FR3017966A1

FR3017966A1 - BINOCULAR OPTICAL DEVICE FOR INCREASED REALITY GLASSES

Info

Publication number: FR3017966A1
Application number: FR1400477A
Authority: FR
Inventors: Olivier Cecconi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-08-28
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: FR3017966B1

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif optique permettant de superposer à la vision réelle du porteur, une image virtuelle contenant des informations diverses. Selon la figure 1, le dispositif comprend deux micro-écrans (4), un pour chacun des yeux. Ils ont le rôle d'afficher l'information. Le dispositif comprend également deux verres ménisques (1), adaptables à une éventuelle correction, ayant pour particularité d'avoir un de leurs dioptres (6) (7) munis d'un traitement semi-réfléchissant, et fortement bombés. Ces verres ménisques (1) sont orientés face concave devant leur œil respectif et permettent de créer chacun une image agrandie de leur micro-écran (4) respectif par réflexion, de manière à ce qu'elle se superpose à la vision réelle de l'observateur. Le dispositif, selon l'invention, est destiné à augmenter l'aspect ergonomique et esthétique des lunettes à réalité augmentée.The invention relates to an optical device for superimposing on the actual vision of the wearer, a virtual image containing various information. According to FIG. 1, the device comprises two micro-screens (4), one for each of the eyes. They have the role of displaying the information. The device also comprises two meniscus glasses (1), adaptable to a possible correction, having the particularity of having one of their dioptres (6) (7) provided with a semi-reflective treatment, and strongly curved. These meniscus glasses (1) are oriented concave face in front of their respective eye and allow each to create an enlarged image of their respective micro-screen (4) by reflection, so that it is superimposed on the real vision of the observer. The device according to the invention is intended to increase the ergonomic and aesthetic appearance of augmented reality glasses.

Description

La présente invention concerne un dispositif optique pour équiper une lunette ou autre équipement de réalité augmentée, il est adaptable à la vue et fonctionne en vision binoculaire. De la publication FR 2941786 est connu un dispositif portable affichage tête haute et de réalité augmentée. Ce dispositif comporte un afficheur collimaté par des lentilles, disposé sur un côté de la tête de l'observateur. Et par un jeu de quatre miroirs et d'un dioptre, dirige l'image en direction de l'oeil de l'observateur. Ce dispositif présente quatre inconvénients principaux: -Un inconvénient d'ordre social car vu de face, un tel dispositif n'est pas discret et donne au porteur une apparence étrange et singulière : il masque une grande partie du visage. En effet même si le dioptre devant l'oeil est transparent, les quatre miroirs et l'afficheur collimaté ne le sont pas, et de part leurs positions cachent tout le côté temporal du visage du porteur rendant son allure décalée et indiscrète. D'autant plus que la structure de maintien de tous ces composants doit être encombrante car robuste pour rendre le dispositif précis. -Un inconvénient ergonomique car le poids que génère un tel dispositif est important et inconfortable. -Un inconvénient sécuritaire car un des miroirs obture une partie du champ visuel temporal. -un inconvéniant d'ordre financier car plus les éléments optiques sont nombreux et plus le coût de fabrication est élevé. La lunette, de part sa position sur le visage est un accessoire impliquant, et le succès du produit dépend de ses qualités esthétiques et ergonomiques, (poids et design). Or ces deux critères sont directement liés au type de système optique utilisé.The present invention relates to an optical device for equipping a telescope or other augmented reality equipment, it is adaptable to the view and operates in binocular vision. From the publication FR 2941786 is known a portable device head-up display and augmented reality. This device comprises a display collimated by lenses disposed on one side of the observer's head. And by a set of four mirrors and a diopter, directs the image towards the eye of the observer. This device has four main disadvantages: -A disadvantage of social order because seen from the front, such a device is not discreet and gives the wearer a strange and singular appearance: it masks a large part of the face. Indeed even if the diopter in front of the eye is transparent, the four mirrors and the collimated display are not, and from their positions hide the entire temporal side of the wearer's face making his look offbeat and indiscreet. Especially since the holding structure of all these components must be bulky because robust to make the device accurate. An ergonomic disadvantage because the weight that generates such a device is important and uncomfortable. -A safety disadvantage because one of the mirrors closes part of the temporal visual field. a financial disadvantage because the more optical elements are numerous and the higher the cost of manufacture. The bezel, because of its position on the face is an accessory involving, and the success of the product depends on its aesthetic and ergonomic qualities (weight and design). These two criteria are directly related to the type of optical system used.

La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un dispositif plus léger, plus discret et plus ergonomique car son système optique est plus simple et comporte moins d'éléments optiques, diminuant de surcroît les coûts de fabrication. D'autre part il est symétrique entre le côté droit et le côté gauche du visage, d'un point de vue social le dispositif permet d'obtenir une lunette beaucoup moins choquante et apporte ainsi des performances supérieures en faisant intervenir la vision binoculaire. - 2 - La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation particulier pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du dispositif selon l'invention, vue de 3/4 arrière. - la figure 2 est une représentation des trajets optiques du dispositif, en vue agrandie, de dessus. - la figure 3 présente un autre mode de réalisation du dispositif, en vue agrandie, de dessus.The present invention therefore aims to remedy these drawbacks. More particularly, the present invention aims to provide a lighter, more discreet and more ergonomic device because its optical system is simpler and has fewer optical elements, further decreasing manufacturing costs. On the other hand it is symmetrical between the right side and the left side of the face, from a social point of view the device provides a much less shocking bezel and thus provides superior performance by involving binocular vision. The present invention will be better understood by studying a particular embodiment taken by way of nonlimiting example and illustrated by the appended drawings, in which: FIG. 1 is a schematic representation of the device according to FIG. invention, rear view 3/4. FIG. 2 is a representation of the optical paths of the device, in an enlarged view, from above. - Figure 3 shows another embodiment of the device, in enlarged view, from above.

En référence à la figure 1, le dispositif conforme à l'invention comprend de manière symétrique par rapport au plan sagittal du porteur, deux verres ménisques (1) et deux micro-écrans (4) maintenus par une armature ou pont (2). Les micros-écrans (4) sont positionnés à plat, sur chacune des faces du nez à l'aide des plaquettes (3) de part et d'autre de l'arête nasale de façon à ce qu'ils ne gênent pas le champ de vision de l'observateur. Le pont (2) et les plaquettes (3) sont des parties structurelles de la lunette, ils doivent être suffisamment rigides pour assurer un bon maintien des positions entres les verres ménisques (1) et les micro-écrans (4), mais suffisamment souples pour permettre à un professionnel de régler cette distance ainsi que l'angle de galbe de la lunette. Les branches (5) permettent d'assurer une bonne tenue des lunettes sur le visage. En référence à la figure 2, Les verres ménisques (1) ont deux particularités : Ils comportent sur un leur dioptres arrière (7) les deux caractéristiques suivantes : un rayon de courbure compris entre 3,5 et 6 cm et un traitement semi-réfléchissant permettant au verre de laisser passer la lumière en transmission, mais aussi de jouer le rôle d'un miroir concave, créant une image agrandie de l'écran qui se superpose à la vision réelle de l'observateur.Referring to Figure 1, the device according to the invention comprises symmetrically with respect to the sagittal plane of the wearer, two meniscus glasses (1) and two micro-screens (4) held by a frame or bridge (2). The microscreens (4) are positioned flat on each side of the nose with the pads (3) on either side of the nasal bridge so that they do not interfere with the field observer's vision. The bridge (2) and the plates (3) are structural parts of the telescope, they must be rigid enough to ensure a good maintenance of the positions between the meniscus glasses (1) and the micro-screens (4), but sufficiently flexible to allow a professional to adjust this distance and the curve angle of the telescope. The branches (5) make it possible to ensure good performance of the glasses on the face. With reference to FIG. 2, the meniscus lenses (1) have two particularities: they have on their rear diopters (7) the following two characteristics: a radius of curvature of between 3.5 and 6 cm and a semi-reflective treatment allowing the glass to let the light in transmission, but also to play the role of a concave mirror, creating an enlarged image of the screen that is superimposed on the real view of the observer.

Le dioptre qui n'est pas utilisé pour créer ladite image de l'écran par réflexion, ici le dioptre avant (6), est muni quant à lui, d'un traitement antireflet afin d'éviter au maximum les réflexions parasites. La valeur du rayon de courbure du dioptre arrière (7) semi-réfléchissant influe directement sur la taille de l'image finale observée par l'utilisateur. En effet, plus ce - 3 - dioptre est cambré et plus l'image créée sera grande. Pourtant, pour des raisons esthétiques et ergonomiques, ce rayon de courbure ne peut pas être trop petit. Il est compris entre 3,5 et 6 cm pour que la lunette épouse la taille du visage. Pour que l'observateur puisse jouir de meilleures performances du système en vision binoculaire sans diplopie, il est nécessaire que les axes visuels (8) du porteur soient coïncidents avec les axes optiques images (10) du dispositif. Pour cela un réglage transversal de la position des écrans et un réglage de l'angle de galbe de la monture, permettent d'ajuster l'orientation des axes optiques images (10) de façon à ce qu'ils puissent s'adapter aux écarts pupillaires du porteur. La position des micro-écrans (4) par rapport à ces dioptres arrière (7) est réglable grâce à la souplesse des plaquettes (3) que l'on peut rapprocher ou éloigner. Ce réglage permet d'ajuster la position de l'image informative qui sera visible par l'utilisateur. L'avantage de ce dispositif est qu'il peut être adaptable à la vue du porteur s'il est 15 amétrope, sans ajouter de verres correcteurs supplémentaires. Pour cela les verres ménisques (1) devront être simplement corrigés à la vue du porteur, à condition de conserver le galbe du dioptre arrière (7). Un éventuel astigmatisme serait ainsi corrigé en transmission (pour la vision du réel) et en réflexion (pour la vision de l'image de l'écran) car c'est le dioptre arrière des verres ophtalmiques qui est utilisé par les verriers 20 pour corriger l'astigmatisme. En référence à la figure 3, une variante est possible en utilisant le dioptre avant (6) pour créer l'image. Dans ce cas, le traitement semi-réfléchissant devra être posé sur le dioptre avant (6) et un traitement antireflet devra être posé sur le dioptre arrière (7) pour éviter les réflexions parasites. 25 On pourra utiliser cette solution pour équiper un utilisateur hypermétrope. En effet, dans ce cas, le verre correcteur utilisé a une puissance positive. Le dioptre avant (6) de son verre a un rayon de courbure inférieur au dioptre arrière (7). Il donne alors une image en réflexion de l'écran plus grande que par le dioptre arrière (7). Pour le cas d'un myope, c'est l'inverse, le dioptre arrière (7) de son verre 30 correcteur a un rayon de courbure inférieur au dioptre avant (6). Il donne alors une image en réflexion de l'écran plus grande. Pour obtenir les meilleures performances, en termes de taille d'image, le dioptre utilisé pour créer l'image de l'écran par réflexion sera le dioptre de plus faible rayon de courbure : - 4 - - le dioptre avant (6) pour les verres correcteurs à puissances positives (hypermétropes). - Le dioptre arrière (7) pour les verres plans (emmétropes) et les verres correcteurs à puissances négatives (myopes).The diopter which is not used to create said image of the reflection screen, here the front diopter (6), is provided, meanwhile, an antireflection treatment to avoid the maximum parasitic reflections. The value of the radius of curvature of the rear diopter (7) semi-reflective directly affects the size of the final image observed by the user. In fact, the larger the diopter is arched, the larger the image created. However, for aesthetic and ergonomic reasons, this radius of curvature can not be too small. It is between 3.5 and 6 cm for the telescope to match the size of the face. In order for the observer to be able to enjoy better performance of the system in binocular vision without diplopia, it is necessary that the visual axes (8) of the wearer be coincident with the optical image axes (10) of the device. For this a transverse adjustment of the position of the screens and a setting of the curve angle of the frame, allow to adjust the orientation of the optical axes images (10) so that they can adapt to the differences pupils of the wearer. The position of the microscreens (4) relative to these rear dioptres (7) is adjustable due to the flexibility of the plates (3) that can be moved closer or away. This setting adjusts the position of the informative image that will be visible to the user. The advantage of this device is that it can be adaptable to the wearer's view if it is ametropic, without adding additional corrective lenses. For this purpose, the meniscus lenses (1) must be corrected at the sight of the wearer, provided that the curve of the rear diopter (7) is retained. A possible astigmatism would thus be corrected in transmission (for the vision of the real) and in reflection (for the vision of the image of the screen) because it is the rear diopter of the ophthalmic lenses which is used by the glassmakers 20 to correct astigmatism. With reference to FIG. 3, a variant is possible by using the front diopter (6) to create the image. In this case, the semi-reflective treatment should be placed on the front diopter (6) and antireflection treatment should be placed on the rear diopter (7) to avoid parasitic reflections. This solution can be used to equip a hyperopic user. Indeed, in this case, the corrective lens used has a positive power. The front diopter (6) of its glass has a radius of curvature smaller than the rear diopter (7). It then gives an image in reflection of the larger screen than by the rear diopter (7). For the case of a myopic, it is the opposite, the rear diopter (7) of its corrector glass has a radius of curvature less than the front diopter (6). It then gives an image in reflection of the larger screen. To obtain the best performances, in terms of image size, the diopter used to create the image of the reflection screen will be the diopter of smaller radius of curvature: - 4 - - the front diopter (6) for corrective lenses with positive powers (hyperopic). - The rear diopter (7) for flat lenses (emmetropes) and corrective lenses with negative powers (myopic).

Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à recevoir l'équipement électronique nécessaire au fonctionnement des écrans. En équipant la lunette de divers capteurs comme une caméra, un accéléromètre, un capteur GPS, ou encore un capteur GSM, le dispositif permettrait de fabriquer des lunettes ou autres équipements à la fois discrets, esthétiques et légers, pour des applications en binoculaire faisant intervenir la stéréoscopie. Exemples: - Tracé d'itinéraire superposé à la vision réelle, via un capteur GPS. - Téléphone intégré aux lunettes avec affichage du numéro et image de l'interlocuteur. 15 - Caméra infrarouge pour une vision nocturne instantanée. - Appareil photo ou caméra avec affichage direct de la prise enregistrée. - Affichage en temps réel d'informations pour les sportifs : vitesse, dénivelé, rythme cardiaque... La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et 20 représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.The device according to the invention is particularly intended to receive the electronic equipment necessary for the operation of the screens. By equipping the telescope with various sensors such as a camera, an accelerometer, a GPS sensor, or a GSM sensor, the device would make glasses or other equipment that is both discreet, aesthetic and light, for binocular applications involving stereoscopy. Examples: - Route trace superimposed on the actual vision, via a GPS sensor. - Telephone integrated with the glasses with display of the number and image of the interlocutor. 15 - Infrared camera for instant night vision. - Camera or camera with direct display of the recorded take. - Real-time information display for athletes: speed, altitude difference, heart rate ... The present invention is not limited to the embodiments described and shown, but the skilled person will be able to make any variant compliant to his mind.

Claims

REVENDICATIONS1. Optical device of a telescope or other equipment with augmented reality characterized in that it comprises in a symmetrical manner with respect to the sagittal plane of the wearer's face, two meniscus lenses (1), concave faces oriented towards their respective eyes, and two micro screens (4) held behind each of the meniscus lenses and positioned by means of a bridge (2), so that when the telescope is on the wearer's face, said microscreens (4) do not block the visual field, one of the two diopters (6) (7) of each meniscus is both semi-reflective and has a radius of curvature allowing it to create by reflection, an enlarged image of its micro-screen (4) associated, which is superimposed on the real vision of the carrier in transmission, providing him with additional binocular vision.

2. Device according to claim 1 characterized in that said meniscus glasses (1) used may be correctors, to adapt to the possible ametropia of the user.

3. Device according to claim 2 characterized in that said diopter meniscus, which is not used to create said image of the screen by reflection is provided with antireflection treatment, to avoid the maximum parasitic reflections.

4. Device according to claim 3 characterized in that said diopter meniscus glasses, used to create said image of the screen by reflection will be the diopter of smaller radius of curvature.

5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the screens are positioned flat on the lateral faces of the nose by means of platelets.

6. Device according to claim 5 characterized by means for transversely adjusting the position of the microscreens (4) for adjusting the orientation of the optical axes images (10) so that they can coincide with the axes visual (8) of the carrier to facilitate the fusion of the two images by the user to consider applications involving stereoscopy.

7. Device according to claim 6 characterized by means for adjusting the distance of the microscreens vis-à-vis the meniscus glasses, to adjust the position of the information images observed by the user.