Brevet FR2949001A1 — publié le 20110211

DISPOSITIF PERMETTANT A UN SPECTATEUR DE REGARDER DANS SON CHAMP DE VISION, A LA FOIS UNE SCENE ET DES DONNEES LIEES A CETTE SCENE La présente invention concerne les dispositifs permettant à un spectateur de regarder, dans le champ de vision de ses yeux défini selon un premier axe de vision, à la fois une scène et des données liées à cette scène, dispositifs qui trouvent des applications dans de nombreux domaines, comme les domaines du spectacle, du sport et même de 10 l'industrie, plus particulièrement dans le domaine de la télécommande des modèles réduits d'aéronefs, de bateaux, d'automobiles, etc.. On sait en effet que, pour télécommander les évolutions d'un modèle réduit, par exemple d'un aéronef, il est absolument nécessaire que le spectateur qui, dans ce cas d'application, est aussi un opérateur, c'est-à-dire 15 la personne qui manipule la télécommande, ne quitte pas des yeux le modèle réduit, afin de lui éviter tout accident de parcours, cette nécessité étant encore plus drastique quand doivent être effectuées des évolutions de grande précision et comportant de grandes difficultés, par exemple lors de concours, bien entendu de préférence avec les deux yeux pour avoir la 20 perception du relief. II est en outre nécessaire que ce spectateur puisse connaître en temps réel tous les paramètres de vol, par exemple l'altitude, la vitesse, le site, l'azimut, ou analogues, et même, pour certains modèles réduits, la température du moteur, la température ambiante au niveau de l'altitude de 25 vol, etc., les personnes adeptes de ce type d'activité connaissant parfaitement tous les paramètres qui doivent être utilisés pour exécuter un vol de qualité optimale. C'est ainsi que, selon une technique possible, le spectateur reçoit les données relatives à ces paramètres par ondes radio qui sont converties en 30 ondes sonores audibles, par exemple au moyen d'écouteurs. Mais cette technique n'est pas satisfaisante car elle empêche le spectateur d'écouter les bruits émis par le modèle réduit pendant son évolution, notamment ceux du moteur, ce qui est préjudiciable à une bonne exécution du vol et qui peut être la cause d'accidents. En outre, cette technique limite très largement la précision et la diversité des données perçues par le spectateur. Pour obvier à cet inconvénient, il a été mis au point un dispositif comme celui décrit dans le WO 97/332270. Ce dispositif est essentiellement constitué de moyens pour former des images des données représentatives, dans le cas de l'exemple choisi, des paramètres de vol du modèle réduit, et de moyens pour diriger ces images dans un seul oeil du spectateur au moyen de systèmes optiques totalement réfléchissants, occultant de ce fait le champ de vision de l'un de ses yeux. 10 Ce dispositif peut donner les résultats escomptés, mais on constate qu'il est en réalité très peu utilisé car il limite considérablement le champ de vision du spectateur et condamne l'utilisation d'un oeil pour regarder l'évolution du modèle réduit, ce qui le prive de la perception du relief. De plus, on constate que le spectateur se fatigue très vite en souffrant parfois 15 de maux de tête. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser un dispositif permettant à un spectateur de regarder, dans le champ de vision de ses yeux défini selon un premier axe de vision, à la fois une scène et des données liées à cette scène, qui trouve des applications dans de nombreux 20 domaines, comme les domaines du spectacle, du sport et même de l'industrie, mais plus particulièrement dans le domaine de la télécommande des modèles réduits, par exemple d'aéronefs, de bateaux, d'automobiles, ou analogues, qui pallie les inconvénients listés ci-avant des dispositifs de l'art antérieur. 25 Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif permettant à un spectateur de regarder, dans le champ de vision de ses yeux défini selon un premier axe de vision, à la fois une scène et des données liées à cette scène, caractérisé par le fait qu'il comporte : • un émetteur apte à émettre des premiers signaux représentatifs des 30 dites données, • un récepteur apte à recevoir lesdits premiers signaux et à délivrer à sa sortie des seconds signaux représentatifs des premiers signaux, •un serre-tête apte à être positionné sur la tête du dit spectateur, 2949001- • un afficheur apte à former une image réelle émettant un rayonnement dans le domaine du visible, ledit afficheur comprenant un axe optique de visualisation, • des moyens pour associer ledit afficheur au dit serre-tête de façon que l'axe optique de visualisation soit sécant avec ledit champ de vision, •des moyens convertisseurs aptes à convertir lesdits seconds signaux en des troisièmes signaux aptes à former, sur ledit afficheur, des images réelles visualisables, • un système optique réfléchissant/transparent défini selon un axe 10 optique système, et ^ des moyens pour associer ledit système optique réfléchissant/transparent au dit serre-tête de façon qu'il soit positionné au moins en partie dans ledit champ de vision et qu'il soit en outre apte à former, dans ce même dit champ de vision, une image virtuelle de l'objet réel 15 constitué par l'image réelle formée sur ledit afficheur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels : La figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation du 20 dispositif selon l'invention permettant à un spectateur de regarder, dans le champ de vision de ses yeux défini selon un premier axe de vision, à la fois une scène et des données liées à cette scène, dans l'application à la télécommande d'un modèle réduit d'aéronef, Les figures 2 et 3 représentent, plus en détail, deux schémas 25 optiques respectivement de deux modes de réalisation possibles de la partie optique schématiquement illustrée sur la figure 1. Il est tout d'abord précisé que, sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. 30 De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l'une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à une autre figure. Il est aussi précisé que les figures représentent essentiellement deux modes de réalisation de l'objet selon l'invention, mais qu'il peut exister d'autres modes de réalisation qui répondent à la définition de cette invention. Il est en outre précisé que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de rinvention comporte "au moins urt' élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. Réciproquement, si le mode de réalisation de l'objet selon rinvention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention 10 doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de rinvention pourra être défini comme comportant "au moins url' de ces éléments. Il est enfin précisé que lorsque, dans la présente description, une expression définit à elle seule, sans mention particulière spécifique la 15 concernant, un ensemble de caractéristiques structurelles, ces caractéristiques peuvent être prises, pour la définition de l'objet de la protection demandée, quand cela est techniquement possible, soit séparément, soit en combinaison totale et/ou partielle. En référence à toutes les figures, la présente invention concerne un 20 dispositif permettant à un spectateur 1 de regarder, dans le champ de vision 2 de ses yeux 5 (schématiquement représentés par un seul oeil dans le cercle Cv d'un effet de loupe) défini selon un premier axe de vision 3, à la fois une scène 4 et des données liées à cette scène. II est précisé que par "spectateur", au sens de la présente description, 25 il est compris, selon le cas, soit un simple spectateur qui n'est pas interactif dans la scène 4, par exemple un spectateur d'un film, d'une pièce de théâtre, etc., soit un spectateur interactif dans la scène 4, comme par exemple un opérateur qui commande les évolutions d'un modèle réduit d'aéronef, d'automobile, de bateau, etc.. 30 Il est aussi précisé que par "données", au sens de la présente description, on entend toutes les informations liées à cette scène qui peuvent être, par exemple dans le cas du pilotage par télécommande d'un modèle réduit d'aéronef, l'altitude, la vitesse, le site, l'azimut, etc.. Dans le cas d'un sportif en plein effort, par exemple pendant son entraînement, ces données peuvent être son rythme cardiaque, sa température corporelle, sa tension artérielle, etc.. Dans le cas d'un spectacle, ces données peuvent être le sous-titrage du texte dans une autre langue, des explications de situation, etc.. Le dispositif comporte un émetteur 10 apte à émettre des premiers signaux 11 représentatifs des données liées à la scène 4, comme celles définies ci-dessus. Cet émetteur 10 peut être situé directement sur ou dans la scène, par 10 exemple dans le modèle réduit d'aéronef comme illustré sur la figure 1, ou porté par le sportif en plein effort, ou même situé matériellement en un autre endroit que le lieu où se déroule la scène, par exemple en coulisses dans le cas d'un spectacle de théâtre. Cet émetteur peut aussi être de tout type, "Wifi", "Bluetooth", "Zigbee" 15 ou tout autre moyen que l'homme du métier pourra choisir en fonction des cas et des situations. Le dispositif comporte en outre un récepteur 20 apte à recevoir les premiers signaux 11 et à délivrer à sa sortie 21 des seconds signaux représentatifs des premiers signaux, un serre-tête 30 apte à être positionné 20 sur la tête 6 du spectateur 1, un afficheur 41 apte à former une image réelle émettant un rayonnement dans le domaine du visible, cet afficheur 41 comprenant un axe optique de visualisation 42, des moyens 43 pour associer l'afficheur 41 au serre-tête 30 de façon que son axe optique de visualisation 42 soit sécant avec le champ de vision 2, et des moyens 25 convertisseurs 40 aptes à convertir les seconds signaux en des troisièmes signaux aptes à former, sur l'afficheur 41, des images réelles visualisables. Il est précisé que, par "serre-tête 30" au sens de la présente description, il est entendu tout objet apte à être positionné de quelque façon que ce soit sur la tête d'une personne qui peut devenir le spectateur de la 30 scène 4. Cependant, de façon avantageuse, un tel serre-tête sera constitué d'une casquette 70 comportant avantageusement une visière 71 apte à être positionnée en avant et au-dessus des yeux 5 du spectateur. Il est également précisé que, par "casquette", il est compris tout couvre chef comme une casquette proprement dite, mais aussi un simple bandeau avec visière, un chapeau, un masque de plongée sous-marine, un casque comme par exemple ceux qui sont utilisés par les pompiers ou analogues ou même les radioreporters. De même, la visière peut être de toute forme, depuis une forme linéaire à la façon d'une tige se projetant vers l'avant, jusqu'à une forme permettant de protéger le visage du rayonnement solaire. L'homme du métier saura définir la structure de la casquette et la 10 forme de la visière qui conviendront au mieux en fonction notamment des objectifs du dispositif selon l'invention, des situations et de l'environnement de la scène à observer. Le dispositif comporte en outre un système optique réfléchissant/transparent 50 défini selon un axe optique système 51, et des 15 moyens 60 pour associer ce système optique réfléchissant/transparent 50 au serre-tête 30 de façon qu'il soit positionné au moins en partie dans le champ de vision 2 et qu'il soit en outre apte à former, dans ce même champ de vision 2, une image virtuelle de l'objet réel Obr constitué par l'image source réelle formée sur l'afficheur 41. 20 Cette image virtuelle va constituer un objet virtuel Obv qui pourra être perçu par les yeux 5 du spectateur 1. Selon une réalisation préférentielle, quel que soit le mode de réalisation de ce système réfléchissant/transparent 50, ce dernier est situé entre les yeux 5 du spectateur 1 et son punctum remotum et, de façon 25 avantageuse, la distance séparant ce système optique réfléchissant/transparent 50 et l'afficheur 41, est au plus égale à sensiblement la moitié de la distance séparant les yeux 5 du spectateur 1 de son punctum remotum, de façon à former une image virtuelle sensiblement à l'infini (en pratique à une dizaine de mètres) de l'image source formée sur 30 l'afficheur. De cette façon, le spectateur pourra voir, à travers le système optique réfléchissant/transparent 50, avec une bonne netteté sans avoir à accommoder sa vision, à la fois, en superposition, la scène 4 et l'objet virtuel Obv. II est aussi précisé que, par "système optique réfléchissant/transparent 50" il est compris tout système optique apte à réfléchir une partie de la lumière incidente qu'il reçoit (il est partiellement réfléchissant) et à transmettre l'autre partie de cette lumière incidente sans la réfléchir (il est partiellement transparent), bien entendu en négligeant les pertes inhérentes à tout système optique. Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens 43 et les moyens 60 pour associer au serre-tête 30, respectivement l'afficheur 41 et le système optique réfléchissant/transparent 50 sont constitués par des moyens pour solidariser l'afficheur 41 et le système optique réfléchissant/transparent 50 avec la visière 71 de façon à être situés dans le demi-espace délimité par le plan Pv passant sensiblement par cette visière et dans lequel sont situés les yeux 5 du spectateur 1. Ces moyens de solidarisation peuvent être de tout type et leur réalisation ne posera pas de problème particulier à un homme du métier. Ils ne seront donc pas spécifiquement décrits ici, dans l'unique souci de simplifier la présente description. Ils peuvent par exemple être constitués de plots ou de moyens analogues à ceux décrits dans le document WO référencé au préambule de la présente description. Ils peuvent même comporter un élément rapporté sur la visière au moyen par exemple de clips ou analogues, comme un rail, une glissière ou analogue, sur lequel seront montés en glissement, par plots ou analogues, l'afficheur 41 et le système optique 50. Le système optique réfléchissant/transparent 50 peut avoir différentes structures. Cependant, selon une réalisation particulièrement préférée à cause de sa simplicité de réalisation et d'utilisation, et de son coût peu élevé, il est constitué d'une lame à faces parallèles 57 réalisée en un matériau semi-réfléchissant et semi-transparent, comme du verre, éventuellement même une matière plastique transparente qui peut être adoptée pour sa légèreté et la facilité avec laquelle elle peut être travaillée et/ou usinée pour lui donner la forme voulue, avec en finale un coût de revient relativement faible. Une telle lame 57 peut être réalisée comme défini ci-dessus, mais peut aussi être constituée d'une lame dite "holographique" qui, de façon connue en elle-même, favorise la réflexion de certains faisceaux lumineux selon leur longueur d'onde etlou leur inclinaison sur la lame, sans pour autant atténuer leur transmission directe à travers elle. Dans le cas d'un système optique réfléchissant/transparent 50 constitué d'une lame à faces parallèles 57, l'image virtuelle donnée par une telle lame 57 de l'image source formée sur l'afficheur 41, perçue par les yeux du spectateur comme un objet virtuel Obv, a les mêmes dimensions 10 que celles de cette image source. Or, il est bien concevable que l'afficheur 41 positionné sur la visière 71 ne peut être que de petite dimension. En conséquence, les images qu'il est apte à afficher, qui sont des objets réels Obr comme ceux définis ci-avant, ne peuvent être que de petite dimension et l'image virtuelle donnée 15 par la lame 57 de ces objets réels Obr ne sera que de petite dimension. Il est donc très préférentiel que le dispositif selon l'invention comporte en outre une lentille convergente 72 ayant un axe optique de lentille 73, et des moyens pour associer cette lentille convergente 72 au serre-tête 30 de façon qu'elle soit située entre l'afficheur 41 et le système optique 20 réfléchissant/transparent 50, les axes optiques de visualisation 42 et de lentille 73 étant conjugués, de façon avantageuse sensiblement confondus. Les moyens pour associer la lentille convergente 72 au serre-tête 30 sont du même type que ceux qui ont été évoqués pour associer l'afficheur 41 et le système optique réfléchissant/transparent 50 à ce même serre-tête, 25 et ne seront donc, pour cette raison, ni repris ni développés ici. Dans le but d'obtenir une image virtuelle ou objet virtuel Obv, au moins au niveau du punctum remotum du spectateur et même avantageusement au-delà, il est préférable que l'afficheur 41 soit situé sensiblement dans le plan focal de la lentille convergente 72. 30 Quant à l'afficheur 41, il peut aussi être de différents types, mais choisi parmi les afficheurs suivants pour leurs qualités et leur simplicité d'utilisation : afficheurs de type émissif à diodes électroluminescentes, organiques ou non, éventuellement multicolores et notamment toute technologie émissive qui fonctionne dans la gamme des longueurs d'ondes dans le visible, y compris LCD. Le Demandeur a réalisé un prototype du dispositif selon l'invention qui a donné toute satisfaction, notamment pour le pilotage à distance d'un modèle réduit d'aéronef. Ce prototype comportait une lentille convergente 72 ayant une distance focale d'environ 50 millimètres, l'afficheur 41 était situé à une distance de la lentille convergente 72 égale à environ la distance focale de la lentille convergente afin obtenir une image réelle de l'afficheur située à l'infini, en tout cas au-delà du punctum remotum du spectateur, la lame 10 semi-réfléchissante 57 était située à environ 80 millimètres des yeux 5 du spectateur. En outre, l'inclinaison de la lame semi-réfléchissante sur l'axe de vision 3 était avantageusement réglable et présentait un angle tel qu'il permettait de renvoyer l'image de l'écran, combinée avec la scène 4 regardée vers le spectateur, en passant en dehors de l'encombrement de la 15 lentille et donc sans interférer avec celle-ci. Ainsi, avec un dispositif selon l'invention, grâce à la lame semi-réfléchissante 57 et à la formation de l'objet virtuel Obv dans le champ de vision 2 du spectateur 1, ce spectateur peut observer la scène 4 dans son ensemble, avec ses deux yeux, tout en étant informé sur des données 20 qu'il ne percevrait pas normalement, le tout sans être gêné, par exemple, par des écouteurs ou par l'obstruction d'une partie du champ de vision. Dans le cas cité à titre d'exemple non exclusif, du téléguidage d'un modèle réduit d'aéronef, le spectateur, quand il est en outre opérateur, peut voir à la fois les évolutions de l'aéronef et lire les données qui lui permettent de bien 25 contrôler les paramètres de vol de l'aéronef et ainsi, par exemple, perfectionner son niveau de pilotage, ce qui est essentiel pour une optimisation de la télécommande de l'appareil, et ce, tout en pouvant parfaitement écouter les bruits engendrés par une telle évolution si nécessaire. 30 A la description faite ci-dessus, il est apparent que les buts de l'invention stipulés au préambule de la présente description, ainsi que d'autres, ont été atteints. REVENDICATIONS1. Dispositif permettant à un spectateur (1) de regarder, dans le champ de vision (2) de ses yeux (5) défini selon un premier axe de vision (3), à la fois une scène (4) et des données liées à cette scène, caractérisé par le fait qu'il comporte • un émetteur (10) apte à émettre des premiers signaux (11) représentatifs des dites données, • un récepteur (20) apte à recevoir lesdits premiers signaux (11) et à délivrer à sa sortie (21) des seconds signaux représentatifs des premiers signaux, • un serre-tête (30) apte à être positionné sur la tête (6) du dit spectateur (1), • un afficheur (41) apte à former une image réelle émettant un rayonnement dans le domaine du visible, ledit afficheur (41) comprenant un axe optique de visualisation (42), • des moyens (43) pour associer ledit afficheur (41) au dit serre-tête (30) de façon que l'axe optique de visualisation (42) soit sécant avec ledit 20 champ de vision (2), • des moyens convertisseurs (40) aptes à convertir lesdits seconds signaux en des troisièmes signaux aptes à former, sur ledit afficheur (41), des images réelles visualisables, • un système optique réfléchissant/transparent (50) défini selon un 25 axe optique système (51), et • des moyens (60) pour associer ledit système optique réfléchissant/transparent (50) au dit serre-tête (30) de façon qu'il soit positionné au moins en partie dans ledit champ de vision (2) et qu'il soit en outre apte à former, dans ce même dit champ de vision (2), une image 30 virtuelle (Obv) de l'objet réel (Obr) constitué par l'image réelle formée sur ledit afficheur (41). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit serre-tête (30) est constitué d'une casquette (70) comportant une visière (71), ladite visière étant apte à être positionnée en avant et au-dessus des yeux (5) du dit spectateur (1). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens (43) pour associer ledit afficheur (41) au dit serre-tête (30) et les moyens (60) pour associer ledit système optique réfléchissant/transparent (50) au dit serre-tête (30) sont constitués par des moyens pour solidariser ledit afficheur (41) et ledit système optique réfléchissant/transparent (50) avec ladite visière (71) de façon à être situés dans le demi-espace délimité par le plan (Pv) passant sensiblement par cette visière et dans lequel sont situés les yeux (5) du dit spectateur (1). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit système optique réfléchissant/transparent (50) est constitué d'une lame à faces parallèles (57) réalisée en un matériau semitransparent. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une lentille convergente (72) ayant un axe optique de lentille (73), et des moyens pour associer ladite lentille convergente (72) au dit serre-tête (30) de façon que ladite lentille convergente (72) soit située entre ledit afficheur (41) et ledit système optique réfléchissant/transparent (50), les axes optiques de visualisation (42) et de lentille (73) étant conjugués. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les axes optiques de visualisation (42) et de lentille (73) conjugués sont 30 sensiblement confondus. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que ledit afficheur (41) est situé sensiblement dans le plan focal de ladite lentille convergente (72). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit afficheur (41) est un afficheur lumineux du type émissif à diodes électroluminescentes. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit système réfléchissant/transparent (50) est situé entre les yeux (5) du spectateur (1) et son punctum remotum, et de façon que la distance le séparant de l'afficheur (41) soit au plus égale à sensiblement la moitié de la distance séparant les yeux (5) du spectateur (1) de son punctum remotum. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes quand elle dépend des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que la lentille convergente (72) a une distance focale d'environ 50 millimètres, que ledit afficheur (41) est situé à une distance de la lentille convergente (72) environ égale à la distance focale de la lentille convergente afin obtenir une image virtuelle de l'afficheur située à l'infini et en tout cas au delà du punctum remotum, et que ladite lame semi-réfléchissante (57) est située à environ 80 millimètres des yeux (5) du spectateur (1).