Brevet FR2848304A1 — publié le 20040611

NOUVEAU SYSTEME AUDIOVISUEL MOBILE DE GESTION D'INFORMATION La présente invention se rapporte au domaine de l'optique et plus particulièrement au domaine de la visualisation à l'aide de systèmes électroniques. Elle a plus particulièrement pour objet l'intégration d'un système optique et audio portable permettant à un utilisateur de recevoir et d'émettre des images et des sons tout en conservant la visualisation et l'écoute de ce qui l'entoure. Elle a précisément pour objet un dispositif électronique intégré dans une paire de lunettes qui permet au porteur de recevoir et d'émettre des informations visuelles en superposition de son champ visuel par l'intermédiaire d'un écran miniaturisé et d'un dispositif optique intégrés sur une des branches de la lunette tout en recevant et émettant des informations sonores par le sous système auditif. Les images sont perçues au travers un micro écran électronique intégré au système devant un oeil de l'utilisateur et pouvant être alimenté par tout générateur d'images vidéo. Les images captées et envoyées par une micro caméra intégrée au système peuvent être 20 visualisées sur le micro écran ou renvoyé vers un système annexe vidéo. Le dispositif audio est constitué d'un système de réception et de saisie sonore. On connaît déjà des dispositifs d'affichage compact amovibles destinés à être montés sur la tête, de préférence à l'aide d'un casque ou d'une branche de lunettes qui fournit une image provenant d'un affichage d'image superposé à une image existante (document EP-A1.027.626). Ce type d'assemblage utilise l'imagerie électronique et comporte un tube optique contenant une surface réfléchissante. Cet ensemble présente un volume important qui ne peut 30 que perturber le champ de vision de l'utilisateur ou lui conférer un aspect trop peu esthétique. La présente invention a donc essentiellement pour objet de miniaturiser un tel dispositif et de lui assurer un aspect plus vestimentaire que technique avec l'intégration de performances optiques et sonores bien supérieures. Le système optique selon l'invention est compact et s'intègre dans une paire de lunettes, en formant ainsi un ensemble inséparable et indissociable et qui permet au porteur de ces lunettes la visualisation et l'acquisition d'informations variées qui viennent s'afficher dans son champ de vision. Cette paire de lunettes peut par ailleurs conserver ses fonctions propres, de 5 correction ou de protection. A cette fonction visuelle bi-directionnelle vient s'adjoindre le système audio qui permet lui aussi de recevoir et de saisir des informations. Le système optique qui véhicule l'image peut également être intégré à une variété de supports différents: masques, casques, télescopes afin de faire bénéficier à l'utilisateur d'une image virtuelle flottant dans son champ de vision. La présente invention utilise donc le système "see-around" dans lequel l'image transmise vient se placer sur une partie plus ou moins importantes du champ de vision. Ce système est le plus simple et est immédiatement exploitable au regard des applications 15 envisagées et de la technologie disponible actuellement. Le principe de l'invention consiste donc à fournir à l'utilisateur le bénéfice de ces systèmes "see-around" en franchissant les limitations actuelles des systèmes existants: encombrement, poids, ergonomie, esthétique par l'intégration au support le plus adapté et le mieux admis par 20 l'utilisateur: à savoir une paire de lunettes. L'invention peut se définir plus précisément par les modalités d'exécution actuellement préférées. L'invention comporte: - un système permettant la présentation de paires de lunettes qui pourront être de formes 25 et de tailles variées, - un système permettant la visualisation d'informations dans le champ visuel de l'utilisateur par l'intermédiaire d'un écran miniaturisé et d'un système optique renvoyant une image vers l'oeil de l'utilisateur, créant ainsi l'illusion d'un écran virtuel flottant dans le champ de vision de l'utilisateur, - le système de visualisation peut être monoculaire ou binoculaire et ainsi n'obstrue pas notablement le champ de vision de l'utilisateur. - il comporte aussi un système optoélectronique faisant partie intégrante de la structure de la lunette, - un système réversible afin de pouvoir être positionné sur la droite ou sur la gauche de la monture, - un système permettant d'obtenir en outre des informations auditives grâce à un système d'écouteurs, - un système permettant d'enregistrer des informations sonores grâce à un microphone, - un système permettant d'enregistrer des informations visuelles grâce à une micro caméra, - un système permettant à l'utilisateur de positionner l'écran virtuel à plusieurs endroits dans son champ de vision sur les plans horizontaux, verticaux et en profondeur, - un système permettant d'utiliser la lunette pour ses fonctions classiques, à savoir correction visuelle, protection visuelle (soleil, poussière...), - un système devant être connecté à une unité centrale pour recevoir l'information. Cette unité centrale peut prendre plusieurs formes: ordinateurs de tous types (ordinateurs de bureau, ordinateurs portables, ordinateurs vestimentaires, assistants personnels,...), 15 appareils vidéo (télévision, magnétoscopes, DVD, caméra, appareils multimédias...), photographiques, enregistreurs... Cette unité centrale peut se trouver à un endroit fixe ou être portée par l'utilisateur (dans sac à dos, à la ceinture ou intégrée dans un vêtement) . 20 En définitive, il s'agit d'un système destiné à être autonome et fonctionnant sur ses propres sources d'énergie comme une pile chimique ou une batterie solaire. Commodément, le système optique selon l'invention est principalement constitué: - d'un chemin optique intégré à la structure de la lunette et permettant de recevoir une émission lumineuse d'une source d'image et de la véhiculer jusqu'à l'oeil de l'utilisateur, cette optique étant constituée d'un miroir, d'un chemin reliant à une série de deux optiques dirigées vers l'oeil de l'utilisateur et comportant un prisme qui sert à redresser le signal lumineux émis par la source, - le chemin optique sert à véhiculer le signal vers les optiques, - les optiques servent à agrandir le signal, à le corriger et à le diriger vers la pupille de l'utilisateur, - la source visuelle comprend un écran plat à cristaux liquide ou tout écran disponible utilisant une autre technologie, - la source visuelle est composée d'un module de rétro-éclairage permettant de générer une source lumineuse (dans le cas d'un écran LCD), - la source visuelle est couplée à un système électronique permettant de générer l'affichage d'informations sur l'écran et le rétro-éclairage de celui-ci, - d'un système permettant la diffusion d'informations sonores, par l'intermédiaire d'un haut-parleur destiné à être porté dans ou près de l'oreille, - la source visuelle peut être réglée sur le plan focal par l'intermédiaire d'un dispositif faisant se déplacer l'un des prismes par rapport au reste du système qui reste fixe, - un système permettant l'enregistrement d'informations sonores (micro), - un système permettant d'enregistrer des informations visuelles grâce à une micro caméra située sur la branche opposée du système optique, - les systèmes d'enregistrement et/ou de restitution sonore peuvent être intégrés aux lunettes ou peuvent également venir s'ajouter à la monture de lunettes d'une manière optionnelle, - l'ensemble optique, la source visuelle et tout ou partie de l'électronique associée sont logés dans une des branches des lunettes, de manière parfaitement indépendante de la face de celle-ci, - les modules électroniques intégrés dans la branche de la lunette sont reliés à des modules électroniques complémentaires, ou à la source d'information, par voie filaire 20 ou non filaire. L'ensemble est alors constitué d'un boîtier intégrant des modules électroniques (conversion de signal, traitement de signal) relié à la paire de lunettes par voie filaire ou non filaire. Ce module peut intégrer les commandes de réglage de l'affichage (luminosité, contraste et autres réglages). Ces réglages peuvent également être déportés, - le boîtier peut aussi être relié à la lunette par un système sans fil permettant l'échange d'informations entre les éléments électroniques fixés sur la lunette et les éléments électroniques du boîtier, - le boîtier peut renfermer un dispositif d'alimentation autonome servant à générer l'énergie nécessaire au fonctionnement des composants électroniques qu'il renferme et 30 ceux de la lunette, - le système de visualisation est fixé sur une partie de la tête de l'utilisateur par son intégration à une paire de lunettes, celle-ci comprend: o une monture faciale destinée à être tenue sur le visage de l'utilisateur, o un ou plusieurs écrans pouvant apporter une correction visuelle et/ou une protection solaire, o des branches, assemblées à la monture et reposant sur les oreilles de l'utilisateur, l'une au moins de ces branches incorporant le système optique 5 décrit ainsi que toute ou partie du module électronique par l'intermédiaire d'un logement élaboré à cet effet, o ce logement est doté d'un système mobile assurant le déplacement dans le sens de la largeur, de la hauteur et de la profondeur afin de permettre le réglage du système optique et de la source lumineuse par rapport à l'oeil de l'utilisateur, 10 L'ensemble ainsi constitué permet à l'utilisateur de visualiser de l'information venant d'une source extérieure selon un mode identifié. o un écran flottant devant ses yeux (droit ou gauche ou les deux) situé à partir de 15 de champ de vision extérieur (à partir de la pupille) pouvant être déplacé 15 jusqu'à 30 à 40 afin de respecter le champ de vision utile (celui qui sert à la zone de vision " de travail " et une rotation de l'oeil dite " normale " (0 à 15 ), o le dispositif peut également être réglé sur le plan vertical dans un champ de 150 au-dessus et au-dessous du champ de vision de l'oeil, o le dispositif d'affichage peut être réglé en élévation et en azimut (sur les plans 20 verticaux et horizontaux) ainsi que dans sa profondeur, Le système selon l'invention peut s'utiliser dans un environnement destiné aux professionnels et au grand public. 1- Les domaines d'applications - industriels (process industriel, contrôle qualité, logistique, maintenance) - imagerie médicale - automobile sécurité - Marine - Musée - exposition - Grand Public - assistance aux handicapés moteurs 2- Les utilisations > Réception d'informations: affichage de texte: procédures, commandes, messagerie, carnets d'adresse, informations sur des oeuvres, SMS, rendez-vous, tâches, agendas, affichages de schémas: plans de commandes, schémas graphiques, référentiels techniques, cartes routières, - affichage d'images: images médicales, photos, livres, tableaux, Internet, commandes en lignes, recherche documentaire, télévision, - affichages de vidéo: Webcams, films, réplications d'affichage de plusieurs caméras, 10 reconnaissance de visage, GPS, vidéo conférence > Saisie d'informations: - reconnaissance vocale: validation de procédures, de commandes par la voix - trackball, clavier, lecteur de code barre: validation de textes, de menus, de colis, de livraison, de commandes, de choix par du texte ou la navigation dans des menus 1 5 déroulants - vidéo: enregistrement de ce qu'une personne est en train de visualiser grâce à la caméra destinée à la sécurité d'un bâtiment, d'un lieu de vacances, d'une maison, d'une pièce de théâtre audio: enregistrement de ce qu'une personne entend ou du son qu'elle émet, grâce au 20 microphone pour mémoriser des informations telles qu'un numéro de téléphone, une musique, des sons. L'invention va être plus précisément définie par les dessins ci-annexés qui montrent les différentes modalités d'exécution. 25 La Figure 1 fournit un schéma général d'utilisation du dispositif selon l'invention. Il comporte des connecteurs d'échange d'information (1) avec systèmes externes (non figurés), une connexion, un micro/écouteur (2), une micro caméra (3), une paire de lunettes (4) comportant le module d'affichage (5) . Les connecteurs sont disposés dans un boîtier (6), alimentés par une souche d'énergie (batterie ou piles). La Figure 2 montre en vue éclatée le système optoélectronique du module d'affichage porté par une branche de lunettes. Il comporte une source de lumière (11), un micro affichage (12), un logement principal (13) et 5 un miroir escamotable (14), un manche (15) pour régler la focalisation, une cellule pour lentilles (16), des lentilles sphériques (17) et des lentilles sphériques (18). La figure 3 montre le système optoélectronique de l'invention en vue schématique et sa disposition sur ou dans un boîtier. La figure 4 montre le dispositif selon l'invention comportant une paire de lunettes, le dispositif électronique et la micro caméra montés sur les rebords extérieurs de la lunette. Ainsi l'utilisateur peut-il percevoir l'image réelle et l'image qui lui est transmise sans déformation et sans délai de transmission. En intégrant la micro caméra, l'utilisateur peut également filmer ce 15 qu'il est entrain de voir. Elle montre également la paire de lunettes (6) comportant deux branches incurvées (7) (7') légèrement aplaties, deux verres pour la vision naturelle (8) (8') et sur l'un des verres fixé sur le bord de la monture transversale (9) le boîtier électronique (10). 20 REVENDICATIONS 1. Nouveau dispositif électronique intégré dans une paire de lunettes caractérisé en ce qu'il permet au porteur de recevoir et d'émettre des informations visuelles en 5 superposition de son champ visuel par l'intermédiaire d'un écran miniaturisé et d'un dispositif optique monté sur une des branches de la lunette et en même temps de recevoir et/ou d'émettre des informations sonores par le sous système auditif. 2. Dispositif électronique selon la revendication 1, dans lequel les images sont perçues au 10 travers d'un micro écran électronique. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le micro écran électronique est intégré dans le système et placé devant l'oeil de l'utilisateur. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les images captées par la micro caméra sont renvoyées vers un système annexe vidéo. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les informations sonores sont reçues par un dispositif audio constitué d'un système de réception et de saisie 20 sonores. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système permettant la présentation d'une paire de lunettes de forme et de taille variée, un système de visualisation monoculaire ou binoculaire et un système 25 optoélectronique qui fait partie intégrante de la structure de la lunette. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système permettant à l'utilisateur de positionner l'écran visuel sur les plans horizontaux, verticaux et en profondeur. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est connecté à une unité centrale apte à recevoir l'information, choisie dans le groupe constitué par des ordinateurs, des appareils vidéo, des appareils photographiques et des enregistreurs. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un chemin optique intégré à la structure de la lunette et permettant de recevoir une émission lumineuse, formé d'un miroir, d'un chemin reliant une série de deux optiques dirigées vers l'oeil de l'utilisateur et qui comporte un prisme servant à redresser le signal lumineux émis par la source lumineuse, vers les optiques. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la branche de lunette intègre un ou des modules électroniques constitués (3) d'un boîtier intégrant des modules reliés à la paire de lunette par voie filaire ou non filaire, des commandes de réglage de 10 l'affichage et un dispositif d'alimentation. 11. Utilisation du dispositif électronique selon les revendications 1 à 10, en imagerie médicale, dans l'industrie automobile, dans les dispositifs de sécurité, dans l'assistance aux handicapés moteurs, pour l'affichage d'images, de texte ou d'informations.