Brevet FR2818392A1 — publié le 20020621

L'invention concerne un binoculaire destiné à projeter un plan objet à l'infini, plan objet qui peut être celui d'un micromoniteur ou d'un microécran LCD, dans le but, pour un opérateur, par exemple de visualiser l'image d'une scène en même temps dans le spectre visible et dans le spectre infrarouge à l'aide d'une caméra thermique, mais aussi de pouvoir visualiser par superposition l'image d'une scène et une toute autre image, par exemple une image symbolique. On utilise de tels binoculaires sur des jumelles d'observation, lunettes de tir, viseurs de casque, viseurs de conduite de tir, viseur TV pour pilote d'avion et même, dans le domaine purement civil, sur des casques pour jeux vidéo ainsi que sur des balladeurs à image et, plus généralement, pour tout système de restitution et/ou d'incrustation d'images par casque avec superposition, ou non, d'images directes. On notera qu'un binoculaire, à deux systèmes optiques respectivement pour les deux yeux, se distingue d'un système bioculaire, comme par exemple une loupe, qui ne comporte qu'une seule optique pour les deux yeux. On connaît des binoculaires à deux optiques identiques centrées sur les deux axes des deux yeux, mais ils nécessitent deux objets identiques, ce qui double le prix. On connaît aussi des binoculaires à deux optiques et recombinaison des faisceaux par prismes ou miroirs, avec ou sans réglage d'écart d'oeil, avec donc un seul objet, mais ces systèmes restent encore trop complexes. La présente invention vise à proposer un binoculaire simple, léger, compact, achromatique et de faible coût. A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un système binoculaire pour projeter un plan objet à une distance prédéterminée, caractérisé par le fait qu'il comporte deux miroirs asphériques identiques inclinés et montés symétriquement par rapport à un plan. Le système de l'invention est simple et léger puisqu'il ne comporte qu'un dioptre par oeil. Dans une forme de réalisation particulière, le système peut comporter deux renvois d'angle associés respectivement aux deux miroirs, ce qui est préférable quand le plan objet est défini par un micromoniteur, beaucoup plus encombrant qu'un microécran LCD. Compte tenu du développement de l'informatique, des réseaux de données et des réseaux de communication, la demanderesse propose aussi ici un ensemble d'un terminal de traitement de données portable et d'un système binoculaire de l'invention, dont le plan objet est défini par un écran relié au terminal pour saisir des données d'image reçues par le terminal. Par terminal portable, il faut comprendre un terminal léger et adapté pour être tenu dans une main et glissé soit dans une poche de vêtement, soit dans une saccoche. Comme terminal portable, on peut envisager un ordinateur personnel portable ou un terminal de radiotéléphonie cellulaire, pour, par exemple, une meilleure exploitation en temps réel de données de navigation routière ou, même, dans un souci de confidentialité, d'informations à visualiser mais à soustraire à la vue des tiers. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée et d'une variante d'un ensemble d'un terminal de traitement de données portable et du système binoculaire de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue de dessus schématique en coupe de la forme préférée de réalisation de ce dernier, relié à un combiné GSM, et - la figure 2 est une vue en perspective illustrant la variante. Le système binoculaire représenté sur la figure 1 permet de projeter à une distance prédéterminée un plan objet dans lequel on a placé un écran 1, dans cet exemple un écran à cristaux liquides LCD, permettant d'afficher par exemple l'image d'une scène captée par une caméra de prise de vues associée et/ou d'y incruster éventuellement des symboles et autres informations. Deux miroirs 5 identiques, asphériques, sont inclinés et montés symétriquement par rapport à l'axe de la figure 1 représentant un plan médian 10 de symétrie du système, l'écran 1 d'affichage étant centré sur le plan 10 perpendiculairement à celui-ci. On peut aussi, par des miroirs 5 alors semi-transparents, éventuellement dichroïques, superposer l'image réelle de la scène captée, illustrée par les faisceaux 7, et une image IR de la caméra. Le plan de coupe, dit horizontal pour la commodité de l'exposé, traverse l'écran 1 et les miroirs 5 sensiblement à mi-hauteur de ceux-ci. On conçoit bien évidemment que le choix ici d'un plan de coupe horizontal et d'un plan médian 10 de symétrie vertical a pour seul but de simplifier l'exposé et que le système de l'invention conserve ses propriétés quelle que soit son orientation. Les références 2 désignent les yeux d'un observateur portant un casque sur lequel est monté le système. Il pourrait s'agir par exemple d'un pilote d'hélicoptère dont le casque porterait, solidaire du système binoculaire, une caméra infrarouge remplaçant le combiné GSM 9 et commandant l'écran 1 pour former un viseur tête haute. Sur la figure 1, on a représenté trois points quelconques ou pixels du plan t objet de l'écran 1, d'où partent trois paires respectives de faisceaux de rayons divergents 3, chaque faisceau de chaque paire atteignant un miroir 5 particulier et y étant réfléchi sous la forme d'un faisceau de rayons ici parallèles 4. Les trois faisceaux 4 de chaque miroir 5 se coupent au niveau de l'oeil 2 associé. L'observateur peut balayer l'écran 1, dans le plan horizontal de la figure, en ayant constamment une image nette, ici à l'infini, de l'écran 1. Chacune des trois positions des faisceaux 3,4 de chaque miroir 5 illustre une position particulière d'une telle exploration visuelle du champ observable. La forme des miroirs 5, du genre d'une surface sphérique de révolution utilisée hors d'axe, est telle qu'un balayage vertical de l'écran 1, donc en sortant du plan de la figure 1, conserve de même les propriétés optiques ci-dessus, d'image objet à l'infini. Ainsi, pour chaque oeil 2, un élément optique unique (5), hors d'axe, monobloc, remplit à lui seul la fonction voulue de renvoi du plan objet à une distance prédéterminée située dans la plage d'accomodation de l'oeil humain, c'est-à-dire d'environ 25 cm à l'infini. Sur la figure 1 ont été esquissés, en tirets, deux miroirs 6 de renvoi à 90 des deux ensembles de faisceaux 4, en vue d'expliquer la variante de la figure 2. Dans cette dernière, les miroirs 5 de la figure 1 ont basculé de sensiblement 900 vers le bas autour d'un axe fictif s'étendant dans le plan de la figure 1 et passant par les deux miroirs de renvoi 6 et l'écran image associé a pivoté autour du même axe pour occuper une position haute, qui pourrait être bien au-dessus de celle représentée. Les éléments homologues de la figure 1 ont conservé leurs références. Une configuration de ce type permet de remplacer l'écran LCD 1, monté à hauteur des yeux 2, par un micromoniteur 11, plus performant mais trop encombrant. L'écran du moniteur 11, occupant une position haute, est donc tourné vers le bas, et ici horizontal. Les faisceaux descendants 3 qu'il émet sont donc sensiblement verticaux et sont réfléchis, sous forme de deux ensembles de faisceaux ascendants 41 à rayons parallèles, par les deux miroirs asphériques 5 respectifs tournés vers le haut. Les deux ensembles de faisceaux 41 se réfléchissent sur les deux miroirs de renvoi 6 respectifs, ici plans, pour former les deux ensembles de faisceaux 4 du plan dit horizontal. Les miroirs de renvoi 6, sont de préférence disposés à distance maximale des miroirs asphériques 5, c'est-à-dire qu'ils peuvent alors être de taille réduite tout en couvrant l'ouverture angulaire voulue (taille angulaire de l'écran) puisque le plan image (yeux 2) est alors proche des miroirs de renvoi 6. Dans encore une autre variante, non représentée, les miroirs de renvoi 6 sont disposés sur les trajets des faisceaux 3, c'est-à-dire que les miroirs asphériques 5 conservent la position de la figure 1 et que seul l'écran 1 (ou un moniteur 11) a basculé de 900 environ. Par ailleurs, dans tous les exemples de réalisation ci-dessus, il peut être prévu que le plan objet ne soit pas projeté à l'infini, mais simplement à une distance finie, comprise dans la plage d'accomodation des yeux 2, c'est-à-dire par exemple de 25 centimètres à l'infini. En pareil cas, les miroirs 5, et/ou le cas échéant les miroirs de renvoi 6, présentent la forme voulue pour que chaque faisceau 4 quelconque ne soit plus à rayons parallèles mais au contraire à rayons divergeants provenant du plan objet projeté à distance finie. Ainsi, d'une façon générale, le plan objet de l'écran 1, 11 est projeté à une distance accrue par rapport aux yeux 2 pour que l'observateur puisse le voir avec netteté. Comme évoqué au début, le système binoculaire de l'invention peut servir à la visualisation de tout type d'informations comme par exemple des images de synthèse ou des symboles ou caractères représentant des données. En particulier, comme représenté, il peut être prévu un ensemble constitué d'un terminal de traitement de données portable et du système binoculaire selon l'invention, dont l'écran, disposé au niveau du plan objet, est relié au terminal pour saisir des données d'image reçues ou engendrées par le terminal. Il peut par exemple s'agir du terminal de radiotéléphonie cellulaire 9 ou encore d'un ordinateur personnel portable. On peut alors afficher en temps réel des données de navigation routière ou bien ainsi prendre connaissance de données confidentielles. On peut en particulier visualiser des pages d'informations HTML provenant d'un réseau informatique du genre de l'Internet et des menus d'exploitation d'applications diverses traitées par le terminal. REVENDICATIONS 1.-Système binoculaire pour projeter un plan objet (1) à une distance prédéterminée, caractérisé par le fait qu'il comporte deux miroirs asphériques identiques (5) inclinés et montés symétriquement par rapport à un plan (10). 2.-Système selon la revendication 1, dans lequel il est prévu deux renvois d'angle (6) associés respectivement aux deux miroirs (5). 3.-Système selon la revendication 2, dans lequel le plan objet est défini par un micromoniteur (11). 4.-Système selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les miroirs asphériques (5) sont prévus pour recevoir une image d'une scène et une image d'un écran d'affichage (1) disposé dans le plan objet et les superposer. 5.-Ensemble d'un terminal de traitement de données portable et d'un système binoculaire selon la revendication 1, dont le plan objet est défini par un écran (1) relié au terminal (9) pour saisir des données d'image reçues par le terminal. 6.-Ensemble selon la revendication 5, dont le terminal (9) est un ordinateur personnel portable. 7.-Ensemble selon la revendication 5, dont le terminal (9) est un terminal de radiotéléphonie cellulaire.