FR3049356A1 - Systeme de visualisation stereoscopique comportant un element optique holographique - Google Patents
Systeme de visualisation stereoscopique comportant un element optique holographique Download PDFInfo
- Publication number
- FR3049356A1 FR3049356A1 FR1600502A FR1600502A FR3049356A1 FR 3049356 A1 FR3049356 A1 FR 3049356A1 FR 1600502 A FR1600502 A FR 1600502A FR 1600502 A FR1600502 A FR 1600502A FR 3049356 A1 FR3049356 A1 FR 3049356A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- wavelength
- stereoscopic
- spectral band
- filter
- recording
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000012800 visualization Methods 0.000 title description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 37
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 4
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002089 crippling effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
- G02B30/23—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using wavelength separation, e.g. using anaglyph techniques
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0132—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems
- G02B2027/0134—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems of stereoscopic type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
- G02B2027/0167—Emergency system, e.g. to prevent injuries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
Le domaine de l'invention est celui des systèmes de visualisation (10) comportant des moyens (16) de génération d'images stéréoscopiques et un dispositif de visualisation desdites images comportant un projecteur (11), un écran semi-transparent (12) et une paire de lunettes stéréoscopiques (13). Dans le système de visualisation selon l'invention, - le projecteur projette alternativement une première image émise à une première longueur d'onde et une seconde image émise à une seconde longueur d'onde, - l'écran semi-transparent est un élément optique holographique réfléchissant obtenu par un premier enregistrement à la première longueur d'onde et par un second enregistrement à la seconde longueur d'onde, - la paire de lunette comporte un premier filtre devant l'œil droit et un second filtre devant l'œil gauche, le premier filtre transmettant la totalité du spectre à l'exception de ladite première bande spectrale étroite et le second filtre transmettant la totalité du spectre à l'exception de ladite seconde bande spectrale.
Description
Système de visualisation stéréoscopique comportant un élément optique holographique
Le domaine de l’invention est celui des systèmes de visualisation permettant de présenter une image en superposition sur le mode extérieur. Les applications techniques sont principalement l’aide à la conduite de véhicule. L’invention s’applique tout particulièrement au domaine des planches de bord d’aéronef où le pilote a besoin de voir simultanément l’extérieur et d’avoir des informations sur la conduite de vol ou la navigation de l’appareil. L’invention peut aussi s’appliquer à tous types de systèmes de conduite et de contrôle affichant des symboles en superposition sur un environnement extérieur naturel. C’est le cas, par exemple, des tours de contrôle ou des postes de navigation de navire. L’environnement extérieur peut également être simulé. C’est, le cas, des simulateurs de pilotage ou des plateformes de contrôle et de commandement des drones.
Il existe différents types de systèmes de visualisation permettant d’assurer la superposition d’une image synthétique sur un environnement extérieur. Une solution possible exposée en figure 1 consiste à mettre en œuvre un projecteur d’images stéréoscopique. Le système de visualisation 10 comprend alors : - Un projecteur 11 d’images stéréoscopiques dites « 3D » capable de générer au moins deux images appelées « Œil Droit » / « Œil Gauche » représentatives d’un même objet. Dans le cas de la figure 1, l’objet est une sphère S ; - Un écran 12 semi-transparent diffusant sur lequel sont projetées les images « Œil Droit » / « Œil Gauche » ; - Une paire de lunettes 13 comportant des moyens de séparation des images «Œil Droit» / «Œil Gauche» et des premiers moyens de détection 14 et destinée à être portée par un utilisateur ; - des seconds moyens de détection 15 liés à un repère fixe i^et qui, associés aux premiers moyens de détection 14 permettent la détection de la position spatiale de la paire de lunettes 13 dans ce repère fixe ; - Un calculateur électronique 16 comprenant au moins les fonctions suivantes : O Acquisition des signaux issus des moyens de détection 14 et /ou 15 et calcul de la position de la paire de lunettes ; O Calcul de la position de l’image stéréoscopique correspondant à la position de la paire de lunettes ; O Calcul des deux images Œil Droit / Œil Gauche.
Il existe différents moyens d’assurer la séparation stéréoscopique des images projetées.
Dans une première solution technique, on utilise la séparation temporelle. Le projecteur envoie séquentiellement et de façon synchronisée d’abord l’image Œil Droit puis l’image Œil Gauche. Les lunettes sont actives et comportent des « shutters » ou occultants actifs synchronisés avec le projecteur. Ainsi, chaque œil perçoit l’image qui lui est destiné et uniquement celle-ci. Les shutters sont généralement réalisés à base de technologie à cristaux liquides. Cette solution présente plusieurs inconvénients.
Les lunettes actives nécessitent une alimentation et une électronique de commande, ce qui pose des problèmes de maintenance dans le cadre d’une utilisation embarquée. De plus, les polariseurs des shutters LCD provoquent un obscurcissement des visualisations de cockpit, pouvant aller jusqu'à l’occultation totale, en fonction des différentes directions de polarisation et de l’inclinaison des lunettes. Enfin, la présence de polariseurs et l’alternance de vision gauche-droite nécessaire à la vision stéréoscopique entraîne une perte importante de la quantité de lumière. La transmission des lunettes ne dépasse alors pas 30 %, ce qui provoque un obscurcissement rédhibitoire du paysage extérieur.
Dans une seconde solution technique, le projecteur stéréoscopique fonctionne en mode polarisé. Il émet successivement et périodiquement une image Œil Droit selon une première polarisation et une image Œil Gauche selon une seconde polarisation, différente de la première polarisation. La paire de lunettes 13 et passive. Elle comporte un premier verre polarisé transparent à la première polarisation et opaque à la seconde et un second verre polarisé transparent à la seconde polarisation et opaque à la première.
Les lunettes à polariseur sont passives et résolvent la problématique de l’occultation alternée de chaque œil, ainsi que la gestion des piles. Par contre, il faut impérativement utiliser un écran de projection argenté qui conserve la polarisation. Cet écran n’étant pas transparent, il ne convient pas aux applications concernées par l’invention.
Dans une troisième solution technique, le projecteur émet deux images colorées dont les spectres d’émission sont séparés. La paire de lunettes comporte deux filtres différents, le premier transmet le premier spectre et filtre le second spectre. Le second filtre assure la fonction inverse. Ainsi, chaque œil perçoit une et une seule image colorée et uniquement celle-ci. Cette technique est connue sous le nom d’anaglyphe. La façon la plus simple de réaliser un anaglyphe est de séparer le spectre visible en deux parties, l’une rouge et l’autre bleue. L’avantage évident du dispositif est sa grande simplicité de mise en œuvre, mais la vision du monde extérieur est fortement altérée.
Plus perfectionné, le système dit à multiplexage spectral sépare le spectre visible en deux parties entrelacées, une dédiée à chaque œil. Mais, si la colorimétrie du paysage est mieux préservée, la luminance est considérablement diminuée. Les demandes de brevet de la société « Dolby Laboratories Licensing Corporation » US 2011/0205494, US 2013/0342904 et US 2014/0022637 décrivent des solutions de ce type pour des applications cinématographiques qui ne nécessitent ni des niveaux de lumière élevée ni, bien entendu, de transmission de paysage extérieur.
Le système selon l’invention ne présente pas ces inconvénients. Il repose sur le fait que, pour un certain nombre d’applications, l’emploi d’images colorées n’est pas nécessaire. Dans le domaine de la superposition d’images sur un paysage extérieur, il peut être préférable d’utiliser une symbologie monochrome qui se détache parfaitement sur le fond extérieur plutôt qu’une image colorée qui risque d’introduire de la confusion sur la perception du paysage. Le système selon l’invention met en œuvre des images stéréoscopiques monochromes émises à des longueurs d’onde différentes mais suffisamment proches pour donner la même sensation visuelle colorée. Cependant, un des inconvénients de cette méthode est qu’il est nécessaire de réaliser un traitement semi-transparent qui réfléchit parfaitement les longueurs d’onde d’émission et transmet avec la meilleure transmission possible le reste du spectre de façon que le rendement photométrique de l’écran soit optimal. L’utilisation d’éléments optiques holographiques particuliers permet de résoudre ce problème.
Plus précisément, l’invention a pour objet un système de visualisation comportant des moyens de génération d’images stéréoscopiques d’un objet prédéterminé, un dispositif de visualisation desdites images stéréoscopiques comportant un projecteur d’images stéréoscopiques et un écran semi-transparent et une paire de lunettes stéréoscopiques, les moyens de génération d’images stéréoscopiques, le dispositif de visualisation, l’écran semi-transparent et la paire de lunettes stéréoscopiques étant agencés de façon que l’image stéréoscopique de l’objet prédéterminé apparaisse, à travers les lunettes stéréoscopiques, à une distance prédéterminée de l’écran semi-transparent, caractérisé en ce que - le projecteur comporte des moyens agencés de façon à projeter alternativement une première image émise à une première longueur d’onde et une seconde image émise à une seconde longueur d’onde différente de la première longueur d’onde, - l’écran semi-transparent est un élément optique holographique réfléchissant obtenu par un premier enregistrement d’un phénomène d’interférences à deux ondes à la première longueur d’onde et par un second enregistrement d’un phénomène d’interférences à deux ondes à la seconde longueur d’onde, de façon à réfléchir une première bande spectrale étroite centrée sur la première longueur d’onde et une seconde bande spectrale étroite centrée sur la seconde longueur d’onde, - la paire de lunette comporte un premier filtre disposé devant l’œil droit et un second filtre disposé devant l’œil gauche, le premier filtre transmettant la totalité du spectre à l’exception de ladite première bande spectrale étroite et le second filtre transmettant la totalité du spectre à l’exception de ladite seconde bande spectrale.
Avantageusement, l’élément optique holographique comporte une couche unique de matériau photosensible dans laquelle sont réalisés le premier enregistrement et le second enregistrement.
Avantageusement, l’élément optique holographique comporte au moins deux couches de matériau photosensible dans lesquelles sont réalisés respectivement le premier enregistrement et le second enregistrement.
Avantageusement, la première longueur d’onde est séparée de la seconde longueur d’onde par une distance spectrale de l’ordre de 10 à 30 nanomètres.
Avantageusement, la première longueur d’onde et la seconde longueur d’onde sont situées entre 500 nanomètres et 560 nanomètres.
Avantageusement, la largeur à mi-hauteur de la première bande spectrale et de la seconde bande spectrale est comprise entre 10 nanomètres et 30 nanomètres.
Avantageusement, le projecteur comporte au moins une matrice d’affichage éclairée alternativement par deux sources émettant respectivement à la première longueur d’onde et à la seconde longueur d’onde.
Avantageusement, la paire de lunette comporte des moyens de filtrage à une des longueurs d’onde émises par les pointeurs laser grand public de classes 3A, 3B et 4.
Avantageusement, la première bande spectrale et la seconde bande spectrale se chevauchent en partie, une des longueurs d’onde émises par les pointeurs laser grand public de classes 3A, 3B et 4 étant située dans ladite zone de chevauchement de façon à être filtrée par le premier filtre et par le second filtre.
Avantageusement, le système comporte des moyens de détection de la position relative de la paire de lunettes par rapport à la position de l’écran semi-transparent et des moyens de calcul des images stéréoscopiques de façon que la position de l’image stéréoscopique de l’objet soit fixe dans un repère prédéterminé et indépendante de la position des lunettes stéréoscopiques.
Avantageusement, la distance prédéterminée est comprise entre quelques centimètres et l’infini optique.
Avantageusement, le projecteur comporte des moyens d’affichage d’une troisième image non stéréoscopique.
Avantageusement, le système de visualisation est un système de cockpit d’aéronef. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles ;
La figure 1 représente une architecture d’un système de visualisation selon l’art antérieur ;
La figure 2 représente une architecture d’un système de visualisation selon l’invention ;
La figure 3 représente l’enregistrement de l’élément optique holographique dans un premier mode de réalisation ;
La figure 4 représente l’élément optique holographique achevé dans ce premier mode de réalisation ;
La figure 5 représente l’enregistrement de l’élément optique holographique dans un second mode de réalisation ;
La figure 6 représente l’élément optique holographique achevé dans ce second mode de réalisation.
La figure 7 représente la transmission du premier filtre des lunettes stéréoscopiques en fonction de la longueur d’onde et l’emplacement des deux longueurs d’onde d’émission ;
La figure 8 représente la transmission du second filtre des lunettes stéréoscopiques en fonction de la longueur d’onde et l’emplacement des deux longueurs d’onde d’émission ;
La figure 9 représente un agencement particulier du premier filtre et du second filtre permettant d’éliminer conjointement une longueur d’onde ou une bande spectrale particulière. A titre d’exemple, un système de visualisation selon l’invention est représenté en figure 2. Il comporte au moins : - Un projecteur 11 d’images stéréoscopiques monochromes comportant un afficheur haute résolution et une optique de projection ayant un grandissement suffisant pour couvrir l’écran semi-transparent. Pour les applications aéronautiques, il est important que la luminance maximale de l’afficheur puisse être très élevée ; - un écran semi-transparent 12. C’est une lame optique holographique. Dans le système de visualisation selon l’invention. l’élément optique holographique a comme particularité d’avoir un coefficient de réflexion très élevé dans une première plage de longueur d’onde étroite et dans une seconde plage de longueur d’onde étroite et d’avoir un coefficient de transmission très élevé en dehors de ces deux plages spectrales. Il existe différentes techniques de réalisation permettant d’obtenir ces propriétés photométriques. Elles sont détaillées dans la suite de la description ; - une paire de lunettes stéréoscopiques à filtres spectraux portée par l’utilisateur.
Le fonctionnement du système de visualisation est le suivant. L’afficheur affiche alternativement deux images stéréoscopiques Ig et b représentant un objet qui est une sphère S sur la figure 2, la première est éclairée à une première longueur d’onde, la seconde image est éclairée à une seconde longueur d’onde. Ces deux longueurs d’onde sont voisines mais différentes. A titre d’exemple, la première longueur d’onde est séparée de la seconde longueur d’onde par une distance spectrale de l’ordre de quelques nanomètres à 30 nanomètres. La première longueur d’onde et la seconde longueur d’onde sont situées entre 500 nanomètres et 560 nanomètres. Par exemple, la première source peut émettre à 520 nanomètres et la seconde source à 540 nanomètres.
On peut facilement trouver des sources d’émission modulables émettant à de telles longueurs d’onde en utilisant, par exemple, des diodes laser ou des diodes électroluminescentes filtrées. On peut également utiliser des sources de lumière blanches filtrées en plusieurs bandes spectrales. L’écran semi-transparent holographique réfléchit les bandes spectrales d’émission des deux sources. Cet élément est obtenu au moyen d’un double enregistrement d’un phénomène d’interférences à deux ondes dans une ou plusieurs couches d’un matériau photosensible qui est généralement un photopolymère. Ces couches sont déposées sur des lames transparentes qui peuvent être planes ou courbes selon l’utilisation du système de visualisation.
Il existe différents modes de réalisation possibles. Dans un premier mode de réalisation illustré sur les deux schémas de la figure 3, le premier enregistrement correspond au schéma de gauche. L’élément holographique comporte une couche de matériau photosensible 12b déposée sur une lame 12a. L’enregistrement est effectué au moyen de deux ondes représentées par les flèches blanches issues d’une même source de lumière cohérente émettant à la première longueur d’onde. La forme et l’orientation des faisceaux d’enregistrement sont adaptées pour correspondre aux positions des sources d’émission et de l’utilisateur lorsque l’écran holographique est en position d’utilisation. Le second enregistrement qui correspond au schéma de droite de la figure 3 est effectué dans la même couche 12b au moyen de deux ondes représentées par les flèches grises issues d’une même source de lumière cohérente émettant à la seconde longueur d’onde. Là encore, la forme et l’orientation des faisceaux d’enregistrement sont adaptées pour correspondre aux positions des sources d’émission et de l’utilisateur lorsque l’écran holographique est en position d’utilisation. Les ondes sont situées de part et d’autre de la lame 12a pour une restitution par réflexion.
Une fois, la couche photosensible 12b développée et fixée, elle est protégée par une seconde lame 12c comme on le voit sur la figure 4. L’ensemble forme l’écran semi-transparent holographique.
Dans un second mode de réalisation illustré sur les deux schémas de la figure 5, le premier enregistrement qui correspond au schéma de gauche est effectué dans une première couche photosensible 12b déposée sur une première lame 12a au moyen de deux ondes représentées par les flèches blanches issues d’une même source de lumière cohérente émettant à la première longueur d’onde. La forme et l’orientation des faisceaux d’enregistrement sont adaptées pour correspondre aux positions des sources d’émission et de l’utilisateur lorsque l’écran holographique est en position d’utilisation. Le second enregistrement qui correspond au schéma de droite de la figure 5 est effectué dans une seconde couche 12d déposée sur une seconde lame 12c au moyen de deux ondes représentées par les flèches grises issues d’une même source de lumière cohérente émettant à la seconde longueur d’onde. La seconde lame a des dimensions adaptées à celles de la première lame. Là encore, la forme et l’orientation des faisceaux d’enregistrement sont adaptées pour correspondre aux positions des sources d’émission et de l’utilisateur lorsque l’écran holographique est en position d’utilisation.
Une fois, les couches photosensibles 12b et 12d développées et fixées, on les colle l’une sur l’autre comme on le voit sur la figure 6. L’ensemble forme l’écran semi-transparent holographique.
Il est possible de faire fonctionner l’élément optique holographique avec plusieurs « couples » de longueur d’onde permettant ainsi la réalisation d’images stéréoscopiques en couleur. Il suffit de multiplier les enregistrements à différentes longueurs d’onde. Cependant, la transmission du paysage donnée par des hologrammes fonctionnant dans plusieurs couples de longueurs d’onde est nécessairement dégradée.
La paire de lunette comporte un premier filtre disposé devant l’œil droit et un second filtre disposé devant l’œil gauche, le premier filtre transmettant la totalité du spectre à l’exception d’une première bande spectrale étroite centrée sur la première longueur d’onde et le second filtre transmettant la totalité du spectre à l’exception d’une seconde bande spectrale étroite centrée sur la seconde longueur d’onde, la première bande spectrale et la seconde bande spectrale ne se chevauchant pas. A titre d’exemple, les figures 7 et 8 représentent la transmission du premier filtre Fq et du second filtre Fd en fonction de la longueur d’onde et remplacement des deux longueurs d’onde d’émission λ1 et λ2 qui sont situées respectivement à 520 et 540 nanomètres. Le premier filtre Fq transmet la première longueur d’onde et coupe totalement la seconde. Le second filtre Fd transmet la seconde longueur d’onde et coupe totalement la première.
Ainsi, l’œil gauche ne peut voir que l’image émise à la première longueur d’onde et l’œil droit ne peut voir que l’image émise à la seconde longueur d’onde. Les images stéréoscopiques successives sont bien séparées et l’illusion stéréoscopique est restituée. L’utilisateur perçoit une image fusionnée virtuellement placée à une certaine distance de l’écran de visualisation, cette distance pouvant être l’infini pour certaines applications. L’objet peut être bidimensionnel s’il s’agit, par exemple, d’un symbole ou tridimensionnel.
Le système permet alors de générer des objets dans une très large gamme de distances allant de l’infini à des distances très proches de l’utilisateur. Ainsi, l’image stéréoscopique peut représenter un objet placé devant l’écran semi-transparent.
Un des avantages important de ce système est que la paire de lunettes stéréoscopiques a une excellente transmission à la différence des systèmes de l’art antérieur. En effet, seule une bande spectrale étroite du paysage extérieur est bloquée par les filtres.
Un autre avantage est que l’on peut filtrer une des longueurs d’onde émises par les pointeurs laser grand public de classes 3A, 3B et 4 de façon à protéger l’utilisateur de ces pointeurs. Une solution possible est d’ajouter aux filtres du système stéréoscopique un filtre supplémentaire qui bloque cette longueur d’onde. Une autre solution possible est illustrée sur la figure 9. La première bande spectrale du premier filtre Fq et la seconde bande spectrale du second filtre Fd se chevauchent en partie, ladite longueur d’onde émise λL par un pointeur laser grand public étant située dans ladite zone de chevauchement de façon à être filtrée par le premier filtre et par le second filtre. Avec cette dernière solution, il n’est pas nécessaire d’ajouter de filtres spécifiques.
Un dernier avantage est qu’il est facile d’adapter l’élément optique holographique aux caractéristiques souhaitées de l’écran. Il suffit de changer les paramètres de l’enregistrement.
Le système selon l’invention peut comporter un système de détection de la position de la paire de lunettes. Ce type de détection comporte classiquement deux sous-ensembles, comme on le voit sur la figure 2, un premier sous-ensemble 14 fixé à la paire de lunettes, un second sous-ensemble 15 disposé dans un repère fixe. Il existe différentes techniques permettant de repérer un objet dans l’espace. On peut utiliser la détection électromagnétique. Un émetteur est disposé dans le repère fixe et un récepteur dans le repère mobile. On peut également utiliser la détection optique qui peut être passive ou active. Dans ce dernier cas, la paire de lunettes porte des diodes électroluminescentes dont la position de l’émission est repérée par des caméras. Toutes ces techniques sont connues de l’homme du métier. Elles sont compatibles d’un fonctionnement en temps réel et s’adaptent facilement au système de visualisation selon l’invention.
Lorsque l’utilisateur bouge la tête, ses mouvements sont captés par les moyens de détection de la paire de lunette. Le calculateur électronique recalcule alors en temps réel la position des images stéréoscopiques de façon que l’utilisateur continue de voir l’image virtuelle de l’objet à la même place. Pour prendre un exemple simple, si l’image virtuelle de l’objet est à l’infini, les images stéréoscopiques Œil Droit et Œil Gauche sont séparées d’une distance qui vaut sensiblement la distance moyenne interpupillaire d’un être humain. Leur déplacement sur l’écran de visualisation est sensiblement égal à celui de la paire de lunette. On crée ainsi la sensation d’image à l’infini.
Le système de visualisation selon l’invention permet également de générer facilement des images en couleur non stéréoscopiques. Il suffit que ces images soient émises dans une bande spectrale rouge, une bande spectrale bleue et une troisième bande spectrale verte transmises par l’écran holographique et par les deux filtres de la paire de lunettes stéréoscopique de façon à ne pas perturber la vision colorée.
Les applications techniques du système de visualisation selon l’invention sont principalement l’aide à la conduite de véhicule. Le système selon l’invention s’applique tout particulièrement au domaine des planches de bord d’aéronef où le pilote a besoin à la fois de voir l’extérieur et d’avoir des informations sur la conduite de vol ou la navigation de l’appareil. L’application dans le domaine des hélicoptères est particulièrement intéressante dans la mesure où les hélicoptères possèdent des verrières de grande dimension et sont amenés à effectuer des vols à basse altitude.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Système de visualisation (10) comportant des moyens (16) de génération d’images stéréoscopiques d’un objet prédéterminé, un dispositif de visualisation desdites images stéréoscopiques comportant un projecteur (11) d’images stéréoscopiques et un écran semi-transparent (12) et une paire de lunettes stéréoscopiques (13), les moyens (16) de génération d’images stéréoscopiques, le dispositif de visualisation (11), l’écran semi-transparent (12) et la paire de lunettes (13) stéréoscopiques étant agencés de façon que l’image stéréoscopique de l’objet prédéterminé apparaisse, à travers les lunettes stéréoscopiques, à une distance prédéterminée de l’écran semi-transparent, caractérisé en ce que - le projecteur comporte des moyens agencés de façon à projeter alternativement une première image émise à une première longueur d’onde et une seconde image émise à une seconde longueur d’onde différente de la première longueur d’onde, - l’écran semi-transparent est un élément optique holographique réfléchissant obtenu par un premier enregistrement d’un phénomène d’interférences à deux ondes à la première longueur d’onde et par un second enregistrement d’un phénomène d’interférences à deux ondes à la seconde longueur d’onde, de façon à réfléchir une première bande spectrale étroite centrée sur la première longueur d’onde et une seconde bande spectrale étroite centrée sur la seconde longueur d’onde, - la paire de lunette comporte un premier filtre disposé devant l’œil droit et un second filtre disposé devant l’œil gauche, le premier filtre transmettant la totalité du spectre à l’exception de ladite première bande spectrale étroite et le second filtre transmettant la totalité du spectre à l’exception de ladite seconde bande spectrale.
- 2. Système de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément optique holographique comporte une couche unique (12b) de matériau photosensible dans laquelle sont réalisés le premier enregistrement et le second enregistrement.
- 3. Système de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément optique holographique comporte au moins deux couches (12b, 12d) de matériau photosensible dans lesquelles sont réalisés respectivement le premier enregistrement et le second enregistrement.
- 4. Système de visualisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première longueur d’onde est séparée de la seconde longueur d’onde par une distance spectrale de l’ordre de 10 à 30 nanomètres.
- 5. Système de visualisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première longueur d’onde et la seconde longueur d’onde sont situées entre 500 nanomètres et 560 nanomètres.
- 6. Système de visualisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la largeur à mi-hauteur de la première bande spectrale et de la seconde bande spectrale est comprise entre 10 nanomètres et 30 nanomètres.
- 7. Système de visualisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le projecteur comporte au moins une matrice d’affichage éclairée alternativement par deux sources émettant respectivement à la première longueur d’onde et à la seconde longueur d’onde.
- 8. Système de visualisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paire de lunette comporte des moyens de filtrage à une des longueurs d’onde (λΟ émises par les pointeurs laser grand public de classes 3A, 3B et 4.
- 9. Système de visualisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que la première bande spectrale et la seconde bande spectrale se chevauchent en partie, une des longueurs d’onde émises par les pointeurs laser grand public de classes 3A, 3B et 4 étant située dans ladite zone de chevauchement de façon à être filtrée par le premier filtre et par le second filtre.
- 10. Système de visualisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système comporte des moyens de détection (14, 15) de la position relative de la paire de lunettes par rapport à la position de l’écran semi-transparent et des moyens de calcul des images stéréoscopiques de façon que la position de l’image stéréoscopique de l’objet soit fixe dans un repère prédéterminé et indépendante de la position des lunettes stéréoscopiques.
- 11. Système de visualisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance prédéterminée est comprise entre quelques centimètres et l’infini optique.
- 12. Système de visualisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le projecteur comporte des moyens d’affichage d’une troisième image non stéréoscopique.
- 13. Système de visualisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de visualisation est un système de cockpit d’aéronef.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1600502A FR3049356B1 (fr) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Systeme de visualisation stereoscopique comportant un element optique holographique |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1600502 | 2016-03-25 | ||
| FR1600502A FR3049356B1 (fr) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Systeme de visualisation stereoscopique comportant un element optique holographique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3049356A1 true FR3049356A1 (fr) | 2017-09-29 |
| FR3049356B1 FR3049356B1 (fr) | 2018-03-30 |
Family
ID=56555427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1600502A Active FR3049356B1 (fr) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Systeme de visualisation stereoscopique comportant un element optique holographique |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3049356B1 (fr) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0467328A2 (fr) * | 1990-07-19 | 1992-01-22 | Yazaki Corporation | Appareil afficheur tête haute holographique |
| EP2998782A1 (fr) * | 2014-09-22 | 2016-03-23 | Thales | Systeme de visualisation stereoscopique monochrome a projection sur lame semi-transparente |
-
2016
- 2016-03-25 FR FR1600502A patent/FR3049356B1/fr active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0467328A2 (fr) * | 1990-07-19 | 1992-01-22 | Yazaki Corporation | Appareil afficheur tête haute holographique |
| EP2998782A1 (fr) * | 2014-09-22 | 2016-03-23 | Thales | Systeme de visualisation stereoscopique monochrome a projection sur lame semi-transparente |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3049356B1 (fr) | 2018-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2793070B1 (fr) | Systeme de visualisation hybride affichant des informations en superposition sur l'exterieur | |
| EP2998782B1 (fr) | Systeme de visualisation stereoscopique monochrome a projection sur lame semi-transparente | |
| EP2212736B1 (fr) | Dispositif de surveillance croisée pour afficheurs dits tête haute | |
| WO2015056177A1 (fr) | Procédé d'interaction par le regard et dispositif associé | |
| EP2533095B1 (fr) | Système d'aide au pilotage et aéronef | |
| FR2874371A1 (fr) | Systeme d'affichage pour aeronef | |
| EP2059829A1 (fr) | Dispositif de detection optique de position et/ou d'orientation d'objets et procedes de detection associes | |
| FR2954090A1 (fr) | Lunettes numeriques de protection oculaire a traitement de signal | |
| EP2059828B1 (fr) | Procede de detection de l'orientation et de la position d'un objet dans l'espace | |
| EP3015900B1 (fr) | Système de visualisation stéréoscopique à multiplexage de longueur d'onde actif | |
| EP3688518A1 (fr) | Système et procédé d'affichage d'une image autostéréoscopique à 2 points de vue sur un écran d'affichage autostéréoscopique à n points de vue et procédé de contrôle d'affichage sur un tel écran d'affichage | |
| EP3438725B1 (fr) | Systeme de visualisation comportant un dispositif optique holographique permettant d'afficher des images dans des plans differents | |
| EP2998780A1 (fr) | Systeme de visualisation semi-transparent monoculaire | |
| FR3026852A1 (fr) | Systeme de visualisation a ecran semi-transparent partage par deux observateurs | |
| FR3049356A1 (fr) | Systeme de visualisation stereoscopique comportant un element optique holographique | |
| EP3018523A1 (fr) | Systeme de visualisation de tete comportant un systeme oculometrique et des moyens d'adaptation des images emises | |
| KR101679709B1 (ko) | 2차원 디스플레이로 변환 가능한 시야창 방식 홀로그래픽 디스플레이 시스템 | |
| FR3049725A1 (fr) | Projecteur d'images stereoscopiques monochrome securise | |
| EP3048791A2 (fr) | Procédé d'affichage d'au moins une fenêtre d'une scène tridimensionnelle, produit programme d'ordinateur et système d'affichage associés | |
| FR3011096A1 (fr) | Lunettes anti-eblouissement et de vision a trois dimensions | |
| EP1779182A1 (fr) | Procede et dispositif de vision en relief sur ecran | |
| EP1417531A1 (fr) | Procede d'adaptation relief monolithique | |
| FR3020879A1 (fr) | Systeme de visualisation de tete a communication "sans fil" | |
| CN118363172A (zh) | 波长可调谐的光学图案投射器 | |
| FR2776882A1 (fr) | Dispositif de visualisation stereoscopique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20170929 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |