FR3016048A1 - Dispositif interactif equipe d'une interface homme-machine - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif interactif équipé d'une interface homme-machine (1a) comprenant : - des moyens (2) pour la restitution d'une image, fixe ou animée, dans un espace virtuel tridimensionnel sphérique (E), munis d'un système optique (12) qui comprend un module optique aval (12a), comprenant une paire de lentilles de Fresnel (12a1, 12a2) dont leurs anneaux dioptriques (14) sont agencés en regard, et un module optique amont (12b), comprenant au moins une lentille de Fresnel (12b) dont les anneaux dioptriques (14) sont agencés en direction dudit module optique aval (12a), et - des moyens (10) pour la projection d'image, fixe ou animée, présentant une anamorphose adaptée audit système optique (12), de sorte à restituer ladite image dans ledit espace virtuel tridimensionnel (E), - des moyens (3) pour la capture de mouvements, conformés pour la capture de mouvement au moins sur une partie dudit espace virtuel tridimensionnel sphérique (E), permettant un pilotage de ladite image restituée.

Description

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif interactif équipé d'une interface homme-machine destinée à restituer une image dans un espace virtuel tridimensionnel et à être pilotée par capture de positions/mouvements de l'utilisateur. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les interfaces homme-machine, dites encore « IHM », regroupent les outils pour le contrôle d'un dispositif interactif, notamment du genre ordinateur, par un utilisateur. En pratique, ces interfaces homme-machine sont conçues de sorte à améliorer l'ergonomie, l'efficacité et la facilité d'utilisation des dispositifs interactifs qui leur sont associés. Certaines interfaces homme-machine comprennent des moyens pour la restitution d'une image dans un espace virtuel tridimensionnel, associés à des moyens pour la capture de mouvements d'un utilisateur en vue du pilotage du dispositif interactif associé. Un tel dispositif interactif est par exemple décrit dans le document FR-2 928 468. Ce type d'interface homme-machine présente de nombreux domaines d'application, apportant des avantages notamment sur le plan de l'hygiène, de l'handicap, de l'équipement de protection, de la gestion des données décentralisées ou encore de la communication. Mais les dispositifs interactifs actuels présentent également certaines limites, notamment du fait de leur encombrement important.

De plus, l'image projetée par ces dispositifs n'est pas d'une qualité et d'une netteté suffisantes pour permettre une réelle application commerciale, notamment au regard d'une forte distorsion de l'image projetée. Ces limites condamnent à projeter des images statiques, avec un résultat fortement spéculatif.

Les handicaps rencontrés avec les dispositifs interactifs actuels (images flous, déformées et non mobiles ; interactions lentes et fastidieuses ; encombrement maximum) ont conduit au faible développement de cette technologie. Il existe par conséquent un besoin pour un dispositif interactif qui serait équipé d'une interface homme/machine apte à restituer une image améliorée qualitativement dans un espace virtuel tridimensionnel ; ce dispositif interactif devrait également de préférence présenter un encombrement réduit par rapport à ceux de l'état de la technique, de sorte à autoriser son intégration notamment dans une structure en forme de borne ou dans l'épaisseur d'un mur. OBJET DE L'INVENTION Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif interactif qui est équipé d'une interface homme/machine apte à restituer, dans un espace virtuel tridimensionnel, une image améliorée qualitativement ; ce dispositif interactif présente également l'intérêt d'être particulièrement compact. Le dispositif interactif en question est du type équipé d'une interface homme-machine comprenant : a) des moyens pour la restitution d'une image, fixe ou animée, dans un espace virtuel tridimensionnel, lesquels moyens de restitution comprennent : al ) un système optique qui comprend plusieurs lentilles de Fresnel comportant chacune une surface munie de plusieurs anneaux dioptriques, lesquelles lentilles de Fresnel sont agencées en série sur un même axe optique pour définir ledit espace virtuel tridimensionnel sous une forme générale sphérique, et a2) des moyens pour la projection d'une image, fixe ou animée, au travers desdites lentilles de Fresnel du système optique, en direction dudit espace virtuel tridimensionnel, de sorte à restituer ladite image dans ledit espace virtuel tridimensionnel, et b) des moyens pour la capture de mouvements. Et conformément à l'invention, les lentilles de Fresnel dudit système optique se composent, tenant compte du sens dudit axe optique : - d'un module optique aval, comprenant une paire de lentilles de Fresnel dont leurs anneaux dioptriques sont agencés en regard, et - d'un module optique amont, agencé entre lesdits moyens de projection et ledit module optique aval, comprenant au moins une lentille de Fresnel dont les anneaux dioptriques sont agencés en direction dudit module optique aval ; en outre, les moyens de projection diffusent une image présentant une anamorphose adaptée audit système optique ; et de plus, les moyens de capture de mouvements sont conformés pour la capture de mouvement au moins sur une partie dudit espace virtuel tridimensionnel sphérique, permettant un pilotage de ladite image restituée. L'utilisateur peut ainsi interagir avec une image virtuelle en trois dimensions, restituée dans l'espace virtuel tridimensionnel. D'autres caractéristiques de réalisation avantageuses, pouvant être prises en combinaison ou indépendamment, sont précisées ci-dessous : - les lentilles de Fresnel du module optique aval ont une distance focale comprise entre 100 et 300 mm ; et la ou les lentilles de Fresnel du module optique amont ont une distance focale comprise entre 70 et 200 MM ; - le dispositif interactif comporte un boitier de protection dans lequel sont ménagés les différents moyens constitutifs de l'interface homme-machine, lequel boitier comporte deux faces opposées définissant son épaisseur : une face aval recevant le système optique et une face amont en regard ; ledit boitier a une épaisseur d'au maximum 20 cm, de préférence d'au maximum 15 cm et de préférence encore d'au maximum 12 cm ; - le dispositif interactif comporte au moins un cache optique muni d'une ouverture circulaire centrée sur l'axe optique ; dans ce cas, le ou l'un au moins des caches optiques est de préférence ménagé - sur une face aval des moyens de projection d'image, et/ou - entre le module optique aval et le module optique amont ; - le dispositif interactif comprend des moyens d'éclairage, pour optimiser la visualisation de l'espace virtuel tridimensionnel sphérique ; dans ce cas, il comporte avantageusement un boitier de protection dans lequel sont ménagés les différents moyens constitutifs, et les moyens d'éclairage comprennent - des moyens pour la diffusion d'une lumière visible au sein dudit boitier, et - des moyens pour la déflection optique de ladite lumière visible, adaptés à assurer une diffusion indirecte de lumière au travers dudit système optique ; encore dans ce cas, il comporte avantageusement des moyens pour moduler la lumière émise par les moyens d'éclairage, tenant compte des données collectées par les moyens de capture ; - les moyens de projection d'image comprennent une tablette numérique muni d'un écran plat ; - le dispositif interactif comporte un écran supplémentaire, déporté par rapport audit espace virtuel tridimensionnel, pour l'affichage d'une image complémentaire ; - le dispositif interactif comporte - des moyens informatiques pour le traitement d'image, associés aux moyens de projection et adaptés à anamorphoser l'image projetée et/ou - des moyens informatiques associés à des moyens capteurs de mouvements, pour former les moyens de capture de mouvements.

DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante d'un mode de réalisation particulier, cela en relation avec les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique du dispositif interactif selon l'invention, selon un plan de coupe longitudinal passant par l'axe optique ; cette figure 1 illustre également, d'une part, l'espace virtuel tridimensionnel sphérique perçu par l'utilisateur, dans lequel est restituée l'image générée par le dispositif interactif et, d'autre part, le champ de détection associé aux moyens de capture de mouvements ; - la figure 2 est une vue schématique, et agrandie, du système optique équipant le dispositif interactif selon la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique d'une variante de réalisation pour le dispositif interactif selon l'invention. Le dispositif interactif 1, représenté sur la figure 1, est équipé d'une interface homme-machine 1 a. L'interface homme-machine la est ici intégrée dans le dispositif interactif 1. Selon l'invention, les termes « interface homme-machine », « interface » ou « IHM » sont équivalents.

L'interface homme-machine la constitue à la fois, d'une part, une interface pour la restitution d'images et, d'autre part, une interface pour le pilotage de ces images par un utilisateur. A cet effet, cette interface homme-machine la comprend : - des moyens 2 pour la restitution d'image(s) dans un espace virtuel tridimensionnel sphérique E, et - des moyens 3 pour la capture de mouvements dans une zone Z virtuelle tridimensionnelle, permettant notamment un pilotage de cette image restituée. De manière générale, les moyens de restitution d'image 2 comportent un axe optique 4, ou « axe principal », qui est illustré sous la forme d'une flèche discontinue sur la figure 1. Le sens de cet axe optique 4, de la gauche vers la droite sur la figure 1, correspond au sens de propagation de la lumière. Dans la suite de la présente description, les termes « amont » et « aval » tiennent compte de ce sens de l'axe optique 4. Les moyens fonctionnels 2, 3 précités du dispositif interactif 1 sont ménagés au sein d'un boîtier de protection 5, notamment pour leur protection et pour la gestion optimale des phénomènes lumineux utilisés par les moyens de restitution d'image 2.

Le boîtier de protection 5 en question a, par exemple, une forme générale parallélépipédique ou cylindrique. Ce boîtier de protection 5 se compose d'une paroi latérale 5a qui est raccordée, à l'arrière, à une paroi de fond 5b formant sa face amont, et qui délimite, à l'avant, une ouverture aval 5c formant sa face aval.

La paroi latérale 5a et la paroi amont 5b sont opaques, pour empêcher la diffusion de lumière vers l'intérieur du boîtier de protection 5. Ces parois 5a, 5b du boîtier de protection 5 définissent ensemble un volume V dans lequel sont rapportés les moyens fonctionnels 2, 3 de l'interface homme-machine la associée.

En outre, ce boîtier de protection 5 a une épaisseur d qui est au maximum de 20 cm, de préférence d'au maximum 15 cm, de préférence encore d'au maximum 12 cm. Cette épaisseur correspond à la distance séparant la paroi de fond 5b et l'ouverture aval 5c de ce boîtier de protection 5.

L'obtention d'un tel encombrement réduit est en particulier permise par la structure des moyens de restitution d'image(s) 2 en présence. Les moyens de restitution d'image 2 comportent des moyens 10 pour la projection d'image(s) selon ledit axe optique 4, pour leur restitution au sein de l'espace virtuel tridimensionnel E précité.

L'espace virtuel tridimensionnel E est perçu, par l'utilisateur, sous la forme d'une sphère qui est tangente de la face aval 5c du boîtier de protection 5. Les moyens de projection 10 consistent ici en un système électronique/informatique muni d'un écran plat 10a. Un tel système électronique/informatique consiste par exemple en un dispositif de type tablette numérique, dit encore « tablette tactile », « tablette électronique » ou bien « ardoise électronique ». Par « tablette numérique », on entend de manière générale un ordinateur mobile en forme de tablette ayant pour principale interface un écran, de préférence tactile, et qui intègre plusieurs programmes informatiques (dits encore « applications ») permettant, entre autres, d'accéder à des contenus multimédias et d'interagir avec ces contenus. Une telle tablette numérique 10 intègre les différents composants électroniques assurant son fonctionnement, avantageusement notamment une carte mère, un processeur, une mémoire. Elle peut intégrer également une batterie rechargeable (non représentée), des connectiques physiques 10b ou des connectiques sans fil (non représentées) pour l'alimentation électrique et/ou pour la transmission de données.

Le plan général 10' de ces moyens de projection 10 s'étend perpendiculairement à l'axe optique 4 ; le centre de ces moyens de projection 10 est ici traversé par cet axe optique 4. Ces moyens de projection 10 sont fixés sur la paroi de fond 5b du boîtier de protection 5 ; leur écran plat 10, en aval, est orienté en direction de l'ouverture aval 5c de ce boîtier de protection 5. Les moyens de projection 10 peuvent être de type autonome, intégrant les différentes applications nécessaires à leur fonctionnement, ainsi que les contenus multimédias à diffuser, notamment les images fixes et/ou animées.

De manière alternative, les moyens de projection 10 sont du type connectés : tout ou partie des données multimédias sont stockées sur un support externe, par exemple un serveur qui traite les informations et les redistribue en temps réel, selon les interactions effectuées par l'utilisateur et détectées par les moyens de capture de mouvements 3.

Les moyens de projection 10 intègrent les différentes applications (ou « programmes informatiques ») pour le fonctionnement du dispositif interactif, et en particulier de son interface homme-machine. A cet égard, les moyens de projection 10 intègrent avantageusement un premier programme informatique pour diffuser une image, fixe ou animée/mobile, sur l'écran plat 10a. L'image projetée peut consister en un objet, ou une représentation virtuelle d'une interface permettant de contrôler les contenus et les affichages (menu, etc.).

L'image projetée peut être obtenue par captation d'une scène en utilisant une caméra, ou des caméras, dans un univers virtuel. Ces caméras appliquent chacune un algorithme permettant la projection des images captées sur une surface de déformation reprenant l'ensemble des paramétrages définis et adaptés selon les contraintes apportées par l'espace virtuel tridimensionnel sphérique E. L'image restituée peut aussi être issue du résultat d'une captation par un scanner trois dimensions, qui délivrera par post-traitement un objet surfacé (en polygone). Dans ce cas, l'objet est utilisable, déformable et modifiable en temps réel dans l'application. Cette action implique un retraitement à la fois des surfaces, des matériaux et des textures, ainsi que des rendus pour obtenir une représentation exploitable dans l'espace virtuel tridimensionnel sphérique E. L'image diffusée présente une anamorphose qui est adaptée à un système optique décrit ci-après en relation avec la figure 2.

Par « anamorphose », on entend une compression de l'image affichée sur l'écran plat 10a, qui est destinée à être décompressée par sa projection au sein de l'espace virtuel tridimensionnel sphérique E. Le traitement par anamorphose appliqué à l'image est effectué par un programme informatique pour le traitement d'image.

Ce programme informatique pour le traitement d'image peut être - incorporé aux moyens de projection 10, en particulier pour un traitement en temps réel, ou - déporté au sein d'un ordinateur à distance, en particulier pour effectuer un prétraitement de l'image à diffuser.

Pour effectuer cette anamorphose, ce programme informatique pour le traitement d'image applique des coefficients de déformation adaptés à l'image à diffuser. Ces coefficients de déformation sont adaptés de sorte que l'image anamorphosée, diffusée par les moyens de projection 10, apparaisse sans déformation dans l'espace virtuel tridimensionnel sphérique E (de sorte à tenir compte des contraintes des systèmes optiques du type Fresnel décrits ci-après). Les coefficients de déformation sont déterminés à façon, selon une approche connue de l'homme du métier. Ces coefficients de déformation tiennent compte notamment des contraintes du système optique, pouvant être variables notamment selon la taille et les focales de ses lentilles, ainsi que des contraintes liées aux proportions de l'écran plat 10a utilisé.

Les coefficients de déformation sont définis également (i) par l'agencement entre la caméra (virtuelle) et le sujet exposé (par exemple image trois dimensions), (ii) en fonction des déformations de la source multimédia occasionnées par la géométrie de l'objet en trois dimensions et (iii) principalement de la distance qui sépare le support de projection au regard des lentilles utilisées. Les moyens de projection 10 intègrent également un programme informatique permettant d'adapter/de piloter l'image projetée, tenant compte des informations issues des moyens de capture de mouvements 3 et réinterprétées par ces moyens de projection 10.

Ce programme informatique de pilotage est programmable à façon, tenant compte des fonctions ergonomiques recherchées. L'écran plat 10a a par exemple une forme générale carrée ou rectangulaire. Il consiste par exemple en un écran du type à cristaux liquides (LCD), ou du type à diode électroluminescente organique (OLED).

De préférence, cet écran plat 10a, formant la face aval des moyens de projection 10, est recouvert par un cache optique amont 11 muni d'une ouverture circulaire 11a centrée sur l'axe optique 4. Ce cache optique amont 11 est ici appliqué directement sur l'écran plat 10a (sans espace intercalaire).

L'ouverture circulaire 11a présente avantageusement un diamètre compris entre 10 et 25 cm. Le diamètre de cette ouverture circulaire lla est en particulier fonction de la taille des moyens de projection 10. La fonction de ce cache optique amont 11 est de mettre en exergue l'image trois dimensions, en masquant les éventuels scintillements émanant des moyens de projection 10. Les moyens de restitution d'image 2 comportent encore un système optique 12 composé de plusieurs lentilles de Fresnel 12a1, 122 et 12b, rapportées au niveau de l'ouverture aval 5c du boîtier 5.

Par « lentilles de Fresnel », dites encore « lentilles à échelons », on entend des lentilles 121, 122, 12b représentées schématiquement sur la figure 2, dont l'une des surfaces 13 est munie de plusieurs anneaux dioptriques 14 formant, au centre, une lentille plan convexe 14a entourée de plusieurs portions de lentilles 14b (ou anneaux) moins convergente que la lentille plan convexe 14a centrale. Par « lentille de Fresnel », on entend encore une lentille constituée au centre, d'une lentille plan convexe dont l'ouverture est limitée de façon que les aberrations géométriques soient négligeables ; autour de cette lentille plan convexe centrale, une pluralité d'anneaux dits dioptriques sont ménagés, tels que les rayons émergents fournis par chacun desdits anneaux dioptriques soient parallèles à l'axe optique. Les lentilles de Fresnel de ce système optique 12, illustrées en détails sur la figure 2, sont agencées en série sur le même axe optique 4 pour définir l'espace virtuel tridimensionnel E sous la forme générale sphérique.

Cet espace virtuel tridimensionnel E est perçu comme s'étendant tangentiellement à ce système optique 2. L'espace virtuel tridimensionnel E sphérique est généré par un effet optique, qui est observable par un individu I positionnant l'axe de son regard de manière coaxialement, ou au moins approximativement coaxialement, par rapport à l'axe optique 4 des moyens de restitution 2. L'image générée dans cet espace virtuel tridimensionnel E sphérique est ainsi perçue avec un effet de relief. Cet espace virtuel tridimensionnel E a par exemple un diamètre de l'ordre de 15 à 25 cm.

Pour cela, le système optique 12 se compose, tenant compte du sens de l'axe optique 4, de la combinaison de lentilles suivantes : - un module optique aval 12a comprenant une paire de lentilles de Fresnel, l'une amont 12a1 et l'autre aval 12a2, et - un module optique amont 12b, agencé entre les moyens de projection 10 et le module optique aval 12, comprenant ici une unique lentille de Fresnel (désignée par le même repère 12b). Chacune de ces lentilles de Fresnel 12a1, 12a2, 12b comporte, de manière classique en soi, une surface 13 munie d'anneaux dioptriques 14 concentriques. Les lentilles de Fresnel 12a1, 122 du module optique aval 12a sont orientées en sens inverse l'une par rapport à l'autre, tenant compte du sens de l'axe optique 4, de sorte que leurs anneaux dioptriques 14 soient agencés en regard.

Ces deux lentilles de Fresnel 12a1, 12a2 sont ainsi orientées de sorte que leurs points focaux respectifs (non représentés) se situent à l'opposé l'un de l'autre, avec - le point focal de la lentille aval 12a2 se situant vers l'amont par rapport au système optique 12, et - le point focal de la lentille amont 12a1 se situant vers l'aval de ce système optique 12.

Ces lentilles de Fresnel 12a1, 122 du module optique aval 12a ont chacune une distance focale comprise de préférence entre 100 et 300 mm, par exemple de l'ordre de 200 mm. Ces deux lentilles de Fresnel 12a1, 12a2 sont accolées l'une sur l'autre (sans espace intercalaire).

La lentille de Fresnel 12b du module optique amont 12b est quant à elle agencée de sorte que ses anneaux dioptriques 14 soient orientés en direction du module optique aval 12a. Cette lentille de Fresnel 12b est ainsi orientée de sorte que son point focal (non représenté) se situe en aval du système optique 12.

Cette lentille de Fresnel 12b du module optique amont 12b a avantageusement une distance focale comprise entre 70 et 200 mm, par exemple de l'ordre de 70 mm. Cette lentille de Fresnel 12b du module optique amont 12b est agencée à distance du module optique aval 12a.

Cette lentille de Fresnel 12b du module optique amont 12b se situe à une distance intercalaire, par rapport aux moyens de projection 10, comprise par exemple entre 1 et 8 cm. Cette distance intercalaire est ici matérialisée par un second cache optique 20 muni d'une ouverture circulaire 20a qui est centrée sur l'axe optique 4. Le diamètre de cette ouverture circulaire 20a est avantageusement identique au diamètre de l'ouverture circulaire 11a ménagée dans le cache optique amont 11 reposant sur l'écran plat 10a.

Les moyens 3 de capture de mouvements assurent quant à eux la reconnaissance et l'enregistrement des mouvements d'au moins une partie du corps de l'utilisateur, avantageusement de ses mains. Ces moyens de capture 3 permettent ainsi un contrôle d'une contrepartie virtuelle diffusée par les moyens de projection 10. Une restitution visuelle de ces mouvements, en temps réel, est réalisée par ces moyens de projection 10 ; cette restitution peut s'effectuer notamment via un moteur de rendu tridimensionnel, intégré aux moyens de projection 10. A cet effet, les moyens de capture 3 comprennent avantageusement un capteur optique 3, par exemple un dispositif dénommé LEAP MOTION (Marque déposée), connecté aux moyens de projection 10 qui sont équipés d'un programme informatique de traitement des données collectées. Les moyens de capture 3 peuvent être intégrés dans l'encombrement du boitier de protection 5 (figure 1). De manière alternative, les moyens de capture 3 peuvent être déportés en regard de la face aval 5c du boîtier de protection 5 (figure 3). Cette capture de mouvements s'effectue dans la zone Z dédiée, s'étendant au moins en partie dans l'espace virtuel tridimensionnel E sphérique précité. La zone Z de détection de mouvements s'étend ainsi sur une partie, avantageusement la totalité ou quasiment la totalité, de l'espace virtuel tridimensionnel E sphérique, mais aussi autour de cet espace virtuel E. Les actions détectées dans la zone Z dédiée (notamment les mouvements des mains de l'utilisateur) sont codées selon des distances d'affichage réel et physique de l'espace virtuel tridimensionnel E.

De leur côté, les moyens de projection 10 intègrent un programme informatique pour le traitement des données collectées par le capteur optique 3a. Ce programme informatique est programmé à façon, pour assurer l'interprétation des mouvements de l'utilisateur dans la zone Z de détection de mouvements, et pour restituer une image attendue par cette action de l'utilisateur. Le boîtier de protection 5 intègre encore des moyens d'éclairage 25 (en particulier des moyens de rétroéclairage sur la figure 1), pour optimiser la visualisation de l'espace virtuel tridimensionnel E. Les moyens d'éclairage 25 comprennent des moyens 25a pour la diffusion d'une lumière visible au sein du volume V interne du boîtier de protection 5. Les moyens 25a de diffusion de la lumière consistent par exemple en un ensemble de diodes électroluminescentes, dites encore « LED ». Ces diodes électroluminescentes 25a sont par exemple rapportées sur la face amont du second cache optique 20. Ces moyens 25a de diffusion de lumière sont associés à des moyens 25b pour la déflexion optique de la lumière émise, assurant une diffusion indirecte de la lumière au travers du système optique 12. Ces moyens 25b pour la déflexion optique permettent une régulation de la luminosité afin qu'elle n'affecte pas le visuel trois dimensions généré au sein de l'espace virtuel tridimensionnel E. De manière alternative, les moyens 25a de diffusion de la lumière peuvent également être déportés à l'extérieur du boîtier de protection 5, de sorte à réaliser une projection décentralisée directement vers l'espace virtuel tridimensionnel E. Les moyens 25a de diffusion de la lumière sont avantageusement pilotés par le programme informatique précité.

Dans ce cadre, le programme informatique comporte avantageusement des moyens pour moduler la lumière émise par les moyens 25a de diffusion de la lumière, tenant compte des données collectées par le capteur optique 3. Ces moyens de modulation vont par exemple permettre une communication, à l'utilisateur, d'indications relatives à la spatialisation de sa ou ses mains dans l'espace virtuel tridimensionnel E, notamment de la distance avec la face aval 5c recevant le système optique 12. Ces indications peuvent en particulier être utiles pour optimiser l'ergonomie du dispositif 1. L'utilisateur dispose en effet d'informations « visibles » lui permettant un positionnement approprié de sa ou ses mains dans l'espace virtuel tridimensionnel E. Par « spatialisation », on entend en particulier la distance entre, d'une part, la ou les mains de l'utilisateur et, d'autre part, l'ouverture aval 5c du boîtier de protection 5 ou de son système optique 12.

Cette modulation peut par exemple prendre la forme d'un changement de couleur ou d'un changement d'intensité lumineuse, basée sur une convention établie à façon. Le dispositif interactif 1 peut comporter un écran supplémentaire (non représenté), qui est déporté par rapport à l'espace virtuel tridimensionnel E.

Un tel écran supplémentaire peut être utile pour afficher une image complémentaire, fixe ou animée. Cet écran supplémentaire peut recevoir les données à afficher en provenance des moyens de projection 10 qui sont intégrés dans le boîtier de protection 5.

Cette transmission de données peut s'effectuer par des moyens filaires ou des moyens sans fil. En fonctionnement, l'utilisateur I peut observer une image dans l'espace virtuel tridimensionnel E sphérique. Par l'intermédiaire d'un phénomène optique, le dispositif interactif 1 selon l'invention a l'intérêt de restituer une image trois dimensions (avec un effet de relief), dans l'espace virtuel tridimensionnel E sphérique ; de manière inattendue, cette image restituée est particulièrement nette et précise pour l'utilisateur. Il passe alors l'une au moins de ses mains à l'intérieur de l'espace virtuel tridimensionnel E sphérique pour déclencher les actions souhaitées. Ces mouvements de l'utilisateur sont détectés en temps réel par le capteur optique 3, pour être transmis aux moyens de projection 10 en vue de leur traitement assurant le pilotage de l'image restituée. Par exemple, l'image initialement diffusée peut devenir une image sous forme d'une interface qui permet un contrôle du contenu et de l'affichage par le biais de nouveaux mouvements de l'utilisateur détectés dans l'espace virtuel tridimensionnel E. Par exemple, un simple balayement des mains permet un changement de l'image restituée et produit une action prédéterminée (comme le lancement d'une vidéo sur un écran projeté). La figure 3 représente un dispositif interactif 1 similaire à celui décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 et 2. Il s'en distingue par la présence de moyens de réflexion 30 ménagés entre les moyens de projection 10 et le système optique 12.

Les moyens de réflexion 30 consistent par exemple en au moins une surface plane réfléchissante, dite encore « miroir plan ». Ces moyens de réflexion 30 sont alors convenablement intercalés entre les moyens de projection 10 et le système optique 12, ces derniers étant implantés ici à l'équerre l'un par rapport à l'autre.

Les moyens de projection 10 sont rapportés ici sur l'une des parois latérales 5a du boîtier de protection 5. Le plan général 10' de ces moyens de projection 10 s'étend ici parallèlement à l'axe optique 4 défini par le système optique 12. Le dispositif interactif 1 se distingue également par le positionnement en avant des moyens de capture 3, directement sous-jacent de l'espace virtuel tridimensionnel E. De manière générale, le dispositif interactif 1 selon l'invention permet ainsi la perception d'une image dans un espace virtuel et une interaction avec cette dernière par simple mouvement.

De manière générale, le dispositif interactif 1 selon l'invention est ainsi équipé d'une interface homme/machine 1a apte à restituer, dans un espace virtuel tridimensionnel sphérique, une image améliorée qualitativement ; ce dispositif interactif présente également l'intérêt d'être particulièrement compact.30

Claims (10)

1. REVENDICATIONS- 1.- Dispositif interactif équipé d'une interface homme-machine (1a), laquelle interface homme-machine (1a) comprend : a) des moyens (2) pour la restitution d'une image, fixe ou animée, dans un espace virtuel tridimensionnel (E), lesquels moyens (2) de restitution d'image comprennent : al ) un système optique (12) qui comprend plusieurs lentilles de Fresnel (12a1, 12a2, 12b) comportant chacune une surface (13) munie de plusieurs anneaux dioptriques (14), lesquelles lentilles de Fresnel (12a1, 12a2, 12b) sont agencées en série sur un même axe optique (4) pour définir ledit espace virtuel tridimensionnel (E) sous une forme générale sphérique, et a2) des moyens (10) pour la projection d'image, fixe ou animée, au travers desdites lentilles de Fresnel (12a1, 12a2, 12b) du système optique (12), en direction dudit espace virtuel tridimensionnel (E), de sorte à restituer ladite image dans ledit espace virtuel tridimensionnel (E) , b) des moyens (3) pour la capture de mouvements, caractérisé en ce que les lentilles de Fresnel (12a1, 12a2, 12b) dudit système optique (12) se composent, tenant compte du sens dudit axe optique (4) : - d'un module optique aval (12a), comprenant une paire de lentilles de Fresnel (12a1, 12a2) dont leurs anneaux dioptriques (14) sont agencés en regard, et - d'un module optique amont (12b), agencé entre lesdits moyens de projection (10) et ledit module optique aval (12a), comprenant au moins une lentille de Fresnel (12b) dont les anneaux dioptriques (14) sont agencés en direction dudit module optique aval (12a), en ce que lesdits moyens (10) de projection d'image diffusent une image présentant une anamorphose adaptée audit système optique (12), et en ce que les moyens (3) de capture de mouvement sont conformés pour la capture de mouvement au moins sur une partie dudit espace virtuel tridimensionnel sphérique (E), permettant un pilotage de ladite image restituée.
2. 2.- Dispositif interactif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lentilles de Fresnel (12a1, 122) du module optique aval (12a) ont une distance focale comprise entre 100 et 300 mm, et en ce que la ou les lentilles de Fresnel (12b) du module optique amont (12b) ont une distance focale comprise entre 70 et 200 mm.
3. 3.- Dispositif interactif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un boitier de protection (5) dans lequel sont ménagés les moyens (2, 3) constitutifs de l'interface homme-machine (1a), lequel boitier (5) comporte deux faces opposées (5b, 5) définissant son épaisseur : une face aval (5c) recevant le système optique (12) et une face amont (5b) en regard, et en ce que ledit boitier de protection (5) a une épaisseur d'au maximum 20 cm.
4. 4.- Dispositif interactif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un cache optique (11, 20) muni d'une ouverture circulaire (11a, 20a) centrée sur l'axe optique (4).
5. 5.- Dispositif interactif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou l'un au moins des caches optiques (11, 20) est ménagé : - sur une face aval des moyens (10) de projection de l'image, et/ou - entre le module optique aval (12a) et le module optique amont (12b).
6. 6.- Dispositif interactif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'éclairage (25), pour optimiser la visualisation de l'espace virtuel tridimensionnel sphérique (E).
7. 7.- Dispositif interactif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour moduler la lumière émise par les moyens d'éclairage (25), tenant compte des données collectées par les moyens de capture (3).
8. 8.- Dispositif interactif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens (10) de projection d'image comprennent une tablette numérique (10) munie d'un écran plat (10a).
9. 9.- Dispositif interactif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un écran supplémentaire, déporté par rapport audit espace virtuel tridimensionnel (E), pour l'affichage d'une image complémentaire.
10. 10.- Dispositif interactif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte :- des moyens informatiques pour le traitement d'image, associés aux moyens (10) de projection d'image et adaptés à anamorphoser l'image projetée et/ou - des moyens informatiques associés à des moyens capteurs de mouvements (3a), pour former les moyens de capture de mouvements (3).