FR2742883A1 - DEVICE FOR FORMING AN IMAGE WITHOUT MATERIAL SUPPORT IN A GIVEN VOLUME - Google Patents

DEVICE FOR FORMING AN IMAGE WITHOUT MATERIAL SUPPORT IN A GIVEN VOLUME Download PDF

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Abstract

An imaging device comprising a light source (4) for outputting an optical beam along a path passing through a diffractive optical element (2), and providing both image coding and imaging coding. The diffractive optical element (2) is designed to project the image at infinity in a predetermined space so that the image is formed on the retina of the eye of an observer located anywhere in said space on the path of the beam from the diffractive optical element, whereby said image is superimposed onto the observer's visual environment.

Description

DISPOSITIF POUR FORMER UNE IMAGE SANS SUPPORT MATERIEL
DANS UN VOLUME DONNE.DEVICE FOR FORMING AN IMAGE WITHOUT MATERIAL SUPPORT
IN A GIVEN VOLUME.

La présente invention concerne un dispositif permettant de prqeter l'image d'une information au sens général, constituée par exemple de texte etlou d'images, la projection de cette image étant réalisée directement sur la rétine de l'oeil du sujet sans utiliser de support mate riel entre le dispositif et le sujet pour la former.The present invention relates to a device for preting the image of information in the general sense, consisting for example of text and / or images, the projection of this image being carried out directly on the retina of the subject's eye without using any material support between the device and the subject to form it.

Les systèmes existants qui délivrent une information visuelle utilisent en général, soit un support maternel sur lequel est inscrite l'information, soit des systèmes lumineux ou de pfO jection formant l'image sur un support maternel. c'est la diffusion, la réflection de la lumiè- re sur ce support matériel ou directement l'émission lumineuse de ce support matériel que voie le sujet. eest le cas notamment et sans que cette liste soit limitative des affiches en tous genres, des panneaux de signalisation, dejournaux lumineux...L'information est disponible en général dans un demi espace qui n'est limité que par l'acuité de perception du sujet. L'information est en général perçue, mais ce de façon passive sans que le sujet, surtout en cas d'information qu'il a l'habitude de voir, n'y prête nécessairement de l'attention ni ne la regarde.Le dispositif suivant l'invention a pour objectif de remédier à cet inconve nient en faisant en sorte que l'information soit nécessairement visible par le sujet lorsque ce dernier se trouve dans un espace déterminé. Pour atteindre cet objectif le dispositif de formation d'une image comporte une source lumineuse émettant un faisceau optique sur le ini jet duquel est placé un système optique de relais un élément optique placé sur le trajet du faisceau optique sortant de l'optique de relais, cet élément optique comportant d'une part un codage d'une image à former dans un volume déterminé et d'autre part un codage des mo tifs adaptés pour former l'image dans ce volume dbrminé, de manière que cette image soit d'une part formée sur la rétine de l'oeil du sujet placé dans le dit volume et d'autre part soit superpée à l'environnement visible par le sujet en rabscen de fonctionnement du dispositif, sans occulter d'aucune sorte la vision de cet environnement. Existing systems which deliver visual information generally use either a maternal support on which the information is written, or light or pfO jection systems forming the image on a maternal support. it is the scattering, the reflection of light on this material support or directly the light emission of this material support that the subject sees. This is the case in particular and without this list being exhaustive of posters of all kinds, traffic signs, luminous newspapers ... Information is generally available in half a space which is only limited by the acuity of perception from subject. The information is generally perceived, but this passively without the subject, especially in the case of information he is used to seeing, necessarily paying attention to it or watching it. according to the invention aims to remedy this disadvantage denial by ensuring that the information is necessarily visible to the subject when the latter is in a determined space. To achieve this objective, the image-forming device comprises a light source emitting an optical beam on the jet of which is placed an optical relay system, an optical element placed on the path of the optical beam leaving the relay optics, this optical element comprising on the one hand a coding of an image to be formed in a determined volume and on the other hand a coding of the patterns adapted to form the image in this defined volume, so that this image is of a part formed on the retina of the subject's eye placed in said volume and on the other hand is superimposed on the environment visible by the subject in operating mode of the device, without in any way obscuring the vision of this environment.

L'image n'existe dans l'espace ci-dessus défini que de façon potentielle. c'est le systeme optique de l'oeil qui forme l'image sur la rétine de l'observateur. Le dispositif suivant l'invention permet de projeter directement dans Toeil du sujet l'image d'une information qui vient se superposer à la vision de l'environnement qu'aurait le sujet si le dispositif objet de l'invention ne fonctionnait pas, sans occulter d'aucune sorte la vision de cet environnement. L'image n'est visible par le sujet que dans le volume de l'espace défini ci-dessus. The image only exists in the space defined above in a potential manner. it is the optical system of the eye which forms the image on the retina of the observer. The device according to the invention makes it possible to project directly into the subject's eye the image of information which is superimposed on the vision of the environment that the subject would have if the device object of the invention did not function, without obscure the vision of this environment in any way. The image is only visible to the subject in the volume of the space defined above.

Le dispositif selon l'invention se présente sous la forme d'un boîtier contenant un élément optique et son dispositif d'éclairage. Le volume de l'espace dans lequel se forme rimage est défini par le systeme d'éclairage et par le mode d'enregistrement de l'élément optique.The device according to the invention is in the form of a box containing an optical element and its lighting device. The volume of the space in which the image is formed is defined by the lighting system and by the mode of recording of the optical element.

L'élément optique projette l'information dans l'espace, et forme l'image prélablement ai registrée directement sur la rétine de l'oeil du sujet qui se trouve dans le volume de l'espace défini ci-dessus.The optical element projects the information into space, and forms the image previously recorded directly on the retina of the subject's eye which is in the volume of the space defined above.

Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 est un schéma qui illustre le dispositif suivant l'invention. La figure 2 est une vue montrant une caractéristique de mise en oeu vre du dispositif suivant l'invention. La figure 3 est une vue schématique d'une variante de réalisation du dispositif suivant l'invention.The accompanying drawings illustrate the invention. Figure 1 is a diagram illustrating the device according to the invention. Figure 2 is a view showing an implementation characteristic of the device according to the invention. Figure 3 is a schematic view of an alternative embodiment of the device according to the invention.

En référence à la figure 1 le dispositifcomporte un boîtier 1 qui peutêtre d'une forme quelconque dans lequel est placé une source lumineuse 4 qui émet un faisceau optique tranpor- té par un système optique de relais 3 qui vient traverser un élément optique 2. La source lumineuse 4 peuttre quelconque ( laser, diode laser, diode, lampe à arc, lampe à incandescence, autres... ), et de n'importe quelle longueur d'onde. L'optique de relais 3 peuthe par exemple une lentille simple, un objectif dioptrique ou catadioptrique, un miroir, un oK jectif asphérique, une lentille ou un objectif hologlaphique, un élément d'optique diffiactive,...Le faisceau optique sortant du système optique de relais 3 est adapté pour venir traverser un élément optique 2 sur lequel est codé d'une part une image à former dans un v lume déterminé de l'espace et d'autre part des motifs adaptés pour former l'image dans un volume déterminé, de manière que cette image soit d'une part formée à l'intérieur de l'oeil d'un sujet placé dans le dit volume et d'autre part soit wperpsée à l'environnement visible par le sujet en l'abscence de fonctionnement du dispositif. L'optique de relais 3 est adadée à la source lumineuse 4 utilisée, à l'élément optique 2, ainsi qu'au champ de l'espace dans lequel on désire projeter l'image définie ci dessus.L'élément optique 2 contient l'informa tion qui est projetée sous forme d'image. L'élément optique 2 cotte le codage d'une image à former et les motifs adaptes pour former cette image dans un volume déterminé de l'espace. Les motifs, qu'il s'agisse de ceux contenant le codage de l'image ou ceux qui permettent de former l'image dans un volume déterminé de l'espace sont par exemple constitués de petits carrés, rectangles' polygones réalisés suddans le matériau de l'élément optique 2. Leur forme, leur position, leur taille, leur nombre... sont déterminés de telle façon que l'image soit projetée et reconstituée dans un volume de l'espace dans les conditions cidessus définies. Le codage de l'image et les motifs adaptés à la formation de l'image peuvent être réalisés par exemple par gravure ou impression physique et/ou chimique, par pho tolithographie, photocomposition, préssage d'une matrice, collage ou tout autre procédé d'implosion ou de reproduction, par utilisation de matérttux sensibles à un signal electrique ou autres, effaçables ou non. L'élément optique 2 peut être réalisé en une ou plusieurs parties.Le codage de l'image étant sur une partie seulement de façon à pouvoir changer l'image sans changer la totalité de l'élément optique 2.With reference to FIG. 1, the device comprises a housing 1 which can be of any shape in which is placed a light source 4 which emits an optical beam transported by an optical relay system 3 which passes through an optical element 2. The light source 4 can be any (laser, laser diode, diode, arc lamp, incandescent lamp, other ...), and of any wavelength. Relay optics 3 can for example be a simple lens, a dioptric or catadioptric objective, a mirror, an aspherical j ective j, a hologlaphic lens or objective, a diffiactive optical element, etc. The optical beam leaving the system relay optics 3 is adapted to pass through an optical element 2 on which is coded on the one hand an image to be formed in a determined volume of space and on the other hand patterns adapted to form the image in a volume determined, so that this image is on the one hand formed inside the eye of a subject placed in said volume and on the other hand is wperpsed to the environment visible by the subject in the absence of operation of the device. The relay optics 3 are adapted to the light source 4 used, to the optical element 2, as well as to the field of space in which it is desired to project the image defined above. The optical element 2 contains l information which is projected in the form of an image. The optical element 2 cotts the coding of an image to be formed and the patterns suitable for forming this image in a determined volume of space. The patterns, whether those containing the coding of the image or those which make it possible to form the image in a determined volume of space, for example consist of small squares, rectangles' polygons made south of the material of the optical element 2. Their shape, their position, their size, their number ... are determined in such a way that the image is projected and reconstructed in a volume of space under the above defined conditions. The coding of the image and the patterns adapted to the formation of the image can be carried out for example by engraving or physical and / or chemical printing, by pho tolithography, photocomposition, pressing of a matrix, collage or any other method of implosion or reproduction, by the use of materials sensitive to an electrical signal or other, erasable or not. The optical element 2 can be made in one or more parts. The coding of the image being on only one part so as to be able to change the image without changing the entire optical element 2.

Selon des modes particuliers de réalisation, élément optique 2 est conçu pour permettre une augmentation de la visibilité de l'image dans le brouillard, la fumée ou tout autre milieu dispersif.According to particular embodiments, optical element 2 is designed to allow an increase in the visibility of the image in fog, smoke or any other dispersive medium.

L'élément optique 2 est avantageusement un élément d'optique difttactive. The optical element 2 is advantageously a difttactive optical element.

E n référence à la figure 2 le dispositif suivant l'invention 6 prqette un faisceau hunineux dans un volume de l'espace bien défini 7. Le volume de l'espace 7 est de forme cônique.Referring to Figure 2 the device according to the invention 6 prqette a sun beam in a well defined space volume 7. The volume of space 7 is conical.

Ses dimensions peuvent varier de quelques mètres à plusieurs centaines de mètres. Selon des modes particuliers de réalisation ces dimensions peuvent s'étendre au delà de plusieurs kilomètres. Quelle que soit la position du sujet dans le cône de l'espace 7, à la condition que la lumière émise par 6 puisse pénétrer dans son oeil, il perçoit toute l'information envoyée par l'élément optique 2 sans nécessiter la présence crun quelconque support matériel intermédiaire.L'image est formée dioectement sur la rétine de l'oeil du sujet et se superpose à la vision de l'environnement qu'aurait le sujet en l'absence de fonctionnement de 6 sans occulter d'aucune manière la vision de cet environnemeriL. Le cône de l'espace 7 est déterminé par l'ensemble des 3 éléments (élément optique 2, optique de relais, source lumineu se) composant le dispositif 6 suivant l'invention. L'image projetée dans le cône de visibilité 7 peutêtre quelconque, simple, multiple, variable en forme et Iou en intensité, fixe ou mobile, comporter ou non du texte.On peut par exemple projeter l'image d'un panneau de signalisation, d'un panneau de danger, d'une publicité, d'une information...Its dimensions can vary from a few meters to several hundred meters. According to particular embodiments, these dimensions can extend beyond several kilometers. Whatever the position of the subject in the cone of space 7, on the condition that the light emitted by 6 can penetrate into his eye, he perceives all the information sent by the optical element 2 without requiring the presence of any kind intermediate material support. The image is formed directly on the retina of the subject's eye and is superimposed on the vision of the environment that the subject would have in the absence of functioning of 6 without in any way obscuring the vision of this environment. The cone of the space 7 is determined by all 3 elements (optical element 2, relay optics, light source) making up the device 6 according to the invention. The image projected in the visibility cone 7 can be any, simple, multiple, variable in shape and Iou in intensity, fixed or mobile, with or without text. We can for example project the image of a traffic sign, a danger sign, an advertisement, information ...

Selon des modes particuliers de réalisation en référence à la figure 3, l'élément optique 2 peut-être mobile, autour d'un axe 5 par exemple. L' observateur situé dans le cône de visibilité défini ci dessus recevra un message variable suivant la partie de l'élément optique 2 traversé par le faisceau lumineux décrit précédemment, Suivant le type de codage réalisé sur rélément optique 2 on pourra voir des images différentes, ou la même image en mouvez ment ( comme cela se passe dans les dessins animés ou le cinéma).Le type de codage de l'élément optique 2 permet suivant l'une quelconque des variantes du dispositif suivant l'nus Invention de proieterdsns le cône de visibilité ci-dessus défini une image qui peut être de forme différente ou d'une intensité lumineuse différente ou d'une longueur d'onde ( couleur ) différente suivant la position de l'observateur dans le cône de visibilité. L'image peut-être aussi continûment variable quand l'observateur se déplace dans le cône de visibilité. According to particular embodiments with reference to FIG. 3, the optical element 2 can be mobile, around an axis 5 for example. The observer located in the visibility cone defined above will receive a variable message depending on the part of the optical element 2 crossed by the light beam described above. Depending on the type of coding performed on optical element 2, different images may be seen, or the same image in motion (as happens in cartoons or cinema). The type of coding of the optical element 2 allows according to any variant of the device according to the invention Invention of proieterdsns the cone above visibility defined an image which may be of different shape or of a different light intensity or of a different wavelength (color) depending on the position of the observer in the visibility cone. The image can also be continuously variable when the observer moves in the visibility cone.

Le dispositif suivant l'invention est particulièrement destiné à toutes les applications dans lesquelles il est nécessaire de former une image devant être nécessairement visible par un observateur placé dans un volume déterminé. De façon non limitative, le dispositif suivant l'invention peut être utilisé dans les situations suivantes:
Protection et signalisation routière ou d'autres moyens de transport ( par exemple, chemin de fer, tramway, métro, navigation fluviale maritime et aérienne...). The device according to the invention is particularly intended for all applications in which it is necessary to form an image which must be necessarily visible by an observer placed in a determined volume. Without limitation, the device according to the invention can be used in the following situations:
Protection and road signs or other means of transport (for example, rail, tram, metro, inland waterway and air navigation ...).

- Pour signaler un engin, mobile ou fixe, de travaux le long des voies. ( par exemple, engin
de fauchage, de déneigement, de travaux publics ou autres).- To signal a vehicle, mobile or fixed, for work along the tracks. (for example, craft
mowing, snow removal, public works or other).

- Pour signaler un obstacle.- To report an obstacle.

- Pour signaler un passage protégé ou une quelconque zone sensible.- To signal a protected passage or any sensitive area.

- Pour protéger un convoi exceptionnel ou dangereux.- To protect an exceptional or dangerous convoy.

- Pour protéger ou signaler une zone de travaux, un accident.- To protect or report a work area, an accident.

- Feux tricolores pour les intersections.- Traffic lights for intersections.

- Etc...- Etc ...

Protection et signalisation industrielle.Protection and industrial signage.

- Pour protéger ou signaler toute installation, par exemple machines, véhicules, zone à risque etc...- To protect or report any installation, for example machines, vehicles, risk area, etc.

Signalisation publicitaire ou plus généralement d'information.Advertising or more generally information signs.

Et sans que cette liste soit limitative toute autre installation ou situation ou on éprouve le besoin de signaler, de protéger ou d'informer. And without this list being exhaustive any other installation or situation where one feels the need to report, protect or inform.

Claims (8)

REVENDICATIONS . CLAIMS. 1) Dispositif de formation d'une image, du type comportant une source lumineuse ( 4 ) émettant un faisceau optique sur le trajet duquel est placé un système optique de relais ( 3 ), caractérisé en ce qu'il comprend un élément optique ( ) placé sur le trajet du faisceau optique sortant de l'optique de relais ( 3 ), cet élément optique ( 2 ) comportant d'une part un codage d'une image à former dans un volume déterminé et d'autre part un codage des motifs adaptées pour former l'image dans ce volume déterminé ( 7 ) de manière que cette image soit d'une part formée sur la rétine de l'oeil du sujet placé dans le dit volume ( 7 ) et d'autre part soit su- perposée à l'environnement visible par le sujet en l'abscence de fonctionnement du dispositif sans occulter d'aucune manière cette vision de renvirennement.  1) An image forming device, of the type comprising a light source (4) emitting an optical beam on the path of which is placed an optical relay system (3), characterized in that it comprises an optical element () placed on the path of the optical beam leaving the relay optics (3), this optical element (2) comprising on the one hand a coding of an image to be formed in a determined volume and on the other hand a coding of the patterns adapted to form the image in this determined volume (7) so that this image is on the one hand formed on the retina of the eye of the subject placed in said volume (7) and on the other hand is superposed to the environment visible to the subject in the absence of operation of the device without in any way obscuring this vision of dismissal. 2) Dispositif selon la revendication ( 1 ) caractérisé en ce que l'élément optique ( 2 ) est conçu pour recevoir par transfert physique et / ou chimique le codage de rimage et le codage des motifs.2) Device according to claim (1) characterized in that the optical element (2) is designed to receive by physical and / or chemical transfer the coding of the image and the coding of the patterns. 3) Dispositif selon les revendications ( 1 ) et ( 2 ) caractérisé en ce que l'élémentoptique(2) est conçu pour recevoir par gravure ou impression physique etlou chimique, par photolitho- graphie, photocomposition, préssage d'une matrice, collage ou tout autre procédé d'impression ou de reproduction, par utilisation de matériaux sensibles à un signal électrique ou autres effaçables ou non le codage de l'image et le codage des motifs.3) Device according to claims (1) and (2) characterized in that the optical element (2) is designed to receive by etching or physical and / or chemical printing, by photolithography, photocomposition, pressing of a matrix, bonding or any other printing or reproduction process, by using materials sensitive to an electrical signal or other erasable or not, the coding of the image and the coding of the patterns. 4) Dispositif selon les revendications ( 1 ) à ( 3 ) caractérisé en ce que l'élément optique ( 2 ) est conçu pour recevoir le codage d'une image et des motifs de nature variable.4) Device according to claims (1) to (3) characterized in that the optical element (2) is designed to receive the coding of an image and patterns of variable nature. 5) Dispositif selon l'une des revendications ( 1 ) à ( 4 ) caractérisé en ce que l'élément optique ( 2 ) est un élément d'optique diffractive.  5) Device according to one of claims (1) to (4) characterized in that the optical element (2) is a diffractive optical element. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément optique ( 2 ) est mobile ou non et est conçu pour permettre l'évolution de l'image dans l'espace, dans le temps et / ou en intensité.6) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical element (2) is mobile or not and is designed to allow the evolution of the image in space, in time and / or in intensity. 7) Dispositif selon rune quelconque des revendications pfécédentes caractérisé en ce que l'élément optique ( 2 ) est conçu pour permettre une augmentation de la visibilité de l'image dans le brouillard, la fumée ou tout autre milieu dispersif.7) Device according to any of the preceding claims characterized in that the optical element (2) is designed to allow an increase in the visibility of the image in fog, smoke or any other dispersive medium. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément optique ( 2 ) est conçu en au moins deux parties indépendantes, une des parties contenant les motifs adaptés au codage de l'image, L'autre partie contenant les motifs adaptés pour former l'image dans un volume déterminé, de manière à former cette image sur la rétine de l'oeil d'une personne placée dans le volume défini ci-dessus ( 7 ), L'image vient se superposer à l'environnement que verrait le sujet en l'absence de fonctionnement du dispositif sans modifier la vision de cet environnement. 8) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical element (2) is designed in at least two independent parts, one of the parts containing the patterns suitable for coding the image, the other part containing the patterns suitable for forming the image in a determined volume, so as to form this image on the retina of the eye of a person placed in the volume defined above (7), The image is superimposed on the environment that the subject would see in the absence of functioning of the device without modifying the vision of this environment.
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