Brevet FR3073960A1 — publié le 20190524

- 1 - DISPOSITIF DE REALITE VIRTUELLE OU AUGMENTEE Description Domaine technique de l'invention. L'invention a pour objet un dispositif de réalité virtuelle ou de réalité augmentée. Elle concerne le domaine technique des appareils permettant à un utilisateur d'explorer ou de naviguer dans un environnement où sont affichées des images virtuelles générées par ordinateur, des images du monde réel dans lesquelles sont incrustés des objets virtuels générés par ordinateur (réalité virtuelle), ou une combinaison d'images du monde réel et d'images générées par ordinateur (réalité augmentée ou réalité mixte). État de la technique. Un casque de réalité virtuelle ou de réalité augmentée est un dispositif d'affichage, porté sur la tête d'un utilisateur, qui a un écran d'affichage en face d'un oeil ou de chaque oeil. Les écrans d'affichage peuvent par exemple être des écrans cathodiques (CRT), des écrans à cristaux liquides (LCD), des écrans à cristaux liquides sur silicium (LCoS) ou des écrans à diodes électroluminescentes organiques (OLED). Le casque est généralement connecté par câble à une unité centrale (PC, console de jeux, ...) qui commande l'affichage des images sur l'écran d'affichage. - 2 - L'expérience de la réalité virtuelle ou de la réalité augmentée est bridée par l'utilisation de ces câbles qui empêchent l'utilisateur de se déplacer librement et qui peuvent s'enrouler autour de l'utilisateur. 5 En outre, il est aussi difficile pour un utilisateur d'installer le matériel nécessaire afin de profiter de la réalité virtuelle ou de la réalité augmentée de par les coûts de mise en place du matériel et des contraintes techniques associées. L'invention vise à résoudre les problèmes techniques précités. 10 En particulier, un objectif de l'invention est de proposer un dispositif de réalité virtuelle ou de réalité augmentée dont le câblage entre le casque et l'unité centrale ne bride pas l'expérience de l'utilisateur. 15 Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif de réalité virtuelle ou de réalité augmentée dont la conception est simple, peu onéreuse, et facile à installer. 20 Divulgation de l'invention. La solution proposée par l'invention est un dispositif de réalité virtuelle ou de réalité augmentée comprenant un casque de réalité virtuelle ou de réalité augmentée pourvu d'un écran d'affichage et propre à être fixé à la tête d'un 25 utilisateur, lequel casque est connecté à une unité centrale adaptée pour générer des images virtuelles destinées à être affichées sur ledit écran d'affichage. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comprend en outre: - un fauteuil comprenant : un piètement, et une assise montée pivotante sur 30 ledit piètement, laquelle assise est pourvue d'un siège et d'un dossier, - 3 - - l'unité centrale est intégrée dans l'assise et est alimentée électriquement par une source de courant, - un collecteur tournant installé dans le piètement assure une connexion électrique entre : un stator solidaire du piètement et connecté à la source de 5 courant, et un rotor solidaire de l'assise et connecté à l'unité centrale. L'utilisateur peut maintenant s'asseoir sur le fauteuil, le casque fixé à sa tête et faire pivoter l'assise selon son déplacement dans l'environnement virtuel affiché sur l'écran. L'unité centrale étant intégrée dans l'assise, elle se déplace 10 avec le corps de l'utilisateur de sorte que le câble ne peut pas s'enrouler autour de ce dernier lors de la rotation de l'assise par rapport au piètement. L'utilisateur est ainsi placé dans des conditions optimales pour qu'il puisse profiter de l'expérience de réalité virtuelle ou augmentée. 15 D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention sont listées ci- dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus, et faire l'objet, le cas échéant, d'une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires : - Selon un mode de réalisation, l'unité centrale est connectée à un module de 20 communication sans fil intégré dans l'assise, lequel module de communication sans fil est adapté pour recevoir des instructions pour commander l'unité centrale. - Selon un autre mode de réalisation, le stator du connecteur tournant est connecté à un câble au travers duquel transitent des instructions pour commander l'unité centrale. 25 - Avantageusement, l'unité centrale comprend une mémoire dans laquelle sont enregistrés un ou plusieurs fichiers vidéos et/ou un ou plusieurs fichiers d'images 3D, et/ou un ou plusieurs fichiers de jeu vidéo. - Le piètement peut intégrer un actionneur adapté pour ajuster la position verticale de l'assise, le collecteur tournant étant en prise avec ledit actionneur. 30 - L'actionneur est préférentiellement un vérin comprenant un fût à l'intérieur duquel est montée glissante et pivotante une tige creuse, l'assise étant solidarisée 4 à ladite tige ; le stator du collecteur tournant est monté mobile en translation à l'intérieur du fût et bloqué en rotation par rapport audit fût ; le rotor du collecteur tournant est solidaire de la tige creuse ; un câble d'alimentation électrique connecte le stator à la source de courant, lequel câble court dans un espace 5 cylindrique aménagé à l'intérieur du fût, autour de la tige ; un autre câble d'alimentation électrique passe à l'intérieur de la tige et connecte le rotor à l'unité centrale. - Préférentiellement, le câble d'alimentation électrique connectant le stator à la source de courant, est spiralé dans l'espace cylindrique, autour de la tige. 10 - L'unité centrale est préférentiellement logée dans un compartiment intégré dans l'assise. - Avantageusement, un dispositif de ventilation assure une circulation d'air dans le compartiment. - L'unité centrale peut être connectée à un capteur de pression adapté pour 15 détecter ou non la présence d'un utilisateur sur l'assise. Description des figures. 20 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif conforme à l'invention, 25 l'assise du fauteuil étant dans une position basse, - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif conforme à l'invention, l'assise du fauteuil étant dans une position haute, - la figure 3 est une vue en coupe selon A-A de la figure 1, - la figure 4 schématise l'agencement de différents composants d'une unité 30 centrale, 5 - la figure 5 est une vue schématique d'un dispositif conforme à l'invention, dans une variante de réalisation. 5 Modes préférés de réalisation de l'invention. La présente invention peut être mise en oeuvre par l'intermédiaire d'applications informatiques exécutées par un processeur ou microprocesseur d'une unité centrale informatique. Par souci de clarté, il faut comprendre au sens 10 de l'invention que « l'unité centrale fait quelque chose » signifie « l'application informatique exécutée par le processeur ou microprocesseur de l'unité centrale fait quelque chose ». Tout comme « l'application informatique fait quelque chose » signifie « l'application informatique exécutée par le processeur ou microprocesseur de l'unité centrale fait quelque chose ». 15 Encore par souci de clarté, la présente invention peut faire référence à un ou plusieurs « processus informatiques logiques ». Ces derniers correspondent aux actions ou résultats obtenus par l'exécution des instructions des différentes applications informatiques. Aussi, il faut également comprendre au sens de 20 l'invention que « un processus informatique logique est adapté pour faire quelque chose» signifie « les instructions d'une application informatique exécutées par un processeur ou microprocesseurs font quelque chose ». Le dispositif objet de l'invention se destine à un usage privé, à un usage 25 grand public (salle de cinéma ou parc d'attraction), à un usage d'entraînement ou de simulation comme par exemple pour l'apprentissage ou le perfectionnement du pilotage en réalité virtuelle ou augmentée d'un bateau, d'un avion, d'un hélicoptère, ou de tout autre engin. Il peut également être utilisé dans une tour de contrôle pour le contrôle du trafic aérien. Il peut être intégré dans des structures 30 en mouvement telles que les avions, des bateaux de croisière ou pour une - 6 - utilisation aérospatiale. Il peut en outre être utilisé dans le domaine médical, par exemple pour des soins de phobies ou pour de la recherche expérimentale. Sur la figure 1, le dispositif comprend un fauteuil 1 associé à un casque de 5 réalité virtuelle ou de réalité augmentée 2. Le fauteuil 1 présente un piètement 10 et une assise 11. Le piètement 10 peut comprendre un socle tenu au sol à l'aide de goujon à scellement chimique ou simplement boulonné ou attaché par un quelconque moyen à une structure. Le 10 socle peut également être simplement posé. Cette assise 11 est pourvue d'un siège 110, d'un dossier 111 et éventuellement d'accotoirs 112. Le dossier 111 peut être fixe ou pivotant par rapport à l'assise 110 de manière à ce que l'utilisateur puisse régler l'inclinaison 15 de son dos. L'assise 11 est par exemple formée d'une mousse permettant une assise confortable recouverte d'un tissu doublé d'un autre tissu en fibre de verre. La largeur, l'épaisseur, la forme, l'aspect, la texture, la matière et les dimensions du siège 110 et du dossier 111 dépendent notamment du champ d'application du fauteuil. 20 L'assise 11 est montée pivotante sur le piètement 10. Par exemple, l'assise 11 peut pivoter à 360° selon l'axe vertical X-X. Cette rotation peut être initiée manuellement par l'utilisateur, par la force de ses jambes, ou être motorisée. Sur les figures 1 et 2, la rotation de l'assise 11 par rapport au piètement 10 est 25 assurée par un vérin 100 électrique ou pneumatique qui permet en outre d'ajuster la position verticale de ladite assise pour un réglage en hauteur du siège 110. D'autres types d'actionneurs, par exemple une crémaillère, peuvent être employés pour ajuster la position verticale de l'assise 11. 30 Le vérin 100 comprend un fût 101 à l'intérieur duquel est montée glissante et pivotante, selon l'axe X-X, une tige creuse 102. La tige 102 coulisse dans le fût - 7 - 101 entre une position basse (figure 1) et une position haute (figure 2). Un amortisseur 103 est avantageusement installé dans la partie basse du fût 101 pour amortir la tige 102 lorsqu'elle revient en position basse. La translation de la tige 102 dans le fût 101 peut être initiée manuellement par l'utilisateur en 5 actionnant un levier (non représenté et du type présent sur les fauteuils de bureau), ou être motorisée. Le siège 110 est fixé à l'extrémité supérieure de la tige 102. Cette fixation peut éventuellement être réalisée au moyen d'une rotule qui assure un mouvement sphérique de l'assise 11. 10 Le fauteuil 1 peut avoir de manière optionnelle une interface homme- machine tactile ou non, installée sur l'un des accotoirs (éventuellement sur les deux) afin que l'utilisateur puisse régler la position de l'assise (en hauteur et/ou en rotation) afin de personnaliser son expérience. Cette interface, connectée à l'unité centrale 3, peut également être adaptée pour personnaliser l'expérience de 15 l'utilisateur. Cette interface peut posséder des boutons ainsi qu'une connectique NFC, Bluetooth ou tout autre système de connectivité de proximité, permettant de la lier à un Smartphone de l'utilisateur. Cette interface peut-être équipée d'un microphone afin de réceptionner des commandes vocales de l'utilisateur. 20 Le casque 2 est propre à être installé sur la tête d'un utilisateur. Il est pourvu d'un écran d'affichage 20 permettant à l'utilisateur regardant au travers de cet écran d'observer une image virtuelle. On peut par exemple utiliser le modèle RIFT® de la société OCULUS VR®. Sur les figures 1 et 2, le casque 2 est supporté par un arceau 21 fixé dans la partie supérieure du dossier 111. L'arceau 25 21 est réglable de manière à ce que l'utilisateur puisse correctement positionner l'écran 20 devant ses yeux lorsqu'il est assis dans le fauteuil 1. Dans une variante de réalisation, le casque 2 est équipé d'une sangle permettant de le maintenir directement en position sur la tête de l'utilisateur. Dans ce cas, l'arceau 21 n'est plus nécessaire pour positionner l'écran devant les yeux de l'utilisateur. 30 8 Le casque 2 est connecté par un câble 22 à une unité centrale 3 adaptée pour générer des images virtuelles destinées à être affichées sur l'écran 20. Le câble 22 passe au travers de l'arceau 21, dans le dossier 111 et dans le siège 110. De cette manière, le câble 22 est totalement intégré dans l'assise, sans que 5 l'utilisateur puisse y avoir accès. Cette topologie évite tout arrachement intempestif du câble 22, par exemple suite à un mouvement inapproprié de l'utilisateur. Lorsque l'arceau 21 n'est pas employé, le câble peut par exemple, sortir d'une ouverture aménagée dans la partie supérieure du dossier 111. 10 Sur la figure 4, l'unité centrale 3 comprend un ou plusieurs processeurs ou microprocesseurs 30 et une ou plusieurs mémoires 31 mutuellement connectés via un bus 35. Une ou plusieurs applications informatiques - ou programmes informatiques - sont enregistrées dans la ou les mémoires 31 et dont les instructions, lorsqu'elles sont exécutées par le ou les processeurs 30 permettent 15 de réaliser les fonctionnalités décrites plus avant dans la description. La ou les mémoires 31 doivent être considérées comme un dispositif de stockage également adapté pour stocker des données et/ou des fichiers de données, et notamment un ou plusieurs fichiers vidéos et/ou un ou plusieurs 20 fichiers d'images 3D, et/ou un ou plusieurs fichiers de jeu vidéo. Il peut s'agir d'une mémoire native ou d'une mémoire rapportée telle qu'une carte Secure Digital (SD). Sur les figures 1 et 2, l'unité centrale 3 est intégrée dans l'assise 11. Plus 25 particulièrement, l'unité centrale 3 est logée dans un compartiment 4 intégré dans le siège 110. Ce compartiment 4 peut toutefois être installé dans le dossier 111. Il se présente par exemple sous la forme d'un caisson creux en plastique installé dans la mousse du siège 110 et à l'intérieur duquel sont logés les composants électroniques de l'unité centrale 3. Un dispositif de ventilation 40, par exemple 30 constitué d'un ou plusieurs ventilateurs, assure une circulation d'air dans le compartiment 4 pour un refroidissement adéquat des composants électroniques. 9 L'unité centrale 3 est alimentée électriquement par une source de courant 5. Un collecteur tournant 6 installé dans le piètement 10, et qui est compatible avec les différents degrés de liberté de l'assise 11, permet d'amener ce courant. 5 Le collecteur tournant 6 permet de créer une connexion électrique entre un stator 60 (partie fixe) et un rotor 61 (partie tournante). On utilise par exemple un collecteur à bague rotatif commercialisé par la société SERVOTECNICA sous la gamme SVTS-07. En se rapportant à la figure 3, le rotor 61 se présente sous la 10 forme d'un ou plusieurs anneaux conducteurs de l'électricité (par exemple en cuivre), fixés par une entretoise isolante sur la tige 102 du vérin 10. Le stator 60 se présente sous la forme d'un ou plusieurs anneaux installés de manière coaxiale aux anneaux du rotor 61, et qui sont fixés par une entretoise isolante dans le fût 101 du vérin 10. Le stator 60 présente un ou plusieurs « balais » (non 15 représentés) reliés à la source de courant 5. La connexion électrique entre le rotor 61 et le stator 60 est assurée par le frottement des balais sur les anneaux conducteurs. Le stator 60 est bloqué en rotation par rapport au fût 101 au moyen d'une 20 ou plusieurs dents 600. Cet élément de blocage 600 autorise toutefois une translation du stator 60 à l'intérieur du fût 101. Ainsi, la rotation de la tige 102 dans le fût 101 entraîne la rotation du rotor 61 par rapport au stator 60. Et lorsque la tige 102 coulisse dans le fût 101, c'est l'ensemble du collecteur tournant 6 qui coulisse avec ladite tige. 25 Sur les figures 1 à 3, un câble d'alimentation électrique 50 permet de connecter le fauteuil 1 à la source de courant 5 pour alimenter l'unité centrale 3, ainsi que le casque 2, de même que tout autre équipement utilisé en complément (dispositif de ventilation 40, interface homme-machine, ...). Ce câble 50 se 30 branche par exemple sur une connectique 51 installée sous le socle du piètement 11 ou de manière latérale audit socle. Un câble d'alimentation 52 connecte le -10- stator 60 à la connectique 50. On peut s'affranchir du câble 50 et de la connectique 51 en prévoyant de brancher le câble 102 directement sur la source de courant 5. Ce câble 52 court dans un espace cylindrique 1010 aménagé à l'intérieur du fût 101, autour de la tige 102. Le câble 52 est avantageusement 5 spiralé dans l'espace 1010, autour de la tige 102 de sorte qu'il puisse facilement suivre le mouvement de translation verticale du collecteur 6 lors de la montée ou descente de l'assise 11. Un autre câble d'alimentation 53 passe à l'intérieur de la tige 102 et connecte le rotor 61 à l'unité centrale 3. Grâce à cette solution technique, le câblage électrique entre la source de courant 5 et l'unité centrale 3 10 n'est pas enroulé autour du piètement 10 lorsque l'assise 11 tourne par rapport audit piètement. En outre, le câblage électrique est totalement intégré dans le piètement 10, et de fait rendu inaccessible à l'utilisateur. L'unité centrale 3 est avantageusement connectée à un capteur de pression 15 adapté pour détecter ou non la présence d'un utilisateur sur l'assise 11. En pratique, ce capteur de pression est installé dans le siège 110 ou sous le socle du piètement 10. Aussi, en l'absence de signal émis par le capteur de pression, l'unité centrale 3 peut automatiquement se mettre en veille. On peut également prévoir que l'unité centrale 3 ne soit alimentée électriquement que lorsque le 20 capteur de pression émet un signal, c'est-à-dire que dans le cas où un utilisateur est installé dans l'assise 11. L'unité centrale 3 reçoit des instructions de commande pour l'affichage des images virtuelles sur l'écran 20 du casque 2. Par exemple, ces instructions de 25 commande permettent de sélectionner un des fichiers enregistrés dans la mémoire 31 de l'unité centrale 3, pour afficher une vidéo ou une image 3D, ou un jeu vidéo spécifique. Les instructions de commande peuvent également permettre des mises à jour des différentes applications informatiques intégrées dans la mémoire 31. Ces instructions de commande permettent de faire fonctionner le 30 fauteuil 1 de manière indépendante mais peuvent également faire fonctionner une flotte de fauteuils à l'unisson. Par exemple, si le fauteuil 1 est utilisé dans le domaine du cinéma pour de la réalité virtuelle, il sera possible de lancer de manière synchronisée une expérience en réalité virtuelle pour l'ensemble des fauteuils présents dans une même salle. Les spectateurs pourront alors profiter d'une expérience commune. 5 Sur les figures 1 et 2, l'unité centrale 3 est connectée à un module de communication sans fil 32 également intégré dans l'assise 11, et plus particulièrement logé dans le compartiment 4. Le module 32 se présente par exemple sous la forme d'un module Wifi ou d'un module Bluetooth et dont 10 l'antenne est positionnée hors du compartiment 4 pour recevoir aisément des instructions de commande émises depuis un terminal informatique 7. Ce dernier peut par exemple se présenter sous la forme d'un ordinateur fixe ou portable, d'une tablette tactile, ou d'un téléphone mobile intelligent (Smartphone). 15 Dans la variante de réalisation de la figure 5, un câble 54 permet de connecter le fauteuil 1 au terminal informatique 7. Ce câble 54 est par exemple un câble Ethernet, RJ45 ou USB, qui se branche sur la connectique 51 aménagée sur le socle du piètement 11. Le câble 52 précité peut également être adapté pour transmettre au stator 60, en plus du courant électrique, les instructions de 20 commande émises depuis le terminal informatique 7 et qui transitent par la connectique 51. Un autre câble dédié peut toutefois être employé, lequel autre câble est installé dans le fût 101 de la même façon que le câble 52. L'agencement des différents éléments et/ou moyens et/ou étapes de 25 l'invention, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, ne doit pas être compris comme exigeant un tel agencement dans toutes les implémentations. En tout état de cause, on comprendra que diverses modifications peuvent être apportées à ces éléments et/ou moyens et/ou étapes, sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de réalité virtuelle ou de réalité augmentée comprenant un casque (2) de réalité virtuelle ou de réalité augmentée pourvu d'un écran d'affichage (20) et propre à être installé sur la tête d'un utilisateur, lequel casque est connecté par câble à une unité centrale (3) adaptée pour générer des images virtuelles destinées à être affichées sur ledit écran d'affichage, se caractérisant par le fait qu'il comprend en outre: - un fauteuil (1) comprenant : o un piètement (10), o une assise (11) montée pivotante sur le piètement (10), laquelle assise est pourvue d'un siège (110) et d'un dossier (111), - l'unité centrale (3) est intégrée dans l'assise (11) et est alimentée électriquement par une source de courant (5), - un collecteur tournant (6) installé dans le piètement (10) assure une connexion électrique entre : o un stator (60) solidaire du piètement (10) et connecté à la source de courant (5), et o un rotor (61) solidaire de l'assise (11) et connecté à l'unité centrale (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel : - l'unité centrale (3) est connectée à un module de communication sans fil (32), - le module de communication sans fil (32) est intégré dans l'assise (11), - le module de communication sans fil (32) est adapté pour recevoir des instructions pour commander l'unité centrale (3). -13- 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le stator (60) du connecteur tournant (6) est connecté à un câble (52) au travers duquel transitent des instructions pour commander l'unité centrale (3). 5 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité centrale (3) comprend une mémoire (31) dans laquelle sont enregistrés un ou plusieurs fichiers vidéos et/ou un ou plusieurs fichiers d'images 3D, et/ou un ou plusieurs fichiers de jeu vidéo. 10 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le piètement (10) intègre un actionneur (100) adapté pour ajuster la position verticale de l'assise (11), le collecteur tournant (6) étant en prise avec ledit actionneur. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel : 15 - l'actionneur est un vérin (100) comprenant un fût (101) à l'intérieur duquel est montée glissante et pivotante une tige creuse (102), l'assise (11) étant solidarisée à ladite tige, - le stator (60) du collecteur tournant (6) est monté mobile en translation à l'intérieur du fût (101) et bloqué en rotation par rapport audit fût, 20 - le rotor (61) du collecteur tournant (6) est solidaire de la tige creuse (102), - un câble d'alimentation électrique (52) connecte le stator (60) à la source de courant (5), lequel câble court dans un espace cylindrique (1010) aménagé à l'intérieur du fût (101), autour de la tige (102), - un autre câble d'alimentation électrique (53) passe à l'intérieur de la tige 25 (102) et connecte le rotor (61) à l'unité centrale (3). 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le câble d'alimentation électrique (52) connectant le stator (60) à la source de courant (5), est spiralé dans l'espace cylindrique (1010), autour de la tige (102). 30 -14- 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité centrale (3) est logée dans un compartiment (4) intégré dans l'assise (11). 5 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel un dispositif de ventilation (40) assure une circulation d'air dans le compartiment (4). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité centrale (3) est connectée à un capteur de pression adapté pour détecter 10 ou non la présence d'un utilisateur sur l'assise (11).