FR2985322A1

FR2985322A1 - VISION EQUIPMENT IN INCREASED REALITY WITH A SELF-ADAPTIVE STRUCTURE FOR SETTING UP SOMEONE OF THE HEAD MORPHOLOGY OF THE USER

Info

Publication number: FR2985322A1
Application number: FR1104153A
Authority: FR
Inventors: Lien Luong; Zile Liu; Henri Chambaud; Tanguy Berlaud; Brieuc Louis Toullat
Original assignee: Thales SA; Laster SA
Current assignee: Thales SA; Laster SA
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-07-05
Anticipated expiration: 2031-12-30
Also published as: WO2013098378A1; FR2985322B1

Abstract

L'équipement de vision en réalité augmentée comporte : - un masque (16) comportant une monture (22) délimitant une surface d'appui (24) sur le visage d'un utilisateur ; et un bandeau (20) de retenue de la monture (22), un écran (76) semi-transparent fixé à la monture (22), et une chaîne de projection (82) sur l'écran (76). La monture (22) comporte un corps (22A) tubulaire délimitant un cadre (23) souple et extensible portant la surface (24) d'appui et un cerclage (26) dans lequel est fixée une visière (28) assurant la rigidification. Le corps (22A) est délimité entre le cadre (23) et le cerclage (26) par un treillis (32) souples et élastiques et, latéralement, par des flancs rigides (30A, 30B) sur lesquels est fixé le bandeau de retenue (20) depuis ses extrémités, lesquels flancs rigides (30A, 30B) délimitant avec le cerclage (26) une charnière à rappel élastique. La surface d'appui (24) est délimitée par un bandeau inextensible (102) relié à chacune de ses extrémités seulement au voisinage des extrémités libres des flancs (30A, 30B) permettant une tension sur le bandeau (102) lorsque les flancs (30A, 30B) sont écartés assurant un maintien de l'écartement entre le bandeau (102) et l'écran (76).The augmented reality vision equipment comprises: a mask (16) comprising a frame (22) delimiting a bearing surface (24) on the face of a user; and a frame retaining strip (20), a semitransparent screen (76) attached to the frame (22), and a projection chain (82) on the screen (76). The frame (22) comprises a tubular body (22A) delimiting a flexible and extensible frame (23) carrying the bearing surface (24) and a strapping (26) in which is attached a visor (28) providing the stiffening. The body (22A) is delimited between the frame (23) and the strapping (26) by a flexible and elastic lattice (32) and, laterally, by rigid flanks (30A, 30B) on which is fixed the retaining strip ( 20) from its ends, which rigid flanks (30A, 30B) delimiting with the strapping (26) a hinge with elastic return. The bearing surface (24) is delimited by an inextensible strip (102) connected at each of its ends only in the vicinity of the free ends of the flanks (30A, 30B) allowing a tension on the strip (102) when the flanks (30A , 30B) are spaced apart ensuring a maintenance of the spacing between the strip (102) and the screen (76).

Description

Equipement de vision en réalité augmentée à structure auto-adaptative pour la mise en place quelque soit la morphologie de tête de l'utilisateur La présente invention concerne un équipement de vision en réalité augmentée du type comportant : - un masque comportant : - une monture délimitant une surface d'appui sur le visage d'un utilisateur ; - un bandeau de retenue de la monture sur le visage de l'utilisateur avec la surface d'appui en appui avec le visage suivant le pourtour des yeux ; - au moins un dispositif optique porté par la monture comprenant : - un écran semi-transparent fixé à la monture pour être en regard de l'ceil d'un utilisateur ; - une chaîne de projection sur l'écran. Il est connu, pour des applications d'aides à la conduite, ou encore des applications militaires de munir un être humain d'un équipement de vision en réalité augmentée lui permettant de voir simultanément l'environnement dans lequel il se trouve ainsi que des images ajoutées dans son champ de vision, augmentant ainsi la réalité perçue visuellement par l'utilisateur. Un tel équipement comporte un écran semi-transparent, placé dans le champ de vision de l'utilisateur et sur lequel sont projetées les images de réalité augmentée. Cet écran est formé par exemple par le verre d'une paire de lunettes portées par l'utilisateur. L'équipement peut être équipé de capteurs d'orientation permettant de déterminer la direction du regard de l'utilisateur, et notamment la position de la tête de celui-ci par rapport à l'environnement. Ainsi, les images superposées dans le champ de vision naturel de l'utilisateur sont positionnées en concordance avec l'environnement perçu visuellement par l'utilisateur. De nombreux équipements de visualisation d'informations ont été proposés. US-2009 004 0296 décrit un masque équipé d'un système de projection encombrant situé sur le devant du masque qui cache une grande partie du champ de vision naturel de l'utilisateur. WO 2011/85501 décrit un masque de ski muni d'un écran et de capteurs afin d'afficher des informations de vitesse et de géo-localisation du skieur. L'écran d'affichage consiste en un écran de type LCD placé sous l'ceil de l'utilisateur. Pour accéder aux informations, l'utilisateur doit baisser les yeux pour regarder l'oculaire situé en partie basse. Cet agencement ne permet pas de superposer des informations directement dans le champ de vision naturel de l'utilisateur. The present invention relates to augmented reality vision equipment of the type comprising: a mask comprising: a mounting frame defining an embodiment of the invention. a bearing surface on the face of a user; a retaining band of the frame on the face of the user with the bearing surface resting on the face following the periphery of the eyes; at least one optical device carried by the frame comprising: a semitransparent screen fixed to the frame to face the eye of a user; - a projection chain on the screen. It is known for applications of driving aids, or military applications to provide a human being with augmented reality vision equipment allowing him to simultaneously see the environment in which it is located and images added in its field of vision, thus increasing the reality perceived visually by the user. Such equipment includes a semi-transparent screen, placed in the field of view of the user and on which the images of augmented reality are projected. This screen is formed for example by the glass of a pair of glasses worn by the user. The equipment can be equipped with orientation sensors to determine the direction of the user's gaze, including the position of the head of the latter relative to the environment. Thus, the superimposed images in the natural field of view of the user are positioned in accordance with the environment perceived visually by the user. Many information visualization equipment has been proposed. US-2009004 0296 discloses a mask equipped with a bulky projection system located on the front of the mask that hides a large part of the natural field of view of the user. WO 2011/85501 discloses a ski mask with a screen and sensors to display information of speed and geo-location of the skier. The display screen consists of an LCD type screen placed under the user's eye. To access the information, the user must look down to look at the eyepiece at the bottom. This arrangement does not allow information to be superimposed directly in the natural field of view of the user.

Les systèmes précédemment décrits ne permettent pas une superposition des images de réalité augmentée et de l'environnement perçu par l'utilisateur. D'autres systèmes ont été proposés permettant la superposition des images de réalité augmentée en concordance avec les images de l'environnement perçues par l'utilisateur. Ces équipements nécessitent un positionnement précis de la pupille de sortie du dispositif optique assurant la projection des images de réalité augmentée par rapport à la pupille de l'utilisateur. Une adaptation précise entre la position de l'oeil et la position de la pupille de sortie du dispositif optique doit être effectuée manuellement. Pour permettre que l'équipement puisse être adapté à différents utilisateurs, ces équipements comportent couramment des mécanismes optomécaniques permettant un réglage suivant les six degrés de liberté du dispositif optique par rapport à la pupille de l'oeil de l'utilisateur. Ainsi, le dispositif optique est déplaçable suivant trois degrés de liberté en rotation et trois degrés de liberté en translation par rapport à une monture de l'équipement portée l'utilisateur. Par ailleurs, l'utilisateur doit réaliser une procédure de calibration à chaque fois qu'il utilise ces équipements afin d'assurer l'alignement entre les axes de visualisation et les références du monde réel. Pour les utilisateurs débutants ou moins expérimentés, la nécessité de procéder aux réglages de ces six degrés de liberté et la calibration rend la mise en oeuvre de l'équipement complexe et fastidieux notamment à cause d'un manque de repère visuel et mécanique. L'invention a pour but de proposer un équipement de vision en réalité augmentée pouvant être utilisé facilement par différents utilisateurs de morphologies non rigoureusement identiques, qui soit simple à mettre en place. A cet effet, l'invention a pour objet un équipement de vision en réalité augmentée du type précité, caractérisé en ce que la monture comporte un corps tubulaire délimitant un cadre souple et extensible portant la surface d'appui et un cerclage dans lequel est fixée une visière assurant la rigidification. Le corps est délimité entre le cadre et le cerclage par un treillis souples et élastiques et, latéralement, par des flancs rigides sur lesquels est fixé le bandeau de retenue depuis ses extrémités, lesquels flancs rigides délimitant avec le cerclage une charnière à rappel élastique, et la surface d'appui est délimitée par un bandeau inextensible relié à chacune de ses extrémités seulement au voisinage des extrémités libres des flancs permettant une tension sur le bandeau lorsque les flancs sont écartés assurant un maintien de l'écartement entre le bandeau et l'écran. The previously described systems do not allow a superposition of the augmented reality images and the environment perceived by the user. Other systems have been proposed for superimposing the augmented reality images in accordance with the images of the environment perceived by the user. These devices require precise positioning of the exit pupil of the optical device for projecting augmented reality images relative to the pupil of the user. A precise adaptation between the position of the eye and the position of the exit pupil of the optical device must be performed manually. To allow the equipment to be adapted to different users, these devices commonly include optomechanical mechanisms allowing adjustment according to the six degrees of freedom of the optical device relative to the pupil of the eye of the user. Thus, the optical device is movable in three degrees of freedom of rotation and three degrees of freedom in translation relative to a frame of the equipment worn by the user. In addition, the user must perform a calibration procedure each time he uses these devices to ensure alignment between the visualization axes and real world references. For beginners or less experienced users, the need to adjust these six degrees of freedom and calibration makes the implementation of the complex and tedious equipment including a lack of visual and mechanical cue. The object of the invention is to provide augmented reality vision equipment that can be easily used by different users of non-strictly identical morphologies, which is simple to put in place. For this purpose, the subject of the invention is an augmented reality vision equipment of the aforementioned type, characterized in that the frame comprises a tubular body delimiting a flexible and extensible frame carrying the bearing surface and a strapping in which is fixed a visor providing stiffening. The body is delimited between the frame and the strapping by a flexible and elastic lattice and, laterally, by rigid flanks on which is fixed the retaining strip from its ends, which rigid flanks delimiting with the strapping an elastic return hinge, and the bearing surface is delimited by an inextensible strip connected to each of its ends only in the vicinity of the free ends of the flanks allowing a tension on the strip when the flanks are spaced ensuring a maintenance of the spacing between the strip and the screen .

Suivant des modes particuliers de réalisation, l'équipement de vision comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le bandeau comporte une sangle élastique propre à prendre appui sur le crâne de l'utilisateur et deux étriers rigides reliant la sangle à la monture du masque à chaque extrémité de la sangle, lesquels étriers sont articulés sur la monture ; - chaque étrier comporte une lumière courbe dans laquelle est reçue une extrémité de la sangle montée coulissante suivant la longueur de la lumière, et que la longueur de la lumière est supérieure à la hauteur de la sangle - la bande inextensible et le corps de la monture comportent des moyens de fixation complémentaires de la bande inextensible sur le corps dans au moins deux positions distinctes définissant des distances différentes entre l'écran et la surface d'appui ; - lesdits moyens de fixation complémentaires comportent des picots faisant saillie par rapport à l'un du corps de la monture et de la bande inextensible et des orifices de réception des picots dans l'autre du corps de la monture et de la bande inextensible, le nombre d'orifices étant supérieur au nombre de picots ; - le ou chaque dispositif optique est relié rigidement à un flanc ; - l'écran est fixé à la chaîne de projection ; - l'écran est indépendant mécaniquement de la chaîne de projection ; - l'écran est intégré à la visière. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un équipement de vision en réalité augmentée relié à un calculateur de fourniture d'images de réalité augmentée ; la figure 2 est une vue en perspective de l'équipement de vision en réalité augmentée ; - la figure 3 est une vue de coté de l'équipement de vision de la figure 1 porté par la tête d'un utilisateur ; - la figure 4 est une vue en perspective de trois quarts de l'équipement de vision en réalité augmentée portée par la tête d'un utilisateur ; - la figure 5 est une vue de dessus du dispositif optique de l'équipement des figures précédentes ; et - la figure 6 est une vue de dessus de l'équipement de vision. Sur la figure 1 est représenté un équipement 10 de vision en réalité augmentée relié par un fil 12 à un calculateur 14 de traitement de signaux reçus par l'équipement 10 et de fourniture à ce dernier d'images de réalité augmentée. According to particular embodiments, the vision equipment comprises one or more of the following characteristics: the headband comprises an elastic strap capable of bearing on the user's skull and two rigid stirrups connecting the strap to the frame mask at each end of the strap, which stirrups are hinged to the mount; each stirrup comprises a curved light in which is received an end of the strap slidably mounted along the length of the light, and that the length of the light is greater than the height of the strap the inextensible band and the body of the frame comprise complementary fastening means of the inextensible band on the body in at least two distinct positions defining different distances between the screen and the bearing surface; said complementary fixing means comprise pins projecting from one of the body of the frame and from the inextensible band and from the receiving holes of the pins in the other part of the body of the frame and the inextensible band, the number of orifices being greater than the number of pins; the or each optical device is rigidly connected to a sidewall; - the screen is attached to the projection chain; the screen is mechanically independent of the projection chain; - the screen is integrated into the visor. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the drawings in which: FIG. 1 is a perspective view of a vision equipment in reality augmented connected to an augmented reality image supply calculator; Figure 2 is a perspective view of augmented reality vision equipment; - Figure 3 is a side view of the vision equipment of Figure 1 carried by the head of a user; FIG. 4 is a perspective view of three quarters of augmented reality vision equipment carried by the head of a user; FIG. 5 is a view from above of the optical device of the equipment of the preceding figures; and - Figure 6 is a top view of the vision equipment. In Figure 1 is shown an augmented reality vision equipment 10 connected by a wire 12 to a computer 14 for processing signals received by the equipment 10 and providing the latter with augmented reality images.

Le calculateur 14 est connu en soi et ne sera pas décrit plus avant. The computer 14 is known per se and will not be described further.

L'équipement de vision représenté plus en détail sur les figures 2 à 4 comporte un masque de vision 16, deux dispositifs optiques 18A, 18B fixés rigidement au masque 16 et un bandeau 20 de retenue du masque sur le visage de l'utilisateur. Le masque 16 présente un plan général de symétrie correspondant au plan de symétrie du visage quand le masque est en place. Plus précisément, le masque 16 comporte une monture 22 présentant un corps 22A de forme générale tubulaire délimitant, du côté du visage de l'utilisateur, un cadre 23 souple et extensible sur lequel est rapportée une surface non extensible 24 d'appui sur le visage. A son autre extrémité, le corps 22A délimite un cerclage 26 dans lequel est fixée une visière 28 de protection de l'utilisateur contre les poussières et éventuellement les rayonnements solaires. En variante, la visière 28 est une visière balistique, c'est-à-dire une visière de protection contre les éclats de projectiles, notamment de balles ou d'explosifs. Le corps 22A de la monture 22 est délimité latéralement par des flancs rigides 30A, 30B reliés l'un à l'autre par le cadre 23 d'un côté et le cerclage 26 de retenue de la visière de l'autre côté. Les dispositifs optiques 18A, 18B sont reliés rigidement aux flancs 30A, 30B. La visière 28 et le cadre 23 sont reliés l'un à l'autre par un treillis 32 de poutrelles souples et élastiques délimitant entre elles des ouvertures 34 normalement occultées par un film perméable de mousse non représenté. The vision equipment shown in more detail in FIGS. 2 to 4 comprises a vision mask 16, two optical devices 18A, 18B rigidly attached to the mask 16 and a mask retaining strip 20 on the face of the user. The mask 16 has a general plane of symmetry corresponding to the plane of symmetry of the face when the mask is in place. More specifically, the mask 16 comprises a frame 22 having a generally tubular body 22A delimiting, on the side of the user's face, a flexible and extensible frame 23 on which is attached a non-stretchable surface 24 of support on the face . At its other end, the body 22A defines a strapping 26 in which is fixed a visor 28 for protecting the user against dust and possibly solar radiation. Alternatively, the visor 28 is a ballistic visor, that is to say a visor for protection against projectile shards, including bullets or explosives. The body 22A of the frame 22 is delimited laterally by rigid flanks 30A, 30B connected to each other by the frame 23 on one side and the retaining rim 26 of the visor on the other side. The optical devices 18A, 18B are rigidly connected to the sidewalls 30A, 30B. The visor 28 and the frame 23 are connected to each other by a trellis 32 of flexible and elastic beams delimiting between them openings 34 normally concealed by a permeable foam film not shown.

La matière constituant le corps 22A est surmoulée sur les flancs rigides 30A, 30B formant ainsi une charnière à rappel élastique entre le cerclage 26 rigidifié par la visière 28 et chaque flanc rigide. L'axe d'articulation de chaque charnière s'étend généralement verticalement, c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe reliant les deux yeux de l'utilisateur et parallèlement au plan de symétrie du masque. En variante, la charnière est formée par une zone de moindre épaisseur. Dans ces conditions, le masque forme, schématiquement, un trapèze dont la face formée par la visière 28 ainsi que celles formées par les flancs sont rigides alors que le reste du corps 22A est extensible. Ainsi, les flancs 30A, 30B articulés par rapport au cerclage 26 sont libres de s'écarter l'un de l'autre suivant un débattement angulaire de quelques degrés, notamment au maximum de +/- 5 degrés par rapport à une position de repos. Le corps 22A, en dehors des flancs et de la visière étant élastique, les flancs 30A, 30B sont rappelés élastiquement vers leur position de repos. Dans sa partie inférieure, entre les deux yeux, le corps 22A du masque présente une forme d'arche propre à recevoir le nez de l'utilisateur. Cette arche a une taille très supérieure à la taille correspondante du nez afin de permettre un déplacement du masque suivant la surface du visage de l'utilisateur sans que le corps du masque ne soit en butée contre le nez de l'utilisateur. Ce déplacement possible est par exemple compris entre 0,5 cm et 2 cm suivant deux directions perpendiculaires l'une à l'autre contenues dans la surface du visage de l'utilisateur. Le bandeau 20 comporte une sangle 42 élastique propre à prendre appui sur la partie arrière de la tête de l'utilisateur. Cette sangle est reliée à la monture 22 du casque par deux étriers de liaison articulés 44A, 44B en forme de U, chacun fixé sur un flanc rigide correspondant 30A, 30B. Ces étriers comportent chacun deux branches 46, 47 s'étendant généralement parallèlement l'une à l'autre et un pontet 48 de liaison des deux branches. The material constituting the body 22A is overmolded on the rigid flanks 30A, 30B thus forming a hinge with elastic return between the strapping 26 stiffened by the visor 28 and each rigid flank. The hinge axis of each hinge extends generally vertically, that is to say perpendicular to the axis connecting the two eyes of the user and parallel to the plane of symmetry of the mask. In a variant, the hinge is formed by a zone of lesser thickness. Under these conditions, the mask forms, schematically, a trapezium whose face formed by the visor 28 and those formed by the flanks are rigid while the rest of the body 22A is extensible. Thus, the flanks 30A, 30B hinged relative to the strapping 26 are free to deviate from each other following an angular deflection of a few degrees, in particular at most +/- 5 degrees with respect to a rest position . The body 22A, outside the flanks and the visor being elastic, the flanks 30A, 30B are resiliently returned to their rest position. In its lower part, between the two eyes, the body 22A of the mask has a shape of arch proper to receive the nose of the user. This arch has a size much larger than the corresponding size of the nose to allow a movement of the mask following the surface of the user's face without the body of the mask being in abutment against the nose of the user. This possible displacement is for example between 0.5 cm and 2 cm in two directions perpendicular to each other contained in the surface of the face of the user. The headband 20 comprises a clean elastic strap 42 to bear on the rear part of the head of the user. This strap is connected to the mount 22 of the helmet by two U-shaped articulated connecting brackets 44A, 44B, each fixed on a corresponding rigid flank 30A, 30B. These stirrups each comprise two branches 46, 47 extending generally parallel to each other and a bridge 48 connecting the two branches.

Ce pontet, de forme générale arquée avec son rayon de courbure disposé entre les deux branches 46, 47 est traversé d'une lumière courbe 50 dans laquelle la sangle 42 est engagée. La lumière 50 sépare le pontet 48 en deux membrures parallèles 51, 52. La longueur de la lumière 50 est supérieure à la hauteur de la sangle 42. Sa longueur est par exemple comprise entre 1,5 et 2,5 fois la hauteur de la sangle 42. La sangle 42 est engagée au travers de la lumière 50 et y est fixée par exemple par une boucle d'extrémité entourant la membrure extérieure 52 délimitée par la lumière 50 dans le pontet 48. A son extrémité opposée à l'extrémité de liaison de la sangle 42, chaque étrier 44A, 44B comporte des profils d'articulation sur la monture 22. Ces profils sont constitués par exemple de tourillons 58 reçus dans des alésages coaxiaux 60 disposés au travers des flancs 30A, 30B. L'axe d'articulation des étriers 44A, 44B s'étend suivant la hauteur de la tête de l'utilisateur, c'est-à-dire suivant une direction parallèle au plan de symétrie du masque et perpendiculaire à la droite passant par les deux yeux de l'utilisateur. Les deux branches 46, 47 délimitent entre elles un espace de réception pour les dispositifs optiques 18A, 18B. Les dispositifs optiques 18A, 18B sont identiques et symétriques l'un de l'autre par rapport au plan de symétrie du masque 16. Dans le cas d'un système binoculaire, les deux dispositifs optiques 18A, 18B sont fixés rigidement, par exemple par encliquetage, à la monture 22. Ils sont chacun reliés au calculateur 14. Il est également possible dans le cas d'un système monoculaire de ne fixer qu'un seul des deux dispositifs optiques de préférence sur l'ceil directeur. Dans ce cas, l'autre côté peut soit être laissé vide ou être remplacé par une autre branche comportant d'autres fonctionnalités. Chaque dispositif optique comporte un capteur d'orientation propre à adresser au calculateur 14 une information sur la position du dispositif optique considéré par rapport à la monture 22. This bridge, of generally arcuate shape with its radius of curvature disposed between the two branches 46, 47 is traversed by a curved light 50 in which the strap 42 is engaged. The light 50 separates the bridge 48 in two parallel members 51, 52. The length of the light 50 is greater than the height of the strap 42. Its length is for example between 1.5 and 2.5 times the height of the strap 42. The strap 42 is engaged through the light 50 and is fixed there for example by an end loop surrounding the outer chord 52 defined by the light 50 in the bridge 48. At its end opposite the end of connection of the strap 42, each yoke 44A, 44B comprises hinge profiles on the frame 22. These profiles consist for example of pins 58 received in coaxial bores 60 arranged through the flanks 30A, 30B. The axis of articulation of the stirrups 44A, 44B extends along the height of the head of the user, that is to say in a direction parallel to the plane of symmetry of the mask and perpendicular to the straight line passing through the two eyes of the user. The two branches 46, 47 delimit between them a receiving space for optical devices 18A, 18B. The optical devices 18A, 18B are identical and symmetrical to one another with respect to the plane of symmetry of the mask 16. In the case of a binocular system, the two optical devices 18A, 18B are fixed rigidly, for example by snap, to the frame 22. They are each connected to the computer 14. It is also possible in the case of a monocular system to fix only one of the two optical devices preferably on the director eye. In this case, the other side may either be left empty or be replaced by another branch with other features. Each optical device comprises an orientation sensor adapted to address to the computer 14 information on the position of the optical device considered relative to the frame 22.

Par exemple, ce capteur comporte deux interrupteurs propres chacun à coopérer suivant l'orientation avec un même pion d'actionnement prévu sur la monture 22. Ainsi, une fois fixé sur la monture, seul l'un des interrupteurs est fermé sous l'action du pion. L'interrupteur ainsi fermé dépend du coté et donc du sens de montage du dispositif optique. A partir de l'analyse de l'état des interrupteurs, le calculateur 14 déduit l'orientation de chaque dispositif optique. Le dispositif optique 18A est représenté plus en détail sur la figure 5. Il comporte un bloc de support étanche 70 présentant un tronçon principal 72 formé dans un matériau opaque prolongé par une structure transparente 74. For example, this sensor comprises two clean switches each to cooperate in the orientation with the same actuating pin provided on the mount 22. Thus, once fixed on the mount, only one of the switches is closed under the action pawn. The switch thus closed depends on the side and therefore the mounting direction of the optical device. From the analysis of the state of the switches, the computer 14 deduces the orientation of each optical device. The optical device 18A is shown in greater detail in FIG. 5. It comprises a sealed support block 70 having a main section 72 formed in an opaque material extended by a transparent structure 74.

Le tronçon principal 72 s'étend entre les branches 46, 47 des étriers de liaison du bandeau 20, alors que la structure 74 s'étend dans l'espace délimité par la monture 22 dans le champ visuel de l'utilisateur. La structure 74, possède une géométrie en forme de polyèdre dont l'une des faces peut être courbe, et présente sur sa face d'extrémité un écran semi-transparent 76 disposé en regard de la pupille de l'ceil de l'utilisateur qui est placé au niveau de la pupille de sortie notée 78 du système optique sur la figure 5 lorsque l'équipement est porté par un utilisateur. L'écran 76 est relié au tronçon principal 72 par une jupe transparente 80 délimitant avec l'écran 76 un espace clos relié seulement au tronçon principal 72. Ainsi, le bloc de support 70 forme un caisson étanche délimitant un espace clos dans lequel sont confinés les éléments constituant chaque dispositif optique. Le tronçon principal 72 renferme une chaîne de projection 82 comportant successivement une matrice de pixels 84 propre à former une image, des lentilles 86 disposées suivant la longueur de la branche principale 72 et un miroir 88 de réflexion du faisceau vers l'écran 76. La matrice 84 est propre à émettre des images de réalité augmentée reçues du calculateur 14 et les lentilles 86 assurent leur projection sur l'écran 76. L'écran 76 est convexe et présente une zone de taille réduite de projection des images de réalité augmentée. La normale au centre de la pupille de sortie 78 du système optique constitue l'axe principal de vision augmentée noté X1-X1. La chaîne de projection est propre à projeter sur l'écran une image non déformée sur la zone de projection. Un ensemble de capteurs d'environnement du masque désigné par la référence 90 est fixé au bloc 70 du dispositif optique 18A. Ces capteurs, par exemple formés d'une centrale inertielle ou d'une boussole électronique sont propres à déterminer l'orientation et/ou la position de l'équipement de vision par rapport à l'environnement extérieur. Les informations de ces capteurs sont adressées au calculateur 14 afin que le calculateur adresse les images pertinentes en fonction de l'orientation de l'équipement. Les capteurs d'environnement 90 sont disposés suivant un axe privilégié de mesure noté X2-X2 fixe par rapport à la direction X1-X1. L'axe s'étend parallèlement à la direction de vision privilégiée X1-X1. Suivant un mode particulier de réalisation, les capteurs 90 intègrent une caméra d'observation, dont l'axe d'observation s'étend suivant l'axe X2-X2. En variante, la caméra est remplacée par un compas électronique propre à déterminer le champ magnétique terrestre. The main section 72 extends between the branches 46, 47 of the connecting brackets of the strip 20, while the structure 74 extends in the space defined by the frame 22 in the visual field of the user. The structure 74 has a geometry in the form of a polyhedron whose one face may be curved, and has on its end face a semi-transparent screen 76 disposed opposite the pupil of the eye of the user who is placed at the exit pupil denoted 78 of the optical system in FIG. 5 when the equipment is worn by a user. The screen 76 is connected to the main section 72 by a transparent skirt 80 delimiting with the screen 76 an enclosed space connected only to the main section 72. Thus, the support block 70 forms a sealed box delimiting an enclosed space in which are confined the elements constituting each optical device. The main section 72 encloses a projection chain 82 successively comprising a pixel matrix 84 suitable for forming an image, lenses 86 arranged along the length of the main branch 72 and a reflection mirror 88 of the beam towards the screen 76. matrix 84 is capable of transmitting augmented reality images received from the computer 14 and the lenses 86 ensure their projection on the screen 76. The screen 76 is convex and has a reduced projection area of the augmented reality images. The normal in the center of the exit pupil 78 of the optical system constitutes the main axis of augmented vision noted X1-X1. The projection chain is able to project on the screen an undeformed image on the projection zone. A set of environment sensors of the mask designated by the reference 90 is attached to the block 70 of the optical device 18A. These sensors, for example formed of an inertial unit or an electronic compass are suitable for determining the orientation and / or the position of the vision equipment relative to the external environment. The information of these sensors are sent to the computer 14 so that the computer addresses the relevant images according to the orientation of the equipment. The environment sensors 90 are arranged along a preferred measurement axis X2-X2 fixed with respect to the direction X1-X1. The axis extends parallel to the preferred direction of vision X1-X1. According to a particular embodiment, the sensors 90 integrate an observation camera, whose observation axis extends along the axis X2-X2. Alternatively, the camera is replaced by an electronic compass to determine the Earth's magnetic field.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, la monture 22 comporte un bandeau 102 déformable, mais inextensible dans sa longueur rapporté suivant la longueur du cadre 23. Ce bandeau, encore désigné par bande, délimite la surface 24 d'appui sur le visage de l'utilisateur. Il est constitué par exemple d'une bande de support 104 souple et non extensible recouverte d'une couche 106 de mousse compressible propre à prendre appui sur le front de l'utilisateur. Le bandeau 102 est solidarisé au cadre 23 par deux picots 108 disposés à chaque extrémité de la bande de support 104. Ces picots 108 sont engagés dans des orifices 110 ménagés au travers du cadre 23. Les picots sont propres à s'enclencher élastiquement au travers des orifices 110 et à y être ainsi retenus. In the embodiment illustrated in FIG. 6, the frame 22 comprises a band 102 that is deformable, but inextensible in its length, which is added along the length of the frame 23. This strip, again designated by strip, delimits the bearing surface 24 on the face of the user. It consists, for example, of a supple and non-extensible support strip 104 covered with a layer 106 of compressible foam capable of bearing on the user's forehead. The band 102 is secured to the frame 23 by two pins 108 disposed at each end of the support strip 104. These pins 108 are engaged in orifices 110 formed through the frame 23. The pins are adapted to engage elastically through holes 110 and to be so retained.

Le nombre d'orifices disposés à chaque extrémité du cadre 23 est supérieur au nombre de picots 108, permettant ainsi à l'utilisateur de choisir les orifices dans lesquels sont engagés les picots. La longueur du bandeau 102 étant inextensible, la distance notée Z séparant le bandeau 102 du cadre 23 est ainsi réglable en fonction des orifices dans lesquels les picots 108 sont engagés. The number of orifices disposed at each end of the frame 23 is greater than the number of pins 108, thus allowing the user to choose the orifices in which the pins are engaged. The length of the strip 102 being inextensible, the distance marked Z separating the strip 102 from the frame 23 is thus adjustable as a function of the orifices in which the pins 108 are engaged.

Sur la figure 6, le bandeau 102 est représenté dans deux positions différentes, l'une des positions étant représentée en traits mixtes. L'équipement de vision en réalité augmentée décrit ici, est formé de modules indépendants pouvant être facilement assemblés ensemble et désassemblés pour être remplacés. Ces modules comprennent la monture 22 du masque, la visière de protection 28, le bandeau 20 et les deux dispositifs optiques 18A, 18B. Chaque module ou combinaison de modules 20, 22, 28, 18A, 18B est autoportant et peut ainsi être assemblé et désassemblé en une seule pièce de l'équipement tout en gardant son intégrité propre. Pour utiliser l'équipement de vision, l'utilisateur positionne d'abord le bandeau 102 sur la monture 22 en choisissant les orifices 110 dans lesquels sont introduits les picots 108 de manière à ce que la distance Z entre le bandeau 102 et le cadre 23 permettent d'obtenir une vision complète sur tout le champ de projection des images de réalité augmentée projetées sur les écrans 76. Après fixation du bandeau 102, l'utilisateur pose le masque sur son visage et engage le bandeau 20 en arrière de son crâne. Sous l'action de l'élasticité du bandeau 20, le masque se trouve plaqué sur le visage. Alors que les dispositifs optiques 18A, 18B projettent des images de réalité augmentée sur les écrans 76, la monture 22 du masque est déplacée en translation par rapport au visage de l'utilisateur, par action manuelle de celui-ci, jusqu'à ce que les images projetées soient perçues par l'utilisateur, c'est-à-dire que les axes de vision privilégiée X1-X1 passent par les pupilles de l'utilisateur. Ainsi, un alignement correct entre les zones de projection des images de réalité augmentée et les pupilles de l'utilisateur est facilement obtenu, par un simple déplacement manuel du masque, sans qu'il soit nécessaire de recourir à des réglages complexes de la position des écrans 76 par rapport à la surface d'appui 24, comme c'est le cas dans les équipements de l'état de la technique. C'est pourquoi l'équipement selon l'invention peut être dépourvu de tels moyens de réglage. La surface d'appui 24 du masque sur le visage de l'utilisateur permet un positionnement correct des pupilles de l'utilisateur par rapport aux zones de projection, sans que des réglages de positions relatives complexes entre la monture du masque et les écrans de projection ne soient nécessaires. La présence des lumières courbes, dans les étriers de liaison de la monture à la sangle 42 permet un déplacement de la sangle par rapport aux étriers suivant la longueur des lumières dans le sens de la flèche F1 illustrée sur la figure 3. Ce déplacement permet à l'utilisateur de positionner la sangle pour un maintien confortable de l'équipement sur son visage. Enfin, le cadre 23 et le treillis 32 forment une structure souple et élastique adaptée à la déformation du bandeau inextensible dans sa longueur 102. Cette déformation du bandeau assure une répartition homogène de la pression du bandeau 102 sur le front de l'utilisateur. Cette déformation suivant la morphologie de la tête de l'utilisateur est maîtrisée par la rigidité des flancs 30A et 30B ainsi que par l'effet de retour de force des charnières permettant que le masque épouse la forme du visage de l'utilisateur, sans que la visière et surtout les deux dispositifs optiques 18A, 18B ne soient substantiellement déplacés par rapport aux pupilles de l'utilisateur. En effet, lorsque les flancs 30A, 30B s'écartent l'un de l'autre pour permettre un positionnement satisfaisant sur le visage de l'utilisateur, les dispositifs optiques 18A, 18B qui en sont solidaires se trouvent légèrement déplacés. Chaque écran 76 se trouve ainsi rapproché du bandeau 102. Dans le même temps le bandeau 102, retenu à ces extrémités au voisinage des extrémités libres des flancs 30A, 30B, se trouve tendu, conduisant à un écartement accru entre le bandeau 102 et l'écran 76. Les deux effets se compensant substantiellement, la distance entre la pupille de l'utilisateur et les écrans reste sensiblement constante. La présence des capteurs d'environnement directement sur le boîtier des dispositifs optiques 18A, 18B permet de garantir une fixité des axes de vision privilégiée X1-X1 et de mesure X2-X2, garantissant ainsi une détermination correcte de la position de l'axe de vision privilégiée par rapport à son environnement, même si la monture 22 est amenée à se déformer. En variante, l'écran 76 est intégré à la visière 28. En variante également, l'écran 76 est indépendant mécaniquement de la chaîne de projection 82. In Figure 6, the strip 102 is shown in two different positions, one of the positions being shown in phantom. The augmented reality vision equipment described here is formed of independent modules that can be easily assembled together and disassembled for replacement. These modules comprise the frame 22 of the mask, the protective visor 28, the strip 20 and the two optical devices 18A, 18B. Each module or combination of modules 20, 22, 28, 18A, 18B is self-supporting and can be assembled and disassembled in one piece of the equipment while maintaining its integrity. To use the vision equipment, the user first positions the band 102 on the frame 22 by selecting the orifices 110 in which the pins 108 are introduced so that the distance Z between the strip 102 and the frame 23 allow to obtain a complete vision over the entire projection field of the augmented reality images projected on the screens 76. After fixing the strip 102, the user puts the mask on his face and engages the strip 20 behind his skull. Under the action of the elasticity of the headband 20, the mask is placed on the face. While the optical devices 18A, 18B project augmented reality images on the screens 76, the frame 22 of the mask is displaced in translation relative to the face of the user, by manual action thereof, until the projected images are perceived by the user, that is to say that the privileged axes of vision X1-X1 pass through the pupils of the user. Thus, a correct alignment between the projection zones of the augmented reality images and the pupils of the user is easily obtained, by a simple manual movement of the mask, without it being necessary to resort to complex adjustments of the position of the images. screens 76 relative to the support surface 24, as is the case in equipment of the state of the art. This is why the equipment according to the invention may be devoid of such adjustment means. The bearing surface 24 of the mask on the face of the user allows correct positioning of the pupils of the user with respect to the projection areas, without complex relative positional adjustments between the mask frame and the projection screens. are necessary. The presence of the curved lights in the binding brackets of the frame to the strap 42 allows movement of the strap relative to the stirrups along the length of the lights in the direction of the arrow F1 illustrated in Figure 3. This displacement allows the user to position the strap for a comfortable hold of the equipment on his face. Finally, the frame 23 and the mesh 32 form a flexible and elastic structure adapted to the deformation of the inextensible strip in its length 102. This deformation of the strip ensures a homogeneous distribution of the pressure of the strip 102 on the front of the user. This deformation according to the morphology of the head of the user is controlled by the rigidity of the sidewalls 30A and 30B and by the force feedback effect of the hinges allowing the mask to conform to the shape of the user's face, without the visor and especially the two optical devices 18A, 18B are substantially displaced relative to the pupils of the user. Indeed, when the flanks 30A, 30B deviate from each other to allow satisfactory positioning on the face of the user, the optical devices 18A, 18B which are integral are slightly displaced. Each screen 76 is thus close to the strip 102. At the same time the strip 102, retained at these ends in the vicinity of the free ends of the flanks 30A, 30B, is stretched, leading to an increased spacing between the strip 102 and the screen 76. The two effects substantially offsetting each other, the distance between the pupil of the user and the screens remains substantially constant. The presence of the environmental sensors directly on the housing of the optical devices 18A, 18B makes it possible to guarantee a fixity of the preferred axes of vision X1-X1 and of measurement X2-X2, thus guaranteeing a correct determination of the position of the axis of privileged vision relative to its environment, even if the mount 22 is caused to deform. As a variant, the screen 76 is integrated with the visor 28. In a variant also, the screen 76 is mechanically independent of the projection chain 82.

Claims

CLAIMS1.- Augmented reality vision equipment comprising: - a mask (16) comprising; - a mount (22) defining a bearing surface (24) on the face of a user; - a headband (20) for retaining the frame (22) on the face of the user with the bearing surface (24) bearing with the face following the periphery of the eyes; - At least one optical device (18A, 18B) carried by the frame (22) comprising: - a screen (76) semi-transparent fixed to the frame (22) to be opposite the eye of a user; - a projection chain (82) on the screen (76); characterized in that the mount (22) comprises a body (22A) of generally tubular shape delimiting, on one side, a flexible and extensible frame (23) carrying the surface (24) for bearing on the face, and on the other side, a strapping (26) in which is fixed a visor (28) ensuring the stiffening of the strapping (26); in that the body (22A) is delimited between the frame (23) and the strapping (26) by a trellis (32) of flexible and elastic beams and laterally by rigid flanks (30A, 30B) on which is fixed the retaining strip (20) from its ends, which rigid flanks (30A, 30B) delimiting with the strapping (26) retaining the visor (28) a hinge with elastic return, and in that the bearing surface ( 24) is delimited by an inextensible strip (102) connected at each of its ends only in the vicinity of the free ends of the flanks (30A, 30B) allowing a tension on the strip (102) when the flanks (30A, 30B) are spaced apart ensuring maintaining the spacing between the strip (102) and the screen (76).

2.- Equipment according to claim 1, characterized in that the strip (20) comprises an elastic strap (42) adapted to bear on the skull of the user and two rigid brackets (44A, 44B) connecting the strap (42) to the mount (22) of the mask (16) at each end of the strap (42), which stirrups (44A, 44B) are hinged to the mount (22).

3.- Equipment according to claim 2, characterized in that each yoke (44A, 44B) comprises a curved bore (50) in which is received an end of the strap (42) slidably mounted along the length of the light (50) , and in that the length of the light (50) is greater than the height of the strap (42).

4. Equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that the inextensible band (102) and the body (22A) of the frame (22) comprise complementary fastening means of the inextensible band (102) on the body (22A) in at least two distinct positions defining different distances (Z) between the screen (76) and the bearing surface (24).

5. Equipment according to claim 4, characterized in that said complementary fixing means comprise pins (108) projecting from one of the body (22A) of the frame (22) and the inextensible band (102). ) and orifices (110) for receiving the pins (108) in the other of the body (22A) of the frame (22) and the inextensible band (102), the number of orifices (110) being greater than the number of pins (108).

6. Equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that the or each optical device (18A, 18B) is rigidly connected to a sidewall (30A, 30B).

7. Equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that the screen (76) is fixed to the projection chain (82).

8. Equipment according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the screen (76) is mechanically independent of the projection chain (82).

9. Equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that the screen (76) is integrated with the visor (28). 20