INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le dispositif peut comprendre en outre, dans le plan (X,Y), au moins une autre surface d'émission S xy distincte de la surface d'émission S. L’autre surface d'émission S xy peut être discrétisée en zones d’émission élémentaires comprenant des points d'émission adaptés pour émettre une onde lumineuse selon une direction contenue dans un domaine angulaire déterminé selon un axe optique centré par rapport à un point Pr xy et dirigé vers la surface d'émission S xy , le point Pr xy étant associé à la position de l’œil, après rotation de l’œil dans son orbite vers la surface d'émission S xy .
Le dispositif peut comprendre en outre, dans le plan (X,Y), au moins une autre surface d'émission S identique à la surface d'émission S. L’autre surface d'émission S peut être discrétisée en zones d’émission élémentaires comprenant des points d'émission configurés pour émettre une onde lumineuse selon une direction contenue dans un domaine angulaire défini selon l’axe Z et centré par rapport à un point Pt xy associé à la translation de l’œil dans le plan (X,Y).
Avantageusement, les zones d’émission élémentaires peuvent avoir une taille dans le plan (X,Y) comprise entre 200 μm et 800 μm.
Un autre objet de l'invention est un système optique portable d’affichage de données transparent comprenant un dispositif de projection d'une image. Le système est un système de lunettes ou un casque à réalité augmentée.
L’invention fournit également un procédé pour la fabrication du dispositif de projection d'une image. Le procédé comprend une phase de conception du dispositif et une phase de fabrication matérielle du dispositif ainsi conçu. La phase de conception comprend les étapes consistant à : - discrétiser la surface d'émission S en de zones d’émission élémentaires , chaque zone d’émission élémentaire comprenant un sous-ensemble de de points d'émission ; - répartir le sous-ensemble de de points d'émission selon distributions de points d'émission ; - pour chaque zone d’émission élémentaire , affecter distributions de points d'émission à pixels de l’image à projeter ; - déterminer, pour chaque distribution de points d'émission , la direction du vecteur d’onde de l’onde lumineuse émise par les points d'émission , le vecteur d’onde étant contenu dans un domaine angulaire défini à partir du nombre de zones d’émission élémentaires discrétisant la surface d'émission S et de la position de la zone d’émission élémentaire sur la surface d'émission S.
Le dispositif de projection d’image selon les modes de réalisation de l’invention permet d’améliorer la qualité, en particulier le contraste, de projection des images sur la rétine d’un utilisateur, à partir d’une répartition apériodique de points d’émission optimisée sur une surface d’émission discrétisée, d’une augmentation de la densification des points d'émission sur une surface d’émission et de configurations d’isolignes.
Un tel dispositif permet en outre de faciliter et d’accélérer le procédé pour la fabrication du dispositif.
En particulier, pour chaque zone d’émission élémentaire , le domaine angulaire peut être dirigé selon un vecteur central orienté de la zone d’émission élémentaire vers un point d’impact central dans le plan (X,Y) au niveau de la pupille P. La direction angulaire du vecteur central dans le plan (X,Y,Z) est caractérisé par des angles et déterminés par rapport à l’axe optique Z dans les plans (X,Z) et (Y,Z) respectivement. A titre d’illustration, la projection dans le plan (X,Z) du vecteur central du domaine angulaire de la zone d’émission élémentaire est représentée sur la figure 5. L’angle correspond à l’angle entre l’axe optique Z et la direction de la projection de la zone d’émission élémentaire vers la coordonnée du point impact central sur l’axe X, comme représenté sur la figure 5. Les angles et associés au vecteur central peuvent être définis à partir du domaine angulaire, du nombre total de zones élémentaires discrétisant la surface d'émission S et de la position de la zone d’émission élémentaire sur la surface d'émission S (représentée par exemple par les indices de la zone ). Les angles et associés au vecteur central peuvent ainsi être définis selon les équations (07) et (08) suivantes :
Avantageusement, pour chaque point d'émission correspondant à l’intersection d’un guide d’onde et d’une électrode d’une distribution de points d'émission d’une zone d’émission élémentaire (comme représenté sur la figure 4), la direction angulaire du vecteur d’onde dans le plan (X,Y,Z) peut être caractérisé par des angles et déterminés par rapport à l’axe optique Z dans les plan (X,Z) et (Y,Z) respectivement. En particulier, chaque hologramme associé à un point d'émission de la distribution de points d'émission peut encoder les directions angulaires et définis selon les équations (09) et (10) suivantes :
Dans les équations (09) et (10) précédentes, la grandeur correspond à la résolution angulaire de l’image et dépend du niveau de netteté désirée sur l’affichage. Par exemple, une résolution angulaire considérée comme une valeur de limite visuelle de résolution angulaire (c’est-à-dire une limite séparable) correspond à un angle d’une minute d’arc égale à l’angle de (et converti en radians dans les calculs des équations précédentes). Il est à noter que les équations (09) et (10) précédentes sont donc obtenues avec une approximation des petits angles (i.e. ). Il peut dans ce cas être considéré qu’en dessous de cette valeur l’œil ne peut pas percevoir la pixellisation d’une image à projeter sur la rétine R.
Pour chaque zone d’émission élémentaire , les faisceaux émis par les points d'émission peuvent impacter le plan de la pupille P autour du point d’impact central sur une étendue d’impact . Par exemple et sans limitation, l’étendue d’impact peut être considérée uniforme pour toutes les zones d’émission élémentaires de la surface d'émission S. L’étendue des impacts des points d'émission dans le plan de la pupille P peut notamment prendre en compte l’étendue du domaine angulaire de la zone d’émission élémentaire et la contribution d’une diffraction des points d'émission.
Les coordonnées et du point d’impact central sur l’axe X et l’axe Y respectivement, dans le plan de la pupille P, peuvent être exprimés selon les équations (11) et (12) suivantes :
Dans les équations (11) et (12) précédentes, les grandeurs et correspondent à la taille de la zone d’émission élémentaire selon l’axe X et l’axe Y respectivement, comme représenté sur la figure 5. Les tailles et peuvent dépendre des dimensions associées aux guides d’ondes et aux d’électrodes, de leurs répartition dans le plan de surface d'émission S, ainsi que des nombres de guides d’ondes et d’électrodes de la zone élémentaire .
La discrétisation de la surface d'émission S en zones d’émission élémentaires peut être uniforme, les grandeurs et étant alors des valeurs de tailles constantes pour toutes les zones élémentaires , et pouvant être définies à partir de la taille de la surface d'émission S et du nombre total de zones élémentaires discrétisant la surface S, selon les équations (13) et (14) suivantes :
Par exemple et sans limitation, les grandeurs et peuvent être équivalentes à une même grandeur égale à 0.5 mm. Dans les équations (13) et (14) précédentes, les grandeurs et correspondent à la taille de la surface d'émission S selon l’axe X et l’axe Y respectivement, comme représentées sur les figures 3 et 5. En particulier, la taille de la surface d'émission S peut être déterminée en fonction du diamètre de la pupille d’œil (typiquement non négligeable et choisie égale à 4 mm typiquement). En effet, la taille de la surface d'émission S peut être déterminée de manière à être supérieure à la taille d’une zone couverte uniquement par la prise en compte du cône de visualisation , c’est-à-dire en prenant en compte le diamètre de la pupille. Les grandeurs et peuvent alors être définies, avec une approximation des petits angles, selon les équations (15) et (16) suivantes :
Le module de prétraitement MP est configuré pour représenter chaque échantillon ECHi de forme de pièce mécanique par un vecteur Vi dont : - des premières composantes sont les coordonnées géométriques des éléments de surface ESij transférées sur les éléments géométriques EGMCk du maillage commun MC et ; - des deuxièmes composantes sont les valeurs d’intérêt VIij transférées sur ces éléments géométriques.
Ce prétraitement de tous les échantillons de la base de données dans des vecteurs homogènes permet de mesurer des similarités entre des maillages de différentes natures.
Ces vecteurs Vi peuvent être qualifiés de complets car ils regroupent toutes les données du maillage commun MC.
Dans un mode de réalisation, ces vecteurs complets Vi peuvent être utilisés directement pour entraîner le modèle MOD.
Mais la dimension N de ces vecteurs d’entrainement complets Vi peut être relativement importante.
Dans le mode de réalisation décrit ici, le module de prétraitement MP est configuré pour réduire le nombre de composantes de ces vecteurs d’entraînement complets Vi et générer ainsi des vecteurs d’entraînement réduits VRi.
Dans un mode de réalisation : - les premières composantes des vecteurs d’entraînement réduits VRi sont obtenues en appliquant une première analyse en composantes principales ACP1 aux coordonnées géométriques des éléments de surface ESij transférées sur les éléments géométriques EGMCk; et - les deuxièmes composantes des vecteurs d’entraînement réduits VRi sont obtenues en appliquant une deuxième analyse en composantes principales ACP2 aux valeurs d’intérêt VIij transférées à ces éléments géométriques.
Dans le mode de réalisation décrit ici l le module de prétraitement MP est configuré pour normaliser (en anglais « scaling ») les premières et les deuxièmes composantes des vecteurs d’entraînement réduits VRi.
Ainsi, et de façon très avantageuse, le module d’entraînement ME prend en entrée des vecteurs d’entraînement VRi homogènes et qui ne comportent qu’un nombre réduit de composantes (ou scalaires).
Dans le mode de réalisation décrit ici, le modèle MOD est un régresseur de type Gaussian Process.
Dans un autre mode de réalisation décrit ici, le modèle MOD est un réseau de neurones.
La représente un système numérique SYSC de conception d’une nouvelle pièce mécanique conformément à un mode particulier de réalisation de l’invention.
Dans le mode de réalisation décrit ici, ce système numérique SYSC comporte un module MOB pour obtenir un maillage initial MI* de la surface de cette nouvelle forme en éléments géométriques de maillage initial EGMIj*.
De façon très avantageuse, ce maillage peut être différent des maillages des pièces mécaniques de la base de données BD ayant servi à entraîner le modèle MOD.
Chaque élément géométrique de ce maillage initial EGMIj* est associé à des coordonnées géométriques représentatives d’une position d’un élément de surface ESj* de ladite nouvelle forme.
Dans le mode de réalisation décrit ici, le système numérique SYSC de conception comporte un module MP de prétraitement configuré pour transformer le maillage initial MI* en le maillage commun MC utilisé par le système SYSG de génération de modèle.
Elle trouve une application particulière dans l'aéronautique, par exemple pour la conception d’une aube de compresseur.
Lors de la conception d’une pièce mécanique, il est usuel que le concepteur cherche à déterminer la forme de la pièce mécanique qui optimise des critères aérodynamiques, par exemple de vitesse ou de pression.
Il recourt pour cela à des méthodes de simulation et d’optimisation numérique qui sont très couteuses en calcul.
Afin de rendre ces calculs moins complexes, certaines méthodes proposent d’obtenir un maillage de la pièce, de paramétrer ces maillages (typiquement le paramètre rayon pour une sphère) puis d’utiliser un algorithme d’optimisation qui consiste à faire varier ces paramètres. En ne travaillant que sur des paramètres, par exemple en faisant varier le rayon, et non pas sur le maillage, le processus d’optimisation est largement simplifié.
De telles méthodes sont de complexité relativement faible mais nécessitent d’entraîner le modèle avec des pièces paramétrées selon un même jeu de paramètres. Elles ne sont pas adaptées à la modélisation de pièces de géométries complexes.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un système de génération d’un modèle de prédiction d’au moins une valeur d’intérêt d’une nouvelle forme de pièce mécanique à partir d’un ensemble d’échantillons de formes de pièces mécaniques, chaque échantillon comportant un maillage initial d’une surface d’une forme de pièce mécanique en éléments géométriques de maillage initial, chaque élément géométrique de maillage initial correspondant à au moins un élément de ladite surface et étant associé à : (i) des coordonnées géométriques dudit au moins un élément de surface ; et (ii) au moins une valeur d’intérêt représentative d’une donnée physique au voisinage dudit élément de surface ; ledit système comportant un module de prétraitement configuré pour représenter les échantillons (ECHi) de formes de pièces mécaniques par des vecteurs d’entraînement (VCi, VRi) ayant tous un format commun ; et: - un module d’entraînement du modèle à partir de ces vecteurs d’entraînement, ledit modèle étant destiné à prédire des valeurs d’intérêt d’une nouvelle forme de pièce mécanique à partir d’un vecteur d’inférence audit format commun représentant ladite nouvelle forme.
Corrélativement, l’invention concerne un procédé de génération d’un modèle de prédiction d’au moins une valeur d’intérêt d’une nouvelle forme de pièce mécanique à partir d’un ensemble d’échantillons de formes de pièces mécaniques, chaque échantillon comportant un maillage initial d’une surface d’une forme de pièce mécanique en éléments géométriques de maillage initial, chaque élément géométrique de maillage initial correspondant à au moins un élément de ladite surface et étant associé à : (i) des coordonnées géométriques dudit au moins un élément de surface ; et (ii) au moins une valeur d’intérêt représentative d’une donnée physique au voisinage dudit élément de surface ; ce procédé comportant une étape de prétraitement pour représenter les échantillons (ECHi) de formes de pièces mécaniques par des vecteurs d’entraînement (VCi, VRi) ayant tous un format commun ; et - une étape d’entraînement du modèle à partir de ces vecteurs d’entraînement, ledit modèle étant destiné à prédire des valeurs d’intérêt d’une nouvelle forme de pièce mécanique à partir d’un vecteur d’inférence audit format commun représentant ladite nouvelle forme.
Les caractéristiques particulières et les avantages particuliers présentés ci-après pour le système numérique de génération de modèle s’appliquent de la même façon à ce procédé de génération.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un système numérique de conception d’une nouvelle forme de pièce mécanique, ce système comportant : - un module d’obtention d’un maillage initial de la surface de la nouvelle forme de pièce mécanique en éléments géométriques de maillage initial, chaque élément géométrique de maillage initial étant associé à des coordonnées géométriques d’au moins un élément de surface de ladite nouvelle forme ; ledit système numérique de conception comportant : - un module de prétraitement configuré pour représenter la nouvelle forme de pièce mécanique par un vecteur d’inférence dont le format est identique au format des vecteurs d’entraînement produits par ledit système de génération de modèle ; et - un module d’inférence d’un modèle identique au modèle dudit système de génération et configuré pour prédire à partir dudit vecteur d’inférence des valeurs d’intérêt de la nouvelle forme de pièce mécanique au format des deuxièmes coordonnées des vecteurs d’entraînement produits par ledit système de génération.
Corrélativement, l’invention concerne un procédé de conception d’une nouvelle forme de pièce mécanique, ce procédé comportant : - une étape d’obtention d’un maillage initial de la surface de la nouvelle forme de pièce mécanique en éléments géométriques de maillage initial, chaque élément géométrique de maillage initial étant associé à des coordonnées géométriques représentatives d’une position d’un élément de surface de ladite nouvelle forme ; - une étape de prétraitement pour représenter la nouvelle forme de pièce mécanique par un vecteur d’inférence dont le format est identique au format des vecteurs d’entraînement produits par ledit système de génération de modèle ; et - une étape d’inférence d’un modèle identique au modèle dudit système de génération et configuré pour prédire à partir dudit vecteur d’inférence des valeurs d’intérêt de la nouvelle forme de pièce mécanique au format des deuxièmes coordonnées des vecteurs d’entraînement produits par ledit système de génération.
Les caractéristiques particulières et les avantages particuliers présentés ci-après pour le système numérique de conception de pièce mécanique s’appliquent de la même façon à ce procédé de conception.
Ainsi, et d’une façon générale, l’invention propose une solution pour entraîner un modèle à partir d’échantillons de formes de pièces mécaniques et de valeurs d’intérêts connues pour ces formes de pièces mécaniques, le modèle entraîné étant ainsi conçu pour prédire les mêmes valeurs d’intérêt pour une nouvelle forme de pièce mécanique.
Comme détaillé, ci-après, l’invention propose un prétraitement des données fournies en entrée du modèle de sorte à diminuer fortement la complexité de l’entraînement de ce modèle. Le modèle entraîné par l’invention peut en ce sens être considéré comme un méta-modèle en ce qu’il permet d’approximer l’évaluation d’une fonction complexe, par une fonction moins complexe.
Plus précisément, l’invention se place dans le contexte dans lequel le concepteur dispose d’une base de données comportant, pour une pluralité de formes de pièces mécaniques, un maillage de ces pièces et des valeurs d’intérêts représentatives de performances de ladite forme pièce, par exemple des valeurs de pression, de température, de vitesse aux niveau des nœuds de ce maillage.
Les valeurs d’intérêts peuvent être associées aux nœuds du maillage mais aussi à d’autres éléments géométriques du maillage (surfaces, liaisons entre les nœuds, …).
Ces valeurs d’intérêts peuvent être obtenues par simulation. Par conséquent, dans un mode de réalisation, le système numérique de génération de modèle comporte un module de simulation numérique pour obtenir les valeurs d’intérêt au voisinage des éléments de surface des formes de pièces mécaniques.
Chaque distribution de points d'émission peut être formée de telle sorte que tous les points d'émission d'une même distribution émettent tous une onde lumineuse accordée en phase selon un même axe de propagation . Il est à noter qu’une première onde lumineuse et une deuxième onde lumineuse ayant chacune un même axe de propagation sont accordées en phase si dans un plan perpendiculaire à la valeur de la phase de la seconde onde lumineuse est sensiblement égale à la valeur de la phase de la première onde lumineuse modulo . Les ondes lumineuses émises par les points d'émission d'une même distribution peuvent se propager donc de façon parallèle entre le dispositif de projection d’image 10 et la pupille P de l’œil sur la distance , et converger sensiblement jusqu’au même point sur la rétine grâce au cristallin C de l’œil comme représenté sur la figure 1a. Dans ce cas, l’œil perçoit l’image projetée en accommodant à l’infini. Suivant une variante non représentée sur les figures, les ondes lumineuses accordées en phase et émises par les points d'émission d'une même distribution peuvent se propager suivant des directions sensiblement divergentes autour d’une direction qui cible le point (i.e. pixel d’indices ) dans le champ visuel. Dans ce cas, l’œil perçoit l’image projetée en accommodant à une distance, dite distance d’accommodation et notée d a , qui peut être de quelques mètres (i.e. d a est non égale à l’infini). Par exemple et sans limitation, la distance d’accommodation d a peut être de 2 m. Le degré de divergence d’une direction d’un et/ou de plusieurs points d'émission par rapport à la direction peut alors être déterminé à partir de la distance d’accommodation d a . L'intensité lumineuse au niveau du point résulte de la contribution de chaque onde lumineuse des points d'émission . La distribution de points d'émission est ajustée en phase et forme une onde lumineuse résultante. L’onde lumineuse résultante issue de peut être associée à une onde plane ou à une onde sensiblement sphérique si la distance d’accommodation d a de l’image projetée sur la rétine n’est pas à l’infini). Avantageusement, la répartition des points d'émission pour chaque distribution de points d'émission peut être déterminée de façon aléatoire ou pseudo-aléatoire.
La représente schématiquement une coupe transversale de la structure de la surface d'émission S du dispositif de projection d’image 10 selon le plan (X,Z). Cette structure comprend un empilement de plusieurs couches superposées dans la direction de l’axe Z.
Le dispositif 10 comprend une première couche correspondant à l’ensemble des guides d’ondes agencés parallèlement à la surface d'émission S. Chaque guide d’onde s'étend de part et d'autre de la surface d'émission S, à partir d’une position initiale vers une position finale disposées suivant un axe d’extension X’ sensiblement parallèle à l'axe longitudinal X. A titre de simplification, sur les figures 1(a) et 2, les guides d’ondes sont représentés schématiquement dans une forme rectiligne selon l’axe X. Néanmoins, l’homme du métier comprendra aisément que l’invention n’est pas limitée à une telle forme de configuration de guides d’onde.
Les guides d’ondes sont configurés pour recevoir une lumière cohérente, émise par une ou plusieurs sources laser (non représentées sur les figures), et pour propager la lumière cohérente le long de la surface d'émission S. Les guides d’ondes peuvent par exemple être formés de nitrure de silicium, et avoir une largeur (g y ), dans la direction de l’axe Y sur la , et une épaisseur (g z ), dans la direction de l’axe Z, toutes deux comprises entre 100 nm et 600 nm.
Le dispositif comprend également une deuxième couche correspondant à l’ensemble des électrodes agencées parallèlement à la surface d'émission S. Chaque électrode s'étend de part et d'autre de la surface d'émission S, à partir d’une position initiale vers une position finale disposées suivant un axe d’extension Y’ sensiblement parallèle à l'axe transversal Y. A titre de simplification, sur la figure 1a, les électrodes sont représentés schématiquement sous forme rectiligne dans la direction de l’axe Y. Néanmoins, l’homme du métier comprendra aisément que l’invention n’est pas limitée à une telle forme de configuration d’électrodes.
Les électrodes sont configurées pour recevoir une tension de polarisation (ou modulation électrique) spécifique, gérée par une ou plusieurs alimentations électriques (non représentées sur les figures), et pour propager la modulation électrique le long de la surface d'émission S. Les électrodes sont constituées d'un matériau conducteur, par exemple pour des électrodes transparentes, ce matériau conducteur peut être l’oxyde d'indium étain. Les électrodes peuvent avoir une largeur (e x ), dans la direction de l’axe X sur la figure 1a, comprise entre 2 µm et 10 µm, et une épaisseur (e z ), dans la direction de l’axe Z, dépendant du matériau conducteur. Par exemple, l’épaisseur (e z ) d’électrodes constituées d’oxyde d'indium étain peut être comprise typiquement entre 20 nm et 100 nm.
L’ensemble de électrodes est superposé à l’ensemble des guides d’ondes , parallèlement à la surface d'émission S. Chaque électrode ‘croise’ ainsi plusieurs guides d’ondes , de façon à définir plusieurs intersections (ou croisements). Chaque intersection correspond à une position d'un point d'émission . Tel qu’utilisé ici, le terme ‘intersection’ fait référence à une superposition d'un guide d’ondes (i.e. première couche) et d'une électrode (i.e. deuxième couche) non parallèles entre elles.