REAL TRIDIMENSIONAL IMAGE PROJECTION METHOD

PROCEDE DE PROJECTION D'IMAGE REELLES TRIDIMENSIONELLES

French Abstract

PRECIS:
Notre invention est un procédé permettant de projeter des images réelles tri-
dimensionnelles à partir d'un support bi-dimensionnel (image infographique, dessin, diapositive,
film, etc. ). Ce procédé d'imagerie 3D est basé sur l'utilisation conjuguée de ces deux technologies,
soit: 1- La projection d'images anamorphosées sur un écran tridimensionnel (écran conique:
hémisphère, cône, parabole); 2- un dispositif catoptrique utilisant deux miroirs paraboliques
concaves de façon à produire une image réelle en trois dimensions visible sur 360°.
Grâce aux transformations géométriques (anamorphique) de l'image et aux capacités
qu'ont les miroirs concaves de projeter des images 3D dans l'espace réel, notre procédé
d'imagerie permet de rassembler les conditions d'observation et d'utilisation suivantes:
- le système projette dans l'espace une image tridimensionnelle en couleur
et pouvant être animée;
- l'image est visible sur 360° horizontalement et celle-ci peut être perçue par
plusieurs personnes à la fois;
- l'image peut être traitée, en temps réel, par l'intermédiaire d'un système
informatique (déplacée, orientée, transformée, filtrée, etc.);
- le procédé ne nécessite pas le port d'appareils spéciaux reliant l'utilisateurau système, ni lunettes à cristaux liquide ou polarisantes, ni gants électroniques, etc..
- le procédé permet la reproduction illusoire de la parallaxe de mouvement,
c.a.d. qu'il est possible d'observer les éléments représentés à partir de plusieurs point de vue
différents et d'observer des variations d'apparences correspondant aux déplacement de
l'observateur.
Alors que tout les autres dispositifs de miroirs concaves voués à la projection
d'images réelles nécessitent l'utilisation d'un objet modèle, notre procédé d'imagerie 3D est
complètement différent de ceux-ci par le fait qu'il permet d'obtenir des images 3D à partir d'une
projection utilisant des support 2-D traditionnels. De plus, il se distingue aussi des techniques
d'images en trois dimensions comme la stéréoscopie ou l'holographie, et ce, tant dans son
procédé (miroirs concaves et projections anamorphiques) que dans ses effets perceptuels (illusion
de tri-dimensionnalité, angles de vision, etc.). Les images 3D que nous obtenons grâce à notre
procédé sont homothétiques à l'objet représenté, elles recréent toutes les apparences naturelles
d'un objet réel visible sur plusieurs angles et présente, grâce à l'utilisation de l'informatique, des
possibilités d'interactivité.

Claims

REVENDICATIONS
5) Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou
de privilège est revendiqué sont définis comme suit:
1. Notre procédé d'imagerie tri-dimensionelle comprend un dispositif de projection
d'image en trois dimensions qui est constitué de:
-un écran;
-un dispositif de projection d'image.
2. Le procédé de projection d'imagerie tridimensionelle de la revendication 1
comprend en plus un procédé de projection d'image réelles tridimensionelles.
3. Le procédé de projection d'image réelles tridimensionelles de la revendication 2
comprenant deux miroirs concaves dont un de ceux-ci est préalablement troué à l'extrémité afin
de permettre la projection de l'image sur l'écran conique.
4. Le procédé de projection d'image réelles tridimensionelles de la revendication 2
comprenant deux miroirs concaves avec en plus un miroir à angle permettant la projection
d'image sur écran .
5. Le procédé de projection d'image réelles tridimensionelles de la revendication 2
comprenant des miroirs concaves ayant des focales différentes.
6. Le procédé de projection d'image réelles tridimensionelles de la revendication 2
comprenant des miroirs de diamètres différents.
7. Le procédé de projection d'image réelles tridimensionelles de la revendication 2
comprenant des miroirs paraboliques.
8 Le procédé de projection d'image réelles tridimensionelles de la revendication 2
comprenant un seul miroir concave pour projeter l'image réel.
9.Le procédé de projection d'images tri-dimensionelles de la revendication 1
comprenant un écran conique.



10. Le procédé de projection d'images tri-dimensionelles de la revendication 1
comprenant un écran actif (par exemple, écran d'ordinateur, écran de télévision, etc).
11. Le procédé de projection d'image tel que définit dans la revendication 1, choisit
parmi les projecteurs vidéo, à diapositives, à cristaux liquides, etc...

Description

MI~MOIRE DESCRIPTIF: 2 9 ~ ~3 ~ ~ ~

1~ La présente invention se rapporte à un procédé de projection d'images en trois
dimensions.
2) Jusqu'à ce jour, les dispositifs catoptriques de projecdon d'images 3D ont fait
nécessité la présence de l'objet réel pour en projeter l'image réelle. En fait, les capadtés
d'imagerie tridimensionnelle des miroirs concaves sont connues depuis l'antiquité, Euclide expose
la géo~nétrie de ce type de réflexion dans son traité sur l'optique et la catoptrique. Outre les études
optiques et géométriques portant sur les miroirs concaves qui ont été produites par plusieurs
sdentifiques des siècles passés (Euclide ~ siècle avantJ.C., Vitellion - 1270, Magini - 1611,
Leurechon 1625, etc.~, il existe très peu de documents qui décrivent des utilisations illusionnistes
: etlou artistiques des n~iroirs concaves. Agrippa (1529), Mirami (1582) et Porta (1583~ cependant,
mentionnent des emplois de ces miroirs par des voyants et des magidens pour créer des
apparitions de spectres et ainsi tromper les gens.
C'est avec les "fantasmagories" de Robertson (1798~ que l'on trouve les premières
;: ~ utilisations des miroirs concaves comme techniques de représentation en art. Il conçu et utilisa
. diverses installations et trucages basés sur les capadtés d'imagerie de ces miroirs pour projeter
des images 3D susceptibles de tromper ses spectateurs.
`............... Depuis quelques années, quelques systèmes catoptriques d'imagerie 3D ont fait leur
apparidon dans les expositions thématiques et les musées de sdences. Il y a d'abord les modules
. d'expérimentation conçus par l'Exploratorium de San Frandsco, qui utilisent un simple miroir
sphérique concave pour projeter sur une tablette l'image d'un ressort placé en réalité sous la
tablette. Bien que ce miroir et l'image produite soit de faible qualité, il n'en demeure pas moins
qu'il s'agit là d'un des éléments d'exposition les plus apprécdé par le public.
:
D'autre part, il y a sur le marché des jouets éducatifs, le Mirage~), qui prend la forme
d'une petite soucoupe dont la juxtaposition de deux miroirs paraboliques concaves produit
l'image réelle d'un petit objet au centre de sa surface supérieure. Enfin, il existe le Grand
.: Mirage~).
- 3) Nous avons découvert qu'en utilisant une projection sur un écran conique
. (sphérique, parabolique, elliptique, etc.) d'une image ayant subit une distorsion anamorphique
correspondante à l'écran, qu'il est possible de produire des effets perceptuels de tri-




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:
- 3
2 ~
dimensionnalité ressemblant aux conditions de perception spatiale naturelles d'un objet réel.
L'image réelle 3D obtenue grâce à notre procédé est visible sur 360 horizontalernent et permet de
reconstruire les effets de la parallaxe de mouvements (transformation des apparences à partir du
déplacement de l'observateur, changements de point de vue). L'image 3D peut ain~ être observée
par plusieurs personnes qui peuvent se déplacées tout autour de l'image comme s'il s'agissait
d'un objet réel. D'autre part, par l'emploi de supports traditionnels comme source de l'image,
notre dispositif permet de reconstruire toutes les apparences visuelies de la réalité (couleurs,
textures, ombres, mouvements, etc.).
D~scription, So~,m~ire des fig~
La figure 1 représente le tracé de rayons sur lequel repose la formadon des images
réelles dans notre dispositif catoptrique.
et une configuration du dispositif utilisant un "miroir émetteur" troué permettant de
projeter directement sur un écran conique.
La figure 2 repr~sente un autre arrangement possible comprenant un rniroir plan
intermédiaire afin de projeter sur un écran conique translucide.
Descripdon détaillée des figures
4) Le dispositif représenté dans la figure 1 comprend, le miroir concave émetteur (1)
préférablement parabolique (qui est une révolution de surface autour de l'axe opdque),
comprenant un trou (6), le miroir récepteur parabolique concave (2), l'écran conique (3), l'image
réelle (4), le dispositif de projection (5).

Dans cet agencement, l'image, préalablement anamorphosée en fonction du type
d'écran utiiisé, est projetée directement sur l'écran conique à travers l'orifice central (6) du miroir
concave émetteur (1). L'écran se trouvant dans la région focale de ce miroir concave. L'image
qu'elle supporte est alors projetée par la surface réfléchissante sous la forme d'un faisceau
lumineux quasi-plan vers le miroirs concave récepteur (2) qui forme l'image réelle 3D. Ainsi les
rayons (7) et (8) émis par la point "A" sont réfléchis par le miroir 1 vers le miroir 2 qui
reconverge les rayons de façon à former l'image réelle A'.




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-. Figure 2: dans ce second arrangement, l'image préalablement anamorphosée est
: projeté indirectement sur l'~cran conique par le biais d'un miroir plan (9) faisant un angle.
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Representative Drawing