FR3011096A1 - Lunettes anti-eblouissement et de vision a trois dimensions - Google Patents

Lunettes anti-eblouissement et de vision a trois dimensions Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne des lunettes (1) munies de deux verres (2) et destinées à être portées par un utilisateur, lesdits verres (2) comprenant chacun un écran (8) capable de transmettre ou d'occulter au moins partiellement une lumière incidente destinée à traverser le verre (2) vers ledit utilisateur, les lunettes (1) étant configurées pour, dans un premier mode d'occultation, atténuer l'intensité de la lumière incidente par occultation simultanée des deux écrans (8), et dans un deuxième mode d'occultation, permettre une vision en trois dimensions de données émises par un dispositif d'affichage (11), par occultation alternée des deux écrans (8).

Description

Lunettes anti-éblouissement et de vision à trois dimensions. La présente invention concerne des lunettes anti-éblouissement et de vision à trois dimensions.
Dans le domaine des dispositifs optiques portatifs munis de technologies liées au domaine de l'information et de la communication de données, il est connu des lunettes permettant la vision de données en trois dimensions. Les images sont émises pas un dispositif d'affichage vers un utilisateur portant lesdites lunettes. Pour obtenir une vision en trois dimensions, une technologie connue consiste à émettre alternativement les images destinées à chaque oeil. Simultanément, les verres des lunettes comportent des écrans qui occultent les images qui ne lui sont pas destinées. Ainsi, chaque oeil reçoit une image différente de façon à pouvoir reconstruire une image en trois dimensions. L'alternance des données et de l'occultation est effectuée à des fréquences suffisantes pour ne pas être perceptible par l'utilisateur. Il existe aussi des lunettes à verres polarisants qui filtrent les images émises avec des longueurs d'ondes spécifiques, en les différentiant afin que chaque oeil reçoive une image qui lui est destinée. Ainsi, chaque oeil perçoit une image différente, alors que le dispositif d'affichage émet les images simultanément pour les deux yeux. Cependant, cette technologie requiert certains types d'écrans TV, contrairement à la technologie par alternance qui fonctionne avec des écrans ne nécessitant pas une telle complexité. En outre, d'autres technologies de lunettes permettent d'atténuer la lumière incidente qui est destinée à traverser le verre jusqu'à l'utilisateur, afin d'éviter les risques d'éblouissement, telles des lunettes de soleil. Pour éviter de multiplier le nombre de paires de lunettes, ainsi que d'avoir à les échanger à chaque occasion, il est avantageux d'avoir une seule paire remplissant les deux fonctions, et ainsi de pouvoir l'utiliser non seulement pour regarder des images en trois dimensions, mais aussi pour atténuer la lumière en cas d'éblouissement. Le document CN 102 707 456 décrit une paire de lunettes capable de remplir ces deux fonctions, avec des verres réversibles. D'un côté les verres servent à la vision en trois dimensions, et en les retournant de l'autre côté, les verres servent de lunettes de soleil. A cette fin, les verres comportent un filtre polarisant sur une face et une lame quart d'onde sur l'autre face du verre. Néanmoins, cette solution nécessite une manipulation des lunettes. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient, et propose à cette fin des lunettes munies de deux verres et destinées à être portées par un utilisateur, lesdits verres comprenant chacun un écran capable de transmettre ou d'occulter au moins partiellement une lumière incidente destinée à traverser le verre vers ledit utilisateur, les lunettes étant configurées pour, dans un premier mode d'occultation, atténuer l'intensité de la lumière incidente par occultation simultanée des deux écrans, et dans un deuxième mode d'occultation, permettre une vision en trois dimensions de données émises par un dispositif d'affichage, par occultation alternée des deux écrans. Ainsi, il suffit de changer de mode d'occultation pour passer d'une paire de lunettes utilisables pour la vision en trois dimensions, à une paire de lunettes configurées pour atténuer la luminosité. Il n'est pas nécessaire d'effectuer des manipulations complexes sur les verres ou sur la monture. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - les lunettes sont configurées pour, dans le premier mode d'occultation, occulter de façon alternée chaque écran en synchronisme avec l'émission alternée de données destinées à chaque oeil, notamment à une fréquence correspondant à la fréquence d'alternance de l'émission desdites données, - dans le second mode d'occultation, l'occultation simultanée des deux écrans est effectuée à une fréquence prédéfinie, fonction d'un coefficient de transmission desdits écrans, - le coefficient de transmission est variable, - lesdites lunettes sont configurées pour adapter le coefficient de transmission de l'écran anti-éblouissement en fonction de l'intensité de la lumière incidente, - le coefficient de transmission est déterminé par modulation de largeur d'impulsions, - l'occultation alternée des verres est déterminée par modulation de largeur d'impulsions, - la modulation est effectuée à fréquence fixe avec un rapport cyclique variable, - les lunettes comprennent des moyens de commande du mode d'occultation, en particulier des moyens de commande dudit rapport cyclique de chaque écran, - les moyens de commande sont configurés pour détecter si les lunettes nécessitent d'être utilisées pour atténuer l'intensité de la lumière incidente, ou pour une vision en trois dimensions, - lesdits moyens de commande comprennent un capteur photométrique, configuré pour capter la fréquence d'un signal optique pulsé, - les lunettes comprennent un commutateur configuré pour commander, soit l'occultation alternée, soit l'occultation simultanée desdits écrans, - les écrans sont munis d'une couche à polarisation verticale et d'une couche à polarisation horizontale, - les écrans sont munis d'une couche à cristaux-liquides agencée entre les deux couches de polarisation, - les écrans sont munis d'une couche micro-électromécanique. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter, accompagnée des dessins joints parmi lesquels : - la figure 1 illustre de façon schématique, une vue en perspective d'une paire de lunettes anti-éblouissement et de vision à trois dimensions selon l'invention, - la figure 2 illustre de façon schématique, le fonctionnement des moyens de commande 7 dans un mode de réalisation des lunettes selon l'invention.
Comme illustré sur la figure 1, les lunettes 1, selon l'invention, ont ici deux verres 2, deux branches 3 et une monture 4 sur laquelle sont fixés les verres 2. Dans la description de l'invention, le terme verre désigne l'objet fixé à la monture et à travers lequel le porteur des lunettes regarde la scène qui est devant lui. Le verre 2 peut être fabriqué dans un matériau en verre minéral ou organique par exemple, mais aussi dans tout autre matériau connu de l'homme du métier à cette fin. Les yeux du porteur des lunettes 1 sont situés d'un premier côté des verres 2, et la scène qu'il observe est située d'un deuxième côté des verres 2. Ainsi, la lumière incidente arrive sur les verres en venant du deuxième côté, puis les traverse par la face extérieure des verres 2, et ressort par la face intérieure vers le porteur des lunettes 1. Les verres 2 comportent en outre, chacun, un écran 8 capable de transmettre ou d'occulter au moins partiellement la lumière incidente. Grâce à ces écrans 8, les lunettes 1 sont configurées pour, dans un premier mode d'occultation, atténuer l'intensité de la lumière incidente, et dans un deuxième mode d'occultation, permettre une vision en trois dimensions de données émises par un dispositif d'affichage 11, tel un écran TV. Dans le premier mode, l'atténuation de l'intensité de la lumière incidente est effectuée par occultation simultanée des deux écrans 8 à une fréquence prédéfinie, qui génère, par valeur moyenne, un coefficient de transmission de la lumière incidente à travers les lunettes 1. Le coefficient de transmission est déterminé, par exemple, par modulation de largeur d'impulsions. La modulation est effectuée à fréquence fixe, de préférence à au moins 100 Hz, avec un rapport cyclique définissant le coefficient de transmission de l'écran. Un écran 8 a donc un coefficient de transmission de la lumière qui varie périodiquement entre : - une valeur maximale, pour laquelle la transparence est maximale pendant un temps t1, et - une valeur minimale, pour laquelle la transparence est minimale pendant un temps t2. Un rapport cyclique a est déterminé par le ratio entre la durée t1 pendant laquelle la transmission est maximale, et la durée T de la période, et varie donc de 0 à 1 0 0 % : a = - T En modifiant le rapport cyclique, le temps t1 pendant lequel la transparence est maximale est allongé ou raccourci, par rapport au temps t2 pendant lequel la lumière ne passe pas. Ainsi, en augmentant t1, le rapport cyclique augmente, et en augmentant t2, le rapport cyclique diminue. En valeur moyenne, le coefficient de transmission est ainsi dépendant de la valeur du rapport cyclique a. Le rapport cyclique est variable et choisi en fonction de l'intensité lumineuse de la lumière incidente.
La scène située devant le porteur des lunettes 1 n'est donc visible que pendant une fraction de temps égale au rapport cyclique a. La luminosité apparente, à travers l'écran 8 à transmission variable, est donc diminuée par rapport à la luminosité réelle d'un facteur égal à a .
En outre, lesdites lunettes 1 pourront être configurées pour adapter le coefficient de transmission de l'écran 8 en fonction de l'intensité de la lumière incidente. Les lunettes 1 permettent de la sorte, de protéger l'utilisateur de manière sensiblement égale quelque soit l'intensité de la lumière incidente. Dans un deuxième mode d'occultation, les lunettes 1 permettent une vision en trois dimensions de données émises par un dispositif d'affichage 11, par occultation alternée des deux écrans 8. Le dispositif d'affichage 11 affiche alternativement deux images à une fréquence non perceptible par l'utilisateur, chaque image étant destinée à un des deux yeux de l'utilisateur. Les deux images sont configurées pour permettre à l'utilisateur de former une seule image en trois dimensions. Concomitamment, les écrans 8 laissent passer alternativement la lumière pour que chaque oeil reçoive l'image qui lui est destinée. A cette fin, l'occultation de chaque écran 8 est couplée à l'émission alternée des données destinées à chaque oeil, à une fréquence correspondant à la fréquence d'alternance de l'émission des données par le dispositif d'affichage 11. De manière semblable au premier mode, l'occultation alternée de chaque verre 2 par les écrans 8 est déterminée par modulation de largeur d'impulsions, la modulation étant effectuée à fréquence fixe avec un rapport cyclique variable. Pour les deux modes, les lunettes comprennent avantageusement des moyens de commande 7 du mode d'occultation et du rapport cyclique de chaque écran 8. Ainsi, le rapport cyclique est variable et préférentiellement choisi en fonction de l'intensité lumineuse de la lumière incidente pour le premier mode, et en fonction de la fréquence de l'alternance des données affichées par le dispositif d'affichage 11 dans le second mode. Les moyens de commande 7 sont alimentés par une batterie 6 Dans un premier mode de réalisation, les lunettes 1 comprennent un commutateur 9 configuré pour commander, soit l'occultation alternée, soit l'occultation simultanée desdits écrans 8. Le commutateur 9 modifie les paramétrages de pilotage des écrans 8 pour passer d'un mode d'occultation alterné à un mode d'occultation simultané, et réciproquement. Par exemple, pour un mode d'occultation simultané, les écrans 8 occultent la lumière incidente à une fréquence de 250Hz, afin de faire baisser la lumière incidente. Dans un mode alterné, les écrans 8 occultent alternativement la lumière incidente, par exemple à une fréquence de 72 Hz, ce qui correspond à la fréquence d'affichage des données de certains dispositifs d'affichage 11 en trois dimensions. Dans un deuxième mode de réalisation, qui pourra être combiné avec le précédent, les moyens de commande 7 sont configurés pour détecter si les lunettes 1 nécessitent d'être utilisées pour atténuer l'intensité de la lumière incidente, ou pour une vision en trois dimensions. Pour cela, les moyens de commande 7 comprennent, par exemple, un capteur photométrique afin de capter la fréquence d'un signal optique pulsé. Ainsi, si le capteur reçoit un signal correspondant à un signal de vision en trois dimensions émis par des moyens d'affichages 11, les moyens de commande 7 ordonnent une occultation alternée des écrans 8. En revanche, si le capteur reçoit une lumière incidente non pulsée, ou pulsé dans une gamme de fréquence différente, les moyens de commande ordonnent une occultation simultanée des écrans 8, pour atténuer la luminosité pour l'utilisateur. Les moyens de commande 7 peuvent aussi comprendre des moyens de liaison sans fil, pour recevoir à distance des informations sur le mode d'utilisation à choisir. Par exemple, un écran TV en trois dimensions envoie un signal aux moyens de commande 7 pour choisir le mode en trois dimensions. Dans un premier mode de réalisation, les écrans 8 sont munis d'une couche à polarisation verticale et d'une couche à polarisation horizontale, disposées sur les verres 2, ainsi qu'une couche à cristaux-liquides agencée entre les deux couches de polarisation. Les couches de polarisation polarisent chacune la lumière incidente dans une direction différente. Dans la couche à cristaux-liquides, la direction de la lumière polarisée est modifiée par les cristaux liquides. L'orientation des cristaux liquides détermine la direction de polarisation de la lumière. Ainsi lorsqu'ils sont orientés dans un sens qui modifie la polarisation dans une même direction que celle de la couche de polarisation qui suit, la lumière passe au travers. En revanche, si la direction est différente, la lumière n'est pas transmise au porteur des lunettes 1. La modulation est effectuée en orientant les cristaux liquides dans la même direction que celle de la couche de polarisation suivante pendant le temps t1, pour transmettre la lumière, puis en l'orientant dans une direction différente pendant le temps t2, pour bloquer la lumière.
Dans un second mode de réalisation, les écrans 8 sont munis d'une couche micro-électromécanique de type MEMS (pour micro-electro-mechanical system en anglais), disposée sur les verres 2. Cette couche est composée d'éléments microélectroniques actionnables électriquement, qui bloquent ou laissent passer la lumière incidente. Les systèmes micro électromécaniques, sont par exemple du type décrit dans le document US 7 684 105. Ici, la modulation est effectuée en laissant passer la lumière incidente pendant le temps t1, et en la bloquant pendant le temps t2, par actionnement de la couche micro-électromécanique. Sur la figure 2, les moyens de commande 7 sont représentés selon un mode de réalisation dans lequel les lunettes reçoivent des informations par liaison sans fil. Les moyens de commande 7 comprennent un chargeur 13 alimenté par la batterie 6, et un connecteur 12 pour le cas où les lunettes nécessiteraient un branchement avec un câble d'alimentation électrique, notamment pour le rechargement de la batterie 6. Le chargeur 13 alimente les autres composants desdits moyens de commande 7.
En outre, les moyens de commande 7 comprennent une puce électronique de communication à distance 10, de type Bluetooth, qui reçoit des informations 15 servant à déterminer le mode d'occultation des lunettes, voire des informations sur la luminosité ambiante. La puce 10 est cadencée par une horloge électronique à quartz 11, et envoie des données sur le mode et la fréquence d'occultation des écrans 8 à une unité de commande 14. Ces données permettent l'utilisation des lunettes, soit dans un mode de vision en trois dimensions, soit dans un mode d'atténuation de l'intensité de la lumière incidente. Ainsi, l'unité de commande 14 pilote l'occultation de chaque écran 8 afin qu'ils bloquent la lumière simultanément ou alternativement à une fréquence prédéfinie correspondant au mode d'utilisation des lunettes.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Lunettes (1) munies de deux verres (2) et destinées à être portées par un utilisateur, lesdits verres (2) comprenant chacun un écran (8) capable de transmettre ou d'occulter au moins partiellement une lumière incidente destinée à traverser le verre (2) vers ledit utilisateur, les lunettes (1) étant configurées pour, dans un premier mode d'occultation, atténuer l'intensité de la lumière incidente par occultation simultanée des deux écrans (8), et dans un deuxième mode d'occultation, permettre une vision en trois dimensions de données émises par un dispositif d'affichage (11), par occultation alternée des deux écrans (8).
  2. 2. Lunettes selon la revendication 1, configurées pour, dans le premier mode d'occultation, occulter de façon alternée chaque écran (8) en synchronisme avec l'émission alternée de données destinées à chaque oeil, à une fréquence correspondant à la fréquence d'alternance de l'émission desdites données.
  3. 3. Lunettes selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lesquelles, dans le second mode d'occultation, l'occultation simultanée des deux écrans (8) est effectuée à une fréquence prédéfinie, fonction d'un coefficient de transmission desdits écrans (8).
  4. 4. Lunettes selon la revendication 3, dans lesquelles le coefficient de transmission est variable.
  5. 5. Lunettes selon la revendication 4, dans lesquelles lesdites lunettes (1) sont configurées pour adapter le coefficient de transmission des écrans (8) en fonction de l'intensité de la lumière incidente.
  6. 6. Lunettes selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lesquelles le coefficient de transmission est déterminé par modulation de largeur d'impulsions.
  7. 7. Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lesquelles l'occultation alternée des verres (2) est déterminée par modulation de largeur d'impulsions.
  8. 8. Lunettes selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, dans lesquelles la modulation est effectuée à fréquence fixe avec un rapport cyclique variable.
  9. 9. Lunettes selon la revendication 8, dans lesquelles les lunettes (1) comprennent des moyens de commande (7) du rapport cyclique de chaque écran.
  10. 10. Lunettes selon la revendication 9, dans lesquelles les moyens de commande (7) sont configurés pour détecter si les lunettes nécessitent d'être utilisées pour atténuer l'intensité de la lumière incidente, ou pour une vision en trois dimensions.
  11. 11. Lunettes selon la revendication 10, dans lesquelles lesdits moyens de commande comprennent un capteur photométrique, configuré pour capter la fréquence d'un signal optique pulsé.
  12. 12. Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un commutateur (9) configuré pour commander, soit l'occultation alternée, soit l'occultation simultanée desdits écrans (8).
  13. 13. Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lesquelles les écrans (8) sont munis d'une couche à polarisation verticale et d'une couche à polarisation horizontale.
  14. 14. Lunettes selon la revendication 11, dans lesquelles les écrans (8) sont munis d'une couche à cristaux-liquides agencée entre les deux couches de polarisation.
  15. 15. Lunettes selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lesquelles les écrans (8) sont munis d'une couche micro-électromécanique.
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