Brevet FR2954091A1 — publié le 20110624

LUNETTES NUMERIQUES DE PROTECTION OCULAIRE A FOCALE VARIABLE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne des lunettes numériques de protection oculaire à focale variable contre des rayonnements lumineux réputés gênants ou dangereux. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Le brevet français FR 2 886 538 propose des lunettes de protection des yeux d'un opérateur situé à proximité d'une ou plusieurs sources de rayonnement lumineux, par exemple de type laser. Elles comprennent notamment . - des lunettes de vision numérique, qui peuvent être des lunettes de vision virtuelle à double moniteur LCD, - au moins une caméra vidéo, - un dispositif de contrôle, qui comprend une alimentation. Il existe d'autres lunettes de protection de l'art antérieur qui absorbent la lumière aux longueurs d'onde (couleurs) des lasers, dont on veut se protéger, et qui protègent ainsi l'utilisateur du reflet réel de son environnement. Les lunettes de vision numérique de l'art connu permettent de visualiser la scène environnant l'utilisateur, afin qu'il puisse se déplacer ou travailler dans son environnement tout en visualisant les rayonnements lumineux, visibles ou non menaçants l'intégrité de ses yeux. Mais les travaux minutieux se trouvent plus difficiles à réaliser avec une focale (champ de vision) commune au déplacement et au travail. La présente invention a pour objet de résoudre un tel problème technique en proposant de nouvelles lunettes numériques de protection oculaire permettant d'améliorer le confort de l'utilisateur lors de travaux minutieux. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne des lunettes numériques, à focale variable, de protection des yeux d'un opérateur contre des rayonnements lumineux gênants ou dangereux comprenant au moins une caméra permettant une visualisation du champ de déplacement, munie d'une optique de focalisation à focale variable ou « zoom » et une batterie d'alimentation, caractérisées en ce qu'elles comprennent : - au moins un écran de restitution d'images apte à être disposé devant les yeux de l'opérateur, - une unité de traitement d'images reçues de la au moins une caméra, pilotant chaque écran de restitution d'images, - un indicateur d'état de la focale de l'optique de focalisation. Chaque caméra peut comprendre une cellule CCD ou une cellule CMOS. Dans un mode de réalisation, l'optique de focalisation est associée à une motorisation. Dans un autre mode de réalisation, les lunettes de l'invention comprennent deux caméras, et deux écrans de restitution d'images correspondant chacun à une caméra, chaque écran de restitution d'images étant apte à être disposé devant un oeil de l'opérateur. Avantageusement, les moyens de changement de focale peuvent permettre un changement progressif de focale. L'indicateur d'état de focale peut être réalisé par surimpression sur au moins un des écrans de restitution d'image. Chaque caméra peut comprendre un zoom motorisé, ou un zoom numérique, qui peut avoir une position « normale » à laquelle il revient après temporisation. L'utilisateur des lunettes de l'invention peut à son gré zoomer sur des objets ou montages de petite taille, la netteté et la convergence des caméras se réglant automatiquement, en fonction de la distance des objets observés. Les lunettes de l'invention facilitent l'exécution de travaux fins à l'aide d'un ensemble simple à utiliser et de faible coût. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS - les figures 1A et 1B illustrent des lunettes de protection simple vision avec zoom progressif motorisé selon l'invention, - les figures 2A et 2B illustrent des lunettes de protection simple vision avec bifocale numérique selon l'invention, - les figures 3A et 3B illustrent des lunettes de protection avec restitution des reliefs et zoom progressif motorisé selon l'invention, - les figures 4A et 4B illustrent des lunettes de protection avec restitution des reliefs et bifocale numérique selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1A, les lunettes numériques de protection de l'invention sont des lunettes simple vision avec zoom progressif motorisé, qui comprennent : - une caméra 10 comportant une cellule CCD ou CMOS 11 et une optique de focalisation 12 à focale variable ou « zoom » munie d'une motorisation 13, dirigée vers une scène 14 à visualiser, un écran 15 de restitution d'image, disposé devant les yeux 16 et 17 de l'opérateur, - une unité de traitement d'image 19 qui reçoit les signaux de sortie de la caméra, et pilote l'écran de restitution d'image 15, - un indicateur d'état du zoom 20, une batterie 18 permettant d'alimenter ces différents éléments. Cet indicateur d'état du zoom est représenté plus précisément à la figure 1B, avec 30 différents états de zoom compris entre une vue zoom minimale 21 et une vue zoom maximale 22. 25 Dans un second mode de réalisation illustré sur la figure 2A, les lunettes numériques de protection de l'invention sont des lunettes simple vision avec bifocale numérisée, qui comprennent : - une caméra 10 comportant une cellule CCD ou CMOS 11 et une optique de focalisation 12 à focale variable ou zoom, dirigée vers une scène à visualiser 14, un écran de restitution d'image 15, disposé devant les yeux 16 et 17 de l'opérateur, - une unité de traitement d'image 19 qui reçoit les signaux de sortie de la caméra, et pilote l'écran de restitution d'image 15, - un indicateur d'état du zoom 20, une batterie 18 permettant d'alimenter ces différents éléments. Cet indicateur d'état du zoom 20, représenté plus précisément à la figure 2B, comprend deux vues : une vue zoom minimale 21 et une vue zoom maximale 22. Dans un troisième mode de réalisation illustré sur la figure 3A, les lunettes numériques de protection de l'invention sont des lunettes permettant une restitution des reliefs et un zoom progressif motorisé, qui comprennent : - deux caméras 10 et 10' comportant chacune une cellule CCD ou CMOS 11 (11') et une optique de focalisation 12 (12') à focale variable ou zoom munie d'une motorisation 13 (13'), dirigées vers une scène à visualiser 14, - deux écrans de restitution d'image 15 (15') correspondant chacun à une caméra, disposés respectivement devant les yeux 16 et 17 de l'opérateur, - une unité de traitement d'image 19 qui reçoit les signaux de sortie de la caméra et pilote les deux écrans 15 et 15' de restitution d'image, - un indicateur d'état du zoom 20, une batterie 18 permettant d'alimenter ces différents éléments. Cet indicateur d'état du zoom 20 est représenté plus précisément à la figure 3B, avec différents états de zoom compris entre une vue zoom minimale 21 et une vue zoom maximale 22. Dans un quatrième mode de réalisation illustré sur la figure 4A, les lunettes numériques de protection de l'invention sont des lunettes permettant une restitution des reliefs et une focale numérique, qui comprennent . - deux caméras 10 et 10' comportant chacune une cellule CCD ou CMOS 11 (11') et une optique de focalisation 12 (12') à focale variable ou zoom, dirigées vers une scène à visualiser 14, - deux écrans de restitution d'image 15 et 15' correspondant chacun à une caméra, disposés respectivement devant les yeux 16 et 17 de l'opérateur, - une unité de traitement d'image 19 qui reçoit les signaux de sortie de la caméra, et pilote les deux écrans de restitution d'image, - un indicateur d'état du zoom 20, une batterie 18 permettant d'alimenter ces différents éléments. Cet indicateur d'état du zoom, représenté plus précisément à la figure 4B, comprend deux vues : une vue zoom minimale 21 et une vue zoom maximale 22. Le mode de changement de focale peut ainsi être - progressif, ce qui permet de passer progressivement d'une focale à l'autre, par exemple de 10 mm à 100 mm, - à basculement, qui permet de passer par exemple d'une focale de 10 mm à une focale de 100 mm. L'utilisateur peut ainsi porter une attention particulière à la valeur de la focale (position du zoom) lors de ses déplacements en utilisant un tel indicateur d'état du zoom 20. La focale peut faire l'objet d'une des indications suivantes . - une indication en surimpression sur au moins un écran de restitution d'image 15 (15'), si les lunettes disposent d'un traitement d'image, ou sinon - une indication sur un afficheur, par exemple à diodes électroluminescente, dans le champ de vision de l'opérateur. En fonction de la résolution, c'est-à-dire du nombre de pixels de la cellule CCD ou CMOS de la (ou des) caméra(s), on peut choisir l'une des solutions suivantes . - un zoom optique motorisé pour une faible résolution inférieure à 2 mégapixels, un zoom numérique de qualité d'image 30 moindre pour une bonne résolution comprise entre 2 et 5 mégapixels, un zoom numérique de bonne qualité d'image pour une forte résolution supérieure à 5 mégapixels. Le zoom peut avantageusement être remis en position « normale » pour le déplacement, après une temporisation, si la distance de netteté passe à l'infini. D'autres variantes de réalisation des lunettes de l'invention sont également possibles : - avec transmission audio, - avec contrôle de l'alimentation, avec gestion et émission-réception de signaux tout ou rien, - avec émission-réception de signaux vidéo, - avec prise de vues. Exemple de caractéristiques et de fonctionnement d'un mode de réalisation 1. Caractéristiques : 20 a) Stéréovision b) Bifocale c) Recherche de spot laser d) Enregistrement d'image fixe (photo) ou séquence d' image 25 e) Surveillance du niveau de batterie 2. Fonctionnement : a) Stéréovision Ce mode est utilisé pour restituer le 30 relief de l'environnement à l'utilisateur. Il impose 15 l'intégration de deux caméras et de deux écrans de visualisation. Les images captées par les caméras sont transmises aux écrans de visualisation au travers d'un processeur vidéo. Les caméras sont orientées de façon à ce que leur point de convergence soit à une distance d'environ 25 cm de la tête de l'utilisateur. Cette distance est choisie car elle correspond à la distance tête/mains lors de l'exécution d'un travail manuel. Les écrans sont positionnés devant chaque oeil de l'utilisateur. Les écrans ont, par exemple, une résolution de 800x600. Les cellules des caméras ont, par exemple, une résolution de 2400x1800. Cette résolution, trois fois supérieure à la résolution des écrans, permet de restituer une image de bonne qualité sur les écrans, même en zoom numérique. b) Bifocale Le pilotage de basculement de focale par l'utilisateur peut s'effectuer à l'aide d'un dispositif « blowing swicht » (« BS » ou contacteurs actionnés par le souffle). Ce mode de commande permet une action sur la focale, tout en laissant libres les mains de l'utilisateur. L'information « tout ou rien » générée par ce dispositif « BS » est transmise au processeur vidéo. En fonction de la réception de ce signal, le processeur bascule du mode de vision « grand champ » au mode de vision « zoomé » et inversement. En mode de vision « grand champ » le processeur restitue les images captées par les caméras aux écrans en divisant la résolution des caméras par trois. En mode de vision « zoomé » le processeur restitue les images captées par les caméras aux écrans en effectuant un fenêtrage sous image afin de multiplier la focale par, par exemple, 5 (zoom x15). Lors de l'affichage d'une vue zoomée, le processeur vidéo intègre à l'image une icône afin d'avertir l'utilisateur du mode de vision en cours d'utilisation. c) Recherche de spot laser Un spot laser, dans le visible, représentant un danger pour l'oeil humain a une intensité lumineuse supérieure à la moyenne de la luminosité ambiante. Le processeur vidéo, en temps réel, analyse l'image, détecte les points de surintensité lumineuse, valide leur appartenance à une famille de spots laser (couleur, forme, dimension...) et enfin les matérialises à l'écran, en modifiant l'image, par une couleur non naturelle ou/et un clignotement en lieu et place de ce spot (ces spots). d) Enregistrement d'image fixe (photo) ou sequence d'image Pour mémoriser une action, un événement ou tout autre chose, les lunettes sont équipées d'une carte mémoire de type « Compact Flash ». L'ordre de l'utilisateur pour capturer une image peut s'effectuer à l'aide d'un dispositif « blowing swicht » (contacteurs actionnés par le souffle). L'information « tout ou rien » générée par ce dispositif « BS » est transmise au processeur vidéo. Le processeur vidéo, en recevant cet ordre, mémorise la trame vidéo issue de la caméra de droite dans la carte mémoire sous forme d'une image JPG, BMP, TIF ou autre, en fonction d'une configuration prédéfinie. Par un double souffle (équivalent du double « clic » sur une souris informatique), le processeur enregistre sur cette même carte une séquence de n secondes à i images par secondes sous forme MPG, AVI ou autre (format de sauvegarde), n et i étant des paramètres préprogrammés. Le processeur vidéo intègre à l'image une icône avertissant l'utilisateur de la capacité mémoire encore disponible par exemple 135 (135 étant le nombre d'images encore enregistrables). e) Surveillance du niveau de batterie Un comparateur de tension électronique équipe la batterie d'alimentation de l'ensemble « lunettes de protection ». Celui-ci par deux signaux « tout ou rien » informe le processeur de deux niveaux de batterie (bas : 15 mn d'autonomie restantes, faible : 5 mn d'autonomie restantes). Le processeur, à la lecture de ces informations, affiche sur les écrans un icône d'alarme pour le niveau bas et, en plus, fait clignoter l'affichage sur les écrans pour le niveau faible. REVENDICATIONS1. Lunettes numériques de protection des yeux d'un opérateur contre des rayonnements lumineux gênants ou dangereux, à focale variable, comprenant au moins une caméra (10, 10') permettant une visualisation du champ de déplacement munie d'une optique de focalisation à focale variable (12, 12') et une batterie d'alimentation (18), caractérisées en ce qu'elles comprennent : - au moins un écran de restitution d'images (15, 15') apte à être disposé devant les yeux (16, 17) de l'opérateur, une unité (19) de traitement d'images reçues de la au moins une caméra, qui pilote chaque écran de restitution d'images, - un indicateur (20) d'état de la focale de l'optique de focalisation. 2. Lunettes selon la revendication 1, dans lesquelles chaque caméra comprend une cellule CCD. 3. Lunettes selon la revendication 1, dans lesquelles chaque caméra comprend une cellule CMOS. 4. Lunettes selon la revendication 1, dans lesquelles les moyens de changement de focale comprend une motorisation. 30 5. Lunettes selon la revendication 1, comprenant deux caméras, et deux écrans de restitution25d'images correspondant chacun à une caméra, chaque écran étant apte à être disposé devant un oeil de l'opérateur. 6. Lunettes selon la revendication 1, dans lesquelles les moyens de changement de focale permettent un changement progressif de focale. 7. Lunettes selon la revendication 1, dans lequel l'indicateur d'état de focale est réalisé par surimpression sur au moins un écran de restitution d'image. 8. Lunettes selon la revendication 1, dans lesquelles chaque caméra comprend un zoom motorisé. 9. Lunettes selon la revendication 1, dans lesquelles chaque caméra comprend un zoom numérique. 10. Lunettes selon la revendication 1, dans lesquelles chaque caméra comprend un zoom avec une position normale à laquelle il revient après temporisation.