EP1336126A1 - Systeme de visualisation individuel - Google Patents

Systeme de visualisation individuel

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Publication number
EP1336126A1
EP1336126A1 EP01976419A EP01976419A EP1336126A1 EP 1336126 A1 EP1336126 A1 EP 1336126A1 EP 01976419 A EP01976419 A EP 01976419A EP 01976419 A EP01976419 A EP 01976419A EP 1336126 A1 EP1336126 A1 EP 1336126A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image
eye
screen
rays
micro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP01976419A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Serge Gidon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP1336126A1 publication Critical patent/EP1336126A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00—Eyepieces; Magnifying glasses
    • G02B25/002—Magnifying glasses

Definitions

  • the invention relates to an individual viewing system enabling a user to view an image that is too small to be visible to the naked eye.
  • the invention finds applications in numerous fields and, in particular, in the field of communication to allow viewing " of the images displayed on the micro-screens of portable multimedia terminals.
  • the invention can make it possible, for example, to view images from the Internet and displayed on the micro-screen of a mobile phone; it can also allow viewing of the person with whom the user is in telephone communication via a videophone; it can also allow viewing, individually , a film playing on a portable player, for example a DVD.
  • micro-screens the display screens of these devices have become very small (they are called "micro-screens") but the amount of information to be displayed is constantly increasing. Even with very good resolution, an image displayed on a micro- screen cannot be seen properly by the eye due to the separating power of the eye. It is therefore necessary to add, on these communication devices, a magnifying optical system which makes it possible to enlarge the images displayed on the micro-screens to make them visible to the user.
  • This device has the drawback of considerably weighing down the pair of glasses and, consequently, making their use uncomfortable for the user.
  • This device intended to magnify the image of a micro-screen is described on the website www.digilens .corn.
  • This device consists of a Bragg reflector mounted on a telescope (half a pair of glasses) and intended to increase the integration factor of the optical system.
  • This reflector de Bragg is produced by replacing the spectacle lens with a holographic film, such as that described in the article "HOE Imaging in Dupont Holographie Photopolymers", Diffractive and Holographie Optics Technology, SPIE, V2152, Los Angeles, 1994, de. GAMBOGI et al.
  • a volume hologram was recorded to diffract the light from a micro-screen under a certain incidence.
  • the holographic film then plays the role of folding mirror of the system offering, in superposition, the real vision. - • -
  • This device integrates, on the telescope, both the imaging optics (in particular the micro-screen) and the image source, which obliges the user to wear the entire device on the head with a not very elegant and not very comfortable.
  • FIG. 1 Another individual viewing device is the videophone. proposed by the company KOPIN, which is in the form of a portable telephone comprising a micro-display screen, mounted in an articulated manner on the lower end of the telephone. This device is described on the ww website. kopin. corn.
  • Figure 1 there is shown the optical diagram of the Kopin display device.
  • the user represented by his eye and referenced 1, looks into a micro-screen 3 placed on the mobile phone. Above this micro-screen 3, a magnifying glass 2 is placed which ensures the enlargement of the image displayed on the micro-screen 3.
  • the magnifying glass 2 makes it possible to enlarge the image displayed on the micro-screen 3 and thus forms a virtual screen 4 which contains the enlarged image visible " by the eye.
  • the image of the virtual screen 4 is the almost infinite image of the real image displayed on the micro-screen 3.
  • the angle of field according to which the user sees the screen is all the greater as it if the user moves the image source away from the eye, that is, the micro-screen, the viewing angle (or angle of view) decreases.
  • visible field of the image therefore appears even smaller in the eye of the user.
  • the user is therefore obliged to look at the micro-screen in a relatively uncomfortable manner, since it must be very p micro-screen rock.
  • This display device being used in the context of a videophone, the screen is only looked at by the user for the duration of a telephone conversation.
  • viewing a micro-screen placed near the eye is uncomfortable; so it is difficult to consider that a user can view a series of images on an extended screen on such a screen.
  • the object of the invention is precisely to remedy the drawbacks of the devices described above. To this end, it offers an individual viewing system in which the image source is dissociated from the imaging optics, that is to say that only the imaging optics intended to enlarge the image is placed on glasses, the image source - intended to create the image to be viewed being placed at a distance from these glasses.
  • the invention relates to a system for viewing an image displayed on a micro-screen and comprising:
  • the construction means comprise an eye glass capable of transforming the rays of image ⁇ into parallel rays and of focusing the rays of illumination.
  • the eye glass includes at least one holographic optic.
  • Eye glass can consist of a pair of glasses each glass of which has a holographic film.
  • the projection means can comprise at least one light source emitting rays of illumination and a projector emitting rays of image.
  • the source can have a spectrum of discrete wavelength (s).
  • the construction means can be placed along an axis different from that of the projection means.
  • - Figure 1 already described, represents the optical path in a Kopin device;
  • - Figure 2 shows the general optical diagram of an image point in the system of the invention;
  • FIG. 3 shows the optical diagram of several image points in the system of the invention
  • FIG. 4A and 4B show the optical diagrams of two image points in two embodiments of the invention.
  • the invention provides an individual viewing system in which the image source is dissociated from the imaging optics and distant from the eye, making the system comfortable and ergonomic for the user.
  • the invention proposes to resolve the difficulty linked to the distance from the image source (explained during of the description of Kopin's device), by projecting an aerial image, before the eyes of the user. This aerial image at a short distance from the eye can only be seen by the user's eye if the light rays which pass through this image also enter the eye.
  • the display system of the invention is therefore divided into two parts, namely the source of images (also called image projection means) which can be held at arm's length and the optical vision (also called means of image construction), placed close to the eye and able to be worn on the user's head.
  • the source of images also called image projection means
  • the optical vision also called means of image construction
  • FIG. 2 shows the general optical diagram obtained by the system of the invention.
  • One of the points of this aerial image 6 is referenced P'I.
  • This point P'I is formed in the retina of the eye at a point PI.
  • the optical path making it possible to obtain the image point PI in the eye, from the image P'I, is referenced R.
  • the cone of light defined by the rays of illumination V must be, at eye level, wide enough to allow vision despite eye movements.
  • FIG. 2 also shows that an aerial image 6, that is to say an immaterial image, is created at the place where the micro-screen was located in Kopin's prior art.
  • the system of the invention allows therefore, not only to create this aerial image, but also to make this aerial image visible to the eye.
  • the eye glass 5 plays a double role: - it allows the accommodation of the eye on the aerial image, which is too close to the eye to be viewed naturally without adaptation;
  • the eye glass is formed as a pair of glasses which each of the lenses is covered with a holographic film.
  • This holographic film has, in fact, the characteristic of introducing optical power at discrete wavelengths (for example, red, green and blue) while being transparent to natural light.
  • Such glasses therefore ensure the "magnification" of the aerial image, while not disturbing natural vision.
  • the sources can be for example lasers, LEDs, etc.
  • the lenses of these spectacles are therefore each covered with a holographic film produced from a material such as that described in patent application US-5,470,662.
  • FIG. 3 shows the optical diagram of the preferred embodiment of the invention.
  • the elements already referenced and described in Figure 2 have identical references.
  • FIG. 3 shows, in more detail, the source of images 7.
  • This can be, for example, produced by a micro-screen 9 displaying a real image.
  • micro-screen any means displaying an image of very small size, that is to say an image too small to be visible by the eye, without any intermediate device.
  • the micro-screen can be associated with a field lens 10, and with a projection lens 8 (also called a projector).
  • the field lens 10 has a size equal to that of the screen and a focal length of the Order of a few centimeters. This field lens has the role of directing the rays of illumination towards the pupil of the eye taking into account the position of the eye glass.
  • the projection lens 8 constructs the aerial image.
  • the aerial image can come from a micro-screen, for example from -.-- type LCD (with a pitch of 10 to 20 ⁇ m and a VGA, SUGA, XVGA format) or from any means of image synthesis taking advantage, for example, of the retinal perception effect, as proposed in patent WO 98/41893.
  • the micro-screen can be associated, upstream, with one or more light source (s) 11 emitting light at one or more specific wavelength (s). It can be, for example, a three-color light source, that is to say emitting red, green and blue lights.
  • the film holographic consists of three layers of holographic material, in thin films, in order to diffract the wavelengths of red, green and blue respectively.
  • the light sources can be, for example, LEDs (“Light Emitting Diode”) RGB, with a small line width (for example 30 nanometers) so that the holographic effect of the eye glass is effective. These sources, which may have a small geometric extent, are interesting for reducing the aberrations of the optical system.
  • each pixel of the - micro-screen underpins only a narrow light brush which allows to relax the design constraints of the eye glass hologram.
  • the size of the screen must be as small as possible, for example less than a centimeter as is often the case in current micro-screen technologies.
  • the projection lens which is close to the screen, has a focal length as long as possible given the space constraints; it can be for example a few centimeters.
  • the projection lens 8 can be of the "telephoto" type, not necessarily corrected for chromaticism insofar as the eye glass can contribute, by design, to this correction.
  • the aerial image delimiting a cone of light coming from the projection means 7, this cone must be related to the dimensions of the eye glass, which fixes its size at around 20 mm to 40 mm.
  • the position of the aerial image in front of the eye glass is a function of the angle of view sought. To maximize this angle of view, we opt for a focal length of the eye glass less than 50 mm.
  • the image rays referenced R come from a point P "l of the micro-screen 9, that is to say of the real image displayed " on the micro-screen 9.
  • These R rays, emitted by the point P "l are focused by the projection lens 8 to form the aerial image 6 and, in particular, the point P'I of this aerial image.
  • These R rays are then transmitted, so parallel, by the eye glass 5 on the pupil la of the eye which, in turn, focuses these R rays to form a point PI in the eye.
  • the B rays are emitted at the start by a point P "2 of the real image displayed on the micro-screen 9.
  • These rays B are focused by the projection lens 8 to form the aerial image 6 and, in particular, the point P '2 of the aerial image 6
  • These rays B are then transmitted, in parallel, by the eye glass 5 on the pupil lb of. the eye which then forms the image point P2 on the retina of the eye.
  • the pupil of the eye has different references which depend on the orientation of the rays received by the eye.
  • This figure 3 clearly shows that there is a point-to-point correspondence between the points of the real image and the points of the aerial image and between the points of the aerial image and the points on the retina of the eye.
  • FIGS. 4A and 4B show the optical diagrams for viewing the aerial image 6, respectively, in the case where the projection means are on the same axis as the gaze of the eye and in the case where the projection means are offset with respect to the direction of gaze of the eye.
  • FIG. 4B there is shown the operation of the system of the invention, off axis.
  • the projection means 7 are offset with respect to the direction D of the gaze of the eye.
  • the rays of illumination V are transmitted to the eye glass 5 which redirects them to the pupil of the eye 1.
  • the aerial image 6 is created so asymmetrical with respect to the axis D but the rays R and B are treated in an identical manner to the case of FIG. 4A and arrive in an identical manner on the retina of the eye.
  • the eye glass provides an optical convergence function which can be designed for operation off axis, that is to say for an asymmetric system, which frees the field of normal vision. This is achieved, for example, by a specific design of the hologram of the eye glass.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système de visualisation individuelle d'une image affichée sur un micro-écran, caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens de projection (7) de l'image pour transformer l'image affichée sur le micro-écran en une image aérienne (6) à courte distance de l'oeil, et des moyens de construction (5) de l'image pour transformer l'image aérienne (6) à courte distance en une image à l'infini, les moyens de projection et les moyens de construction étant éloignés l'un de l'autre.

Description

SYSTEME DE VISUALISATION INDIVIDUEL
DESCRIPTION
Domaine de 1 ' invention
L'invention concerne un système de visualisation individuel permettant, à un utilisateur, de visionner une image trop petite pour être visible à l'œil nu.
L'invention trouve des applications dans de nombreux domaines et, en particulier, dans le domaine de la communication pour permettre de visualiser "des images affichées sur les micro-écrans de terminaux multimédias portables. L'invention peut permettre, par exemple, de visionner des images issues d'Internet et affichées sur le micro-écran d'un téléphone portable ; elle peut permettre aussi de visualiser la personne avec laquelle l'utilisateur est en communication téléphonique via un visiophone ; elle peut permettre encore de visualiser, de façon individuelle, un film défilant sur un lecteur portable, par exemple un DVD.
Etat de la technique
De nos jours, les moyens de communications individuels se développent très rapidement. Les différents appareils de communication portables et individuels se miniaturisent de plus en plus. En conséquence, les écrans d'affichage de ces appareils sont devenus très petits (on les appelle des "micro-écrans") mais la quantité d'informations à afficher ne cesse d'augmenter. Ainsi, même avec une très bonne résolution, une image affichée sur un micro- écran ne peut être vue correctement par l'œil du fait du pouvoir séparateur de l'œil. Il est donc nécessaire d'ajouter, sur ces appareils de communication, un système optique grossissant qui permette d'agrandir les images affichées sur les micro-écrans pour les rendre visibles par l'utilisateur.
Il existe actuellement des dispositifs de visualisation individuels montés sur des casques. Ces dispositifs sont utilisés pour des applications professionnelles spécifiques comme des applications militaires ou des applications chirurgicales. Elles ne sont actuellement pas développées pour des applications particulières car il n'est pas aisé, dans la vie courante, de porter un tel casque sur la tête. II existe, par ailleurs, un dispositif de visualisation, décrit dans la demande de brevet US-A-4, 806, 011. Ce dispositif de visualisation, monté directement sur une paire de lunettes, comporte un micro-écran d'affichage associé à des moyens optiques permettant de grossir l'image.
Ce dispositif présente l'inconvénient d'alourdir considérablement la paire de lunettes et, par conséquent, de rendre leur utilisation inconfortable pour l'utilisateur.
Un autre dispositif de visualisation destiné à grossir l'image d'un micro-écran est décrit dans le site Internet www.digilens .corn. Ce dispositif consiste en un réflecteur de Bragg monté sur une lunette (une demi-paire de lunettes) et destiné à augmenter le facteur d'intégration du système optique. Ce réflecteur de Bragg est réalisé en remplaçant le verre de lunette par un film holographique, tel que celui décrit dans l'article « HOE Imaging in Dupont Holographie Photopolymers », Diffractive and Holographie Optics Technology, SPIE, V2152, Los Angeles, 1994, de . GAMBOGI et al. Dans ce film holographique, un hologramme de volume a été enregistré pour diffracter la lumière provenant d'un micro-écran sous une certaine incidence. Le film holographique joue alors le rôle de miroir de repliement du système offrant, en superposition, la vision réelle. - •-
Ce dispositif intègre, sur la lunette, à la fois L'optique d'imagerie (notamment le micro-écran) et la source d'images, ce qui oblige l'utilisateur à porter sur la tête l'ensemble du dispositif d'une manière peu élégante et peu confortable.
Un autre dispositif de visualisation individuel est le visiophone . proposé par la société KOPIN, qui se présente sous la forme d'un téléphone portable comportant un micro-écran de visualisation, monté de façon articulée sur l'extrémité inférieure du téléphone. Ce dispositif est décrit sur le site Internet ww . kopin . corn . Sur la figure 1, on a représenté le schéma optique du dispositif de visualisation de Kopin. Dans ce dispositif, l'utilisateur, représenté par son œil et référencé 1, regarde dans un micro-écran 3 placé sur le téléphone portable. Au-dessus de ce micro-écran 3, est placée une loupe 2 qui assure l'agrandissement de l'image affichée sur le micro-écran 3. Sur cette figure 1, on a représenté, respectivement, par des traits fins et par des pointillés, les trajets optiques R et B entre les points P"l et P"2 du micro-écran 3 et les points image PI et P2 formés sur la rétine de l'œil de l'utilisateur. Dans ce dispositif, les rayons R et B émis par le micro-écran 3 sont réfractés par la loupe 2 (ils sont alors référencés N) et forment les points P'1 et P'2 d'une image sur un écran virtuel 4. Autrement dit, la loupe 2 permet d'agrandir l'image affichée sur le micro-écran 3 et forme ainsi un écran virtuel 4 qui contient 1 ' image agrandie visible "par l'œil. L'image de l'écran virtuel 4 est l'image quasiment à l'infini de l'image réelle affichée sur le micro-écran 3. Dans ce dispositif de visualisation, l'angle de champ selon lequel l'utilisateur voit l'écran est d'autant plus grand que celui-ci est placé près de l'œil. Si l'utilisateur éloigne la source d'images de l'œil, c'est-à-dire le micro-écran, l'angle de vision (ou angle de champ) diminue. Le champ visible de l'image apparaît donc encore plus petit dans l'œil de l'utilisateur. L'utilisateur est donc obligé de regarder le micro-écran de façon relativement inconfortable, puisqu'il doit être très proche du micro-écran.
Ce dispositif de visualisation étant utilisé dans le cadre d'un visiophone, l'écran n'est regardé, par l'utilisateur, que le temps d'une conversation téléphonique. Mais, visualiser un micro-écran placé près de l'œil est inconfortable ; il est donc difficile d'envisager qu'un utilisateur puisse visionner de façon prolongée, une série d'images, sur un tel écran.
Exposé de 1 ' invention L'invention a justement pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs décrits précédemment. A cette fin, elle propose un système de visualisation individuelle dans lequel la source d'images est dissociée de l'optique d'imagerie, c'est-à-dire que seule l'optique d'imagerie destinée à agrandir l'image est placée sur des lunettes, la source d' image- -destinée à créer l'image à visualiser étant placée à distance de ces lunettes .
De façon plus précise, l'invention concerne un système de visualisation d'une image affichée sur un micro-écran et comportant :
- des moyens de projection de l'image pour transformer l'image affichée sur le micro-écran en une image aérienne à courte distance de l'oeil, et - des moyens de construction de l'image pour transformer 1 ' image aérienne à courte distance en une image à l'infini, les moyens de projection et les moyens de construction étant éloignés l'un de l'autre. Avantageusement, les moyens de construction comportent un verre d'oeil apte à transformer les rayons d'τ image en rayons parallèles et à focaliser les rayons d ' éclairement .
De préférence, le verre d'oeil comporte au moins une optique holographique. Le verre d'oeil peut consister en une paire de lunettes dont chaque verre comporte un film holographique.
Les moyens de projection peuvent comporter au moins une source lumineuse émettant des rayons d' éclairement et un projecteur émettant des rayons d'image. Avantageusement, la source peut avoir un spectre de longueur(s) d'onde discrète(s).
Les moyens de construction peuvent être placés selon un axe différent de celui des moyens de projection.
Brève description des figures
- la figure 1, déjà décrite, représente le chemin optique dans un dispositif de Kopin ; - la figure 2 représente le schéma optique général d'un point image dans le système de l'invention ;
- la figure 3 représente le schéma optique de plusieurs points image dans le système de 1 ' invention ; et - les figures 4A et 4B représentent les schémas optiques de deux points image dans deux modes de réalisation de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation L'invention propose un système de visualisation individuel dans lequel la source d'images est dissociée de l'optique d'imagerie et éloignée de l'œil, rendant le système confortable et ergonomique pour 1 'utilisateur. L'invention propose de résoudre la difficulté liée à l' éloignement de la source d'images (expliquée lors de la description du dispositif de Kopin) , en projetant une image aérienne, devant les yeux de l'utilisateur. Cette image aérienne à courte distance de l'oeil ne peut être vue par l'œil de l'utilisateur que si les rayons lumineux qui passent par cette image entrent aussi dans l'oeil. Il est donc nécessaire de choisir une optique de vision convergente, proche de l'œil, qui joue à la fois un rôle d'optique d'ouverture pour collecter la lumière dans le système et à la fois un rôle de loupe pour permettre l'accommodation de l'œil à une distance suffisamment petite pour disposer" de^ l'angle de vision recherché, c'est-à-dire pour transformer l'image à courte distance en une image à 1' infini . Cette optique de vision est réalisée par un verre d'œil qui peut se présenter sous forme de lunettes.
Le système de visualisation de l'invention est donc dissocié en deux parties, à savoir la source d'images (appelée aussi moyens de projection des images) qui peut être tenue à bout de bras et l'optique de vision (appelée aussi moyens de construction de l'image), placée à proximité de l'œil et pouvant être portée sur la tête de l'utilisateur.
Sur la figure 2, on a représenté le schéma optique général, obtenu par le système de l'invention. Sur ce schéma, on a référencé 1 l'œil de l'utilisateur, 5 l'optique de vision (ou moyens de construction de l'image), 7 la source d'images (ou moyens de projection d'images) et 6 l'image aérienne vue par l'œil. L'un des points de cette image aérienne 6 est référencé P'I. Ce point P'I se forme dans la rétine de l'œil en un point PI. Le chemin optique permettant d'obtenir le point image PI dans l'œil, à partir de l'image P'I, est référencé R.
Pour que des rayons puissent former un point image sur la rétine de l'œil, il faut que ces rayons arrivent parallèles sur la pupille de l'œil, celle-ci assurant alors leur focalisation. Comme on le voit, sur la figure 2, les rayons R issus du point image P'I sont rendus parallèles grâce à l'effet dioptrique (loupe) du verre d'oeil 5. Ces rayons R sont alors focalisés par le cristallin la de l'œil en un point PI, sur la rétine . En outre, pour que ce point PI soit détecté par l'œil, il faut que l'œil reçoive également de la lumière. Cette lumière, ou éclairement, est schématisée sur la figure 2 par le chemin optique V. Cet éclairement V provient directement de la source d'images 7 et est dirigé dans l'œil, par le verre d'œil 5 ; l'œil peut ainsi détecter le point image P'I avec une certaine lumière, de façon à rendre ce point image visible .
Le cône de lumière défini par les rayons d' éclairement V doit être, au niveau de l'œil, suffisamment large pour permettre la vision malgré les mouvements oculaires.
Cette figure 2 montre ,aussi qu'une image aérienne 6, c'est-à-dire une image immatérielle, est créée à l'endroit où se trouvait le micro-écran dans l'art antérieur de Kopin. Le système de l'invention permet donc, non seulement de créer cette image aérienne, mais également de rendre cette image aérienne visible par l'œil. Pour cela, le verre d'oeil 5 joue un double rôle : - il permet l'accommodation de l'œil sur l'image aérienne, qui est trop proche de l'œil pour être visualisé naturellement sans adaptation ;
- il permet de récupérer les rayons lumineux issus de la source d'images 7 pour les dévier vers l'œil afin d'illuminer l'image dans l'oeil.
Selon un mode de réalisation 'préféré de l'invention, le verre d'œil est réalisé sous forme d'une paire de lunettes dont chacun des verres est recouvert d'un film holographique. Ce film holographique a, en effet, la caractéristique d'introduire une puissance optique à des longueurs d'onde discrètes (par exemple, le rouge, le vert et le bleu) tout en étant transparent à la lumière naturelle. De telles lunettes assurent donc le « grossissement » de l'image aérienne, tout en ne perturbant pas la vision naturelle. Les sources peuvent être par exemple des lasers, des LED,....
Les verres de ces lunettes sont donc recouverts chacun d'un film holographique réalisé dans un matériau tel que celui décrit dans la demande de brevet US-5,470, 662.
Sur la figure 3, on a représenté le schéma optique du mode de réalisation préféré de l'invention. Dans ce mode de réalisation, les éléments déjà référencés et décrits dans la figure 2 ont des références identiques. Cette figure 3 montre, de façon plus détaillée, la source d'images 7. Celle-ci peut être, par exemple, réalisée par un micro-écran 9 affichant une image réelle. On appelle micro-écran, tout moyen affichant une image de très petite taille, c'est-à-dire une image trop petite pour être visible par l'œil, sans dispositif intermédiaire.
Le micro-écran peut être associé à une lentille de champ 10, et à une lentille de projection 8 (appelée aussi projecteur) . La lentille de champ 10 a une taille égale à celle de l'écran et une focale dé l'Ordre de quelques centimètres. Cette lentille de champ a pour rôle de diriger les rayons d' éclairement vers la pupille de l'œil compte tenu de la position du verre d'oeil. La lentille de projection 8 construit l'image aérienne .
L'image aérienne peut provenir d'un micro-écran, par exemple de-.--type LCD (avec un pas de 10 à 20 μm et un format VGA, SUGA, XVGA) ou bien de tout moyen de synthèse d'images profitant, par exemple, de l'effet de perception rétinienne, comme proposé dans le brevet WO 98/41893.
Pour des raisons de simplification de la description, seul, le cas de l'image affichée sur un micro-écran sera décrit.
Le micro-écran peut être associé, en amont, à une ou plusieurs source (s) lumineuse (s) 11 émettant une lumière à une ou plusieurs longueur (s) d'onde (s) spécifique (s) . Il peut s'agir, par exemple, d'une source lumineuse trichrome, c'est-à-dire émettant des lumières rouge, verte et bleue. Dans ce cas, le film holographique est constitué de trois couches de matériau holographique, en films minces, afin de diffracter respectivement les longueurs d'onde du rouge, du vert et du bleu. Les sources lumineuses peuvent être, par exemple, des LED ("Light Emitting Diode") RVB, à faible largeur de raie (par exemple 30 nanomètres) pour que l'effet holographique du verre d'œil soit efficace. Ces sources qui peuvent présenter une faible étendue géométrique, sont intéressantes pour réduire les aberrations du système optique. En effet, chaque pixel du - micro-écran ne sous-tend qu'un pinceau de lumière étroit qui permet de relâcher des contraintes de conception de l'hologramme de verre d'oeil. La distance entre la lentille de projection 8 et le verre d'œil 5, qui correspond à 1 ' éloignement entre la source d'images et l'utilisateur, fixe le facteur de grandissement de l'image aérienne de l'écran. Comme l'image aérienne doit être géométriquement plus petite que le verre d'œil, la taille de l'écran doit être aussi petite que possible, par exemple inférieure au centimètre comme cela est souvent le cas dans les technologies actuelles de micro-écran.
La lentille de projection, qui est proche de l'écran, a une focale aussi longue que possible compte tenu des contraintes d'encombrement ; elle peut être par exemple de quelques centimètres. Avantageusement, la lentille de projection 8 peut être de type "téléphoto", pas nécessairement corrigée du chromatisme dans la mesure où le verre d'œil peut contribuer, de part sa conception, à cette correction. En outre, l'image aérienne délimitant un cône de lumière issu des moyens de projection 7, ce cône doit être en rapport avec les dimensions du verre d'oeil, ce qui fixe sa taille à environ 20 mm à 40 mm. De plus, la position de l'image aérienne devant le verre d'œil est fonction de l'angle de champ recherché. Pour maximiser cet angle de champ, on opte pour une distance focale du verre d'œil inférieure à 50 mm.
Sur la figure 3, on voit que les rayons d'image référencés R proviennent d'un point P"l du micro-écran 9, c'est-à-dire de l'image réelle affichée" sur le micro-écran 9. Ces rayons R, émis par le point P"l sont focalisés par la lentille de projection 8 pour former l'image aérienne 6 et, en particulier, le point P'I de cette image aérienne. Ces rayons R sont ensuite transmis, de façon parallèle, par le verre d'œil 5 sur la pupille la de l'œil qui, à son tour, focalise ces rayons R pour former un point PI dans l'oeil. De même, les rayons B sont émis au départ par un point P"2 de l'image réelle affichée sur le micro-écran 9. Ces rayons B sont focalisés par la lentille de projection 8 pour former l'image aérienne 6 et, en particulier, le point P ' 2 de 1 ' image aérienne 6. Ces rayons B sont ensuite transmis, de façon parallèle, par le verre d'œil 5 sur la pupille lb de. l'œil qui forme alors le point image P2 sur la rétine de l'oeil.
On notera que, sur cette figure 3, la pupille de l'œil, porte des références différentes qui dépendent de l'orientation des rayons reçus par l'œil. Cette figure 3 montre bien qu'il y a une correspondance point par point entre les points de l'image réelle et les points de l'image aérienne et entre les points de 1 ' image aérienne et les points sur la rétine de l'œil.
Sur les figures 4A et 4B, on a représenté les schémas optiques de visualisation de l'image aérienne 6, respectivement, dans le cas où les moyens de projection sont sur le même axe que le regard de l'œil et dans le cas où les moyens de projection sont désaxés par rapport à la direction de regard de l'œil.
Les références portées sur ces figures 4A " et" 4B sont identiques aux références portées sur les figures 2 et 3. Seule la référence D a été rajoutée ; elle représente une flèche montrant la direction du regard. Sur la figure 4A, on a représenté le cas où les moyens de projection 7 sont alignés par rapport au regard de l'œil 1, comme cela était le cas dans les explications des figures 2 et 3.
Sur la figure 4B, on a représenté le fonctionnement du système de l'invention, hors d'axe. Dans ce cas, les moyens de projection 7 sont désaxés par rapport à la direction D du regard de l'œil. Cette figure montre que, même dans ce cas là, les rayons d' éclairement V sont transmis au verre d'œil 5 qui les redirige vers la pupille de l'œil 1. Dans ce cas, 1 ' image aérienne 6 est créée de façon asymétrique par rapport à l'axe D mais les rayons R et B sont traités de façon identique au cas de la figure 4A et parviennent de façon identique sur la rétine de l'œil. En effet, le verre d'œil assure une fonction optique de convergence qui peut être conçue pour un fonctionnement hors d'axe, c'est-à-dire pour un système asymétrique, ce qui libère le champ de la vision normale. Cela est réalisé, par exemple, par une conception spécifique de l'hologramme du verre d'oeil.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de visualisation d'une image affichée sur un micro-écran, caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens de projection (7) de l'image pour transformer l'image affichée sur le micro-écran en une image aérienne (6) à courte distance de l'oeil, et
- des moyens de construction (5) de l'image pour transformer l'image aérienne (6) à courte distance en une image à l'infini, les moyens de projection et les moyens de construction étant éloignés l'un de l'autre.
2. Système selon la revendication 1, dans lequel l'image à l'infini est constituée de rayons d'image et de rayons d' éclairement , caractérisé en ce que les moyens de construction comportent un verre d'œil apte à la fois à transformer les rayons d'image en rayons parallèles et à focaliser les rayons d' éclairement .
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le verre d'œil comporte au moins une optique holographique .
4. Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le verre d'œil consiste en des lunettes dont chaque verre comporte un film holographique .
5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, en ce que les moyens de projection comportent au moins une source lumineuse (11) émettant des rayons d' éclairement et un projecteur (8) émettant des rayons d'images.
6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que la source émet une lumière présentant un spectre de longueur(s) d'onde discrète(s).
7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de construction sont placés selon un axe différent" de celui des moyens de projection.
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