that no spectator image is centered in this image information block. a new block of image information for comparison The selection of the image block is carried out according to a well-defined sequence under the control of processor 87 so that
toutes les parties de l'image de zone de vision stéréoscopi30 que se trouvent examinées d'une manière régulière. all the parts of the stereoscopic vision zone image which are examined on a regular basis.
Si le niveau de corrélation associé à un bloc d'image quelconque dépasse une valeur minimum prédéfinie, le microprocesseur considère que le centre d'une image de spectateur est centré au voisinage du centre du bloc en cause Ensuite, 35 des calculs de corrélation sont effectués sur tous les blocs d'information d'image avoisinants Les niveaux de corrélation sont comparés à l'effet de repérer un point à forte corrélation locale au sein de la matrice l'emplacement du bloc de matrice au sein duquel a lieu ce maximum de corrélation identifie le centre d'une image de spectateur, et est rangé en mémoire au niveau du calculateur 87 Après repérage d'une image de spectateur, le microprocesseur repasse dans le mode de traitement de corrélation, dans lequel il recherche la présence d'images d'autres spectateurs dans les parties de l'image du champ de vision o il n'est pas connu que se trouvent des images de spectateurs L'ensemble du 10 processus de recherche de corrélation est effectué à un If the level of correlation associated with any image block exceeds a predefined minimum value, the microprocessor considers that the center of a spectator image is centered in the vicinity of the center of the block in question. Next, correlation calculations are carried out. on all the neighboring image information blocks The correlation levels are compared with the effect of locating a point with high local correlation within the matrix the location of the matrix block within which this maximum correlation takes place identifies the center of a spectator image, and is stored in memory at the computer level 87 After locating a spectator image, the microprocessor returns to the correlation processing mode, in which it searches for the presence of images d other spectators in the parts of the field of view image where it is not known that spectator images are found The entire correlation search process is carried out at a
deuxième niveau de priorité.second level of priority.
Un programme de suivi de corrélation met à jour l'emplacement mémorisé pour chaque image de spectateur qui a été identifiée par exécution du processus de recherche de corré15 lation Ce programme de suivi de corrélation est exécuté à un premier niveau de priorité dans le calculateur 87 Le suiveur de corrélation effectue des calculs de corrélation sur des blocs d'information d'image immédiatement voisins de chaque emplacement de spectateur déterminé antérieurement. 20 Les niveaux de corrélation sont comparés et un emplacement A correlation tracking program updates the stored location for each spectator image which has been identified by executing the correlation search process. This correlation tracking program is executed at a first priority level in the computer. correlation tracker performs correlation calculations on blocks of image information immediately adjacent to each previously determined viewer location. 20 The correlation levels are compared and a location
de spectateur mis à jour est calculé pour chaque spectateur. updated viewer count is calculated for each viewer.
Si les niveaux de corrélation descendent au-dessous d'un niveau minimum prédéfini, il est présumé que le spectateur ne se trouve plus dans la zone de vision, et l'emplacement de spectateur correspondant est supprimé de la liste d'emplacements de spectateurs Les calculs de suivi pour chaque If the correlation levels fall below a predefined minimum level, it is assumed that the spectator is no longer in the viewing area, and the corresponding spectator location is deleted from the list of spectator locations. follow-up calculations for each
spectateur sont effectués une fois à chaque trame de télévision. viewer are performed once with each television frame.
Le processeur 84 est utilisé pour mesurer la-distance 30 séparant chaque spectateur de la lentille de visualisation 82 Ces mesures peuvent être effectuées en raison du fait que la configuration de la caméra 81 conduit à l'obtention de deux signaux vidéo différents dont peut 'tre extraite de l'information de distance de scène Les signaux vidéo issus 35 des deux caméras de télévision diffèrent en raison du fait que les axes optiques des deux caméras sont décalés d'une distance prédéterminée et qu'elles ont de ce fait des perspectives différentes de la zone de vision stéréoscopique Cette différence de perspectives se manifeste par un retardde l'un des signaux vidéo par rapport à l'autre Ce retard varie en fonction de la distance entre la caméra stéréo 80 et la position d'un objet quelconque dont la caméra The processor 84 is used to measure the distance 30 separating each spectator from the viewing lens 82 These measurements can be carried out due to the fact that the configuration of the camera 81 results in two different video signals which can be extracted from the scene distance information The video signals from the two television cameras differ due to the fact that the optical axes of the two cameras are offset by a predetermined distance and therefore have different perspectives from the stereoscopic vision area This difference in perspective is manifested by a delay of one of the video signals with respect to the other This delay varies as a function of the distance between the stereo camera 80 and the position of any object including the camera
stéréo 81 forme l'image.stereo 81 forms the image.
Le processeur 84 est attaqué par des entrées d'emplacement de spectateur en provenance du calculateur 87 le long d'une entrée 90 Ces entrées sont utilisées pour positionner 10 des portes sur les signaux d'entrée provenant de la caméra 81 La partie de chaque ligne de trame, provenant de chacun des deux canaux vidéo de caméra, qui est de la vidéo d'une image de visage de spectateur, est aiguillée dans le circuit de retard et de corrélation de processeur analogique Le 15 signal vidéo de caméra de télévision stéréo provenant du canal 1 est aiguillé sur cinq lignes à retard, dont chacune confère un retard différent au signal Les cinq signaux vidéo de canal 1 résultants sont retardés chacun par rapport au signal vidéo de canal 2 et sont mis en corrélation avec 20 celui-ci Lorsqu'un spectateur se trouve à plus d'environ 3,65 mètres de la lentille de visualisation 82, le niveau de corrélation entre le signal vidéo de canal 1 affecté du retard le plus court et le signal vidéo de canal 2 est supérieur au niveau de corrélation entre le signal vidéo de 25 canal 2 et les quatre autres signaux vidéo de canal 1 retardés Chacun des cinq retards est choisi de manière à fournir une corrélation maximum entre les signaux vidéo de caméra 81 de télévision stéréo lorsqu'un spectateur se trouve à une The processor 84 is attacked by spectator location inputs from the computer 87 along an input 90 These inputs are used to position 10 doors on the input signals coming from the camera 81 The part of each line of frame, from each of the two camera video channels, which is video from a viewer face image, is routed in the analog processor delay and correlation circuit. The stereo television camera video signal from of channel 1 is routed on five delay lines, each of which gives a different delay to the signal. The five resulting video signals of channel 1 are each delayed with respect to the video signal of channel 2 and are correlated with this when a spectator is more than approximately 3.65 meters from the viewing lens 82, the level of correlation between the video signal of channel 1 affected by the shortest delay and the video signal of channel 2 is higher correlation level between 25 channel 2 video signal and the other four delayed channel 1 video signals Each of the five delays is chosen to provide maximum correlation between video signals from stereo television camera 81 when a viewer is at a
distance prédéterminée différente de la lentille de visuali30 sation 82. different predetermined distance from the viewing lens 82.
La plage de distance à l'intérieur de laquelle se trouve chaque spectateur est mise sous forme numérique et renvoyée au calculateur 87 le long d'une sortie 91 L'information est mémorisée dans le calculateur 87 avec l'emplacement de spec35 tateur correspondant antérieurement calculé L'information The distance range within which each spectator is located is put in digital form and sent back to the computer 87 along an output 91 The information is stored in the computer 87 with the corresponding spec35 er location previously calculated Information
d'emplacement de spectateur est fournie à un premier et à un deuxième moyens de commande d'ouverture 92 et 93, respectivement. spectator location is provided to first and second aperture control means 92 and 93, respectively.
Le calculateur 87 est également relié à une unité de The computer 87 is also connected to a unit of
commande 96 et à un lecteur de cassettes magnétiques 95. 96 and a magnetic cassette player 95.
L'unité de commande 96 contient toutes les commandes nécessaires pour agir sur l'ensemble de visualisation de télévi5 sion stéréo, et elle peutéventuellement comporter un clavier permettant de communiquer avec le calculateur 87 De préférence, l'unité de commande 96 peut être amenée dans la zone de vision 70, en permettant ainsi à l'ensemble de visualisation 1 ' d'être commandé depuis la zone de vision. 10 Différents programmes qui peuvent être exécutés sur le calculateur 87, comme par exemple des jeux et similaires, sont enregistrés sur le lecteur de cassettes 95 Cette information peut donc être appliquée en entrée au microprocesseur en agissant sur l'unité de commande 96 Bien que soit décrit un lecteur de cassettes, il peut être fait appel si désiré à une unité à disque classique, à la place ou en plus du lecteur de cassettes 95 Le circuit de commutation d'entrée 85 est lui aussi commandé depuis l'unité de commande 96 Le circuit de commutation 85 commande la sélection de 20 signaux vidéo reçus d'un enregistreur/lecteur vidéo stéréo 98, du calculateur 87, de canaux d'entrée de télévision par câble, de télévision hertzienne et de caméra de télévision stéréo Il commande aussi la sélection de sortie vidéo envoyée à l'enregistreur stéréo 98, à une sortie de télévi25 sion par câble 110 et à la sortie attaquant une paire de dispositifs de visualisation de télévision stéréo 108 et 88, respectivement L'enregistreur/lecteur stéréo 98 peut enregistrer ou reproduire simultanément deux canaux de vidéo synchronisés Comme indiqué, l'enregistreur stéréo 98 est commandé depuis l'unité de commande 96 Bien que l'enregistreur/lecteur vidéo stéréo 98 ne soit pas un élément essentiel pour visualisation de télévision stéréoscopique, il The control unit 96 contains all the commands necessary to act on the stereo television display unit, and it may possibly include a keyboard making it possible to communicate with the computer 87 Preferably, the control unit 96 can be brought into the vision zone 70, thus allowing the display assembly 1 ′ to be controlled from the vision zone. 10 Various programs which can be executed on the computer 87, such as for example games and the like, are recorded on the cassette player 95 This information can therefore be applied as input to the microprocessor by acting on the control unit 96 Although describes a cassette player, a conventional disc unit can be used if desired, instead of or in addition to the cassette player 95 The input switching circuit 85 is also controlled from the control unit 96 The switching circuit 85 controls the selection of 20 video signals received from a stereo video recorder / player 98, the computer 87, input channels of cable television, over-the-air television and stereo television camera. It also controls the video output selection sent to the stereo recorder 98, to a cable television output 110 and to the output driving a pair of stereo television viewing devices 108 and 88, respe ctively The 98 stereo recorder / player can simultaneously record or play back two synchronized video channels As noted, the 98 stereo recorder is controlled from the control unit 96 Although the 98 stereo video recorder / player is not a component essential for stereoscopic television viewing it
augmente en fait la souplesse du système à de nombreux égards. actually increases the flexibility of the system in many ways.
Un ensemble électro-acoustique 99 utilisé en conjonction 35 avec la forme de réalisation des Figures 5 à 8 est semblable An electro-acoustic assembly 99 used in conjunction with the embodiment of Figures 5 to 8 is similar
à ceux utilisés dans les téléviseurs domestiques du commerce. to those used in commercial household TVs.
Des prises pour écouteurs peuvent être prévues, si désiré, Headphone jacks can be provided, if desired,
afin de permettre à deux spectateurs de regarder et d'écouter simultanément des programmes de télédiffusion différents. to allow two viewers to watch and listen to different television programs simultaneously.
L'ensemble électro-acoustique 99 est de préférence commandé The electro-acoustic assembly 99 is preferably ordered
à partir de l'unité de commande 96. from the control unit 96.
Les dispositifs de visualisation 108 et 88 sont semblables à et peuvent être formés par des visuels de télévision couleur ordinaires Toutefois, les visuels doivent fournir des images à grande luminosité afin de compenser les pertes The display devices 108 and 88 are similar to and can be formed by ordinary color television visuals. However, the visuals must provide high-brightness images in order to compensate for the losses.
de transmission lumineuse du système optique de visualisa10 tion et la présence des commandes d'ouverture 92 et 93. light transmission of the optical display system and the presence of the opening commands 92 and 93.
Chaque commande d'ouverture 92 et 93 contient trois afficheurs à cristaux liquides de grandes dimensions Ces afficheurs à cristaux liquides sont d'un type dont les segments sont transparents lorsqu'il ne leur est pas appli15 qué de tension électrique Par contre, ces segments deviennent opaqueslors de l'application d'une tension Chaque afficheur à cristaux liquides de forme sphérique est formé de nombreux segments verticaux longs et étroits Lorsqu'une tension électrique est appliquée à tous les segments d'un afficheur, il apparaît complètement opaque Les trois afficheurs à cristaux liquides à l'intérieur de chaque commande d'ouverture sont commandés par des signaux émis par le Each opening command 92 and 93 contains three large liquid crystal displays. These liquid crystal displays are of a type whose segments are transparent when no electrical voltage is applied to them. However, these segments become opaque when applying a voltage Each spherical liquid crystal display is made up of many long and narrow vertical segments When an electrical voltage is applied to all the segments of a display, it appears completely opaque The three liquid crystals inside each opening command are controlled by signals from the
calculateur 87 Ces signaux de commande sont obtenus à partir des emplacements de spectateurs tridimensionnels mémori25 sés à l'intérieur du calculateur 87. computer 87 These control signals are obtained from the locations of three-dimensional spectators stored inside the computer 87.
Les visuels 108 et 88, les commandes d'ouverture 92 et 93 et le système optique de visualisation représentés par la Figure 7 ont tous pour fonction de projeter une image de télévision stéréoscopique vers chaque spectateur situé dans 30 la zone de vision La lumière transmise par les balayages de The visuals 108 and 88, the opening commands 92 and 93 and the optical display system represented by FIG. 7 all have the function of projecting a stereoscopic television image towards each spectator situated in the vision zone. The light transmitted by the sweeps of
trame 108 et 88 et par le trajet de transmission est représentée schématiquement par la Figure 7. frame 108 and 88 and by the transmission path is shown diagrammatically in FIG. 7.
La projection stéréoscopique est effectuée de la manière suivante La visualisation fournie par le visuel 108 projet35 te une image de télévision qui a la perspective correcte voulue pour une vision stéréoscopique lorsqu'elle est vue par l'oeil gauche de chaque observateur Chaque rayon lumineux provenant du visuel 108 se trouve soit transmis par les segments transparents dans la commande d'ouverture 93, soit arrêté par les segments opaques de l'ouverture 93 La lumière qui traverse la commande d'ouverture 93 rencontre un diviseur de faisceau 100 qui réfléchit 50 % de la lumière et transmet les 50 % restants La lumière qui est transmise frappe un miroir réfléchissant concave 101 et est renvoyée vers le diviseur de faisceau 100 De nouveau, la lumière est transmise à 50 % et réfléchie à 50 % par le diviseur de faisceau 100 La lumière qui est réfléchie frappe un deuxième diviseur de faisceau 102, o la lumière restante est réfléchie à 50 % et transmise à 50 % La lumière qui est réfléchie The stereoscopic projection is carried out in the following manner The visualization provided by the visual 108 projects35 a television image which has the correct perspective desired for a stereoscopic vision when it is seen by the left eye of each observer Each light ray coming from the visual 108 is either transmitted by the transparent segments in the opening control 93, or stopped by the opaque segments of the opening 93 The light which passes through the opening control 93 encounters a beam splitter 100 which reflects 50% of the light and transmits the remaining 50% The light which is transmitted strikes a concave reflecting mirror 101 and is returned to the beam splitter 100 Again, the light is transmitted at 50% and reflected at 50% by the beam splitter 100 La light that is reflected strikes a second beam splitter 102, where the remaining light is reflected at 50% and transmitted at 50% The light that is reflected
par le deuxième diviseur de faisceau 102 traverse la lentille de visualisation 82 et arrive dans la zone de vision. by the second beam splitter 102 passes through the viewing lens 82 and arrives in the viewing area.
Une image du tube cathodique de visuel 108 est formée au niveau de la lentille de visualisation 82 par le miroir concave 101 Des images des afficheurs à cristaux liquides de commande d'ouverture sont formées dans la zone de vision par action conjuguée du miroir concave 101 et de la lentille 20 de visualisation 82 Une image d'un segment d'afficheur à cristaux liquides est formée à une distance prédéterminée en avant de la lentille de visualisation 82, et une image du deuxième segment d'afficheur à cristaux liquides est formée à une autre distance en avant de la lentille de visualisation 25 82 Une image d'un troisième segment d'afficheur à cristaux liquides est formée à une troisième distance en avant de la lentille de visualisation 82 La transmission ou l'opacité de chaque segment à l'intérieur de chacun des afficheurs à cristaux liquides de la commande d'ouverture 93 est commandée 30 de façon à créer la condition dans laquelle seul l'oeil gauche de chaque observateur situé dans la zone de télévision stéréo voit une image de l'image de télévision formée An image of the display cathode ray tube 108 is formed at the level of the viewing lens 82 by the concave mirror 101 Images of the opening control liquid crystal displays are formed in the vision zone by the combined action of the concave mirror 101 and of the display lens 82 An image of a liquid crystal display segment is formed at a predetermined distance in front of the display lens 82, and an image of the second liquid crystal display segment is formed at a other distance in front of the viewing lens 25 82 An image of a third segment of the liquid crystal display is formed at a third distance in front of the viewing lens 82 The transmission or opacity of each segment to the inside each of the liquid crystal displays of the opening control 93 is controlled so as to create the condition in which only the left eye of each observer located in the area television set sees an image of the formed television picture
sur le visuel de télévision 108.on the television visual 108.
La lumière transmise par un deuxième trajet de transmis35 sion de lumière de l'ensemble de visualisation 1 ' est sensiblement similaire à celle que l'on vient de décrire Le dispositif de visualisation de télévision 88 projette une image de télévision suivant la perspective correcte voulue pour une vision stéréoscopique lorsqu'elle est vue par The light transmitted by a second light transmission path of the display assembly 1 ′ is substantially similar to that just described. The television display device 88 projects a television image from the correct perspective desired for stereoscopic vision when viewed by
l'oeil droit de chaque observateur La lumière provenant du dispositif de visualisation 88 tombe sur un miroir de rabat5 tement 103 et est réfléchie dans la commande d'ouverture 92. the right eye of each observer The light coming from the display device 88 falls on a folding mirror 103 and is reflected in the opening control 92.
La lumière qui traverse la commande d'ouverture 92 rencontre un diviseur de faisceau 120 La lumière qui traverse le diviseur de faisceau 120 est réfléchie par un miroir concave 121 et revient sur le diviseur de faisceau 120 La lumière 10 qui est ensuite réfléchie par le diviseur de faisceau 120 frappe le diviseur de faisceau 102 La lumière qui traverse le diviseur de faisceau 102 rencontre la lentille de visualisation 82 et est dirigée vers l'intérieur de la zone de vision stéréoscopique 70 Une image du visuel de télévision 15 88 est formée au niveau de la lentille de visualisation 82 par le miroir concave 121 Des images des afficheurs à cristaux liquides qui constituent le moyen de commande d'ouverture 92 sont formées à des distances prédéterminées de la lentille de visualisation 82 La transmission ou l'opacité de chaque segment à l'intérieur de chaque afficheur à cristaux liquides de commande d'ouverture est commandée de façon à créer la condition dans laquelle seul l'oeil droit de chaque observateur se trouvant dans la zone de vision 70 voit une image de l'image de télévision formée 25 par le visuel 88 Plus précisément, l'oeil gauche ne voit pas l'image de télévision formée sur l'écran cathodique 88 et l'oeil droit ne voit pas l'image de télévision formée sur The light passing through the opening control 92 meets a beam splitter 120 The light passing through the beam splitter 120 is reflected by a concave mirror 121 and returns to the beam splitter 120 The light 10 which is then reflected by the splitter 120 strikes the beam splitter 102 The light passing through the beam splitter 102 meets the viewing lens 82 and is directed towards the inside of the stereoscopic viewing area 70 An image of the television picture 15 88 is formed at of the viewing lens 82 by the concave mirror 121 Images of the liquid crystal displays which constitute the opening control means 92 are formed at predetermined distances from the viewing lens 82 The transmission or opacity of each segment to the interior of each aperture control liquid crystal display is so controlled as to create the condition that only the right eye of it each observer in the viewing area 70 sees an image of the television image formed by the display 88 More specifically, the left eye does not see the television image formed on the cathode screen 88 and the right eye does not see the television image formed on
l'écran cathodique 108.cathode screen 108.
Il est à noter que dans l'ensemble que l'on vient de 30 décrire, il peut se produire une situation de confusion. It should be noted that in the assembly just described, a situation of confusion may arise.
Lorsque deux spectateurs se placent de telle manière que l'un d'eux regarde la lentille de visualisation 82 en l'observant directement pardessus la tête de l'autre spectateur, il est impossible à l'ensemble représenté de When two spectators are positioned in such a way that one of them looks at the viewing lens 82 while observing it directly over the head of the other spectator, it is impossible for the set represented
présenter des images stéréoscopiques aux deux spectateurs. present stereoscopic images to the two spectators.
Il est possible de corriger ce défaut de conception en augmentant la complexité des afficheurs à cristaux liquides formant les opérations 92 et 93 On aurait besoin d'une matrice bidimensionnelle d'éléments d'affichage à cristaux It is possible to correct this design defect by increasing the complexity of the liquid crystal displays forming operations 92 and 93. We would need a two-dimensional matrix of crystal display elements
liquides D'autres variantes viendront à l'esprit du spécialiste en la matière. liquids Other variants will come to mind of the specialist in the matter.
En recourant à une technique de commande d'ouverture modifiée, il est également possible de ne présenter qu'une seule image de télévision aux deux yeux de certains spectateurs tout en présentant une seconde image de télévision différente aux deux yeux d'autres spectateurs se trouvant dans la zone de vision située en avant de la lentille de visualisation 82 Par utilisation de cette technique, il est possible de présenter à des spectateurs deux programmes de télévision ou autre scènes vidéo indépendants en faisant appel à un seul ensemble de visualisation de télévision By using a modified aperture control technique, it is also possible to present a single television image in the eyes of some spectators while presenting a different second television image in the eyes of other spectators. in the viewing area located in front of the viewing lens 82 By using this technique, it is possible to present viewers with two independent television programs or other video scenes using a single television viewing assembly
selon la présente invention.according to the present invention.
De nombreuses variantes, comprises dans le cadre des Numerous variants, included within the framework of
revendications ci-annexées, apparaîtront au spécialiste en la matière à l'examen de la description qui précède et des claims appended hereto, will appear to the specialist in the field on examination of the above description and
dessins qui l'accompagnent Ainsi, il est évident que la forme de réalisation représentée par les Figures 1 à 4 fournit le même résultat sensiblement de la même manière que la forme de réalisation représentée par les Figures 5 à 8, mais à coût sensiblement moindre Cependant, la forme de réalisation des Figures 1 à 4 s'adresse à un spectateur unique Par conséquent, elle est particulièrement bien adaptée aux jeux vidéo pour lieux publics Bien que certains des éléments du système optiquede visualisation soient décrits comme étant des lentilles, on notera que les lentilles peuvent comprendre n'importe quels d'entre divers types de lentilles Par exemple, les dessins montrent des lentilles 30 concaves et convexes Cependant, on pourrait faire appel si désiré à des lentilles de Fresnel L'invention a été décrite en en considérant l'application à des dispositifs de loisirs, mais le spécialiste en la matière se rendra compte que l'invention offre de nombreuses applications, notamment aux systèmes de visualisation médicaux, aux systèmes de visualisation de simulateurs de cabine d'aéronef, et aux dispositifs de visualisation de simulation de vols habités, par exemple Ces variantes sont indiquées à titre purement illustratif. accompanying drawings Thus, it is evident that the embodiment shown in Figures 1 to 4 provides the same result in substantially the same manner as the embodiment shown in Figures 5 to 8, but at substantially lower cost However , the embodiment of Figures 1 to 4 is intended for a single viewer Therefore, it is particularly well suited to video games for public places Although some of the elements of the optical display system are described as lenses, it will be noted that the lenses can include any of a variety of lens types. For example, the drawings show concave and convex lenses. However, Fresnel lenses could be used if desired. The invention has been described by considering it. application to recreational devices, but the specialist in the field will realize that the invention offers many applications, in particular to systems display systems, aircraft cabin simulator display systems, and manned flight simulation display devices, for example. These variants are given purely by way of illustration.
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