Brevet FR2987458A1 — publié le 20130830

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un dispositif de visualisation. ETAT DE L'ART Comme le montre la figure 1, on connaît des dispositifs 1 de visualisation d'informations 2 projetées à l'infini et superposées à, via une lame 3 semi-transparente formant écran virtuel, une scène 4 ambiante réelle vue directement par un opérateur 5 à travers la lame 3. Ces dispositifs sont en général appelés « see-through » par l'homme du métier. Les informations 2 peuvent être, par exemple et sans limitation, le cap et la distance d'une position à atteindre (données issues d'un système de positionnement du type connu GPS et/ou d'un capteur de Nord, solidaires de l'opérateur 5), des cartes, etc. Les dispositifs connus présentent cependant des inconvénients. Ils sont en effet d'une conception compliquée et sont relativement encombrants. La lame 3 est en général incurvée et inclinée par rapport à la verticale, et cette conception des dispositifs connus engendre notamment une vision déformée de la scène ambiante. Plus précisément, l'environnement est perçu à travers des surfaces non planes, ce qui dégrade l'acuité visuelle de l'observateur par rapport à la vision naturelle. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, l'invention propose un dispositif de visualisation, caractérisé en ce qu'il comporte un premier bloc comportant une face d'entrée d'au moins une image à superposer à un flux optique issu d'une scène ; au moins une première face de réflexion de l'image, une deuxième face de réflexion de l'image et une face semiréfléchissante pour réfléchir l'image et transmettre le flux ; et - une face de sortie de l'image superposée au flux; et un deuxième bloc comportant - une face d'entrée du flux optique issu de la scène, et - une face accolée à la face semi-réfléchissante, la face d'entrée du flux et la face de sortie de l'image superposée au flux étant toutes deux planes et étant parallèles entre elles. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison 10 techniquement possible : - chacune de o la face d'entrée de l'image, o la première face de réflexion de l'image, et o la face semi-réfléchissante pour réfléchir l'image et 15 transmettre le flux, a un profil asphérique. le profil asphérique est décrit par un polynôme comportant des coefficients d'ordre inférieur ou égal à 7. le premier bloc et le deuxième bloc sont dans un même 20 matériau. le matériau constitutif des blocs est du plastique polyméthacrylate de méthyle. la face d'entrée de l'image est située du côté opposé à la face de sortie de l'image superposée au flux, du côté de la scène. 25 la face du deuxième bloc est collée à la face semi- réfléchissante du premier bloc. la deuxième face de réflexion de l'image et la face de sortie de l'image superposée au flux sont confondues. L'invention présente de nombreux avantages. 30 Les dispositifs selon l'invention sont en effet d'une conception simple et sont compacts. Par ailleurs, le fait que les faces extérieures soient planes et parallèles permet une vision non déformée de l'environnement, et relâche considérablement le besoin de centrer précisément la pupille de l'oeil de l'observateur par rapport au dispositif, ce qui est un avantage considérable pour un dispositif portable. La description de la surface optique d'entrée, de la première face réfléchissante et de la face semi-réfléchissante avec des polynômes d'ordre inférieur ou égal à 7 autorise un grand nombre de degrés de liberté permettant d'obtenir à la fois une qualité optique optimale sur la voie de restitution de l'image, tout en restant compatible avec la contrainte d'avoir les faces extérieures planes et parallèles. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà commentée, représente schématiquement un dispositif connu de visualisation ; et - la figure 2 représente schématiquement un exemple d'un mode de réalisation possible d'un dispositif de visualisation selon l'invention. - La figure 3 indique des exemples de valeurs des coefficients des polynômes choisis pour réaliser l'invention. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 2 représente schématiquement un exemple possible d'un mode de réalisation d'un dispositif 1 de visualisation. Le dispositif est destiné à être placé devant un ceil d'un opérateur 5, par exemple à titre aucunement limitatif un fantassin dans des applications militaires ou un chirurgien dans des applications médicales, mais peut 30 également être placé devant tout type de dispositif d'observation. Le dispositif 1 comporte un premier bloc 10 dont une face 100 d'entrée transmet une image 2 à superposer à un flux optique 4 issu d'une scène. L'image 2 peut être, par exemple et sans limitation, dans des applications militaires, le cap et la distance d'une position à atteindre, par exemple issus d'un système de positionnement du type connu GPS et/ou d'un capteur de Nord, une carte, des renseignements sur une cible ou un armement, ou, dans des applications médicales, des données anatomiques, par exemple issues d'image IRM ou autre. Bien entendu, l'image 2 peut être statique ou correspondre à une succession d'images. L'image 2 est issue d'un écran 6, par exemple un écran à diodes 10 électroluminescentes organiques (OLED selon la terminologie de l'homme du métier) ou tout autre restituteur d'image (LCD par exemple). Bien entendu également, le flux 4 optique issu de la scène peut être un flux d'images directes ou issues d'un imageur. Le premier bloc 10 comporte également au moins : 15 - une première face 11 de réflexion de l'image 2, une fois que l'image 2 est entrée dans le premier bloc 10 par la face 100 ; - une deuxième face 12 de réflexion de l'image 2, réfléchissant l'image 2 une fois qu'elle a été réfléchie par la première face 11, et - une face 3 semi-réfléchissante, pour réfléchir l'image 2 une fois 20 qu'elle a été réfléchie par la deuxième face 12. L'image 2 subit donc au moins trois réflexions dans le premier bloc 10. Le repliement des faisceaux lumineux correspondant à l'image 2 permet le port d'un casque dans des applications militaires par exemple. Le tirage d'anneau Ô, distance entre la face de sortie 12 et 25 identifié sur la figure 2, est important (> 30mm) ce qui rend le dispositif 1 compatible avec le port de lunettes de vue ou d'un masque de protection oculaire. Le premier bloc 10 comporte en outre une face 12 de sortie de l'image 2. 30 Comme on peut le constater sur la figure 2, dans le mode préférentiel, la deuxième face 12 de réflexion de l'image 2 et la face 12 de sortie de l'image 2 sont confondues. Le dispositif 1 comporte en outre un deuxième bloc 20 comportant une face 200 d'entrée du flux 4 optique issu de la scène, et une face 21 accolée à la face 3 semi-réfléchissante du premier bloc 10. La face, 200 et la face 21 du deuxième bloc 20 sont adaptées pour 5 transmettre le flux 4. De même, la face 3 semi-réfléchissante et la face 12 de sortie de l'image 2 du premier bloc 10 sont adaptées pour transmettre le flux 4, de sorte que la face 12 forme une image de sortie 2' de l'image 2 superposée au flux 4. 10 La face 200 d'entrée du bloc 20, et la face 12 de sortie du bloc 10 sont toutes deux planes. En outre la face 200 et la face 12 sont parallèles entre elles. Ainsi, le flux 4 n'est aucunement dévié par le dispositif 1, de sorte que le dispositif 1 engendre une vision non déformée de la scène ambiante pour 15 l'opérateur 5. Avantageusement, chacune de - la face 100 d'entrée de l'image 2, - la première face 11 de réflexion de l'image 2, et - la face 3 semi-réfléchissante pour réfléchir l'image 2 et transmettre le 20 flux 4 a un profil asphérique. Le profil asphérique est optimisé pour les performances optiques et peut être, par exemple mais non limitativement, décrit par un polynôme dont les coefficients sont d'ordre inférieur ou égal à 7. 25 En outre, les coefficients des polynômes sont choisis pour que les puissances impaires de X soient nulles, X étant repéré sur la figure 2. Ceci permet que les lunettes soient symétriques par rapport au plan transversal passant entre les deux yeux de l'utilisateur. En figure 3, un tableau donne des exemples de valeurs des 30 coefficients des polynômes choisis pour réaliser l'invention. La figure 3a donne des exemples de coefficients choisis pour la surface 3 semiréfléchissante. La figure 3b donne des exemples de coefficients choisis pour la première face 11 de réflexion. La figure 3c donne des exemples de coefficients choisis pour la face 100 d'entrée de l'image. Avantageusement, le premier bloc 10 et le deuxième bloc 20 sont dans un même matériau. Le matériau est avantageusement du plastique polyméthacrylate de méthyle (PMMA) car il casse difficilement et risque moins de blesser un ceil 10 de l'opérateur 5. D'autres matériaux sont également possibles, comme par exemple du verre de qualité optique. La face 21 du deuxième bloc 20 est collée à la face 3 semiréfléchissante du premier bloc 10, par toute colle de qualité optique. Avantageusement, la face 100 d'entrée de l'image 2 est située du côté 15 opposé à la face 12 de sortie de l'image 2 superposée au flux 4, dirigée du côté de la scène. Ainsi, l'écran 6 est dirigé vers l'opérateur 5 et non vers la scène, ce qui augmente la furtivité du dispositif 1 dans des applications militaires. Comme on le constate sur la figure 2, sur un exemple de réalisation 20 compact ayant une profondeur par exemple de 40mm : la première face 11 de réflexion de l'image 2 a une extension par exemple de 35mm dans la direction de propagation du flux 4 dans le bloc 10, la deuxième face 12 de réflexion de l'image, formant également 25 face de sortie, a une extension par exemple de 40mm perpendiculairement à la direction de propagation du flux 4 dans le bloc 10, et sur un côté opposé à la première face 11, l'ensemble du bloc 10 et du bloc 20 a une extension par exemple de 18mm dans la 30 direction de propagation du flux 4 dans le bloc 10. La qualité des diagrammes de points (spot-diagrams en anglais) est en moyenne quadratique de 0.05 mrad, ce qui est très supérieure à l'acuité visuelle humaine. La distorsion optique est imperceptible. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de visualisation, caractérisé en ce qu'il comporte un premier bloc (10) comportant une face (100) d'entrée d'au moins une image (2) à superposer à un flux (4) optique issu d'une scène ; au moins une première face (11) de réflexion de l'image (2), une deuxième face (12) de réflexion de l'image (2) et une face (3) semi-réfléchissante pour réfléchir l'image (2) et transmettre le flux (4) ; et une face (12) de sortie de l'image (2) superposée au flux (4) ; et un deuxième bloc (20) comportant - une face (200) d'entrée du flux (4) optique issu de la scène, et - une face (21) accolée à la face (3) semi-réfléchissante, la face (200) d'entrée du flux (4) et la face (12) de sortie de l'image (2) superposée au flux (4) étant toutes deux planes et étant parallèles entre elles. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chacune de (2) et la face (100) d'entrée de l'image (2), la première face (11) de réflexion de l'image (2), et la face (3) semi-réfléchissante pour réfléchir l'image transmettre le flux (4) a un profil asphérique. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le profil asphérique est décrit par un polynôme comportant des coefficients d'ordre inférieur ou égal à 7. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le premier bloc (10) et le deuxième bloc (20) sont dans un même matériau. . Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le matériau est du plastique polyméthacrylate de méthyle. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la face (100) 5 d'entrée de l'image (2) est située du côté opposé à la face (12) de sortie de l'image (2) superposée au flux (4), du côté de la scène. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la face (21) du deuxième bloc (20) est collée à la face (3) semi-réfléchissante du premier bloc (10). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la deuxième face (12) de réflexion de l'image (2) et la face (12) de sortie de l'image (2) superposée au flux (4) sont confondues.