Brevet FR3074309A1 — publié le 20190531

DISPOSITIF OPTIQUE FACILITANT LA LECTURE. 1. Domaine de l'invention. La présente invention concerne un dispositif optique. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif optique de filtrage facilitant la lecture de contenus, notamment textuels, pour des personnes sujettes à la dyslexie. 2. Etat de l'art. La dyslexie est communément définie comme un ensemble de troubles de la lecture qui apparaissent à l'enfance. Il s'agit de troubles 15 spécifiques d'apprentissage dont les causes apparaissent complexes et ont fait et font toujours l'objet de nombreuses études dans des domaines variés. Il est généralement exclu de considérer que les causes de la dyslexie puissent être uniquement d'ordre sensoriel, social ou psychologique. Des études menées dans le domaine des neurosciences permettent 20 de penser qu'il pourrait s'agir d'un trouble neurologique spécifique. Les progrès réalisés dans le domaine de l'imagerie médicale ont pu mettre en évidence le rôle de certaines zones du cerveau dans les processus de lecture et de maîtrise du langage. Les solutions apportées pour traiter les troubles de la dyslexie 25 s'appuient sur des travaux et activités ludiques selon les difficultés propres à chaque sujet. L'objectif d'un tel accompagnement est d'apporter au sujet objet de troubles une autonomie en matière de lecture. Les méthodes connues sont développées autour de travaux dans des domaines tels que la psychologie, la psychomotricité et l'orthoptie, par exemple. 30 Récemment, des études ont été conduites, établissant une corrélation entre des particularités propres au mécanisme de la vision et la présence de troubles spécifiques de la dyslexie. La publication "Left-right asymmetry of the Maxwell spot centroids in adults without and with dyslexia (Le 2 Floch A, Ropars G. 2017, Proc. R. Soc. B 284: 20171380, http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2017.1380) mentionne le rôle des fovéas, situées dans l'ceil humain, dans la construction des images perçues, au niveau cérébral, et le fait que des caractéristiques identiques ou sensiblement 5 identiques pour chacun des yeux d'un même sujet entraînent chez lui des dysfonctionnements dans le processus de la vision au niveau cérébral. La transmission d'une image miroir d'un hémisphère à l'autre perturbe sensiblement le processus de lecture d'éléments graphiques ou de contenus textuels chez des sujets présentant des troubles caractéristiques de la dyslexie. 10 3. Résumé de l'invention. L'invention permet d'améliorer au moins certains des inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif optique, de filtrage, adapté à faciliter la lecture de contenus, tels que des contenus graphiques, sur tous type de supports, et notamment sur un support papier ou sur un écran. Le dispositif proposé opère des périodes successives d'ouverture et de fermeture d'un espace ou plan de vision, au moins dans le spectre de la lumière visible. La lumière reçue via l'espace ou le plan de vision est ainsi transmise ou inhibée (voire supprimée) périodiquement, par un obstacle (filtre polarisant) mis en oeuvre par le dispositif optique, selon des cycles successifs opérés à une fréquence prédéterminée. Les périodes successives d'ouverture de l'espace de vision ont chacune une durée comprise dans un intervalle de valeurs allant de 15 à 35% de la durée totale des cycles opérés. Le dispositif optique selon l'invention comprend une unité de contrôle et un ou plusieurs (par exemple deux) modules de filtrages chacun adaptés à occulter (inhiber) périodiquement la lumière (en opérant une fermeture de l'espace de vision) dans un spectre de lumière visible. Le dispositif optique est configuré pour l'ouverture et la fermeture (ou l'inhibition) périodique d'un espace de vision traversé par de la lumière, dans un spectre de lumière visible, selon des cycles successifs opérés à une fréquence prédéterminée. Il est configuré pour opérer ces périodes successives d'ouverture et de fermeture d'un espace 3 de vision de sorte que chacune des périodes d'ouverture ait une durée comprise dans un intervalle de valeurs allant de 15 à 35% de la durée totale des cycles opérés. Un tel dispositif prend, par exemple, la forme d'une monture de 5 lunettes comprenant, en lieu et place des habituels verres correcteurs, un ou plusieurs éléments filtrants comprenant des cristaux liquides contrôlables utiles au contrôle de la polarisation de la lumière qui leur est appliquée. Le dispositif comprend par exemple, une unité de contrôle miniaturisée, embarquée dans la monture, et adaptée au contrôle de l'orientation des cristaux liquides. Cette 10 polarisation est variable dans le temps, sous contrôle de l'unité de contrôle précitée. Selon une variante, le dispositif optique de filtrage prend la forme d'un plan filtrant adapté à être positionné sur ou devant un écran d'un dispositif de restitution graphique. 15 Avantageusement la fréquence prédéterminée des cycles (par exemple de polarisation de la lumière reçue) ainsi opérés est comprise dans un intervalle de valeurs allant de 60 à 90 Hz. Selon un mode de réalisation de l'invention, le module de filtrage comprend des éléments polarisants et des éléments de type cristaux liquides 20 adaptés à une polarisation de la lumière reçue, transmise via un espace de vision. Selon un mode de réalisation de l'invention, la fermeture réalisée de l'espace de vision dans un spectre de lumière visible est réalisée par l'orientation de cristaux liquides assemblés en une ou plusieurs surfaces (ou un 25 ou plusieurs plans) dans le dispositif optique selon l'invention. Les termes « espace de vision» sont à interpréter ici comme tout ou partie du champ de vision d'un sujet humain. Il peut s'agir du champ de vision d'un oeil pris isolément ou de la combinaison du champ de vision des deux yeux, ou d'un sous-ensemble de l'un ou l'autre de ces variantes. Les termes 30 « plan de vision » signifient alors une section de l'espace de vision tel que précédemment défini par un plan perpendiculaire à la direction moyenne de la 4 lumière transmise via l'espace de vision, depuis un support observé et jusqu'à un oeil ou jusqu'aux yeux d'un sujet. Ainsi, l'«espace de vision » peut se définir comme une portion d'espace comprise entre les yeux d'un sujet humain et un objet visualisable par 5 ce sujet, par l'un ou l'autre de ses yeux, ou les deux. Un « plan de vision » est à interpréter ici comme un plan définissant une coupe de cet espace. Ainsi les termes « ouverture d'un espace de vision » ou « ouverture d'un plan de vision » sont à interpréter ici comme une transmission normale (non délibérément altérée ou inhibée par un artifice) de la lumière visible, 10 transmise via l'espace de vision. A contrario, les termes « fermeture d'un espace de vision » ou «fermeture d'un plan de vision » sont à interpréter ici comme l'établissement et le maintien d'une barrière (d'un filtre ou d'un obstacle), plus ou moins opaque, à la transmission de la lumière visible, via l'espace de vision, pour une durée prédéterminée. Une alternance d'opérations 15 d'ouvertures et de fermetures (d'inhibition de la lumière reçue) d'un même espace de vision constitue ainsi une opération de « filtrage » au sens de la présente description. Avantageusement, l'utilisation d'une gamme de fréquences des cycles d'ouverture et de fermeture de l'espace de vision, à partir de 60 Hz, 20 permet de s'affranchir des effets connus de clignotements (ou scintillements) perceptibles par l'ceil de l'être humain, la limite de perception du clignotement par l'oeil se situant aux alentours de 60 Hz, pour l'être humain (hors considération des espèces animales). Avantageusement, l'alternance de périodes d'ouverture et de 25 fermeture de l'espace de vision dans le spectre de la lumière visible, orienté vers un support, permet une "focalisation" du cerveau d'un sujet regardant ce support, sur une image représentative du contenu représenté sur le support observé, puis, une disparition de cette même image de la vue du sujet avant qu'elle ne soit transmise sous forme d'image miroir entre un hémisphère 30 cérébral et l'autre hémisphère cérébral de ce sujet regardant ce support. Le délai requis pour que le cerveau transmette une image, perçue par entre 5 un hémisphère et l'autre hémisphère, sous forme d'image miroir pour ce dernier, est de l'ordre de 10 ms. Ainsi, le cerveau privilégie l'image transmise, à partir du support observé, par rapport à son image miroir, et la confusion existante chez le sujet 5 qui présente une forte similarité des caractéristiques de ses deux fovéas, est moindre ou sensiblement diminuée pour la lecture du contenu (graphique et/ou textuel) représenté sur le support, à travers le dispositif optique de filtrage, notamment lorsque ce contenu est représentatif d'un ou plusieurs contenus textuels. 10 Avantageusement, le dispositif optique de filtrage selon l'invention est fonctionnel avec de la lumière naturelle ou de la lumière polarisée. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de filtrage opère simultannément un filtrage dans l'espace de vision ou le plan de vision de façon identique ou similaire pour les deux yeux d'un sujet l'utilisant. 15 L'invention concerne également une méthode de filtrage optique dans un dispositif optique, le dispositif comprenant une unité de contrôle et un module de filtrage optique adaptés à l'ouverture et à la fermeture d'un espace de vision dans un spectre de lumière visible, la méthode comprenant des 20 ouvertures et fermetures périodiques d'un espace de vision par cycles successifs opérés à une fréquence prédéterminée avec des périodes d'ouverture successives de l'espace de vision ayant chacune une durée comprise dans un intervalle de valeurs allant de 15 à 35% de la durée des cycles opérés. 25 4. Liste des figures. L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description 30 faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est un schéma de représentation d'un signal EL de commande (contrôle) d'un module de filtrage optique LIMOD 6 selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention. - la figure 2 est une représentation structurelle de l'architecture d'un dispositif optique FILT selon un mode de réalisation 5 particulier et non-limitatif de l'invention. 5. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention. Sur la figure 2, les modules représentés sont des unités 10 fonctionnelles, qui correspondent ou non à des unités physiquement distinguables. Par exemple, ces modules ou certains d'entre eux sont regroupés dans un unique composant. A contrario, selon d'autres modes de réalisation, certains modules sont composés d'entités physiques séparées. 15 La figure 1 est une représentation temporelle d'un signal EL de commande d'ouverture et de fermeture d'un espace ou plan de vision dans le spectre de la lumière visible, dans un dispositif optique de filtrage FILT, selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention. Le signal EL varie selon le temps t et prend périodiquement deux états successifs. Selon le 20 mode de réalisation préféré, une assertion du signal EL à l'état haut contrôle une ouverture de l'espace de vision à travers le dispositif optique FILT susceptible de transmettre la lumière visible, de manière globalement discontinue, d'un contenu graphique et/ou textuel à partir d'un support quelconque, tel qu'un livre ou un écran, par exemple. 25 Selon un raisonnement similaire, le signal EL contrôle la fermeture (obturation ou inhibition) de l'espace de vision lorsqu'il est positionné à l'état bas. Le signal EL est un signal périodique de fréquence prédéterminé Fd tel que Fd = 1 / (T1 +T2). T1 est la période d'ouverture de l'espace ou plan de vision, dans le spectre de la lumière visible, soit une période de transmission de 30 la lumière reçue depuis un support portant un motif représentant un contenu graphique et/ou textuel vers lequel l'espace de vision est orienté. T2 est la période durant laquelle l'espace de vision est obturé (fermé) ou que la 7 transmission de la lumière visible est interrompue ou inhibée, ou encore, en d'autres termes la période pendant laquelle le contenu graphique et/ou textuel présent sur un support vers lequel l'espace de vision est orienté n'est plus normalement perceptible par l'oeil ou les yeux en effectuant une visualisation ou une lecture. Les termes "contenu graphique" sont à interpréter ici comme n'importe quel contenu représenté sur un support quelconque, notamment au format papier mais pas seulement, et constitué d'éléments élémentaires tels que, à titre d'exemple des points ou pixels juxtaposés, de sorte que le contenu représente des éléments de formes variées et notamment un ou plusieurs 10 contenus textuels construits à partir de signes ou de symboles d'un ou plusieurs alphabets. Ainsi un contenu textuel apposé sur un support correspond ici à un contenu interprétable dans un ou plusieurs langages, susceptible d'être lu et interprété par un sujet, utilisateur du dispositif optique de filtrage, positionné de 15 sorte à ce qu'un sujet puisse regarder le support (livre ou écran, par exemple) pour une opération de lecture ou de visualisation. Un tel dispositif optique de filtrage est, à titre d'exemple, une paire de lunettes, un casque, un masque, un écran intercalaire, un plan filtrant configuré pour être disposé devant ou contre un écran de restitution. Cette liste d'exemples n'étant pas exhaustive. 20 Selon un mode de réalisation de l'invention, le rapport cyclique T1 / (T1+T2) entre les périodes d'ouverture et de fermeture (ou inhibition) de l'espace de vision, respectivement de durée T1 et T2, a une valeur comprise entre 15% et 35% du cycle, et la fréquence Fd de variation du signal EL est comprise entre 60 Hz et 90 Hz. 25 Préférentiellement, le rapport cyclique Ti / (T1+T2) entre les périodes d'ouverture et de fermeture (ou inhibition) de l'espace de vision, respectivement de durée T1 et T2, a une valeur comprise entre 22% et 32% du cycle, et la fréquence Fd de variation du signal EL est comprise entre 70 Hz et 30 85 Hz. Plus préférentiellement, la fréquence du signal est égale à 70 Hz ou 84 Hz et le rapport cyclique T1 / (T1+T2) est égal à 20%. 8 Avantageusement, le signal de contrôle EL peut être aisément forcé de façon prolongée dans son état associé à une activation du faisceau lumineux, ce qui correspond à un débrayage de la méthode de filtrage optique mise en oeuvre dans le dispositif FILT selon l'invention. Il serait ainsi possible 5 de ne pas mettre en oeuvre la méthode de filtrage optique, dans un dispositif de filtrage selon l'invention, dans le cas où, pour un sujet non dyslexique, une gêne visuelle apparaitrait du fait de la discontinuité d'ouverture de l'espace de vision, et sans avoir alors à successivement retirer de / apposer dans l'espace de vision, le dispositif. 10 Avantageusement, il est possible d'affiner le réglage de la fréquence Fd dans l'intervalle de valeurs décrit dans le but d'adapter la période T à la sensibilité d'un utilisateur du dispositif optique FILT de filtrage, dans la gamme de fréquences indiquée. En effet, chaque individu possède une sensibilité 15 propre en termes de vision et perçoit plus ou moins des variations de fréquence d'un faisceau lumineux. Ainsi, un réglage fin peut être rendu accessible à l'utilisateur par l'intermédiaire d'un bouton de réglage, d'un curseur, implémenté matériellement ou via une interface utilisateur quelconque (éléments graphiques d'un menu sur un écran de contrôle, par exemple, ou sur une 20 dispositif de contrôle à distance). La figure 2 est une représentation structurelle du dispositif optique FILT de filtrage selon un mode de réalisation particulier et non-limitatif de l'invention. Cette figure représente l'architecture globale du dispositif optique 25 FILT, encore communément appelé « lunettes » ou « casque ». Le dispositif optique FILT comprend deux modules principaux qui sont une unité de contrôle CTRLU et un module de filtrage LIMOD. L'unité de contrôle CTRLU est le coeur du système en termes de contrôle et comprend un circuit bistable (ou hacheur) classique, adapté à la génération du signal EL. Le circuit de hachage bistable 30 de l'unité de contrôle CTRLU délivre le signal EL caractérisé par la fréquence Fd et par son rapport cyclique Ti / (T1 + T2). Bien évidemment l'unité de contrôle CTRLU comprend tous les éléments usuels mis en oeuvre dans une telle architecture, tels que, à titre d'exemples, un ou plusieurs amplificateurs opérationnels, des résistances et capacités, une ou plusieurs diodes, une 9 alimentation (éventuellement sur batterie(s)), un circuit de remise à zéro, un circuit de supervision d'alimentation, une interface de puissance, un amplificateur de courant, la liste de ces éléments n'est pas exhaustive. Les détails architecturaux de l'unité de contrôle CTRLU ne sont pas décrits plus 5 encore dans la mesure où ceux-ci ne sont pas utiles à la compréhension de l'invention. Selon un mode de réalisation de l'invention, le module CTRLU comprend un circuit bistable construit autour d'un amplificateur opérationnel, couplé à un circuit d'amplification de courant. Le module optique de filtrage LIMOD est un module comprenant une ou plusieurs surfaces comprenant des 10 cristaux liquides polarisés dont la polarisation est commandée électriquement par signal électrique. Le module LIMOD est alors adapté au filtrage d'une lumière transmise dans le spectre de la lumière visible, ou sensiblement plus large. Avantageusement, l'espace de vision peut être plus ou moins filtré pour être alors configuré pour la lecture optimisée d'une surface plus ou moins 15 grande. Une telle focalisation peut être réalisée par l'utilisation d'éléments optiques additionnels (lentilles) ou encore d'éléments mécaniques (diaphragmes, par exemple), ou les deux à la fois. Ainsi, le module de filtrage est par exemple implémenté sous la forme de montures de lunettes comprenant une ou des surfaces translucides, en lieu et place des verres correcteurs de 20 lunettes correctrices, lesquelles surfaces sont porteuses d'éléments de type cristaux liquides pouvant être orientés par polarisation. Par exemple, une surface porteuse peut être configurée pour comprendre des vitrages entre lesquels sont pris en sandwich un cristal liquide nématique sous forme de gouttelettes immobilisées dans un polymère entre deux surfaces de verre 25 recouverte d'une couche métallique fine pour constituer un condensateur. Le module de filtrage ainsi réalisé passe par exemple d'un état légèrement opaque sous tension à un état translucide en l'absence de tension. Les cristaux liquides, de par leurs structures chimiques variables, peuvent se comporter comme des dipôles capables d'êtres orientés selon des 30 lignes de champs, sous l'action d'un champ électrique. De ce fait, le module de filtrage optique LIMOD peut opérer une variation de la directivité de lumière transmise dans l'espace de vision en créant un phénomène de directivité des rayons lumineux en provenance d'un support 10 visualisé par un sujet. Les détails d'implémentation des éléments filtrants à cristaux liquides (éléments polarisants) ne sont pas décrits plus encore ici, car bien connus de l'homme du métier et n'étant pas utiles à la compréhension de l'invention. 5 Les termes « fermeture», « obturation », ou encore « inhibition» de la lumière transmise dans l'espace de vision décrit, lequel est orienté entre un support visualisé ou lu et les yeux d'un sujet, doivent être interprétés ici comme correspondant à une atténuation partielle ou totale de l'amplitude de lumière transmise, du fait du filtrage optique opéré par le mécanisme induit de directivité 10 de la lumière perçue par le sujet, grâce à la polarisation effectuée par le module de filtrage optique LIMOD. Avantageusement, le dispositif optique de filtrage FILT opère une polarisation verticale ou sensiblement verticale de la lumière reçue, transmise depuis un support visualisé ou lu. Ainsi, lorsque ce support est un écran ou un 15 quelconque dispositif de restitution (de type afficheur) lui-même polarisé à +45°, 00, ou -450 par rapport à la verticale, ce qui est fréquemment le cas pour les équipements de restitution de contenus visuels (TV, ordinateur, smartphone, par exemple), une transmission de la lumière entre le support visualisé et les yeux d'un sujet observant ce support reste toujours possible. Par opposition, et 20 selon un raisonnement similaire, si le dispositif de filtrage optique FILT comprenait un module LIMOD polarisant la lumière reçue avec un axe de polarisation à +45° et utilisé pour la lecture d'un contenu sur un dispositif de restitution (écran, afficheur) polarisant la lumière émise avec un axe de polarisation de -45°, il y aurait obturation totale ou quasi-totale de la lumière 25 transmise dans l'espace de vision, même en position d'ouverture du dispositif FILT. C'est la capacité à procéder à des ouvertures et fermetures, successivement, de l'espace de vision entre un support de lecture visualisé et un sujet opérant la lecture, lequel support présente un ou plusieurs contenus 30 graphiques et/ou textuels, sous contrôle du module bistable de l'unité CTRLU, qui permet avantageusement au cerveau d'un sujet de privilégier une image plutôt que son image miroir, perçue à partir du support lorsque ce dernier est 11 observé via le dispositif optique de filtrage FILT selon l'invention. Avantageusement, cela permet d'aider conséquemment la lecture et le déchiffrage de contenus textuels, chez un sujet présentant des troubles dyslexiques. 5 Avantageusement, l'unité de contrôle CTRLU comprend en sortie un signal EL d'ouverture (ou de fermeture / obturation / inhibition) de l'espace de vision, connecté en entrée du module de filtrage optique LIMOD. En d'autres termes, les variations du signal EL de contrôle du dispositif de filtrage optique LIMOD, opérées par l'unité de contrôle CTRLU 10 comprenant un circuit bistable, à une fréquence prédéterminée Fd, permettent d'agir sur le filtrage de la lumière reçue depuis un support portant un contenu graphique. Ainsi, ce contenu graphique est successivement visible puis moins (ou plus du tout) par un sujet l'observant, selon des cycles successifs de longueur totale T opérés à la fréquence Fd prédéterminée, ce qui permet 15 d'accroitre la lisibilité du contenu observé pour un sujet présentant des troubles dyslexiques. Selon l'invention, les périodes d'ouverture successives Ti de l'espace de vision ont chacune une durée comprise dans un intervalle de valeurs allant de 15 à 35% de la durée T des cycles opérés. L'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation décrits ci- 20 avant, mais s'applique à tout dispositif optique de filtrage de la lumière reçue, adapté à l'observation d'un contenu graphique et/ou textuel sur un support quelconque (écran ou livre, par exemple), mettant en oeuvre des opérations successives d'ouverture d'un espace de vision et de fermeture de ce même espace de vision, périodiquement, selon des cycles successifs opérés à une 25 fréquence Fd prédéterminée entre 60 Hz et 90 Hz telle que les périodes d'ouverture Ti successives ont chacune une durée comprise dans un intervalle de valeurs allant de 15 à 35% de la durée T des cycles opérés. Par exemple et selon une variante, l'ouverture et la fermeture de l'espace de vision ou du plan de vision peut être réalisée par une mise en oeuvre d'un ou plusieurs éléments 30 mécaniques contrôlés selon la méthode décrite (fréquence REVENDICATIONS1. Dispositif optique (FILT) comprenant une unité de contrôle (CTRLU) et un module de filtrage (LIMOD) adapté à l'ouverture et à la fermeture d'un espace de vision dans un spectre de lumière visible, caractérisé en ce que ledit dispositif optique (FILT) est configuré pour ouvrir et fermer périodiquement ledit espace de vision n des cycles successifs opérés à une fréquence (Fd) prédéterminée et en ce que le dispositif optique (FILT) est configuré pour opérer des périodes d'ouverture successives (Ti) dudit espace de vision ayant chacune une durée comprise dans un intervalle de valeurs allant de 15 à 35% de la durée (T) desdits cycles opérés. 2. Dispositif optique (FILT) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fréquence (Fd) prédéterminée est comprise dans un intervalle de valeurs allant de 60 à 90 Hz. 3. Dispositif optique (FILT) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit module de filtrage (LIMOD) comprend des éléments polarisants et des éléments de type cristaux liquides adaptés à une polarisation de la lumière reçue, transmise via ledit espace de vision. 4. Dispositif optique (FILT) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite polarisation de la lumière reçue via ledit espace de vision est une polarisation verticale. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est d'un type compris dans la liste : une paire de lunettes, un casque, un masque, un écran intercalaire, un plan filtrant configuré pour être disposé devant ou contre un écran de restitution. 5. Méthode de filtrage optique, dans un dispositif optique (FILT) comprenant une unité de contrôle (CTRLU) et un module de filtrage (LIMOD) adapté à l'ouverture et à la fermeture d'un espace de vision 13 dans un spectre de lumière visible, ladite méthode étant caractérisée en ce qu'elle comprend des ouvertures et fermetures périodiques d'un espace de vision par cycles successifs opérés à une fréquence (Fd) prédéterminée et en ce que les périodes d'ouverture successives (T1) dudit espace de vision ont chacune une durée comprise dans un intervalle de valeurs allant de 15 à 35% de la durée (T) desdits cycles opérés.