WO2023126382A1 - Dispositif de projection d'une image dans l'œil dans utilisateur - Google Patents

Dispositif de projection d'une image dans l'œil dans utilisateur Download PDF

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WO2023126382A1
WO2023126382A1 PCT/EP2022/087839 EP2022087839W WO2023126382A1 WO 2023126382 A1 WO2023126382 A1 WO 2023126382A1 EP 2022087839 W EP2022087839 W EP 2022087839W WO 2023126382 A1 WO2023126382 A1 WO 2023126382A1
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WO
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emission
light
twin
pixels
different
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/087839
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English (en)
Inventor
Matthias COLARD
Christophe Martinez
Original Assignee
Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives
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Filing date
Publication date
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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
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features

Definitions

  • the technical field of the invention relates to the projection of an image on an eye, in applications of the augmented reality type.
  • Wearable augmented reality devices such as goggles, make it possible to observe a real scene while viewing additional information.
  • This type of device is frequently based on micro-screens, making it possible to form an image in the immediate vicinity of a user's eye.
  • micro-screens can for example be integrated into a bezel.
  • An optical system comprising a set of lenses, allows the perception of a sharp image by the eye.
  • Patent US9632317 describes a device allowing projection, on the retina of an eye, without screen or optical system.
  • the device comprises a transparent integrated optical circuit composed of an array of nanometric light guides, an array of electrodes and a holographic film.
  • Such a device is compact, and makes it possible to obtain an extended field of vision. In addition, this makes it possible not to use a bulky optical system of complex design.
  • the nanometric light guides make it possible to define a set of emission points on the holographic film, each point being able to be illuminated by a light extracted from a light guide.
  • the set of emission points is subdivided into different emission subsets, each emission subset comprising emission points distributed, as randomly as possible, on the holographic film.
  • the emission points of the same emission subset can be simultaneously illuminated by the different light guides. Under the effect of the illumination, each emission point of the same emission subset emits a light wave propagating in the same angular direction as far as the pupil of the eye, so as to form a luminous point. unique to the retina. In this way, each subset of emission points allows formation of a pixel of the image perceived by the user.
  • An image can be formed by successively illuminating different subsets of emission points, so as to form an image comprising a large number of pixels.
  • the illumination frequency of each subset of emission points is dimensioned so that under the effect of retinal persistence, the user can feel the formation of a fixed image, despite the sequential formation of the various pixels of the image.
  • the emission points are distributed as randomly as possible, so as to avoid effects of repetition of patterns by periodic or quasi-periodic structures during the formation of the image on the retina.
  • each light guide In US9632317, light is extracted from each light guide by arranging electrically modulated diffraction gratings along the light guide.
  • the diffraction gratings are spaced from each other and define point light extraction zones. Under the effect of electrical activation, each diffraction grating allows extraction of the light propagating in a light guide.
  • the light guides are sinusoidal in shape, and extend parallel to each other. It is however necessary to have a large number of laser light sources, typically several hundred, if it is desired to have a sufficient number of pixels formed simultaneously on the image.
  • the inventors propose an optimized configuration, so as to maintain a high number of pixels, while reducing the number of laser light sources and preserving the quality of the images formed on the retina.
  • a first object of the invention is a device for projecting an image onto the retina of an eye, the image being composed of several pixels, the device comprising:
  • - light sources preferably laser
  • each light guide being connected to a light source and to a plurality of diffraction gratings, distributed along the light guide, each diffraction grating being electrically adjustable to extract part of the propagating light in the light guide to which it is connected;
  • electrodes each electrode being configured to modulate diffraction gratings connected to different light guides
  • emission points each emission point being formed at the level of a diffraction grating, and extending between an electrode and a light guide, each point emission being configured to emit light, in an angular direction, following an extraction of a light propagating in the light guide; the device being such that: different emission points are configured to emit the light according to the same angular direction, so as to converge on the retina, by forming the same pixel, the said emission points defining an emission subset , so that each emission sub-assembly corresponds to an angular direction of emission of the light; two adjacent pixels of the image are formed by two emission subsets, respectively associated with two different angular directions and spaced apart by an elementary angular difference; the device being characterized in that:
  • twins different emission sub-assemblies, called twins, configured to simultaneously form different pixels, called twin pixels, when the light source is activated, the twin emission sub-assemblies being associated with the light source;
  • each twin emission sub-assembly is spaced from each other by an angular difference greater than or equal to a minimum angular difference, the minimum angular difference corresponding to k times the elementary angular difference, k being greater than or equal to 2;
  • the emission points of different twin emission sub-assemblies are preferably connected to a same electrode or to an electrode of a same group of electrodes.
  • twin emission sub-assemblies are respectively connected to different light guides, to form different twin emission sub-assemblies, each twin emission sub-assembly being associated with the same light source;
  • each twin emission sub-assembly is spaced from each other by an angular deviation greater than the minimum angular deviation.
  • the waveguides, connected to the same light source, and forming a twin emission subset are different from other waveguides connected to said light source, and forming another subset twin emission associated with the same light source.
  • the minimum angular deviation can be greater than or equal to 0.5° or 1°.
  • the diameter or the diagonal of the emission points is less than or equal to 10 pm, the minimum angular deviation being greater than 1.5;
  • the diameter or the diagonal of the emission points is between 10 ⁇ m and 20 ⁇ m, the minimum angular difference being greater than 0.8;
  • the diameter or the diagonal of the emission points is greater than 20 pm, the minimum angular deviation being greater than 0.5;
  • the diameter or diagonal of each emission point is greater than 5 ⁇ m.
  • the light guides connected to the same light source define first twin emission sub-assemblies and second twin emission sub-assemblies, so as to respectively form first twin pixels and second twin pixels;
  • each second twin emission subassembly is connected to second electrodes, different from the first electrodes;
  • the device comprises a switch, to supply either the first electrodes, or the second electrodes, so that the light emitted by the light source is extracted sequentially either by the emission points of the first emission subassemblies, or by the emission points of the second emission subsets, to form sequentially, on the image, the first twin pixels and the second twin pixels.
  • different modulators are respectively interposed between a light source and different light guides connected to the light source, so as to modulate an intensity of the light propagating in said light guides independently for different light guides connected to the light source.
  • a light source is connected to N different twin emission sub-assemblies, configured to simultaneously form N twin pixels, N being an integer greater than or equal to 2; - the light source is connected to N modulators, each modulator extending between the light source and the waveguides forming the same emission sub-assembly.
  • the number of twin emission subsets formed by at least one light source is greater than or equal to 20.
  • the device may include fewer than 20 different light sources to form an image, or part of an image, of at least 200 pixels by 200 pixels.
  • the device comprises a holographic film, subdivided into different holograms, each hologram being associated with a diffraction grating, and configured to emit the light wave, according to the direction of emission, under the effect of light extracted by the diffraction grating with which it is associated, each association between a hologram and a diffraction grating forming a point of light emission.
  • a second object of the invention is a bezel, comprising bezel lenses, the bezel comprising a device according to any one of the preceding claims, the stack being formed on at least one bezel lens.
  • a third object of the invention is a method for parameterizing a device according to the first object of the invention, the parameterization comprising: a) modeling of a spatial distribution of the noise between two twin pixels, by modifying the angular difference minimal; b) estimation of the minimum angular deviation as a function of the spatial distribution.
  • Step b) can comprise an estimation of the signal-to-noise ratio as a function of the minimum angular deviation.
  • Another object of the invention is a device according to the first object of the invention, the minimum angular deviation of which is parameterized by the method according to the second object of the invention.
  • FIG. 1A a set of emission points has been represented, converging towards a pixel.
  • FIG. IB another set of emission points has been represented, converging towards an adjacent pixel of the pixel described in connection with FIG. IA.
  • FIG. 1 C shows an example of a subset of emission points distributed over an emission medium.
  • FIG. 1D illustrates a step for recording holograms on a holographic film.
  • FIG. 1E illustrates a step of emission of a light wave by emission points formed on the device.
  • FIG. 2 corresponds to an example of implantation of light guides and electrodes.
  • FIG. 3A represents a model of a light wave, produced by a subset of emission points, and reaching a pixel.
  • Figure 3A shows the intensity of the light wave incident on the retina as a function of position along a direction passing through the center of the pixel.
  • FIG. 3B corresponds to FIG. 3A, the unit of the abscissa axis being angular.
  • Figure 3C illustrates a calculation of the signal-to-noise ratio (SNR) associated with a light wave produced by an emission subassembly and reaching a pixel.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • FIG. 4 represents pixels of an image formed on the retina of an eye, as well as a circular perimeter around pixels, the diameter of which determines a minimum angular difference between two pixels, called twins, formed from sub- emission sets simultaneously illuminated by the same light source.
  • FIG. 5A shows an evolution of the signal-to-noise ratio of a pixel, called a central pixel, surrounded by 4 neighboring pixels, for different configurations, as a function of the angular difference between the central pixel and each neighboring pixel.
  • FIG. 5B shows images of a central pixel, surrounded by 4 neighboring pixels, for three different angular deviations between the central pixel and each neighboring pixel.
  • the pixels result from the simultaneous illumination of emission subsets by the same light source: these are twin pixels.
  • FIG. 5C shows images of a central pixel, surrounded by 4 neighboring pixels, for three different angular deviations between the central pixel and each neighboring pixel.
  • the pixels result from the illumination of emission subsets by light sources different from each other.
  • FIG. 6A schematizes a configuration of light sources, light guides and electrodes making it possible to define 16 emission subsets, each emission subset comprising 4 emission points.
  • Figure 6B illustrates 16 pixels that can be formed by the configuration shown in Figure 6A.
  • FIG. 7A schematizes a configuration of light sources, light guides and electrodes making it possible to define 16 emission subsets, each subset emission comprising 4 emission points, while reducing the number of light sources compared to the configuration of FIG. 6A.
  • Figure 7B illustrates 16 pixels that can be formed by the configuration shown in Figure 7A.
  • FIG. 8A schematizes the configuration described in connection with FIG. 7A, with simultaneous activation of the two light sources and activation of half of the electrodes.
  • Figure 8B shows the pixels displayed by the configuration of Figure 8A.
  • FIG. 9A schematizes the configuration described in connection with FIG. 7A, with simultaneous activation of the two light sources and activation of the other half of the electrodes.
  • Figure 9B shows the pixels displayed by the configuration of Figure 9A.
  • FIG. 10 represents an evolution of the signal-to-noise ratio of the image as a function of the angular spacing between a central pixel and 4 neighboring pixels, all of the pixels being twin pixels.
  • the size of each emission point has also been varied.
  • FIG. 11 shows an example of an arrangement of twin pixels, formed by the same light source.
  • Figure 12 schematizes a compromise between the signal-to-noise ratio of the image (left ordinate axis) and the number of light sources used (right ordinate axis) as a function of the angular difference between the twin pixels ( horizontal axis).
  • FIGS. 1C and 1D illustrate the principles on which the invention is based. These principles are described in the publication Martinez C, “See-through holography retinal projection display concept”, Optica, Vol. 5, No. 10, October 2018.
  • a projection device 1 is placed facing a pupil P of an eye, the latter focusing the light on the retina R of the eye.
  • the projection device comprises an emission medium 10.
  • the emission medium 10 is formed of a set of emission points EP, each emission point being able to be illuminated by a light source.
  • the structure of transmission medium 10 is described in connection with FIGS. 1C and 1D.
  • the emission medium 10 is placed at a distance Zo from the pupil P.
  • the pupil P is placed at the focal distance f Q of the retina R.
  • Each emission point EP represented in FIG. IA is configured to emit light in an angular direction of emission 0, y towards the pupil P.
  • the emission points EP of the emission surface are divided into different EPDj emission subsets, (Emission Point Distribution) such that the emission points of the same emission subset all emit light each other. propagating parallel to the same angular direction of emission 0 ⁇ .
  • the angular direction of emission is defined with respect to a reference direction, for example a direction passing through the center of the pupil and perpendicular to the latter.
  • the reference direction is represented by a dashed line in Figures IA and IB.
  • Each emission point EP of a same emission subassembly EPDjj is configured to emit, under the effect of illumination by a light source, a light wave propagating in an angular direction of propagation towards the pupil P.
  • the phase relationship between the different light waves, respectively emitted by the emission points EP of a same emission subset EPDj makes it possible to form, upstream of the pupil P, a plane wave , of wave vector kjj or, more generally, a wave whose wavefront is controlled.
  • the wave front can have a flat shape, or else spherical or parabolic.
  • each light wave is focused by the pupil and converges to the same pixel R(i,j) on the retina R.
  • the projection device 1 thus makes it possible to form an image, on the retina R, the image being discretized into several pixels R(i,j), each pixel R(i,j) corresponding to the pixel of an image formed, by the projection device 1, on the retina R.
  • the image has a square shape, and the same applies to each pixel composing it.
  • An image can have several hundred pixels per side.
  • the light intensity at the level of the pixel R(i,j) results from the contribution of each light wave, propagating, upstream of the pupil, in the same angular direction 0, y resulting from each point of emission EP d' the same emission subset EPDjj, after focusing by the lens.
  • the index ij corresponds to an angular coordinate of the light wave which, after focusing by the pupil (or self-focusing), converges towards the pixel R(i,j) on the retina.
  • the transmission medium is segmented into different emission subsets EPDjj, each subset comprising several emission points EP distributed over the emission surface, each emission subset being associated with the same direction of propagation angular Qjj, given by the wave vector kjj, towards the pupil.
  • FIG. 1B represents another EPD i+1 subset.
  • the emission subset EPDj+1 comprises different emission points EP, each point being associated with a same direction of angular propagation 0 i+1J -, given by a same wave vector k i+1 .
  • each light wave, emitted by each point of the EPD i+1 emission subset converges to the same pixel R(i + l,j) on the retina R.
  • the pixel R(i + l,j) is adjacent to pixel R(i,j) shown in Figure IA.
  • the angular directions 0, y , Qt+ which respectively make it possible to form two adjacent pixels on the retina, are spaced apart by an elementary angular deviation /?.
  • the elementary angular deviation corresponds to an angle, upstream of the pupil, between two angular directions of propagation of light waves converging, downstream of the pupil, towards two adjacent pixels R(i + 1, j), R(i , j) on the retina R.
  • the elementary angular deviation /3 is typically less than 0.1° or 0.2°. It is for example equal to 0.06°.
  • FIG. a subset of emission points configured to emit light propagating towards the pupil P, parallel to the same angular direction ⁇ .
  • the emission medium extends parallel to the pupil, along an X axis and a Y axis.
  • Each emission point EP has coordinates (x EP , y E p) along these axes.
  • FIG. 1D diagrams the structure of the projection device 1.
  • the projection device comprises the emission medium 10, the latter being connected to several light sources 21 and several switches 23.
  • each light source is a source of laser light.
  • Each switch makes it possible to connect an electrode 13 to a power supply.
  • the emission medium is formed of several transparent layers superimposed on each other: a first layer, in which light guides 11 are formed.
  • Each light guide is configured to receive coherent light, emitted by a laser source 21, and to propagate the coherent light along the emission medium.
  • Each light guide can for example be formed from SiN (silicon nitride) deposited on glass.
  • Each guide can extend along a thickness and a width comprised between 200 nm and 300 nm.
  • each diffraction grating 12 is coupled with a light guide 11.
  • Each diffraction grating is configured to extract part of the light propagating through the light guide 11.
  • Each diffraction grating 12 corresponds to a periodic variation of refractive index, capable of being electrically modulated.
  • Each diffraction grating 12 can be formed from inclusions, defining a periodic pattern, for example a Bragg grating, in silicon oxide (SiOz).
  • Each inclusion is formed of a material whose refractive index is electrically adjustable, for example a liquid crystal.
  • the diffraction gratings 12 coupled to the same light guide 11 are spaced apart along the light guide, and are considered to be point-like.
  • the period of the pattern of the diffraction grating 12 can be between 300 nm and 400 nm.
  • a diffraction grating can extend according to 10 periodic patterns, and thus extend over a length of a few microns, for example between 2 and 10 ⁇ m.
  • the transparent electrodes can be formed from a transparent conductive material, for example ITO (indium tin oxide).
  • Each electrode can thus activate a diffraction grating under the effect of the electrical modulation.
  • a fourth layer corresponding to a holographic film 14.
  • holographic film is meant a photosensitive medium capable of recording a hologram.
  • the holographic film is assumed to be thin enough to be assimilated to an emission surface.
  • the holographic film can be a photopolymer, for example poly(methyl methacrylate), or a photoresist.
  • the transmission medium 10 is preferably formed on a plate. It may be a transparent plate 15 when the device is intended to be integrated into a bezel. It may for example be a plate of glass or polycarbonate.
  • each point diffraction grating 12 connected to the electrode can be activated, in the sense that it allows an extraction of part of the light propagating in a light guide 11 to which it is coupled.
  • the extracted light propagates towards an elementary zone of the holographic film 14, the elementary zone storing a hologram.
  • the hologram forms an emission point EP, emitting a light wave according to a predetermined wave vector k and phase O.
  • each diffraction grating 12, controlled by an electrode 13 allows coupling of a waveguide 11 with a hologram previously stored in the holographic film.
  • the phase of the light wave emitted by the emission point depends on the phase information stored in the hologram.
  • the light waves emitted by different emission points EP of the same emission subset EPDj are out of phase with respect to each other so that all of these light waves form a coherent wave, with the same vector of wave k ⁇ , for example plane, propagating towards the pupil P in the same angular direction 0 f .
  • each emission point EP corresponds to a superposition, parallel to the emission surface, between a point diffraction grating 12 coupled to a light guide 11, and an electrode 13, facing a hologram of the holographic film 14.
  • the emission points are distributed along an emission surface S.
  • the light guides 11 are arranged parallel to the emission surface S.
  • the electrodes 13 are superimposed on the light guides.
  • light 11 Parallel to the emission surface S, each electrode “crosses” several light guides, so as to define several intersections, each intersection corresponding to a position of an emission point EP.
  • the term "cross” is to be interpreted as designating a superposition of an electrode and a light guide.
  • a light guide 11 has been shown coupled to three diffraction gratings 12, the latter being connected to three different electrodes 13, the latter being oriented perpendicular to the light guide 11.
  • the holographic film 14 has previously been the subject of a holographic recording, shown schematically in FIG. 1D.
  • a hologram is formed by interference between two light waves emitted by a coherent light source: an object light wave and a reference light wave.
  • the interference fringes generated are stored physically or chemically in the holographic film 14.
  • the light extracted from a light guide 11 acts as a reference beam.
  • FIG. 1D there is represented: by dashed arrows, light emitted by the laser light source and propagating in a light guide 11; by solid dashed arrows, the light extracted from each light guide 11, respectively by three diffraction gratings 12, under the effect of activation by the three electrodes 13.
  • the object beam is a beam propagating towards the holographic film according to a wave vector k ⁇ , so as to converge at a point of the retina by autofocusing.
  • the object beam can be emitted by a collimated source.
  • FIG. 1D three object beams are represented propagating according to the same wave vector k j materialized by dashed arrows.
  • the object beams and each reference beam are emitted by the same laser light source.
  • the recording phase consists in storing holograms, in different elementary zones of the holographic film 14, each recording resulting from an interference between the object beam, propagating according to the same wave vector k j (and therefore the same angular direction 0 ⁇ ) and a reference beam extracted from a light guide 11.
  • different elementary zones of the holographic film 14 are exposed to an object beam of the same wave vector k ⁇ , so as to form a emission subset EPDjy of emission points EP corresponding to the same direction of propagation.
  • the emission points of the emission subassembly EPD ⁇ are illuminated by the reference beam, the latter being extracted from the light guides.
  • the other elementary zones of the holographic film 14, located opposite points belonging to other emission subsets, are masked.
  • different elementary zones of the holographic film 14 are respectively exposed to different object beams propagating according to different wave vectors, so as to form emission points associated with different emission directions e 0 ⁇ .
  • FIG. 1E illustrates the phase of use of the device 1.
  • the elementary zones of the holographic film 14 having recorded a hologram during the holographic recording step.
  • part of the laser light propagating in the light guide 11 is extracted and propagates towards the holographic film 14, as described in connection with figure ID.
  • each hologram stored in the photosensitive film diffracts a wave which corresponds to the object wave at the time of recording, and in particular along the direction of propagation k ⁇ .
  • the diffracted wave is represented by mixed dashes in Figure 1E.
  • the emission points EP corresponding to the same emission subset EPDij, associated with the same wave vector /c, '-J , are activated simultaneously: thus forming coherent diffracted waves, propagating parallel to the same direction of propagation 0 ⁇ towards the pupil P: the waves refracted by the pupil converge in the same pixel R(i, ) on the retina.
  • another emission subset EPD ⁇ ji can produce coherent diffracted waves propagating towards the pupil P, according to direction of propagation 9 ⁇ the waves refracted by the pupil converging in the same pixel on the image formed at the level of the retina, the emission points of the EPD ⁇ ji emission subset being illuminated by light extracted from other light guides illuminated by another laser light source or the same laser light source and activated by the same group of electrodes.
  • Emission points EP of different emission subset EPDjj can be activated sequentially, so as to converge sequentially on different pixels on the retina.
  • the electrodes 13 and the light guides 11 are distributed forming groups.
  • An emission sub-assembly EPDj corresponds to emission points EP formed by superimposing the electrodes of a group of electrodes on light guides of the group of light guides.
  • each emission subset EPDjj forming the same pixel 7?(i,j), is associated with a single group of light guides 11 and with a single group of electrodes 13.
  • the design of a projection device as previously described is confronted with constraints of compactness: it is considered that the diameter D p of a pupil is of the order of 4 mm. Furthermore, the emission surface S is greater than the surface of a pupil, so that the eye can move vis-à-vis the surface, without any degradation of the image formed on the retina is seen.
  • Each pixel R(i, of the image projected on the retina corresponds to an emission subset EPDjj of emission points EP associated with the same direction of propagation9j .
  • the number of emission points EP of a same emission subset EPDjj is preferably greater than 40, or even greater than 55 or 60.
  • the number of subsets of emission points EPDj corresponds to the number of pixels formed on the image. In order to increase the number of pixels of the image formed on the retina, it is necessary to increase the number of emission subsets EPDij respectively associated with different directions of propagation ⁇ .
  • Figure 2 illustrates an arrangement of electrodes and light guides as described in US9632317.
  • the light guides 11 extend, along a surface parallel to the emission surface, according to sinusoidal curves, along a longitudinal axis X.
  • Two adjacent light guides are translated relative to each other. the other, perpendicular to the axis X.
  • the electrodes 13 extend, according to a surface parallel to the emission surface, according to sinusoidal curves, along a lateral axis Y. Two adjacent electrodes are translated the one relative to the other, perpendicular to the Y axis.
  • the light guides are connected to laser light sources 21, for example laser diodes. Electrodes 13 are connected to switches 23. Each switch is configured to activate or deactivate each electrode to which it is connected.
  • the device described in US9632317 comprises 400 emission sub-assemblies, each emission sub-assembly being formed by 10 waveguides. This requires the use of 400 laser light sources.
  • the inventors propose to couple different light guides 11 to the same laser source 21, so as to simultaneously form different pixels, called twin pixels, spaced from each other.
  • the intensity of the light propagating in the light guides connected to the same light source can be modulated by placing a modulator 22 between each light guide connected to the laser source.
  • the intensity of each twin pixel can be adjusted independently.
  • the number of modulator associated with each laser light source corresponds to the number of twin pixels that can be simultaneously formed by the laser light source.
  • Each twin pixel corresponds to an emission subset, referred to as a twin emission subset.
  • the inventors have observed that the use of the same laser light source to simultaneously form twin pixels can lead to the appearance of interferences at the level of the image formed on the retina. This is because the same laser light source is the source of different coherent light waves which respectively propagate to different pixels, which can generate cross-interference.
  • Figures 3A to 3C illustrate spatial intensity distributions of light waves propagating to a retinal pixel.
  • Experimental studies have shown that the light intensity, formed by a subset of EPDij emission, around a retinal pixel can be modeled by a sum of two two-dimensional Gaussians: a first two-dimensional Gaussian, of intensity I lt and the half-waist w lt which represents the useful signal; a second two-dimensional Gaussian, of intensity I 2 , and half-waist w 2 , which represents the noise.
  • the width w 2 is due to diffraction effects by the emission points EP. The smaller the latter, the more the diffraction effects increase.
  • the intensity of the light produced by the emission subset EPDj can be expressed according to the relationship: with f 0 is the focal length of the eye;
  • D p is the diameter or diagonal of the support as shown in Figure IC;
  • A is the wavelength.
  • the modeled intensity has been represented (curve a), as well as the two Gaussians corresponding respectively to the useful signal and to the noise: curves b and c.
  • Expression (1) can be expressed as a function of an angle ip x with respect to a reference direction connecting the pupil to the center of the pixel.
  • the angle ip x is obtained from x according to: with
  • the modeled intensity has been represented (curve a), as well as the two Gaussians corresponding respectively to the useful signal and to the noise: curves b and c.
  • FIGS. 3A and 3B have been established by considering that each emission point extends along a disk 10 ⁇ m in diameter.
  • EPDj, EPDjiji are preferably spaced apart by an angular difference O- min greater than or equal to the angle 2fl 2 , that is to say twice the half-waist of the Gaussian representative of the noise.
  • the pixels 7?(i, j) and R(i'>j') respectively defined by the two emission subsets EPDjj, EPDj>j> are designated by the term “twin pixels”, because they are generated simultaneously by the same laser light source.
  • the emission subsets EPDjj, EPDj>j> respectively associated with the twin pixels are called twin transmit subsets.
  • the twin pixels are separated, on the image formed on the retina, by a minimum angle greater than the angle 2fl 2 , so as to avoid cross interference.
  • the twin emission subsets are configured to be simultaneously activated by electrodes, so as to simultaneously display the twin pixels.
  • FIG. 4 illustrates projections, on the retina, of rays from the same point of the pupil P.
  • the pixels of the image formed on the retina have been represented, in the form of a grid.
  • Four “twin” pixels have also been shown, corresponding to dark pixels.
  • a dashed circle has been drawn, the diameter of which is equal to 2 times the half-waist w 2 of the Gaussian representative of the noise.
  • the minimum distance w min can be expressed as minimum angular deviation Sl min .
  • an important aspect of the invention is that two twin pixels are separated from each other by an angular deviation fl greater than or equal to the minimum angular deviation Sl min .
  • the minimum angular deviation is defined by modeling the noise affecting the pixel when several twin pixels are formed.
  • the minimum angular deviation is k times the elementary angular deviation P separating two adjacent pixels, where k is an integer greater than or equal to 2.
  • the inventors have quantified the signal-to-noise ratio associated with the intensity projected by each pixel.
  • the projected intensity corresponds to the percussion response of the system formed by the emission medium, the pupil and the lens, usually designated by the acronym PSF (Point Spread Function).
  • the PSF corresponds to the image of a point on the retina.
  • Figure 3C illustrates PSF, depicting a spatial intensity distribution on the retina.
  • the ordinate axis corresponds to the light intensity /(%) of the image formed on the retina and the abscissa axis corresponds to a distance x from the origin, the origin corresponding at the center of the pixel formed on the retina.
  • the signal to noise ratio (SNR) is such that:
  • /(O) is the height of the central peak
  • w is the half-waist of the Gaussian representative of the useful signal, described in connection with FIGS. 3A and 3B
  • max (/(%)) represents the maximum value of the intensity outside the central peak
  • the inventors have calculated the signal-to-noise ratio of a pixel obtained by an emission subset of 80 emission points on an emission surface of dimensions 6 mm by 6 mm. In order to simulate the effect of twin pixels neighboring the modeled pixel, they assumed that each EP emission point contributing to a twin pixel forms a plane wave, whose intensity is modulated by a Gaussian envelope, as described in link with FIGS. 3A to 3C (gaussian representative of the noise).
  • the electric field of the plane wave is such that: x 2 +y 2
  • Z o is the distance between the emission support 10 and the pupil; x and y are coordinates on the retina, along the X and Y axes shown in Figure 1C. It is assumed that the emission medium is parallel to the retina or can be considered as such.
  • O is a phase shift of the light wave emitted by the emission point EP, this phase shift being adjusted as a function of the coordinates of each emission point so that the wave resulting from the different emission points of the same subset emission is a plane wave.
  • ⁇ and Q y are the components of the angle of propagation ⁇ i with respect to the X and Y axes respectively.
  • the inventors used expression (8) to simulate an image formed solely by a central pixel and four neighboring pixels regularly distributed around the central pixel.
  • neighboring pixel is meant a pixel situated in the vicinity of the central pixel. It is not the adjacent pixel.
  • the useful signal of the four neighboring pixels has been removed.
  • the four neighboring pixels have been placed at different distances from the central pixel.
  • neighboring pixels formed by waves coherent with the light wave forming the central pixel have been simulated.
  • This case is representative of the use of the same laser light source to respectively illuminate each emission subset forming each pixel.
  • This is the configuration according to the invention, in which it is sought to maximize the number of emission sub-assemblies illuminated by the same laser light source. It is also the least favorable configuration with respect to the formation of cross-interferences.
  • Figure 5A shows the evolution of the SNR signal-to-noise ratio, as defined in expression (7) (ordinate axis) as a function of the angular distance between the central pixel and each neighboring pixel (abscissa axis - unit degree ).
  • Curve a) corresponds to the configuration according to the invention: the central pixel and each neighboring pixel are twin pixels. The dotted line corresponds to the signal-to-noise ratio of the central pixel without taking into account the neighboring pixels.
  • Curve b) corresponds to the reference configuration.
  • FIG. 5B shows simulated images considering distances between the central pixel and the neighboring pixel of 5 ⁇ m, 25 ⁇ m and 525 ⁇ m. These distances correspond respectively to angular deviations of 0.0125°, 0.062°, and 1.35°.
  • the configuration according to the invention has been taken into account. We observe the background noise and its attenuation as the distance between twin pixels increases.
  • Figure 5C shows images similar to those shown in Figure 5B, taking into account the reference configuration.
  • Figure 5A shows that twin pixels that are too close together result in a large decrease in SNR. By moving the twin pixels apart by an angle greater than 1°, or even 1.5°, the impact on the SNR is lower. Beyond 2°, the impact on the SNR is negligible.
  • FIGS. 6A and 6B schematize an addressing method according to the prior art.
  • these figures show light guides 11 and linear electrodes 13, the electrodes being perpendicular to the light guides.
  • Each light guide is connected to a laser light source 21.
  • Each electrode 13 is connected to a switch 23: the electrodes 13i, 13a are connected to a first switch 23i and the electrodes 132, 134 are connected to a second switch 232 The switches are conductive and connected to a power supply.
  • Each emission point EP is placed at the intersection of a light guide and an electrode.
  • Each emission point is assigned a label, between 1 and 16, identifying the EPD emission subset to which the emission point belongs.
  • each EPD transmit subset has four pixels. There are 16 different transmission subsets.
  • FIG. 6B represents the 16 pixels respectively formed by the 16 emission subsets after self-focusing.
  • the emission subassemblies 1 and 9 are activated when the electrodes 13i and 133 are activated, and when the laser connected to the waveguides 111 and 118 is activated.
  • a bold frame shows the pixels formed when the electrodes 132 and 134 are activated.
  • FIGS. 7A and 7B schematize an addressing method according to the invention. Only two lasers 21i, 2I2 are used, the latter being coupled to 8 different waveguides.
  • the device comprises modulators 22 arranged between each laser and a set of waveguides. The modulators allow modulation of the intensity of the light propagating towards each emission subset. Intensity modulation makes it possible to form pixels of different light intensities with the same laser.
  • the shaded emission points are coupled to the laser 2I2. It is the same in FIG. 7B: the shaded pixels are emitted by an illumination of emission subsets by the laser 2I2.
  • FIG. 7B shows the pixels obtained: following the activation of the laser 21i and of the switch 23 4 : this allows display of the twin pixels 1, 2, 3 and 4: pixels displayed in white and framed by a thin line.
  • this allows a display of the twin pixels 9, 10, 11 and 12: pixels displayed in gray and framed by a thin line
  • following the activation of the laser 212 and the switch 23i this allows display of twin pixels 5, 6, 7, 8: pixels displayed in white and framed by a bold line.
  • this follows the activation of the laser 21 2 and of the switch 23 2 : this allows display of the twin pixels 13, 14, 15 and 16: pixels displayed in gray and framed by a bold line.
  • the modulators 22 make it possible to modulate the intensity of the pixels 1, 2, 3, 4, 9, 10, 11 and 12, activated by the first laser 21i, as well as the intensity of the pixels 5, 6, 7, 8, 13 , 14, 15 and 16 activated by the second laser 2I2. So that the intensities of pixels 1, 2, 3 4 on the one hand and 9, 10, 11, 12 on the other hand can be modulated independently of each other, the power supplies 23i and 232 are successively activated.
  • Pixels 1 and 9 are respectively generated by a first emission subset, bringing together the emission points bearing, in FIG. 7A, the label 1 and a second emission subset, bringing together the emission points bearing, in FIG. 7A, the label 9.
  • the emission points belonging respectively to the first and second emission sub-assemblies are formed on the same waveguides, connected to the same modulator 22.
  • the first emission subset (pixel 1) is activated by first electrodes (13i, 183) while the second emission subset (pixel 9) is activated by second electrodes (132, 134).
  • the sequential activation of the first and second electrodes allows the sequential display of pixels 1 and 9.
  • This aspect also concerns pixels 2 and 10, 3 and 11, 4 and 12, 5 and 13, 6 and 14, 7 and 15, 8 and 16.
  • the use of sequential activation of different electrodes is relevant when the points emission of different emission subsets are distributed over the same waveguides.
  • the selection of an electrode makes it possible to activate only one emission subset on said waveguides. This allows the sequential display of the pixels respectively associated with the emission subsets formed on common waveguides.
  • FIGS 8A and 8B show an arrangement similar to that described in connection with Figures 7A and 7B.
  • the switch 23i is on: this allows a display simultaneous pixels 1, 2, 3, 4 (with the laser source 21i) and pixels 5, 6, 7, 8 (with the laser source 21 2 ).
  • Pixels 1, 2, 3 and 4 are twins: pixels shown in white in FIG. 8B, framed by a thin line.
  • pixels 5, 6, 1, 8 pixels shown in gray in FIG. 8B, framed by a fine line.
  • the non-displayed pixels are surrounded by a dotted frame: these are pixels 9, 10, 11, 12, 13, 14 and 15.
  • FIGS. 9A and 9B represent a symmetrical configuration: only switch 23 2 is on: this allows display of pixels 9, 10, 11, 12 (with laser source 21i) and pixels 13, 14, 15, 16 (with the laser source 21 2 ).
  • Pixels 9, 10, 11 and 12 are twins: pixels shown in white in FIG. 9B, framed by a bold line.
  • pixels 13, 14, 15 and 16 pixels represented in gray in FIG. 9B, framed by a bold line.
  • the non-displayed pixels are surrounded by a dotted frame: these are pixels 1 to 8.
  • the configurations schematized in FIGS. 8A-8B as well as 9A-9B can be used successively, according to a sufficiently high repetition period so that, under the effect of retinal persistence, all the pixels appear simultaneously displayed.
  • the passage from one configuration to the other is carried out by switching the switches 23i and 23 2 .
  • the switching makes it possible to activate only one transmission sub-assembly among different transmission sub-assemblies arranged on common waveguides.
  • the width of the two-dimensional Gaussian w 2 representing the noise around a pixel depends on the size of the emission points EP.
  • the inventors have studied the influence of the size of the emission points on the SNR. For this, they carried out the modeling described in connection with FIG. 5A (curve a) for different sizes of emission points.
  • FIG. 10 represents the evolution of the SNR, as a function of the angular difference between the central pixel and four twin neighboring pixels, for different sizes comprised between 5 ⁇ m and 40 ⁇ m.
  • Figure 10 was drawn based on disc-shaped emission points It is observed that the smaller the size of the emission points, the more the SNR is degraded. It is particularly preferable for the size of each emission point to be greater than or equal to 10 ⁇ m when circular emission points are used.
  • a device 1 comprising an emission medium 10 defining a field of observation of 15°.
  • the emission support extends over a surface of 6mm x 6 mm. Its diameter D p is considered to be 6 mm.
  • Each waveguide 11, 300 nm wide, was spaced apart by a period dn 1.5 ⁇ m.
  • the number of pixels N pix is equal to 59000, i.e. 243 x 243.
  • the number of laser light sources would be 444.
  • the twin pixels can be distributed according to a square tiling, as shown in FIG. 11.
  • a first group of twin pixels can comprise 8 ⁇ 8 pixels, regularly distributed according to a square mesh according to the spatial pitch of 750 ⁇ m, ie a total image width of 5.5 mm.
  • the other groups of pixels are arranged regularly in a frame of side 5.5 mm, either in groups of 8x8, or in groups of 7x7. This leads to a total of ten groups of twin pixels, which requires only ten laser diodes.
  • FIG. 12 shows the first group of pixels, containing 8 ⁇ 8 pixels, and a second group of pixels, comprising 7 ⁇ 7 pixels.
  • the number of laser light sources required to tile the image regularly can be estimated by the expression: where FOV corresponds to the field of view and 11 corresponds to the angular difference between two twin pixels. N taser corresponds to the number of lasers in the reference configuration, i.e. 444 lasers.
  • a noise factor r corresponds to a ratio between the noise obtained by a configuration of a central pixel surrounded by 4 neighboring pixels, respectively with 5 different laser sources and with the same laser source. This amounts to comparing the noises respectively obtained in the configurations according to the invention and of the reference described in connection with FIGS. 5A to 5C.
  • the noise factor r expressed as a percentage, is represented in FIG. 12: curve a: left ordinate axis.
  • the abscissa axis corresponds to the minimum angle between twin pixels, unit degree.
  • Curve b represents the number of laser light sources necessary for the system (right ordinate axis) as a function of the angular pitch between two twin pixels (abscissa axis). The more the angular pitch decreases, the more the number of light sources also decreases. It can be seen that by considering an angular pitch comprised between 1.5° and 2°, for example 1.8 or 1.9°, an acceptable noise figure is obtained for a reasonable number of laser sources.
  • the invention may be implemented on portable augmented reality devices, in particular glasses, or visors, or screens, and more generally, on surfaces, intended to be arranged facing an eye so as to form an image superimposed on the image perceived by the eye on the surface or through the surface.

Landscapes

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Abstract

Dispositif (1) de projection d'une image sur la rétine d'un œil, le dispositif comportant des sources de lumière et un support d'émission (10) comprenant différents points d'émission, chaque point d'émission étant configuré pour émettre une lumière selon une direction angulaire de propagation, les points d'émission étant répartis en différents sous‐ensembles de points d'émission, chaque sous‐ensemble de point d'émission émettant la lumière selon une même direction angulaire, de façon à converger vers un même pixel de l'image. Le dispositif est tel qu'une même source de lumière est reliée à plusieurs sous‐ensembles d'émission, dits sous‐ensembles d'émission jumeaux.

Description

Dispositif de projection d'une image dans l'œil dans utilisateur
Description
DOMAINE TECHNIQUE
Le domaine technique de l'invention concerne la projection d'une image sur un œil, dans des applications de type réalité augmentée.
ART ANTERIEUR
Les dispositifs portables de réalité augmentée, tels que les lunettes, permettent d'observer une scène réelle tout en visualisant des informations complémentaires. Ce type de dispositif est fréquemment basé sur des micro-écrans, permettant de former une image à proximité immédiate d'un œil d'un utilisateur. De tels micro-écrans peuvent par exemple être intégrés à une lunette. Un système optique, comportant un jeu de lentilles, permet la perception d'une image nette par l'œil.
Le brevet US9632317 décrit un dispositif permettant une projection, sur la rétine d'un œil, sans écran ni système optique. Le dispositif comporte un circuit optique intégré transparent composé d'un réseau de guides de lumière nanométriques, d'un réseau d'électrodes et d'un film holographique. Un tel dispositif est compact, et permet d'obtenir un champ de vision étendu. De plus, cela permet de ne pas utiliser de système optique volumineux et de conception complexe.
Les guides de lumière nanométriques permettent de définir un ensemble de points d'émission sur le film holographique, chaque point étant susceptible d'être illuminé par une lumière extraite d'un guide de lumière. L'ensemble de points d'émission est subdivisé en différents sous- ensembles d'émission, chaque sous-ensemble d'émission comportant des points d'émission répartis, le plus aléatoirement possible, sur le film holographique. Les points d'émission d'un même sous-ensemble d'émission peuvent être simultanément illuminés par les différents guides de lumière. Sous l'effet de l'illumination, chaque point d'émission du même sous- ensemble d'émission émet une onde lumineuse se propageant selon une même direction angulaire jusqu'à la pupille de l'œil, de façon à former un point lumineux unique au niveau de la rétine. De cette façon, chaque sous-ensemble de points d'émission permet une formation d'un pixel de l'image perçue par l'utilisateur. Une image peut être formée en illuminant successivement différents sous-ensembles de points d'émission, de façon à former une image comportant un nombre élevé de pixels. La fréquence d'illumination de chaque sous-ensemble de points d'émission est dimensionnée de façon que sous l'effet de la persistance rétinienne, l'utilisateur puisse ressentir une formation d'une image fixe, malgré la formation séquentielle des différents pixels de l'image.
Comme précédemment indiqué, il est préférable que dans un même sous-ensemble, les points d'émission soient répartis le plus aléatoirement possible, de façon à éviter des effets de répétition de motifs par des structures périodique ou quasi périodique lors de la formation de l'image sur la rétine.
Dans US9632317, la lumière est extraite de chaque guide de lumière en disposant, le long du guide de lumière, des réseaux de diffraction électriquement modulés. Les réseaux de diffraction sont espacés les uns des autres et définissent des zones ponctuelles d'extraction de lumière. Sous l'effet d'une activation électrique, chaque réseau de diffraction permet une extraction de la lumière se propageant dans un guide de lumière. Dans US9632317, les guides de lumière sont de forme sinusoïdale, et s'étendent parallèlement les uns aux autres. Il est cependant nécessaire de disposer d'un nombre élevé de sources de lumière laser, typiquement plusieurs centaines, si l'on souhaite disposer d'un nombre suffisant de pixels formés simultanément sur l'image.
Les inventeurs proposent une configuration optimisée, de façon à conserver un nombre élevé de pixels, tout en réduisant le nombre de sources de lumière laser et en préservant la qualité des images formées sur la rétine.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un premier objet de l'invention est un dispositif de projection d'une image sur la rétine d'un œil, l'image étant composée de plusieurs pixels, le dispositif comportant :
- des sources de lumière, de préférence laser ;
- un support d'émission, comportant :
• des guides de lumière, chaque guide de lumière étant relié à une source de lumière et à une pluralité de réseaux de diffraction, répartis le long du guide de lumière, chaque réseau de diffraction étant modulable électriquement pour extraire une partie de la lumière se propageant dans le guide de lumière auquel il est relié ;
• des électrodes, chaque électrode étant configurée pour moduler des réseaux de diffraction reliés à différents guides de lumière ;
• des points d'émission, chaque point d'émission étant formé au niveau d'un réseau de diffraction, et s'étendant entre une électrode et un guide de lumière, chaque point d'émission étant configuré pour émettre une lumière, selon une direction angulaire, suite à une extraction d'une lumière se propageant dans le guide de lumière ; le dispositif étant tel que : différents points d'émission sont configurés pour émettre la lumière selon une même direction angulaire, de façon à converger sur la rétine, en formant un même pixel, lesdits points d'émission définissant un sous-ensemble d'émission, de façon qu'à chaque sous- ensemble d'émission correspond une direction angulaire d'émission de la lumière ; deux pixels adjacents de l'image sont formés par deux sous-ensembles d'émission, respectivement associés à deux directions angulaires différentes et espacées d'un écart angulaire élémentaire ; le dispositif étant caractérisé en ce que :
- une même source de lumière est reliée à différents guides de lumière, lesdits guides de lumière définissant différents sous-ensembles d'émission, dits jumeaux, configurés pour former simultanément différents pixels, dits pixels jumeaux, lorsque la source de lumière est activée, les sous-ensembles d'émission jumeaux étant associés à la source de lumière ;
- les directions angulaires respectives de chaque sous-ensemble d'émission jumeau sont espacées les unes des autres d'un écart angulaire supérieur ou égal à un écart angulaire minimal, l'écart angulaire minimal correspondant à k fois l'écart angulaire élémentaire, k étant supérieur ou égal à 2 ;
- de telle sorte que les pixels jumeaux, simultanément formés sur la rétine, sont décalés d'au moins l'écart angulaire mininal.
Les points d'émission de différents sous-ensembles d'émission jumeaux, sont de préférence reliés à une même électrode ou à une électrode d'un même groupe d'électrodes.
Selon un mode de réalisation:
- plusieurs sources de lumière sont respectivement reliées à différents guides de lumière, pour former différents sous-ensembles d'émission jumeaux, chaque sous-ensemble d'émission jumeau étant associé à une même source de lumière;
- les directions angulaires respectives de chaque sous-ensemble d'émission jumeau sont espacées les unes des autres d'un écart angulaire supérieur à l'écart angulaire minimal.
De préférence, les guides d'ondes, reliés à une même source de lumière, et formant un sous- ensemble d'émission jumeau sont différents d'autres guides d'ondes reliés à ladite source de lumière, et formant un autre sous-ensemble d'émission jumeau associé à la même source de lumière. L'écart angulaire minimal peut être supérieur ou égal à 0.5° ou à 1°.
Selon un mode de réalisation :
- le diamètre ou la diagonale des points d'émission est inférieur ou égal à 10 pm, l'écart angulaire minimal étant supérieur à 1.5 ;
- le diamètre ou la diagonale des points d'émission est compris entre 10 pm et 20 pm, l'écart angulaire minimal étant supérieur à 0.8 ;
- le diamètre ou la diagonale des points d'émission est supérieur à 20 pm, l'écart angulaire minimal étant supérieur à 0.5 ;
De préférence, le diamètre ou la diagonale chaque point d'émission est supérieur à 5 pm.
Selon une possibilité :
- les guides de lumière reliés à une même source de lumière définissent des premiers sous- ensemble d'émission jumeaux et des deuxièmes sous-ensemble d'émission jumeaux, de façon à former respectivement des premiers pixels jumeaux et des deuxièmes pixels jumeaux ;
- les points d'émission de chaque premier sous-ensemble d'émission jumeau sont reliés à des premières électrodes ;
- les points d'émission de chaque deuxième sous-ensemble d'émission jumeau sont reliés à des deuxièmes électrodes, différentes des premières électrodes ;
- le dispositif comporte un commutateur, pour alimenter soit les premières électrodes, soit les deuxièmes électrodes, de façon que la lumière émise par la source de lumière soit extraite séquentiellement soit par les points d'émission des premiers sous-ensembles d'émission, soit par les points d'émission des deuxièmes sous-ensemble d'émission, pour former séquentiellement, sur l'image, les premiers pixels jumeaux et les deuxièmes pixels jumeaux.
Avantageusement, pour au moins une source de lumière, différents modulateurs sont respectivement interposés entre une source de lumière et différents guides de lumière reliés à la source de lumière, de façon à moduler une intensité de la lumière se propageant dans lesdits guides de lumière indépendamment pour différents guides de lumière reliés à la source de lumière.
Selon une possibilité :
- une source de lumière est reliée à N différents sous-ensembles d'émission jumeaux, configurés pour former simultanément N pixels jumeaux, N étant un entier supérieur ou égal à 2 ; - la source de lumière est reliée à N modulateurs , chaque modulateur s'étendant entre la source de lumière et les guides d'ondes formant un même sous-ensemble d'émission.
Le nombre de sous-ensembles d'émission jumeaux formés par au moins une source de lumière est supérieur ou égal à 20.
Le dispositif peut comporter moins de 20 sources de lumière différentes pour former une image, ou une partie d'image, d'au moins 200 pixels par 200 pixels.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte un film holographique, subdivisé en différents hologrammes, chaque hologramme étant associé à un réseau de diffraction, et configuré pour émettre l'onde lumineuse, selon la direction d'émission, sous l'effet d'une lumière extraite par le réseau de diffraction auquel il est associé, chaque association entre un hologramme et un réseau de diffraction formant un point d'émission de lumière.
Un deuxième objet de l'invention est une lunette, comportant des verres de lunette, la lunette comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'empilement étant formé sur au moins un verre de la lunette.
Un troisième objet de l'invention est un procédé de paramétrage d'un dispositif selon le premier objet de l'invention, le paramétrage comportant : a) modélisation d'une distribution spatiale du bruit entre deux pixels jumeaux, en modifiant l'écart angulaire minimal ; b) estimation de l'écart angulaire minimal en fonction de la distribution spatiale.
L'étape b) peut comporter une estimation du rapport signal sur bruit en fonction de l'écart angulaire minimal.
Un autre objet de l'invention est un dispositif selon le premier objet de l'invention, dont l'écart angulaire minimal est paramétré par le procédé selon le deuxième objet de l'invention.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exposé des exemples de réalisation présentés, dans la suite de la description, en lien avec les figures listées ci-dessous.
FIGURES
Les figures IA et IB schématisent le principe de l'auto-focalisation de points d'émission sur une rétine d'un utilisateur. Sur la figure IA, on a représenté un ensemble de points d'émission, convergeant vers un pixel. Sur la figure IB, on a représenté un autre ensemble de points d'émission, convergeant vers un pixel adjacent du pixel décrit en lien avec la figure IA.
La figure IC montre un exemple de sous-ensemble de points d'émission répartis sur un support d'émission.
La figure 1D illustre une étape d'enregistrement d'hologrammes sur un film holographique. La figure IE illustre une étape d'émission d'une onde lumineuse par des points d'émission formés sur le dispositif.
La figure 2 correspond à un exemple d'implantation de guides de lumière et d'électrodes.
La figure 3A représente une modélisation d'une onde lumineuse, produite par un sous-ensemble de points d'émission, et atteignant un pixel. La figure 3A montre l'intensité de l'onde lumineuse incidente à la rétine en fonction d'une position le long d'une direction passant par le centre du pixel.
La figure 3B correspond à la figure 3A, l'unité de l'axe des abscisses étant angulaire.
La figure 3C illustre un calcul du rapport signal sur bruit (SNR) associé à une onde lumineuse produite par un sous-ensemble d'émission et atteignant un pixel.
La figure 4 représente des pixels d'une image formée sur la rétine d'un œil, ainsi qu'un périmètre circulaire autour de pixels, dont le diamètre détermine un écart angulaire minimal entre deux pixels, dits jumeaux, formés à partir de sous-ensembles d'émission simultanément illuminés par une même source de lumière.
La figure 5A montre une évolution du rapport signal sur bruit d'un pixel, dit pixel central, entouré de 4 pixels voisins, pour différentes configurations, en fonction de l'écart angulaire entre le pixel central et chaque pixel voisin.
La figure 5B montre des images d'un pixel central, entouré de 4 pixels voisins, pour trois écarts angulaires différents entre le pixel central et chaque pixel voisin. Sur la figure 5B, les pixels résultent de l'illumination simultanée de sous-ensembles d'émission par une même source de lumière : il s'agit de pixels jumeaux.
La figure 5C montre des images d'un pixel central, entouré de 4 pixels voisins, pour trois écarts angulaires différents entre le pixel central et chaque pixel voisin. Sur la figure 5C, les pixels résultent de l'illumination de sous-ensembles d'émission par des sources de lumière différentes les unes des autres.
La figure 6A schématise une configuration de sources de lumière, de guides de lumière et d'électrodes permettant de définir 16 sous-ensembles d'émission, chaque sous-ensemble d'émission comportant 4 points d'émission.
La figure 6B illustre 16 pixels pouvant être formés par la configuration représentée sur la figure 6A.
La figure 7A schématise une configuration de sources de lumière, de guides de lumière et d'électrodes permettant de définir 16 sous-ensembles d'émission, chaque sous-ensemble d'émission comportant 4 points d'émission, tout en réduisant le nombre de sources de lumière par rapport à la configuration de la figure 6A.
La figure 7B illustre 16 pixels pouvant être formés par la configuration représentée sur la figure 7 A.
La figure 8A schématise la configuration décrite en lien avec la figure 7A, avec une activation simultanée des deux sources de lumière et l'activation d'une moitié des électrodes. La figure 8B montre les pixels affichés par la configuration de la figure 8A.
La figure 9A schématise la configuration décrite en lien avec la figure 7A, avec une activation simultanée des deux sources de lumière et l'activation de l'autre moitié des électrodes. La figure 9B montre les pixels affichés par la configuration de la figure 9A.
La figure 10 représente une évolution du rapport signal sur bruit de l'image en fonction de l'écartement angulaire entre un pixel central et 4 pixels voisins, l'ensemble des pixels étant des pixels jumeaux. Sur la figure 10, on a également fait varier la taille de chaque point d'émission.
La figure 11 montre un exemple d'agencement de pixels jumeaux, formés par une même source de lumière.
La figure 12 schématise un compromis entre le rapport signal sur bruit de l'image (axe des ordonnées de gauche) et le nombre de sources de lumière utilisées (axe des ordonnées de droite) en fonction de l'écart angulaire entre les pixels jumeaux (axe des abscisses).
EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
Les figures IA à 1E illustrent les principes sur lesquels se base l'invention. Ces principes sont décrits dans la publication Martinez C, « See-through holographie retinal projection display concept », Optica, Vol. 5, N° 10, October 2018. Un dispositif de projection 1 est disposé face à une pupille P d'un œil, cette dernière focalisant la lumière sur la rétine R de l'œil. Le dispositif de projection comporte un support d'émission 10. Le support d'émission 10 est formé d'un ensemble de points d'émission EP, chaque point d'émission étant susceptible d'être illuminé, par une source de lumière. La structure du support d'émission 10 est décrite en lien avec les figures IC et 1D. Le support d'émission 10 est disposée à une distance Zo de la pupille P. La pupille P est disposée à la distance focale fQ de la rétine R.
Chaque point d'émission EP représenté sur la figure IA est configuré pour émettre une lumière selon une direction angulaire d'émission 0,y vers la pupille P. D'une façon générale, les points d'émission EP de la surface d'émission sont répartis en différents sous-ensembles d'émission EPDj , (Emission Point Distribution - Distribution de points d'émission) de telle sorte que les points d'émission d'un même sous-ensemble d'émission émettent tous une lumière se propageant parallèlement à une même direction angulaire d'émission 0^. La direction angulaire d'émission est définie par rapport à une direction de référence, par exemple une direction passant par le centre de la pupille et perpendiculaire à cette dernière. La direction de référence est représentée par un trait mixte sur les figures IA et IB.
Chaque point d'émission EP d'un même sous-ensemble d'émission EPDjj est configuré pour émettre, sous l'effet d'une illumination par une source de lumière, une onde lumineuse se propageant selon une direction angulaire de propagation
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vers la pupille P. La relation de phase entre les différentes ondes lumineuses, respectivement émises par les points d'émission EP d'un même sous-ensemble d'émission EPDj , permet de former, en amont de la pupille P, une onde plane, de vecteur d'onde kjj ou, d'une façon plus générale, une onde dont le front d'onde est maîtrisé. Ainsi, le front d'onde peut avoir une forme plane, ou encore sphérique ou parabolique. En aval de la pupille, chaque onde lumineuse est focalisée par la pupille et converge jusqu'à un même pixel R(i,j) sur la rétine R.
Le dispositif de projection 1 permet ainsi de former une image, sur la rétine R, l'image étant discrétisée en plusieurs pixels R(i,j), chaque pixel R(i,j) correspondant au pixel d'une image formée, par le dispositif de projection 1, sur la sur la rétine R. Dans l'exemple représenté, l'image a une forme carrée, et il en est de même de chaque pixel la composant. Une image peut comporter plusieurs centaines de pixels de côté.
L'intensité lumineuse au niveau du pixel R(i,j) résulte de la contribution de chaque onde lumineuse, se propageant, en amont de la pupille, selon une même direction angulaire 0,y résultant de chaque point d'émission EP d'un même sous-ensemble d'émission EPDjj, après focalisation par la lentille. L'indice ij correspond à une coordonnée angulaire de l'onde lumineuse qui, après focalisation par la pupille (ou auto-focalisation), converge vers le pixel R(i,j) sur la rétine.
Le support d'émission est segmenté en différents sous-ensembles d'émission EPDjj, chaque sous ensemble comportant plusieurs points d'émission EP répartis sur la surface d'émission, chaque sous-ensemble d'émission étant associé à une même direction de propagation angulaire Qjj, donnée par le vecteur d'onde kjj, vers la pupille.
La figure IB représente un autre sous ensemble EPDi+1 . Le sous-ensemble d'émission EPDj+l comporte différents points d'émission EP, chaque point étant associé à une même direction de propagation angulaire 0i+1J-, donnée par un même vecteur d'onde ki+1 . En aval de la pupille, chaque onde lumineuse, émise par chaque point du sous-ensemble d'émission EPDi+1 , converge jusqu'à un même pixel R(i + l,j) sur la rétine R. Le pixel R(i + l,j) est adjacent du pixel R(i,j) représenté sur la figure IA. Les directions angulaires 0,y, Qt+ qui permettent de former respectivement deux pixels adjacents sur la rétine, sont espacées d'un écart angulaire élémentaire /?. L'écart angulaire élémentaire correspond à un angle, en amont de la pupille, entre deux directions angulaires de propagation d'ondes lumineuse convergeant, en aval de la pupille, vers deux pixels adjacents R(i + 1, j), R(i, j)sur la rétine R. L'écart angulaire élémentaire /3 est typiquement inférieur à 0.1° ou 0.2°. Il est par exemple égal à 0.06°.
Comme décrit en lien avec l'art antérieur, il est avantageux que les points d'émission EP d'un même sous-ensemble d'émission EPDij soient répartis de façon pseudo-aléatoire sur le support d'émission 10. La figure IC représente un sous-ensemble de points d'émission configurés pour émettre une lumière se propageant, vers la pupille P, parallèlement à un même direction angulaire 0^. Le support d'émission s'étend parallèlement à la pupille, selon un axe X et un axe Y. Chaque point d'émission EP a des coordonnées (xEP, yEp) selon ces axes.
La figure 1D schématise la structure du dispositif de projection 1. Le dispositif de projection comporte le support d'émission 10, ce dernier étant relié à plusieurs sources de lumière 21 et plusieurs commutateurs 23. De préférence, chaque source de lumière est une source de lumière laser. Chaque commutateur permet de relier une électrode 13 à une alimentation électrique. Le support d'émission est formé de plusieurs couches transparentes superposées les unes aux autres : une première couche, dans laquelle sont formés des guides de lumière 11. Chaque guide de lumière est configuré pour recevoir une lumière cohérente, émise par une source laser 21, et pour propager la lumière cohérente le long du support d'émission. Chaque guide de lumière peut par exemple être formés de SiN (nitrure de silicium) déposé sur du verre. Chaque guide peut s'étendre selon une épaisseur et une largeur comprise entre 200 nm et 300 nm. une deuxième couche, dans laquelle sont formés des réseaux de diffraction 12, de telle sorte que chaque réseau de diffraction 12 est couplé avec un guide de lumière 11. Chaque réseau de diffraction est configuré pour extraire une partie de la lumière se propageant à travers le guide de lumière 11. Chaque réseau de diffraction 12 correspond à une variation périodique d'indice de réfraction, susceptible d'être modulée électriquement. Chaque réseau de diffraction 12 peut être formé d'inclusions, définissant un motif périodique, par exemple un réseau de Bragg, dans de l'oxyde de silicium (SiOz). Chaque inclusion est formée d'un matériau dont l'indice de réfraction est électriquement modulable, par exemple un cristal liquide. Les réseaux de diffraction 12 couplés à un même guide de lumière 11 sont espacés les uns des autres le long du guide de lumière, et sont considérés comme ponctuels. Lorsque la longueur d'onde de la lumière est de 532 nm, la période du motif du réseau de diffraction 12 peut être compris entre 300 nm et 400 nm. Un réseau de diffraction peut s'étendre selon 10 motifs périodiques, et s'étendre ainsi sur une longueur de quelques microns, par exemple entre 2 et 10 pm. une troisième couche, dans laquelle sont formées des électrodes transparentes 13, les électrodes étant configurées pour moduler électriquement l'indice de réfraction d'un matériau formant les réseaux de diffraction. Les électrodes transparentes peuvent être formées d'un matériau conducteur transparent, par exemple ITO (oxyde d'indium étain). Chaque électrode peut ainsi activer un réseau de diffraction sous l'effet de la modulation électrique. une quatrième couche, correspondant à un film holographique 14. Par film holographique, il est entendu un support photosensible susceptible d'enregistrer un hologramme. Le film holographique est supposé suffisamment fin pour être assimilé à une surface d'émission. Le film holographique peut être un photopolymère, par exemple du poly(méthacrylate de méthyle), ou une photorésine.
Le support d'émission 10 est de préférence formé sur une plaque. Il peut s'agir d'une plaque transparente 15 lorsque le dispositif est destiné à être intégré à une lunette. Il peut par exemple s'agir d'une plaque de verre ou de polycarbonate.
Sous l'effet d'une polarisation par une électrode 13, chaque réseau de diffraction ponctuel 12 relié à l'électrode peut être activé, au sens où il permet une extraction d'une partie de la lumière se propageant dans un guide de lumière 11 auquel il est couplé. La lumière extraite se propage vers une zone élémentaire du film holographique 14, la zone élémentaire stockant un hologramme. Sous l'effet de l'illumination, l'hologramme forme un point d'émission EP, émettant une onde lumineuse selon un vecteur d'onde k et une phase O prédéterminés. Ainsi, chaque réseau de diffraction 12, piloté par une électrode 13, permet un couplage d'un guide d'onde 11 avec un hologramme préalablement stocké dans le film holographique. La phase de l'onde lumineuse émise par le point d'émission dépend de l'information de phase stockée dans l'hologramme. Les ondes lumineuses émises par différents points d'émission EP d'un même sous-ensemble d'émission EPDj sont déphasées les unes par rapport aux autres de façon que l'ensemble de ces ondes lumineuses forme une onde cohérente, de même vecteur d'onde k^, par exemple plane, se propageant vers la pupille P selon une même direction angulaire 0f .
Ainsi, chaque point d'émission EP correspond à une superposition, parallèlement à la surface d'émission, entre un réseau de diffraction ponctuel 12 couplé à un guide de lumière 11, et d'une électrode 13, face à un hologramme du film holographique 14.
Les points d'émission sont répartis selon une surface d'émission S. Les guides de lumière 11 sont agencés parallèlement à la surface d'émission S. Il en est de même des électrodes 13. Ainsi, les électrodes 13 sont superposées aux guides de lumière 11. Parallèlement à la surface d'émission S, chaque électrode « croise » plusieurs guides de lumière, de façon à définir plusieurs intersections, chaque intersection correspondant à une position d'un point d'émission EP. Le terme « croiser » est à interpréter comme désignant une superposition d'une électrode et d'un guide de lumière. Sur la figure 1D, à des fins de simplification, on a représenté un guide de lumière 11 couplé à trois réseaux de diffraction 12, ces derniers étant connectés à trois électrodes différentes 13, ces dernières étant orientées perpendiculairement au guide de lumière 11.
Le film holographique 14 a préalablement fait l'objet d'un enregistrement holographique, schématisé sur la figure 1D. De façon connue, un hologramme est formé par une interférence entre deux ondes lumineuses émises par une source de lumière cohérente: une onde lumineuse objet et une onde lumineuse de référence. Les franges d'interférence générées sont mémorisées physiquement ou chimiquement dans le film holographique 14. Lors de la phase d'enregistrement, la lumière extraite d'un guide de lumière 11 fait office de faisceau de référence. Sur la figure 1D, on a représenté : par des flèches en pointillés, une lumière émise par la source de lumière laser et se propageant dans un guide de lumière 11; par des flèches en tirets plein, la lumière extraite de chaque guide de lumière 11, respectivement par trois réseaux de diffractions 12, sous l'effet d'une activation par les trois électrodes 13. Le faisceau objet est un faisceau se propageant vers le film holographique selon un vecteur d'onde k^, de façon à converger en un point
Figure imgf000014_0001
de la rétine par autofocalisation. Lors de l'étape d'enregistrement, le faisceau objet peut être émis par une source collimatée.
Sur la figure 1D, on a représenté trois faisceaux objets se propageant selon le même vecteur d'onde k j matérialisée par des flèches en tirets. Les faisceaux objets et chaque faisceau de référence sont émis par la même source de lumière laser. La phase d'enregistrement consiste à stocker des hologrammes, dans différentes zones élémentaires du film holographique 14, chaque enregistrement résultant d'une interférence entre le faisceau objet, se propageant selon un même vecteur d'onde k j (et donc une même direction angulaire 0^) et un faisceau de référence extrait d'un guide de lumière 11. Au cours de l'enregistrement : différentes zones élémentaires du film holographique 14 sont exposées à un faisceau objet de même vecteur d'onde kÿ, de façon à former un sous-ensemble d'émission EPDjy de points d'émission EP correspondant à la même direction de propagation. Lors de cette exposition, les points d'émission du sous-ensemble d'émission EPD^ sont illuminés par le faisceau de référence, ce dernier étant extrait des guides de lumière. Les autres zones élémentaires du film holographique 14, situées face à des points appartenant à d'autres sous-ensembles d'émission, sont masquées. différentes zones élémentaires du film holographique 14 sont respectivement exposées à différents faisceaux objets se propageant selon différents vecteurs d'onde, de façon à former des points d'émission associés à des directions d'émission e 0^ différentes.
La figure 1E illustre la phase d'utilisation du dispositif 1. Sur cette figure, on a représenté, sous forme grisée, les zones élémentaires du film holographique 14 ayant enregistré un hologramme lors de l'étape d'enregistrement holographique. Sous l'effet d'une activation par des électrodes 13, une partie de la lumière laser se propageant dans le guide de lumière 11 est extraite et se propage vers le film holographique 14, comme décrit en lien avec la figure ID. Sous l'effet de l'illumination extraite, chaque hologramme stocké dans le film photosensible diffracte une onde qui correspond à l'onde objet au moment de l'enregistrement, et en particulier selon la direction de propagation k^. L'onde diffractée est représentée par des tirets mixtes sur la figure 1E. Lors de l'utilisation du dispositif : les points d'émission EP correspondant à un même sous-ensemble d'émission EPDij, associé à un même vecteur d'onde /c, '-J ,, sont activés simultanément : on forme ainsi des ondes diffractées cohérentes, se propageant parallèlement à une même direction de propagation 0^ vers la pupille P : les ondes réfractées par la pupille convergent en un même pixel R(i, ) sur la rétine.
De façon simultanée, un autre sous-ensemble d'émission EPD^ji peut produire des ondes diffractées cohérentes se propageant vers la pupille P, selon direction de propagation 9^ les ondes réfractées par la pupille convergeant en un même pixel sur l'image formée au niveau de la rétine, les points d'émission du sous- ensemble d'émission EPD^ji étant illuminés par une lumière extraite d'autres guides de lumière illuminés par une autre source de lumière laser ou la même source de lumière laser et activés par le même groupe d'électrodes.
Des points d'émission EP de différents sous-ensemble d'émission EPDjj peuvent être activés séquentiellement, de façon à converger séquentiellement vers différents pixels sur la rétine.
Les électrodes 13 et les guides de lumière 11 sont répartis en formant des groupes. Un sous- ensemble d'émission EPDj correspond à des points d'émission EP formés par une superposition des électrodes d'un groupe d'électrode sur des guides de lumière du groupe de guides de lumière. Ainsi, chaque sous-ensemble d'émission EPDjj, formant un même pixel 7?(i, j), est associé à un seul groupe de guides de lumière 11 et à un seul groupe d'électrodes 13.
Du fait de la persistance rétienne, lorsque la fréquence d'activation des différents sous- ensembles d'émission est suffisamment rapide, l'utilisateur perçoit une image formée par les différents pixels R(i,f).
La conception d'un dispositif de projection tel que précédemment décrit est confrontée à des contraintes de compacité : on considère que le diamètre Dp d'une pupille est de l'ordre de 4 mm. Par ailleurs, la surface d'émission S est supérieure à la surface d'une pupille, de façon que l'œil puisse se déplacer en vis-à-vis de la surface, sans qu'une dégradation de l'image formée sur la rétine ne soit perçue.
Un autre impératif concerne la densité des points d'émission. Chaque pixel R(i, de l'image projetée sur la rétine correspond à un sous-ensemble d'émission EPDjj de points d'émission EP associé à une même direction de propagation9j . Plus le nombre de points d'émission EP contribuant au même pixel est élevée, meilleure est la qualité du pixel. Le nombre de points d'émission EP d'un même sous-ensemble d'émission EPDjj est de préférence supérieur à 40, voire supérieur à 55 ou 60. Par ailleurs, le nombre de sous-ensembles des points d'émission EPDj correspond au nombre de pixels
Figure imgf000016_0001
formés sur l'image. Afin d'augmenter le nombre de pixels de l'image formée sur la rétine, il faut augmenter le nombre de sous-ensembles d'émission EPDij respectivement associés à différentes directions de propagation 6^.
La figure 2 illustre un agencement d'électrodes et de guides de lumière tel que décrit dans US9632317. Selon cet agencement : les guides de lumière 11 s'étendent, selon une surface parallèle à la surface d'émission, selon des courbes sinusoïdales, le long d'un axe longitudinal X. Deux guides de lumière adjacents sont translatés l'un par rapport l'autre, perpendiculairement à l'axe X. les électrodes 13 s'étendent, selon une surface parallèle à la surface d'émission, selon des courbes sinusoïdales, le long d'un axe latéral Y. Deux électrodes adjacentes sont translatées l'une par rapport l'autre, perpendiculairement à l'axe Y.
Les guides de lumières sont reliés à des sources de lumière laser 21, par exemple des diodes laser. Les électrodes 13 sont connectées à des commutateurs 23. Chaque commutateur est configuré pour activer ou désactiver chaque électrode auquel il est relié.
D'autres agencements de guides de lumière et d'électrodes sont possibles, par exemple l'agencement décrit dans la demande FR2105017.
Cependant, quel que soit l'agencement des guides de lumière et des électrodes, le nombre de sources de lumière laser différentes à utiliser est élevé. Par exemple, le dispositif décrit dans US9632317 comporte 400 sous-ensembles d'émission, chaque sous-ensemble d'émission étant formé par 10 guides d'onde. Cela nécessite le recours à 400 sources de lumière laser.
Afin de réduire le nombre de sources de lumière laser, les inventeurs proposent de coupler différents guides de lumière 11 à une même source laser 21, de façon à former simultanément différents pixels, dits pixels jumeaux, espacés les uns des autres. L'intensité de la lumière se propageant dans les guides de lumière reliés à une même source de lumière peut être modulée en disposant un modulateur 22 entre chaque guide de lumière relié à la source laser. Ainsi, l'intensité de chaque pixel jumeau peut être ajustée indépendamment. En général, le nombre de modulateur associé à chaque source de lumière laser correspond au nombre de pixels jumeaux pouvant être simultanément formés par la source de lumière laser. A chaque pixel jumeau correspond un sous-ensemble d'émission, dit sous-ensemble d'émission jumeau. Cependant, les inventeurs ont constaté que l'utilisation d'une même source de lumière laser pour former simultanément des pixels jumeaux peut conduire à l'apparition d'interférences au niveau de l'image formée sur la rétine. Cela provient du fait que la même source de lumière laser est à l'origine de différentes ondes lumineuses cohérentes qui se propagent respectivement vers différents pixels, ce qui peut générer des interférences croisées.
Les figures 3A à 3C illustrent des distributions spatiales d'intensité d'ondes lumineuses se propageant vers un pixel de la rétine. Des études expérimentales ont montré que l'intensité lumineuse, formée par un sous-ensemble d'émission EPDij, autour d'un pixel de la rétine peut être modélisée par une somme de deux gaussiennes bidimensionnelles: une première gaussienne bidimensionnelle, d'intensité Ilt et le demi-waist wlt qui représente le signal utile ; une deuxième gaussienne bidimensionnelle, d'intensité I2, et de le demi-waist w2, qui représente le bruit. La largeur w2 est due à des effets de diffraction par les points d'émissions EP. Plus ces derniers sont de taille réduite, plus les effets de diffraction augmentent.
Le terme « waist », signifiant littéralement taille, correspond à une largeur caractéristique. Il s'agit usuellement la largeur de la gaussienne correspondant à une hauteur égale à la hauteur maximale multipliée par e~2.
Si x désigne une coordonnée le long d'une ligne tracée sur l'image projetée sur la rétine, centrée sur un pixel 7?(i,y), l'intensité de la lumière produite par le sous-ensemble d'émission EPDj peut être exprimée selon la relation :
Figure imgf000017_0001
avec
Figure imgf000017_0002
f0 est la focale de l'œil ;
Dp est le diamètre ou la diagonale du support telle que représentée sur la figure IC ;
A est la longueur d'onde.
La figure 3A représente l'intensité /(%) (axe des ordonnées) après normalisation par l'intensité maximale mesurée à la coordonnée x=0, en fonction de x (axe des abscisses - unité pm). Sur la figure 3A, on a représenté l'intensité modélisée (courbe a), ainsi que les deux gaussiennes correspondant respectivement au signal utile et au bruit : courbes b et c. L'expression (1) peut être exprimée en fonction d'un angle ipx par rapport à une direction de référence reliant la pupille au centre du pixel. L'angle ipx est obtenu à partir de x selon :
Figure imgf000018_0001
avec
Figure imgf000018_0002
La figure 3B représente l'intensité I( x) (axe des ordonnées) après normalisation par l'intensité maximale modélisée à la coordonnée ipx=0, en fonction de ipx (axe des abscisses - unité degré). Sur la figure 3B, on a représenté l'intensité modélisé (courbe a), ainsi que les deux gaussiennes correspondant respectivement au signal utile et au bruit : courbes b et c.
Les figures 3A et 3B ont été établies en considérant que chaque point d'émission s'étend selon un disque de 10 pm de diamètre.
Lorsqu'une même source de lumière laser illumine deux sous-ensembles d'émission jumeaux différents EPDjj, EPDjiji afin d'éviter l'apparition de bruit sur l'image du fait des interférences croisées, il est préférable que les deux gaussiennes modélisant le bruit, correspondant aux courbes c) des figures 3A et 3B, ne se recouvrent pas, ou le moins possible. Ainsi, les directions angulaires
Figure imgf000018_0003
respectivement associées aux deux sous-ensembles d'émission jumeaux
EPDj , EPDjiji sont de préférence espacées d'un écart angulaire O-min supérieur ou égal à l'angle 2fl2, c'est-à-dire deux fois le demi-waist de la gaussienne représentative du bruit.
Les pixels 7?(i, j) et R(i'>j') respectivement définis par les deux sous-ensembles d'émission EPDjj, EPDj>j> sont désignés par le terme « pixels jumeaux », car ils sont générés simultanément par la même source de lumière laser. Les sous-ensembles d'émission EPDjj, EPDj>j> respectivement associés aux pixels jumeaux
Figure imgf000018_0004
sont appelés sous- ensembles d'émission jumeaux. Les pixelsjumeaux sont écartés, sur l'image formée sur la rétine, d'un angle minimal supérieur à l'angle 2fl2, de façon éviter les interférences croisées. Les sous- ensembles d'émission jumeaux sont configurés pour être simultanément activés par des électrodes, de façon à afficher simultanément les pixels jumeaux.
La figure 4 illustre des projections, sur la rétine, de rayons à partir d'un même point de la pupille P. On a représenté les pixels de l'image formée sur la rétine, sous la forme d'un quadrillage. On a également représenté quatre pixels « jumeaux », correspondant à des pixels sombres. Autour de chaque pixel jumeau, on a tracé un cercle en tirets dont le diamètre est égal à 2 fois le demi waist w2 de la gaussienne représentative du bruit. Afin d'éviter un recouvrement de deux gaussiennes, représentatives du bruit, différentes, ce qui serait propice à la formation d'interférences croisées, la distance entre deux pixels jumeaux doit être supérieure à une distance minimale wmin telle que wmin = 2w2.
On a également représenté l'écart angulaire élémentaire /3 entre deux pixels adjacents, évoqué en lien avec la figure IB.
La distance minimale wmin peut être exprimée en écart angulaire minimal Slmin. En utilisant (3), on peut écrire
Figure imgf000019_0001
L'écart angulaire minimal Slmin est égal à 2fl2 avec fl2 = asin -y (6')
Ainsi, un aspect important de l'invention est que deux pixels jumeaux sont distants l'un de l'autre selon un écart angulaire fl supérieur ou égal à l'écart angulaire minimal Slmin. L'écart angulaire minimal est défini par la modélisation du bruit affectant le pixel lorsque plusieurs pixels jumeaux sont formés. L'écart angulaire minimal est de k fois l'écart angulaire élémentaire P séparant deux pixels adjacent, où k est un entier supérieur ou égal à 2.
Les inventeurs ont quantifié le rapport signal sur bruit associé à l'intensité projetée par chaque pixel. L'intensité projetée correspond à la réponse percussionnelle du système formé par le support d'émission, la pupille et la lentille, usuellement désignée par l'acronyme PSF (Point Spread Function). La PSF correspond à l'image d'un point sur la rétine. La figure 3C illustre la PSF, en représentant une distribution spatiale de l'intensité sur la rétine. Sur la figure 3C, l'axe des ordonnées correspond à l'intensité lumineuse /(%) de l'image formée sur la rétine et l'axe des abscisses correspond à une distance x par rapport à l'origine, l'origine correspondant au centre du pixel formé sur la rétine.
Le rapport signal sur bruit (SNR) est tel que :
Figure imgf000019_0002
/(O) est la hauteur du pic central ; w est le demi-waist de la gaussienne représentative du signal utile, décrit en lien avec les figures 3A et 3B ; max (/(%)) représente la valeur maximale de l'intensité en dehors du pic central |x|>W d'intensité.
Les inventeurs ont calculé le rapport signal sur bruit d'un pixel obtenu par un sous-ensemble d'émission de 80 points d'émission sur une surface d'émission de dimensions 6 mm par 6 mm. Afin de simuler l'effet de pixels jumeaux voisins du pixel modélisé, ils ont supposé que chaque point d'émission EP contribuant à un pixel jumeau forme une onde plane, dont l'intensité est modulée par une enveloppe gaussienne, telle que décrite en lien avec les figures 3A à 3C (gaussienne représentative du bruit).
Le champ électrique de l'onde plane est tel que : x2 +y2
E(x, y) oc ei kxX+kyy' ei<t>e w 2 (8) avec
Figure imgf000020_0001
où : xEP et yEP correspondent aux coordonnées du point d'émission EP sur la support d'émission 10, tels que représenté sur la figure IC ;
Zo est la distance entre le support d'émission 10 et la pupille ; x et y sont des coordonnées sur la rétine, selon les axes X et Y représentés sur la figure IC. Il est supposé que le support d'émission est parallèle à la rétine ou peut être considéré comme tel.
O est un déphasage de l'onde lumineuse émise par le point d'émission EP, ce déphasage étant ajusté en fonction des coordonnées de chaque point d'émission de façon que l'onde résultant des différents points d'émission du même sous-ensemble d'émission soit une onde plane.
Figure imgf000020_0002
ou 6 et Qy sont les composantes de I angle de propagation 0^ par rapport aux axes X et Y respectivement. Les inventeurs ont utilisé l'expression (8) pour simuler une image formée uniquement par un pixel central et quatre pixels voisins régulièrement répartis autour du pixel central. Par pixel voisin, on entend un pixel situé dans le voisinage du pixel central. Il ne s'agit pas du pixel adjacent. Afin d'estimer le bruit dans l'image, le signal utile des quatre pixels voisins a été supprimé. On a conservé le bruit de fond généré autour de chaque pixel : pixel central et pixels voisins. Les quatre pixels voisins ont été disposés à différentes distances du pixel central.
Dans une première configuration, on a simulé des pixels voisins formés par des ondes cohérentes avec l'onde lumineuse formant le pixel central. Ce cas est représentatif de l'utilisation d'une même source de lumière laser pour illuminer respectivement chaque sous- ensemble d'émission formant chaque pixel. Il s'agit de la configuration selon l'invention, dans laquelle on cherche à maximiser le nombre de sous-ensembles d'émission illuminés par une même source de lumière laser. Il s'agit également la configuration la moins favorable relativement à la formation d'interférences croisées.
Dans une deuxième configuration, on a simulé des pixels voisins formés par des ondes lumineuses non cohérentes avec l'onde lumineuse formant le pixel central. Ce cas est représentatif de l'utilisation de cinq sources de lumière laser différentes pour illuminer respectivement chaque sous-ensemble d'émission formant chaque pixel. Il s'agit d'une configuration de référence, représentative de l'art antérieur.
La figure 5A montre l'évolution du rapport signal sur bruit SNR, tel que défini dans l'expression (7) (axe des ordonnées) en fonction de la distance angulaire entre le pixel central et chaque pixel voisin (axe des abscisses - unité degré). La courbe a) correspond à la configuration selon l'invention : le pixel central et chaque pixel voisin sont des pixels jumeaux. La ligne en pointillés correspond au rapport signal sur bruit du pixel central sans prise en compte des pixels voisins. La courbe b) correspond à la configuration de référence.
La figure 5B montre des images simulées en considérant des distances entre le pixel central et le pixel voisin de 5 pm, 25 pm et 525 pm. Ces distances correspondent respectivement à des écarts angulaires de 0.0125°, 0.062°, et 1.35°. Sur la figure 5B, on a pris en compte la configuration selon l'invention. On observe le bruit de fond et son atténuation au fur et à mesure que la distance entre pixels jumeaux augmente.
La figure 5C montre des images similaires à celles représentées sur la figure 5B, en prenant en compte la configuration de référence. La figure 5A montre que des pixels jumeaux trop rapprochés se traduisent par une forte diminution du SNR. En éloignant les pixels jumeaux d'un angle supérieur à 1°, voire à 1.5°, l'impact sur le SNR est plus faible. Au-delà de 2°, l'impact sur le SNR est négligeable.
Les figures 6A et 6B schématisent une méthode d'adressage selon l'art antérieur. De manière simplificatrice, sur ces figures, on a représenté des guides de lumière 11 et des électrodes 13 linéaires, les électrodes étant perpendiculaires aux guides de lumière. Il y 16 guides de lumière Hi, II2...II16 et quatre électrodes 13i, 132, 13a, 134. Chaque guide de lumière est relié à une source de lumière laser 21. Chaque électrode 13 est reliée à un commutateur 23 : les électrodes 13i, 13a sont reliées à un premier commutateur 23i et les électrodes 132, 134 sont reliées à un deuxième commutateur 232. Les commutateurs sont passants et reliés à une alimentation électrique.
Chaque point d'émission EP, schématisé par une forme ovale, est disposé à l'intersection d'un guide de lumière et d'une électrode. A chaque point d'émission est assigné un label, compris entre 1 et 16, identifiant le sous-ensemble d'émission EPD auquel appartient le point d'émission. Dans cet exemple, chaque sous-ensemble d'émission EPD comporte quatre pixels. On dénombre 16 sous-ensembles d'émission différents. La figure 6B représente les 16 pixels respectivement formés par les 16 sous-ensemble d'émission après auto-focalisation. Les sous-ensembles d'émission 1 et 9 sont activés lorsque les électrodes 13i et 133 sont activées, et lorsque le laser relié aux guides d'onde lli et 118 est activé. Sur la figure 6B, on a représenté, par un cadre en gras, les pixels formés lorsque les électrodes 132 et 134 sont activées.
Les figures 7A et 7B schématisent une méthode d'adressage selon l'invention. On utilise uniquement deux laser 21i, 2I2, ces derniers étant couplés à 8 guides d'ondes différents. Le dispositif comporte des modulateurs 22 disposés entre chaque laser et un ensemble de guides d'onde. Les modulateurs permettent une modulation de l'intensité de la lumière se propageant vers chaque sous ensemble d'émission. La modulation d'intensité permet de former des pixels de différentes intensités lumineuses avec un même laser. Sur la figure 7A, les points d'émission grisés sont couplés au laser 2I2. Il en est de même sur la figure 7B : les pixels grisés sont émis par une illumination de sous-ensembles d'émission par le laser 2I2.
La figure 7B montre les pixels obtenus : suite à l'activation du laser 21i et du commutateur 234: cela permet un affichage des pixels jumeaux 1, 2, 3 et 4 : pixels affichés en blanc et encadrés par un trait mince. suite à l'activation du laser 21i et du commutateur 232 : cela permet un affichage des pixels jumeaux 9, 10, 11 et 12 : pixels affichés en gris et encadrés par un trait mince, suite à l'activation du laser 212 et du commutateur 23i : cela permet un affichage des pixels jumeaux 5, 6, 7, 8 : pixels affichés en blanc et encadrés par un trait gras. suite à l'activation du laser 212 et du commutateur 232 : cela permet un affichage des pixels jumeaux 13, 14, 15 et 16 : pixels affichés en gris et encadrés par un trait gras.
On peut ainsi former 16 pixels en utilisant seulement deux diodes laser.
Les modulateurs 22 permettent de moduler l'intensité des pixels 1, 2, 3, 4, 9, 10, 11 et 12, activés par le premier laser 21i, ainsi que l'intensité des pixels 5, 6, 7, 8, 13, 14, 15 et 16 activés par le deuxième laser 2I2. Afin que les intensités des pixels 1, 2, 3 4 d'une part et 9, 10, 11, 12 d'autre part puissent être modulées indépendamment les unes des autres, on active successivement les alimentations 23i et 232.
Les pixels 1 et 9 sont respectivement générés par un premier sous-ensemble d'émission, rassemblant les points d'émission portant, sur la figure 7A, le label 1 et un deuxième sous- ensemble d'émission, rassemblant les points d'émission portant, sur la figure 7A, le label 9. Les points d'émission appartenant respectivement aux premier et deuxième sous-ensembles d'émission sont formés sur les mêmes guides d'onde, reliés au même modulateur 22. Afin de pouvoir ajuster indépendamment les intensités des pixels 1 et 9, le premier sous-ensemble d'émission (pixel 1) est activé par des premières électrodes (13i, 183) tandis que le deuxième sous-ensemble d'émission (pixel 9) est activé par des deuxièmes électrodes (132, 134). L'activation séquentielle des premières et deuxièmes électrodes permet l'affichage séquentiel des pixels 1 et 9. Cela permet la modulation de leurs intensités respectives en ajustant le modulateur lors de chaque affichage. Cet aspect concerne également les pixels 2 et 10, 3 et 11, 4 et 12, 5 et 13, 6 et 14, 7 et 15, 8 et 16. Ainsi, le recours à une activation séquentielle de différentes électrodes est pertinente lorsque les points d'émission de différents sous-ensembles d'émission sont répartis sur des mêmes guides d'onde. La sélection d'une électrode permet de n'activer qu'un seul sous-ensemble d'émission sur lesdits guides d'onde. Cela permet l'affichage séquentiel des pixels respectivement associés aux sous-ensembles d'émission formés sur des guides d'onde communs.
Sur les figures 8A et 8B, on a représenté un agencement similaire à celui décrit en lien avec les figures 7A et 7B. Sur ces figures, seul le commutateur 23i est passant : cela permet un affichage simultané des pixels 1, 2, 3, 4 (avec la source laser 21i) et des pixels 5, 6, 7 , 8 (avec la source laser 212). Les pixels 1, 2, 3 et 4 sont jumeaux : pixels représentés en blanc sur la figure 8B, encadrés par un trait fin. Il en est de même des pixels 5, 6, 1 , 8 : pixels représentés en gris sur la figure 8B, encadrés par un trait fin. Les pixels non affichés sont encadrés par un cadre en pointillés : il s'agit des pixels 9, 10, 11, 12, 13, 14 et 15.
Les figures 9A et 9B représentent une configuration symétrique : seul le commutateur 232 est passant: cela permet un affichage des pixels 9, 10, 11, 12 (avec la source laser 21i) et des pixels 13, 14, 15, 16 (avec la source laser 212). Les pixels 9, 10, 11 et 12 sont jumeaux : pixels représentés en blanc sur la figure 9B, encadrés par un trait gras. Il en est de même des pixels 13, 14, 15 et 16 : pixels représentés en gris sur la figure 9B, encadrés par un trait gras. Les pixels non affichés sont encadrés par un cadre en pointillés : il s'agit des pixels 1 à 8.
Les configurations schématisées sur les figures 8A-8B ainsi que 9A-9B peuvent être successivement utilisées, selon une période de répétition suffisamment élevée pour que, sous l'effet de la persistance rétinienne, l'ensemble des pixels apparaissent simultanément affichés. Le passage d'une configuration à l'autre est effectué par commutation des commutateurs 23i et 232. La commutation permet de n'activer qu'un seul sous-ensemble d'émission parmi différents sous-ensembles d'émission disposés sur des guides d'ondes communs. Les sous-ensembles d'émission reliés à une même source de lumière laser, et répartis sur des guides d'onde différents les uns des autres, activés par des électrodes communes, forment des pixels jumeaux : ils sont simultanément activés, par les électrodes, de façon à former simultanément plusieurs pixels.
La largeur de la gaussienne bidimensionnelle w2 représentant le bruit autour d'un pixel dépend de la taille des points d'émission EP. Plus la taille des points d'émission diminue, plus les effets de diffraction augmentent. Les inventeurs ont étudié l'influence de la taille des points d'émission sur le SNR. Pour cela, ils ont effectué la modélisation décrite en lien avec la figure 5A (courbe a) pour différentes tailles de points d'émission.
La figure 10 représente l'évolution du SNR, en fonction de l'écart angulaire entre le pixel central et quatre pixels voisins jumeaux, pour différentes tailles comprises entre 5 pm et 40 pm. On a également représenté le SNR obtenu avec un pixel seul pour chaque taille : cf. lignes en pointillés. La figure 10 a été établie en se basant sur des points d'émission en forme de disque On observe que plus la taille des points d'émission est faible, plus le SNR est dégradé. Il est en particulier préférable que la taille de chaque point d'émission soit supérieure ou égale à 10 pm lorsqu'on utilise des points d'émission circulaires.
Exemple de dimensionnement.
Compte tenu de ce qui précède, on peut dimensionner un dispositif 1 comportant un support d'émission 10 définissant un champ d'observation de 15°. Le support d'émission s'étend sur surface de 6mm x 6 mm. Son diamètre Dp est considéré comme étant de 6 mm. Chaque guide d'onde 11, de largeur 300 nm, était espacé l'un de l'autre d'une période dn= 1.5 pm. Chaque électrode est espacée l'une de l'autre d'une période dî3 = 5 pm. On utilise un nombre de guides d'onde Nu = 9 et un nombre d'électrodes Nî3 = 9 par sous-ensemble d'émission EPD.
On peut ainsi former un nombre de pixels Npix tel que
Figure imgf000025_0001
Compte tenu des valeurs précédemment indiquées, le nombre de pixel Npix est égal à 59000, soit 243 x 243.
En utilisant une configuration telle que représentée sur les figures 6A et 6B, le nombre de sources de lumière laser serait de 444.
En prenant en compte des points d'émission de taille 10 pm x 10 pm, on obtient un écart minimal = 2fl2 = 1.87°, on peut répartir les pixels jumeaux selon un pavage carré, tel que représenté sur la figure 11. Un premier groupe de pixels jumeaux peut comporter 8x8 pixels, répartis régulièrement selon une maille carrée selon le pas spatial de 750 pm, soit une largeur totale d'image de 5.5 mm. Les autres groupes de pixels sont disposés régulièrement dans un cadre de côté 5.5 mm, soit par groupes de 8x8, soit par groupes de 7 x 7. On aboutit à un total de dix groupes de pixels jumeaux, ce qui requiert uniquement dix diodes laser. Sur la figure 12, on a représenté le premier groupe de pixels, contenant 8x8 pixels, et un deuxième groupe de pixels, comportant 7x7 pixels.
Le nombre de sources de lumière laser nécessaire pour paver régulièrement l'image peut être estimé par l'expression :
Figure imgf000025_0002
où FOV correspond au champ d'observation et 11 correspond à l'écart angulaire entre deux pixels jumeaux. Ntaser correspond au nombre de laser dans la configuration de référence, soit 444 lasers.
Plus le nombre de sources de lumière laser est faible, plus le nombre de pixels jumeaux augmente, ce qui, pour une taille d'image fixée, est susceptible d'augmenter le bruit. Les inventeurs ont calculé un facteur de bruit r], qui correspond à un ratio entre le bruit obtenu par une configuration d'un pixel central entouré de 4 pixels voisins, respectivement avec 5 sources laser différentes et avec une même source laser. Cela revient à comparer les bruits respectivement obtenus dans les configurations selon l'invention et de référence décrites en lien avec les figures 5A à 5C.
Le facteur de bruit est exprimé selon l'expression :
Figure imgf000026_0001
où B et B2 sont respectivement les amplitudes de bruit respectivement dans la première configuration (invention) et la configuration de référence. Chaque amplitude de bruit est telle que B= max (/(%)) dans la configuration concernée. Il s'agit du dénominateur de l'expression (7).
Le facteur de bruit r], exprimé en tant que pourcentage, est représenté sur la figure 12 : courbe a : axe des ordonnées de gauche. Sur la figure 12 l'axe des abscisses correspond à l'angle minimal entre pixels jumeaux, unité degré. La courbe b : représente le nombre de sources de lumière laser nécessaire au système (axe des ordonnées de droite) en fonction du pas angulaire entre deux pixels jumeaux (axe des abscisses). Plus le pas angulaire diminue plus le nombre de sources de lumière diminue également. On peut voir qu'en considérant un pas angulaire compris entre 1.5° et 2°, par exemple 1.8 ou 1.9 °, on obtient un facteur de bruit acceptable pour un nombre raisonnable des sources laser. En réduisant l'angle entre deux pixels jumeaux, on peut mettre en oeuvre un nombre réduit de sources de lumière laser, au détriment de forts effets d'interférences croisées. En augmentant l'angle entre deux pixels jumeaux, les effets d'interférence croisées se réduisent, au détriment du nombre de sources de lumière laser à utiliser. Sur la figure 12, on a prolongé la courbe jusqu'à la configuration de l'art antérieur (444 sources laser)
L'invention pourra être mise en oeuvre sur des dispositifs portables de réalité augmentée, en particulier des lunettes, ou des visières, ou des écrans, et de façon plus générale, sur des surfaces, destinées à être disposées face à un œil de façon à former une image se superposant à l'image que perçoit l'œil sur la surface ou à travers la surface.

Claims

26 REVENDICATIONS
1. Dispositif (1) de projection d'une image sur la rétine d'un œil, l'image étant composée de plusieurs pixels, le dispositif comportant :
- des sources de lumière laser (21) ;
- un support d'émission (10), comportant :
• des guides de lumière (11), chaque guide de lumière étant relié à une source de lumière et à une pluralité de réseaux de diffraction (12), répartis le long du guide de lumière, chaque réseau de diffraction étant modulable électriquement pour extraire une partie de la lumière se propageant dans le guide de lumière auquel il est relié ;
• des électrodes (13), chaque électrode étant configurée pour moduler des réseaux de diffraction reliés à différents guides de lumière ;
• des points d'émission (EP), chaque point d'émission étant formé au niveau d'un réseau de diffraction, et s'étendant entre une électrode et un guide de lumière, chaque point d'émission étant configuré pour émettre une lumière, selon une direction angulaire (Qÿ), suite à une extraction d'une lumière se propageant dans le guide de lumière ; le dispositif étant tel que : différents points d'émission (EP) sont configurés pour émettre la lumière selon une même direction angulaire (0^), de façon à converger sur la rétine, en formant un même pixel (R(i,j)), lesdits points d'émission définissant un sous-ensemble d'émission (EPDj ), de façon qu'à chaque sous-ensemble d'émission correspond une direction angulaire d'émission de la lumière ; deux pixels adjacents (R(j,j), (R(i + 1,/))) de l'image sont formés par deux sous- ensembles d'émission (EPDij, EPDi+1 j)) , respectivement associés à deux directions angulaires (0,y, 0i+1 ) différentes et espacées d'un écart angulaire élémentaire (/3); le dispositif étant caractérisé en ce que :
- une même source de lumière est reliée à différents guides de lumière, lesdits guides de lumière définissant différents sous-ensembles d'émission, dits jumeaux, configurés pour former simultanément différents pixels, dits pixels jumeaux, lorsque la source de lumière est activée, les sous-ensembles d'émission jumeaux étant associés à la source de lumière ;
- les directions angulaires respectives de chaque sous-ensemble d'émission jumeau sont espacées les unes des autres d'un écart angulaire (fl) supérieur ou égal à un écart angulaire minimal
Figure imgf000029_0001
l'écart angulaire minimal correspondant à k fois l'écart angulaire élémentaire (/3), k étant supérieur ou égal à 2 ;
- de telle sorte que les pixels jumeaux, simultanément formés sur la rétine, sont décalés d'au moins l'écart angulaire minimal.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les points d'émission de différents sous- ensembles d'émission jumeaux, sont reliés à une même électrode.
3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel :
- plusieurs sources de lumière sont respectivement reliées à différents guides de lumière, pour former différents sous-ensembles d'émission jumeaux, chaque sous-ensemble d'émission jumeau étant associé à une même source de lumière;
- les directions angulaires respectives de chaque sous-ensemble d'émission jumeau sont espacées les unes des autres d'un écart angulaire supérieur à l'écart angulaire minimal.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les guides d'ondes, reliés à une même source de lumière, et formant un sous-ensemble d'émission jumeau sont différents d'autres guides d'ondes, reliés à ladite source de lumière, et formant un autre sous-ensemble d'émission jumeau.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'écart angulaire minimal (nmi„) est supérieur ou égal à 0.5° ou à 1°.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- le diamètre ou la diagonale des points d'émission est inférieur ou égal à 10 pm, l'écart angulaire minimal étant supérieur à 1.5 ;
- le diamètre ou la diagonale des points d'émission est compris entre 10 pm et 20 pm, l'écart angulaire minimal étant supérieur à 0.8 ;
- le diamètre ou la diagonale des points d'émission est supérieur à 20 pm, l'écart angulaire minimal étant supérieur à 0.5 ;
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le diamètre ou la diagonale chaque point d'émission est supérieur à 5 pm.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel - les guides de lumière reliés à une même source de lumière définissent des premiers sous- ensembles d'émission jumeaux et des deuxièmes sous-ensembles d'émission jumeaux, de façon à former respectivement des premiers pixels jumeaux et des deuxièmes pixels jumeaux ;
- les points d'émission de chaque premier sous-ensemble d'émission jumeau sont reliés à des premières électrodes ;
- les points d'émission de chaque deuxième sous-ensemble d'émission jumeau sont reliés à des deuxièmes électrodes, différentes des premières électrodes ;
- le dispositif comporte un commutateur (33), pour alimenter soit les premières électrodes, soit les deuxièmes électrodes, de façon que la lumière émise par la source de lumière soit extraite séquentiellement soit par les points d'émission des premiers sous-ensemble d'émission, soit par les points d'émission des deuxièmes sous-ensemble d'émission, pour former séquentiellement, sur l'image, les premiers pixels jumeaux et les deuxièmes pixels jumeaux.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel pour au moins une source de lumière, différents modulateurs (22) sont respectivement interposés entre une source de lumière laser et différents guides de lumière reliés à la source de lumière, de façon à moduler une intensité de la lumière se propageant dans lesdits guides de lumière indépendamment pour différents guides de lumière relié à la source de lumière.
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel :
- une source de lumière est reliée à N différents sous-ensembles d'émission jumeaux, configurés pour former simultanément N pixels jumeaux, N étant un entier supérieur ou égal à 2 ;
- la source de lumière est reliée à N modulateurs (22), chaque modulateur s'étendant entre la source de lumière et les guides d'ondes formant un même sous-ensemble d'émission.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nombre de sous-ensembles d'émission jumeaux formés par au moins une source de lumière est supérieur ou égal à 20.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant moins de 20 sources de lumière différentes pour former une image, ou une partie d'image, d'au moins 200 pixels par 200 pixels. 29
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un film holographique (14), subdivisé en différents hologrammes, chaque hologramme étant associé à un réseau de diffraction (12), et configuré pour émettre l'onde lumineuse, selon la direction d'émission (0^), sous l'effet d'une lumière extraite par le réseau de diffraction auquel il est associé, chaque association entre un hologramme et un réseau de diffraction formant un point d'émission (EP) de lumière.
14. Lunette, comportant des verres de lunette, la lunette comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'empilement (10) étant formé sur au moins un verre de la lunette.
15. Procédé de paramétrage d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, le paramétrage comportant : a) modélisation d'une distribution spatiale du bruit entre deux pixels jumeaux, en modifiant l'écart angulaire minimal ; b) estimation de l'écart angulaire minimal en fonction de la distribution spatiale.
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