FR3011092A1 - Lunettes a affichage de donnees munies d'un ecran anti-eblouissement - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne des lunettes (1) munies d'au moins un verre (2) et destinées à être portées par un utilisateur, lesdites lunettes (1) comprenant des moyens d'affichage (7) permettant de projeter les données dans un champ de vision de l'utilisateur, et un écran anti-éblouissement (8) muni d'un coefficient de transmission variable permettant d'atténuer l'intensité d'une lumière incidente destinée à traverser le verre (2) vers ledit utilisateur, lesdits moyens d'affichage (7) et ledit écran anti-éblouissement (8) étant positionnés de manière à ce qu'une partie des rayons émis par lesdits moyens d'affichage (7) pour afficher lesdites données, rencontrent ledit écran anti-éblouissement (8), lesdites lunettes (1) étant configurées pour adapter le coefficient de transmission de l'écran anti-éblouissement (8) en fonction de l'intensité de la lumière incidente, l'écran anti-éblouissement (8) étant en outre configuré pour absorber les rayons émis dans sa direction par les moyens d'affichage (7).

Description

Lunettes à affichage de données munies d'un écran anti-éblouissement. La présente invention concerne des lunettes à affichage de données munies d'un écran anti-éblouissement.

Dans le domaine des dispositifs optiques portatifs munis de technologies liées au domaine de l'information et de la communication de données, il est connu des lunettes à affichage de données capables d'afficher des données ou des informations visibles par l'utilisateur qui les porte. Les informations sont superposées, par transparence ou non, à la scène qu'observe normalement l'utilisateur à travers les lunettes. Un tel dispositif d'affichage est un dispositif optronique permettant à un utilisateur de visualiser des informations, telles que du texte, des images ou de la vidéo, dans son champ de vision, sans avoir besoin de tourner ou de baisser la tête. Ainsi, l'utilisateur peut se déplacer et observer son environnement, en ayant simultanément accès à des informations. Ces informations peuvent concerner directement des objets et lieux qui sont vus à travers les lunettes, l'image pouvant être même interactive en ajoutant par exemple des signaux lumineux liés à la scène observée. Elles peuvent également être indépendantes de la vision instantanée de l'utilisateur, et fournir par exemple un accès à internet et/ou à une messagerie électronique, que l'utilisateur peut consulter tout en gardant une vision lui permettant de se déplacer ou d'agir librement. Il existe des lunettes munies de technologies d'affichage différentes. Dans la demande de brevet FR 2 976 089, est décrite une paire de lunettes comportant un ou deux projecteurs disposés sur les branches. Les projecteurs projettent une image devant le porteur des lunettes, celui-ci ayant besoin d'un support devant lui pour les percevoir. Comme cela est décrit dans la demande FR 2 941 786, les verres des lunettes peuvent servir de support, afin notamment de concevoir des lunettes à réalité augmentée. Des systèmes d'affichages plus sophistiqués permettent de faire apparaître les images en utilisant des verres munis de faces guidant la lumière dans le verre, une image formée est visible par l'utilisateur, tel que cela est montré dans le brevet US 7 751 122. Cependant, la difficulté des systèmes actuels concerne la visibilité des informations lorsque la luminosité est importante. En effet, dans ces conditions, le contraste des informations les rend peu ou plus visibles si l'intensité des informations n'est pas suffisante par rapport à une lumière incidente d'intensité élevée. De plus, lorsqu'un utilisateur se déplace, la luminosité est amenée à changer régulièrement et rapidement.

En outre, pour une paire de lunettes munie de verres solaires, ces verres nuisent à la visibilité des informations, notamment si elles sont en couleur. De plus, les verres solaires ne sont pas compatibles avec toutes les technologies d'affichage de données. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients, et vise à fournir une paire de lunettes à affichage de données utilisable et adaptable à toutes les situations, quelle que soit l'intensité lumineuse ambiante. Pour cela, les lunettes, qui sont munies d'au moins un verre et destinées à être portées par un utilisateur, comprennent des moyens d'affichage permettant de projeter des données dans un champ de vision de l'utilisateur, et un écran anti- éblouissement muni d'un coefficient de transmission variable permettant d'atténuer l'intensité d'une lumière incidente destinée à traverser le verre vers ledit utilisateur, lesdits moyens d'affichage et ledit écran anti-éblouissement étant positionnés de manière à ce qu'une partie des rayons émis par lesdits moyens d'affichage pour afficher lesdites données, rencontrent ledit écran anti-éblouissement, lesdites lunettes étant configurées pour adapter le coefficient de transmission de l'écran anti- éblouissement en fonction de l'intensité de la lumière incidente, l'écran antiéblouissement étant en outre configuré pour absorber les rayons émis dans sa direction par les moyens d'affichage. Avantageusement, une partie des rayons, préférentiellement une majorité, sont orientées de façon à atteindre directement l'oeil de l'utilisateur sans traverser l'écran anti-éblouissement, une partie des rayons pouvant néanmoins rencontrer ledit écran anti-éblouissement. Ainsi, les lunettes permettent, à partir d'un même support intégrant toutes les fonctions nécessaires, de lire les données affichées sur la zone d'affichage malgré une forte luminosité. Quelle que soit la luminosité de la lumière incidente, elles offrent une adaptation du coefficient de transmission de l'écran pour que le porteur des lunettes perçoive une luminosité d'intensité modérée quelle que soit la situation. En outre, comme l'écran anti-éblouissement absorbe la lumière provenant des données affichées sur la zone d'affichage, il évite une réflexion de cette lumière vers l'utilisateur. Cette réflexion est nuisible à une perception correcte et/ou une bonne lecture des données affichées sur la zone d'affichage. La commande du coefficient de transmission de l'écran anti-éblouissement et/ou des moyens d'affichage pourra avoir lieu aussi bien à l'aide de moyens de commande intégrés aux lunettes que situés à distance. De même l'information relative à la luminosité pourra provenir d'un capteur situé sur les lunettes ou à distance. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - l'écran anti-éblouissement comprend au moins une couche polarisée munie d'un coefficient d'absorption de la lumière, - le coefficient d'absorption est supérieur à 95%, voire à 99%, - le coefficient de transmission est déterminé par modulation de largeur d'impulsions, - la modulation est effectuée à fréquence fixe avec un rapport cyclique variable, - les lunettes comprennent des moyens de commande du rapport cyclique, - l'écran anti-éblouissement est disposé d'un deuxième côté du verre, la lumière incidente étant destinée à traverser le verre du deuxième côté du verre vers un premier côté, - ledit écran anti-éblouissement est muni d'une couche à polarisation verticale et d'une couche à polarisation horizontale, disposées sur le verre, - ledit écran anti-éblouissement est muni d'une couche à cristaux-liquides agencée entre les couches de polarisation, - l'écran anti-éblouissement est porté par le verre, - les moyens d'affichage sont configurés pour transmettre les rayons à l'aide du verre, - les moyens d'affichage de données comportent un substrat de transmission de sorte à guider la lumière, en particulier lesdits rayons, par réflexion interne dans le verre, - les moyens d'affichage de données comprennent une source de lumière apte à émettre lesdits rayons dans le verre, - les moyens d'affichage de données comprennent un générateur d'images, - les moyens d'affichage sont configurés pour maintenir l'intensité lumineuse d'affichage des données fixe, quelle que soit la valeur du coefficient de transmission. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter, accompagnée des dessins joints parmi lesquels : - la figure 1 illustre de façon schématique, une vue en perspective d'une paire de lunettes à affichage de données selon l'invention, - la figure 2 illustre de façon schématique, le principe de fonctionnement d'un mode de réalisation des lunettes selon l'invention, - la figure 3 illustre schématiquement une vue partielle en coupe, d'un véhicule dans lequel les lunettes sont utilisées.

Comme illustré aux figures 1 et 2, les lunettes 1 selon l'invention ont ici deux verres 2, deux branches 3 et une monture 4 sur laquelle sont fixés les verres 2. Dans la description de l'invention, le terme verre désigne l'objet fixé à la monture et à travers lequel le porteur des lunettes regarde la scène qui est devant lui. Le verre 2 peut être fabriqué dans un matériau en verre minéral ou organique par exemple, mais aussi dans tout autre matériau connu de l'homme du métier à cette fin. L'oeil 19 du porteur des lunettes 1 est situé d'un premier côté des verres, et la scène qu'il observe est située d'un deuxième côté des verres. Ainsi, la lumière incidente h arrive sur les verres en venant du deuxième côté, puis les traverse par la face extérieure des verres, et ressort par la face intérieure vers le porteur des lunettes 1. Les lunettes 1 comprennent des moyens d'affichage 7 de données en direction d'un champ de vision de l'utilisateur. Lesdits moyens d'affichage sont configurés pour émettre des rayons re permettant l'affichage des données. L'image contenant lesdites données se forme avantageusement au niveau d'un support virtuel, placé à quelques mètres ou à l'infini de façon à avoir une taille suffisante d'affichage desdites données. Les moyens d'affichage 7 de données sont configurés pour transmettre lesdits rayons à l'aide du verre. Les moyens d'affichage 7 comprennent alors, par exemple, une source de lumière telle qu'un générateur d'images apte à émettre dans le verre 2, et un substrat de transmission de sorte à guider les rayons re par réflexion interne dans le verre. Les lunettes comportent en outre un écran anti-éblouissement 8. Lesdits moyens d'affichage 7 et ledit écran anti-éblouissement 8 sont positionnés les uns par rapport aux autres, de manière à ce que les rayons émis re par lesdits moyens d'affichage 7 pour afficher lesdites données, rencontrent ledit écran antiéblouissement 8. Par exemple, l'écran anti-éblouissement 8 est disposé du deuxième côté du verre 2, par exemple sur la face extérieure des verres, de l'autre côté de l'utilisateur par rapport aux lunettes.

Pour diminuer l'éblouissement, l'écran anti-éblouissement 8 est muni d'un coefficient de transmission variable permettant d'atténuer l'intensité de la lumière incidente. Selon la valeur du coefficient de transmission, l'écran anti-éblouissement 8 laisse passer une partie plus ou moins importante de la lumière incidente. Le coefficient de transmission est déterminé par modulation de largeur d'impulsions. La modulation est effectuée à fréquence fixe, de préférence à au moins 100 Hz, avec un rapport cyclique définissant le coefficient de transmission de l'écran. L'écran anti-éblouissement 8 a donc un coefficient de transmission de la lumière qui varie périodiquement entre : - une valeur maximale, pour laquelle la transparence est maximale pendant un temps t1, et - une valeur minimale, pour laquelle la transparence est minimale pendant un temps t2. Un rapport cyclique a est déterminé par le ratio entre la durée t1 pendant laquelle la transmission est maximale, et la durée T de la période, et varie donc de 0 à 1 0 0 % : a1 En modifiant le rapport cyclique, le temps t1 pendant lequel la transparence est maximale est allongé ou raccourci, par rapport au temps t2 pendant lequel la lumière ne passe pas. Ainsi, en augmentant t1, le rapport cyclique augmente, et en augmentant t2, le rapport cyclique diminue. En valeur moyenne, le coefficient de transmission est ainsi dépendant de la valeur du rapport cyclique a. La scène située devant le porteur des lunettes 1 n'est donc visible que pendant une fraction de temps égale au rapport cyclique a. La luminosité apparente, à travers l'écran 8 à transmission variable, est donc diminuée par rapport à la luminosité réelle d'un facteur égal à (1-a ) . En outre, lesdites lunettes 1 sont configurées pour adapter le coefficient de transmission de l'écran 8 en fonction de l'intensité de la lumière incidente. Les lunettes permettent de la sorte, en plus d'afficher des données pour l'utilisateur, de le protéger d'une luminosité importante. Par conséquent, l'utilisateur peut lire les données affichées même par forte luminosité. Ainsi, le couplage d'une paire de lunettes à affichage de données et d'un système anti-éblouissement permet de conserver un contraste suffisant des informations affichées, indépendamment du niveau lumineux ou du niveau d'éblouissement de la scène devant laquelle le porteur desdites lunettes se trouve. Pour cela, les lunettes 1 comprennent ici des moyens de commande 9 du coefficient de transmission, soit en valeur instantanée, soit en valeur moyenne. Par exemple, en choisissant un rapport cyclique déterminé, on définit un coefficient de transmission correspondant. Ainsi, le rapport cyclique est variable et choisi en fonction de l'intensité lumineuse de la lumière incidente. Afin de mesurer l'intensité lumineuse de la lumière incidente, les lunettes 1 pourront comprendre un capteur de luminosité, non représenté, qui fournit la mesure aux moyens de commande 9. Les moyens de commande 9 déterminent la valeur du rapport cyclique en fonction de cette mesure. Sur la figure 2, on observe que la lumière incidente h traverse d'abord l'écran anti-éblouissement 8 puis le verre 2 pour arriver à l'oeil 19 de l'utilisateur. Le coefficient de transmission de l'écran anti-éblouissement 8 permet de diminuer l'intensité de la lumière incidente h pour le confort de l'utilisateur. Simultanément, les moyens d'affichage 7 projettent les rayons re qui arrivent en premier sur le verre 2. L'affichage des données sur le verre 2 engendre des rayons ru vers l'utilisateur lui permettant de percevoir les données. D'autres rayons rr, sont transmis en direction de l'écran anti-éblouissement 8. Pour éviter qu'une deuxième image des données s'affiche sur le verre 2 avec un décalage par rapport à l'image normale, à cause d'une réflexion des rayons rr sur l'écran anti-éblouissement 8, l'écran anti- éblouissement 8 est configuré pour absorber la lumière émise dans sa direction par les données affichées. Dans un mode de réalisation non limitatif, l'écran anti-éblouissement 8 comprend au moins une couche polarisée munie d'un coefficient d'absorption avantageusement supérieur à 95%, voire à 99%. Ainsi, les rayons rr qui arrivent sur l'écran anti-éblouissement 8 sont absorbés par la couche polarisée, et ne sont pas réfléchis vers l'oeil 19 de l'utilisateur. L'écran anti-éblouissement 8 est en outre muni d'une deuxième couche polarisée, l'une des deux couches est à polarisation verticale et l'autre à polarisation horizontale, et elles sont disposées sur le verre 2. L'écran anti-éblouissement 8 comprend aussi une couche à cristaux-liquides agencée entre les deux couches de polarisation. Les couches de polarisation polarisent chacune la lumière incidente dans une direction différente. Dans la couche à cristaux-liquides, la direction de la lumière polarisée est modifiée par les cristaux liquides. L'orientation des cristaux liquides détermine la direction de polarisation de la lumière. Ainsi lorsqu'ils sont orientés dans un sens qui modifie la polarisation dans une même direction que celle de la couche de polarisation qui suit, la lumière passe au travers. En revanche, si la direction est différente, la lumière n'est pas transmise au porteur des lunettes 1.

La modulation est effectuée en orientant les cristaux liquides dans la même direction que celle de la couche de polarisation suivante pendant le temps t1, pour transmettre la lumière, puis en l'orientant dans une direction différente pendant le temps t2, pour bloquer la lumière. Sur la figure 3, est représenté un dispositif d'aide à la conduite, de véhicule automobile 20 utilisant des lunettes 21 conformes à l'invention, sans que cette application doive être considérée comme limitative. On voit que par temps ensoleillé, notamment en fin de journée lorsque la hauteur du soleil S sur l'horizon est faible, la scène de route SR en avant du véhicule 20 est fortement éclairée. Le conducteur 24 risque donc non seulement d'être ébloui, mais peut aussi ne pas distinguer des détails de cette scène de route importants pour sa sécurité, par exemple des panneaux de signalisation avertissant de la proximité d'un danger, ou l'état de la chaussée sur laquelle il circule. Il en est de même pour la circulation nocturne, pendant laquelle le conducteur peut être ébloui par les feux des autres véhicules.

Les lunettes 21 servent alors à protéger le conducteur ou les passagers qui les portent, contre toute forme d'éblouissement ou de variation importante de l'intensité lumineuse incidente. Cependant, le conducteur 24 doit par exemple, avoir accès visuellement aux informations de pilotage, telles que celles affichées habituellement sur le tableau de bord, et qui ne sont pas accessibles si le coefficient de transmission en valeur moyenne est faible. Grâce à l'invention, ces informations sont directement affichées sur les lunettes 21, avec une intensité lumineuse déterminée pour qu'elles soient visibles par le porteur des lunettes 21. L'invention prévoit donc dans cette application, de munir le conducteur 24 d'une paire de lunettes 21 adaptatives pour moduler la quantité de lumière atteignant l'oeil du conducteur 24, et lui présenter simultanément des informations. Un seul verre de lunette a été représenté pour la clarté du dessin. En outre, ce dispositif comprend des moyens de commande 30 du coefficient de transmission, qui sont ici situés à distance des lunettes 21. Lesdits moyens de commande 30 sont par exemple agencés dans l'habitacle du véhicule 20, et communiquent les ordres de commande aux lunettes 21. Pour la commande du coefficient de transmission des verres de lunettes 21, l'invention prévoit d'utiliser un capteur photosensible 31 de mesure de la luminosité de la scène de route SR en avant du véhicule.

Le capteur photosensible 31 est situé, par exemple, sur la face intérieure du pare-brise 26 du véhicule 20, au niveau du rétroviseur intérieur (non représenté), c'est-à-dire au milieu de la partie supérieure du pare-brise 26. Cette position permet de recueillir une information particulièrement représentative de la luminosité extérieure au véhicule 20, issue de la scène de route SR.

Le signal de sortie SL de ce capteur photosensible 31 est reçu et traité par un circuit 33 apte à transformer ce signal de sortie SL en un signal de commande SC du coefficient de transmission des verres de lunette 21, ce signal SC étant à son tour reçu par les moyens de commande 30 du coefficient de transmission des verres de lunette 21.

Les moyens de commande 30 pilotent un circuit 34 de commande du coefficient de transmission des verres de lunettes 21, qui comprend lui-même un émetteur 38 par exemple d'ondes radio, infrarouges ou ultrasonores selon un protocole de communication sans fil, par exemple selon les normes Bluetooth ou WiFi (marques déposées). Les lunettes 21 sont pourvues d'un récepteur 40 de ces mêmes ondes de télécommande OT. A cet effet, en réponse au signal de sortie SL du capteur photosensible 31, représentatif de la luminosité de la scène de route SR devant le véhicule 20, le circuit 33 génère un signal de commande SC, fonction du signal SL. Le signal de commande SC est alors transmis par l'émetteur 38 du circuit de commande 34, via les ondes OT et le récepteur 40, aux lunettes 21. Le coefficient de transmission des verres de lunettes 21 va ainsi être modulé en fonction du signal SC reçu, c'est-à-dire en fonction de la luminosité mesurée par le capteur 31. Le dispositif comprend aussi des moyens de génération 36 des données à afficher, qui pourront également être situés dans l'habitacle, à distance des lunettes 21. Lesdits moyens de génération 36 communiquent lesdites données aux lunettes 21.

La communication entre les moyens de génération 36 des données et les lunettes 21 est aussi effectuée par communication sans fil, par exemple selon le même protocole que celui employé par les moyens de commande 30 et les lunettes 21, éventuellement avec le même émetteur 38 et/ou le même récepteur 40.15

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Lunettes (1) munies d'au moins un verre (2) et destinées à être portées par un utilisateur, lesdites lunettes (1) comprenant des moyens d'affichage (7) permettant de projeter des données dans un champ de vision de l'utilisateur, et un écran anti-éblouissement (8) muni d'un coefficient de transmission variable permettant d'atténuer l'intensité d'une lumière incidente destinée à traverser le verre (2) vers ledit utilisateur, lesdits moyens d'affichage (7) et ledit écran anti- éblouissement (8) étant positionnés de manière à ce qu'une partie des rayons émis par lesdits moyens d'affichage (7) pour afficher lesdites données, rencontrent ledit écran anti-éblouissement (8), lesdites lunettes (1) étant configurées pour adapter le coefficient de transmission de l'écran anti-éblouissement (8) en fonction de l'intensité de la lumière incidente, l'écran anti-éblouissement (8) étant en outre configuré pour absorber les rayons émis dans sa direction par les moyens d'affichage (7).
2. 2. Lunettes selon la revendication 1, dans lesquelles l'écran antiéblouissement (8) comprend au moins une couche polarisée munie d'un coefficient d'absorption de la lumière.
3. 3. Lunettes selon la 2, dans lesquelles le coefficient d'absorption est supérieur à 95%, voire à 99%.
4. 4. Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lesquelles l'écran anti-éblouissement (8) est disposé d'un deuxième côté du verre (2), la lumière incidente étant destinée à traverser le verre du deuxième côté du verre (2) vers un premier côté.
5. 5. Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lesquelles le coefficient de transmission est déterminé par modulation de largeur d'impulsions.
6. 6. Lunettes selon la revendication 5, dans lesquelles la modulation est effectuée à fréquence fixe avec un rapport cyclique variable.
7. 7. Lunettes selon la revendication 5 ou 6, dans lesquelles les lunettes (1) comprennent des moyens de commande (9) du rapport cyclique.
8. 8. Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lesquelles ledit écran anti-éblouissement (8) est muni d'une couche à polarisation verticale et d'une couche à polarisation horizontale, disposées sur le verre (2).
9. 9. Lunettes selon la revendication 8, dans lesquelles ledit écran anti- éblouissement (8) est muni d'une couche à cristaux-liquides agencée entre les couches de polarisation.
10. 10. Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lesquelles les moyens d'affichage (7) de données comportent un substrat de transmission de sorte à guider la lumière, par réflexion interne dans le verre (2).
11. 11. Lunettes selon la revendication 10, dans lesquelles les moyens d'affichage de données comprennent une source de lumière apte à émettre lesdits rayons dans le verre (2).
12. 12. Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lesquelles l'écran anti-éblouissement (8) est porté par le verre (2).
13. 13. Lunettes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lesquelles les moyens d'affichage (7) de données comprennent un générateur d'images.
14. 14. Dispositif d'aide à la conduite, notamment nocturne, de véhicule automobile (20) comprenant des lunettes (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.20