FR2949871A1 - RETINAL PROJECTION DEVICE - Google Patents

Abstract

Un dispositif de projection rétinienne produit une image de vision informative sur une rétine (7) d'un utilisateur par balayage d'un faisceau lumineux (F) modulé en intensité. Une image intermédiaire est formée à l'intérieur du dispositif dans une surface intermédiaire (17) de focalisation du faisceau lumineux. Le dispositif incorpore une galette de fibres optiques (21) qui possède une face d'entrée (22) confondue avec la surface intermédiaire de focalisation. De cette façon, l'image rétinienne est nette même si la surface intermédiaire de focalisation est courbe. Selon un perfectionnement, la face d'entrée de la galette de fibres optiques peut être dépolie, pour que l'image de vision informative puisse être plus large avec un vignetage qui reste faible.A retinal projection device produces an informative image image on a retina (7) of a user by scanning an intensity modulated light beam (F). An intermediate image is formed inside the device in an intermediate surface (17) for focusing the light beam. The device incorporates an optical fiber wafer (21) which has an input face (22) coinciding with the intermediate focusing surface. In this way, the retinal image is clear even if the intermediate focusing surface is curved. According to an improvement, the entrance face of the fiber optic slab can be frosted, so that the informative vision image can be wider with vignetting that remains low.

Description

DISPOSITIF DE PROJECTION RETINIENNE La présente invention concerne un dispositif de projection rétinienne. De façon connue, un dispositif de projection rétinienne produit des images par balayage d'un point lumineux ( light spot ), sans qu'un écran intermédiaire soit présent entre le dispositif et un utilisateur qui regarde les images. Il est donc conçu pour être situé à proximité de l'oeil de l'utilisateur. L'image de projection rétinienne qui est produite peut être variée à volonté en modulant l'intensité du point lumineux pendant le balayage. De plus, son intensité lumineuse peut être élevée en utilisant une source de lumière adaptée. En effet, dans certaines applications de dispositifs de projection rétinienne, l'image de projection rétinienne est superposée à la vision par l'utilisateur de son environnement. Or cet environnement peut être très lumineux, par exemple lorsque l'utilisateur est un pilote d'avion, et que l'image de projection rétinienne est utilisée pour présenter au pilote des données de pilotage. Il est alors nécessaire que l'image de projection rétinienne présente un contraste suffisant par rapport à la vision de l'environnement, pour rester visible. La production d'une image par balayage d'un point lumineux permet d'obtenir des intensités lumineuses qui sont suffisantes, car toute la puissance lumineuse d'une source de lumière est concentrée à un instant dans un seul point de l'image. The present invention relates to a device for retinal projection. In a known manner, a retinal projection device produces images by scanning a light spot, without an intermediate screen being present between the device and a user viewing the images. It is therefore designed to be located close to the eye of the user. The retinal projection image that is produced can be varied at will by modulating the intensity of the bright spot during scanning. In addition, its light intensity can be high by using a suitable light source. Indeed, in some applications of retinal projection devices, the retinal projection image is superimposed on the user's vision of its environment. However, this environment can be very bright, for example when the user is an airplane pilot, and the retinal projection image is used to present pilot data. It is then necessary that the retinal projection image has a sufficient contrast with the vision of the environment, to remain visible. The production of an image by scanning a light spot makes it possible to obtain light intensities which are sufficient because all the light power of a light source is concentrated at a given moment in a single point of the image.

Un tel dispositif de projection rétinienne peut comprendre : - au moins une source lumineuse, qui est adaptée pour produire le faisceau de lumière modulé en intensité ; - une unité optique de focalisation, qui est disposée pour focaliser le faisceau de lumière produit par la source en formant un point lumineux ; - un système de balayage, qui est agencé pour dévier le faisceau de lumière produit par la source selon deux directions perpendiculaires, de sorte que le point lumineux de focalisation du faisceau soit déplacé dans une surface intermédiaire de focalisation ; et - un oculaire, qui est agencé pour mettre au point ( focussing en anglais) sur la surface intermédiaire de focalisation. Such a retinal projection device may comprise: at least one light source, which is adapted to produce the intensity modulated light beam; an optical focusing unit, which is arranged to focus the light beam produced by the source by forming a luminous point; a scanning system, which is arranged to deflect the light beam produced by the source in two perpendicular directions, so that the beam focusing light point is displaced in an intermediate focusing surface; and - an eyepiece, which is arranged to focus (focussing in English) on the intermediate focusing surface.

Une image intermédiaire est donc formée à l'intérieur d'un tel dispositif, dans la surface intermédiaire de focalisation. Il s'agit d'une image de balayage, c'est-à-dire qu'un seul point de cette image est formé par la lumière de la source à un instant donné, et ce point parcourt l'ensemble de l'image suffisamment rapidement pour que l'image complète résulte de la rémanence rétinienne de l'utilisateur. Mais la surface intermédiaire de focalisation qui est générée par le système de balayage n'est pas plane. En général, elle présente une courbure importante. A cause de cette courbure, la mise au point de l'oculaire ne peut pas être ajustée pour que toute l'image soit simultanément nette pour l'utilisateur. Autrement dit, quelque soit le réglage de l'oculaire, certaines parties de l'image de projection rétinienne apparaissent floues pour l'utilisateur, parce que le faisceau lumineux qui pénètre dans son oeil converge en avant ou en arrière de sa rétine pour ces parties d'image. Pour cette raison, l'image de projection rétinienne qui est produite par un tel dispositif possède des dimensions latérales qui sont limitées, afin que toute l'image puisse sembler simultanément à peu près nette. Ainsi, l'image qui est produite par l'oculaire sur la rétine de l'utilisateur correspond à une portion très restreinte du champ de vision de ce dernier. La quantité d'information qui peut être communiquée visuellement à l'utilisateur par l'intermédiaire du dispositif de projection rétinienne est donc limitée en conséquence, de même que l'attention visuelle que porte spontanément l'utilisateur à l'image de projection rétinienne. Par ailleurs, le document WO 94/18595 décrit un dispositif de projection rétinienne qui incorpore une galette de fibres optiques. Ce dispositif comporte un réflecteur asphérique incliné qui est situé en avant du visage de l'utilisateur, et qui réfléchit vers son oeil la lumière de l'image de projection rétinienne. Ce réflecteur est constitué par la visière d'un casque, notamment. Ce document divulgue que la face de sortie de la galette de fibres optiques peut présenter elle-même une forme asphérique qui est adaptée pour compenser la forme asphérique et l'inclinaison du réflecteur, ainsi qu'un angle de projection oblique de l'image. Dans ces conditions, un premier but de la présente invention est d'améliorer les systèmes de projection rétinienne connus pour obtenir une image de projection rétinienne qui soit plus nette dans toute son étendue, même lorsque cette image est plus grande. An intermediate image is thus formed inside such a device, in the intermediate focusing surface. It is a scan image, that is to say that only one point of this image is formed by the light of the source at a given moment, and this point runs through the entire image. fast enough for the complete image to result from the retinal remanence of the user. But the intermediate focusing surface that is generated by the scanning system is not flat. In general, it has a significant curvature. Because of this curvature, the focusing of the eyepiece can not be adjusted so that the entire image is simultaneously clear to the user. In other words, whatever the setting of the eyepiece, some parts of the retinal projection image appear blurred for the user, because the light beam that enters his eye converges in front of or behind his retina for these parts image. For this reason, the retinal projection image that is produced by such a device has lateral dimensions that are limited, so that the entire image can appear simultaneously roughly clean. Thus, the image that is produced by the eyepiece on the retina of the user corresponds to a very small portion of the field of view of the latter. The amount of information that can be communicated visually to the user via the retinal projection device is therefore limited accordingly, as well as the visual attention spontaneously carried by the user to the retinal projection image. Furthermore, the document WO 94/18595 describes a retinal projection device which incorporates a wafer of optical fibers. This device comprises an inclined aspheric reflector which is located in front of the user's face, and which reflects the light of the retinal projection image towards his eye. This reflector is constituted by the visor of a helmet, in particular. This document discloses that the exit face of the optical fiber wafer may itself have an aspherical shape which is adapted to compensate for the aspherical shape and the inclination of the reflector, as well as an oblique projection angle of the image. Under these conditions, a first object of the present invention is to improve the known retinal projection systems to obtain a retinal projection image that is sharper throughout its range, even when this image is larger.

Un deuxième but de l'invention est de produire une image de projection rétinienne qui possède une intensité lumineuse suffisante pour que cette image soit visible distinctement par l'utilisateur, même lorsqu'elle est superposée à la vision de son environnement par l'utilisateur. A second object of the invention is to produce a retinal projection image which has a sufficient light intensity so that the image is visible distinctly by the user, even when superimposed on the vision of its environment by the user.

Un troisième but de l'invention est de fournir un dispositif de projection rétinienne qui soit portatif, léger et peu encombrant. Enfin, un quatrième but de l'invention est que l'image de projection rétinienne soit dépourvue de vignetage perceptible par l'utilisateur, lorsque celui-ci varie sa direction de regard entre des parties différentes de l'image. A third object of the invention is to provide a retinal projection device that is portable, lightweight and compact. Finally, a fourth object of the invention is that the retinal projection image is devoid of perceptible vignetting by the user, when the latter varies its direction of view between different parts of the image.

Pour atteindre certains au moins de ces buts et d'autres, la présente invention propose un dispositif de projection rétinienne avec une galette de fibres optiques qui est adaptée pour transmettre la lumière à partir d'une face d'entrée jusqu'à une face de sortie de cette galette, et dont la face d'entrée a une forme adaptée pour être superposée avec la surface intermédiaire de focalisation à moins de 50 pm (micromètre) près selon le sens de propagation de la lumière dans le dispositif. Cette superposition de la face d'entrée de la galette de fibres optiques et de la surface intermédiaire de focalisation est réalisée à l'intérieur d'une portion utile de la face d'entrée d'au moins 3 x 4 mm2 (millimètre-carré). L'oculaire est en outre agencé pour conjuguer optiquement la face de sortie de la galette de fibres optiques avec la rétine de l'utilisateur, pour produire une image de balayage sur cette dernière. Ainsi, selon l'invention, la galette de fibres optiques est réalisée et disposée pour que sa face d'entrée coïncide sensiblement avec la surface intermédiaire de focalisation dans la portion utile. De cette façon, la galette de fibres optiques compense la ou les courbure(s) de l'image intermédiaire qui est (sont) générée(s) par le système de balayage, grâce à des variations de son épaisseur qui résultent de la forme de sa face d'entrée. La galette de fibres optiques produit alors sur sa face de sortie une image de balayage qui est aplanie, si bien que la mise au point de l'oculaire peut être ajustée pour que toute l'image de projection rétinienne soit simultanément nette. Grâce à cette netteté de l'image de projection rétinienne dans toute son étendue, cette image peut occuper une portion accrue du champ de vision de l'utilisateur. Elle peut donc contenir plus de détails et d'information. En outre, lorsque l'image de projection rétinienne est superposée à la vision de son environnement par l'utilisateur, ce dernier la regarde spontanément avec une attention visuelle qui est plus grande, grâce aux dimensions accrues de l'image de projection rétinienne. To achieve at least some of these and other objects, the present invention provides a retinal projection device with an optical fiber wafer which is adapted to transmit light from an input face to a face of output of this slab, and whose input face has a shape adapted to be superimposed with the intermediate focusing surface to less than 50 pm (micrometer) near the direction of propagation of light in the device. This superposition of the input face of the optical fiber wafer and the intermediate focusing surface is made inside a useful portion of the input face of at least 3 × 4 mm 2 (millimeter-square) ). The eyepiece is further arranged to optically conjugate the exit face of the optical fiber wafer with the retina of the user to produce a scan image thereon. Thus, according to the invention, the optical fiber wafer is made and arranged so that its input face coincides substantially with the intermediate focusing surface in the useful portion. In this way, the optical fiber wafer compensates for the curvature (s) of the intermediate image which is (are) generated by the scanning system, by variations in its thickness which result from the shape of the its entrance face. The optical fiber wafer then produces on its output face a scan image which is flattened, so that the focusing of the eyepiece can be adjusted so that the entire retinal projection image is simultaneously sharp. Thanks to this sharpness of the retinal projection image in all its extent, this image can occupy an increased portion of the user's field of vision. It can therefore contain more details and information. In addition, when the retinal projection image is superimposed on the view of its environment by the user, the latter spontaneously looks at it with a greater visual attention, thanks to the increased dimensions of the retinal projection image.

Par ailleurs, grâce à la coïncidence selon l'invention entre la face d'entrée de la galette de fibres optiques et la surface intermédiaire de focalisation, la lumière du faisceau qui produit l'image de projection rétinienne est transmise par la galette de fibres optiques avec une efficacité supérieure. De préférence, la portion utile de la face d'entrée de la galette de fibres optiques qui coïncide avec la surface intermédiaire de focalisation est supérieure à 9x12mm2. Selon un perfectionnement de l'invention, la face d'entrée de la galette de fibres optiques peut en outre être dépolie, de sorte que le faisceau lumineux possède un angle de divergence à partir de la face de sortie de la galette de fibres optiques qui est supérieur à un angle de convergence de ce faisceau lumineux au point lumineux sur la face d'entrée de cette galette. Le faisceau de lumière qui émerge de la face de sortie de la galette de fibres optiques est alors réparti angulairement à l'intérieur d'un cône plus ouvert, et d'une façon qui est plus homogène. Notamment, il ne présente pas de directions d'émergence à l'intérieur de ce cône, pour lesquelles l'intensité lumineuse est inférieure d'une façon qui soit perceptible ou gênante pour l'utilisateur. L'image de projection rétinienne qui est perçue par l'utilisateur est ainsi dépourvue de vignetage visible. Ce perfectionnement contribue encore à la possibilité d'augmenter les dimensions latérales de l'image de projection rétinienne, tout en conservant une luminosité et une qualité d'imagerie qui est suffisante dans l'ensemble de l'image. Avantageusement, le dispositif de projection rétinienne peut comprendre en outre un élément réfléchissant, qui est agencé pour réfléchir la lumière transmise par la galette de fibres optiques vers la rétine de l'utilisateur. De cette façon, la ou les source(s) lumineuse(s), l'unité de focalisation optique, le système de balayage, la galette de fibres optiques ainsi que, éventuellement, l'oculaire peuvent être situés au dessus des yeux de l'utilisateur, par exemple à hauteur de son front, ou bien être logés à l'intérieur d'un casque au dessus de sa tête. L'encombrement et la gêne que pourrait provoquer le dispositif sont ainsi diminués, de même que le balourd que ressent l'utilisateur en bougeant sa tête. Lorsque l'application du dispositif de projection rétinienne consiste à présenter des informations à l'utilisateur sans réduire sa perception visuelle de son environnement, cet élément réfléchissant peut être adapté pour transmettre vers la rétine de l'utilisateur une autre lumière provenant de cet environnement, en même temps qu'il réfléchit vers la rétine la lumière qui est transmise par la galette de fibres optiques. L'image de projection rétinienne est alors superposée à la vision par l'utilisateur de son environnement. Autrement dit, l'utilisateur voit simultanément l'image de projection rétinienne et son environnement. Dans ce cas, selon un perfectionnement supplémentaire de l'invention, le dispositif de projection rétinienne peut comprendre en outre un système d'atténuation lumineuse variable, qui est disposé pour atténuer de façon variable l'autre lumière en provenance de l'environnement de l'utilisateur. Un tel système permet d'ajuster pour l'utilisateur, la luminosité de sa vision de son environnement par rapport à la luminosité de l'image de projection rétinienne. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'un exemple de réalisation non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre une utilisation d'un dispositif de projection rétinienne selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma optique d'un dispositif de projection rétinienne selon l'invention ; et - la figure 3 illustre un perfectionnement de l'invention. Moreover, thanks to the coincidence according to the invention between the input face of the optical fiber wafer and the intermediate focusing surface, the light of the beam that produces the retinal projection image is transmitted by the optical fiber wafer. with superior efficiency. Preferably, the useful portion of the input face of the optical fiber wafer which coincides with the intermediate focusing surface is greater than 9 × 12 mm 2. According to an improvement of the invention, the input face of the optical fiber wafer can also be frosted, so that the light beam has an angle of divergence from the exit face of the optical fiber wafer which is greater than an angle of convergence of this light beam at the point of light on the input face of this slab. The light beam that emerges from the exit face of the optical fiber wafer is then angularly distributed within a more open cone, and in a manner that is more homogeneous. In particular, it does not have emergence directions inside this cone, for which the light intensity is lower in a manner that is noticeable or inconvenient for the user. The retinal projection image that is perceived by the user is thus devoid of visible vignetting. This enhancement further contributes to the possibility of increasing the lateral dimensions of the retinal projection image, while maintaining a brightness and imaging quality that is sufficient throughout the image. Advantageously, the retinal projection device may further comprise a reflecting element, which is arranged to reflect the light transmitted by the optical fiber wafer to the retina of the user. In this way, the light source (s), the optical focusing unit, the scanning system, the optical fiber wafer as well as, optionally, the eyepiece can be located above the eyes of the light. user, for example at the height of his forehead, or be housed inside a helmet over his head. The size and discomfort that could cause the device are thus reduced, as well as the unbalance that feels the user by moving his head. When the application of the retinal projection device consists in presenting information to the user without reducing his visual perception of his environment, this reflecting element may be adapted to transmit to the retina of the user another light coming from this environment, at the same time that it reflects towards the retina the light which is transmitted by the pancake of optical fibers. The retinal projection image is then superimposed on the user's vision of his environment. In other words, the user simultaneously sees the retinal projection image and its environment. In this case, according to a further refinement of the invention, the retinal projection device may further comprise a variable light attenuation system, which is arranged to variably attenuate the other light from the light environment. 'user. Such a system makes it possible to adjust for the user the brightness of his vision of his environment with respect to the brightness of the retinal projection image. Other features and advantages of the present invention will appear in the following description of a nonlimiting exemplary embodiment, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 illustrates a use of a retinal projection device according to the invention; FIG. 2 is an optical diagram of a retinal projection device according to the invention; and - Figure 3 illustrates an improvement of the invention.

Pour raison de clarté, les dimensions des éléments qui sont représentés dans toutes ces figures ne correspondent ni à des dimensions ni à des rapports de dimensions réels. L'Homme du métier saura facilement, à la lecture de cette description, compléter les dimensions et réaliser des ajustements du dispositif décrit selon la fonction de chaque élément. En outre, des références identiques qui apparaissent dans des figures différentes désignent des éléments identiques. Conformément à la figure 1, un dispositif de projection rétinienne selon l'invention se présente sous la forme d'une paire de lunettes à travers laquelle un porteur de celle-ci peut voir son environnement de façon usuelle, et qui lui présente en plus des images supplémentaires. Dans la suite, la vision naturelle désigne la perception visuelle de son environnement par le porteur. Elle est notée VN sur la figure 1. La vision informative, notée VI, désigne la vision supplémentaire qui est procurée au porteur par la paire de lunettes et qui résulte des images supplémentaires. De façon générale, les images supplémentaires de la vision informative VI peuvent être indépendantes de la vision naturelle VN. De plus, il est entendu qu'un dispositif de projection rétinienne qui est conforme à l'invention peut ne procurer au porteur que la vision informative, à la place de sa vision naturelle, ou encore que la vision naturelle VN peut être atténuée de façon à améliorer la vision informative VI. Le dispositif de projection rétinienne comporte une monture 1, deux verres de lunettes 2 qui ne sont pas indispensables pour l'invention, deux éléments réfléchissants 3, et deux modules de formation d'images 10 qui peuvent être situés au niveau du front du porteur. Les éléments réfléchissants 3 peuvent être des lames semi-réfléchissantes obliques, qui procurent la vision naturelle VN au porteur par transmission, et la vision informative VI par réflexion des images produites par les modules 10. Eventuellement, les éléments réfléchissants 3 et les verres 2 qui sont facultatifs peuvent être continus entre les deux yeux du porteur par dessus son nez. For the sake of clarity, the dimensions of the elements which are represented in all these figures do not correspond to dimensions or ratios of real dimensions. Those skilled in the art will easily, upon reading this description, complete the dimensions and make adjustments of the device described according to the function of each element. In addition, identical references which appear in different figures designate identical elements. According to FIG. 1, a retinal projection device according to the invention is in the form of a pair of spectacles through which a wearer of the latter can see its environment in the usual way, and which presents to it in addition to additional images. In the following, the natural vision designates the visual perception of its environment by the wearer. It is denoted VN in FIG. 1. The informational vision, denoted VI, designates the additional vision that is provided to the wearer by the pair of glasses and which results from the additional images. In general, the additional images of the information vision VI can be independent of the natural vision VN. In addition, it is understood that a retinal projection device which is in accordance with the invention can provide the wearer only the informative vision, instead of his natural vision, or that the natural vision VN can be attenuated to improve the information vision VI. The retinal projection device comprises a frame 1, two spectacle lenses 2 which are not indispensable for the invention, two reflecting elements 3, and two imaging modules 10 which can be located at the front of the wearer. The reflective elements 3 may be oblique semi-reflecting blades, which provide the natural vision VN to the carrier by transmission, and the information vision VI by reflection of the images produced by the modules 10. Optionally, the reflective elements 3 and the glasses 2 which are optional can be continuous between the two eyes of the wearer over his nose.

Les références 5 désignent chaque oeil du porteur, et les références 6 et 7 désignent respectivement les pupilles et les rétines correspondantes. Pratiquement, la pupille 6 possède un diamètre d'ouverture qui peut varier entre 1,5 mm (millimètre) et 8 mm. Chaque module de formation d'image 10 comprend au moins une source lumineuse, qui peut être d'un type quelconque compatible avec les dimensions du dispositif de projection rétinienne. Avantageusement, chaque source lumineuse peut comprendre un laser. En effet, une telle source laser peut produire un faisceau de lumière avec une luminance d'au moins 8000 cd/m2 (candela par mètre-carré). Une telle valeur est supérieure à la luminance usuelle d'une image de la vision naturelle VN, cette dernière étant couramment comprise entre 2000 cd/m2 et 7000 cd/m2. Eventuellement, le dispositif peut comprendre plusieurs sources lumineuses qui sont adaptées pour produire des faisceaux de lumière de couleurs respectives différentes. Il comprend alors aussi au moins une lame dichroïque qui est disposée avec les sources lumineuses de sorte que les faisceaux de lumière qui sont produits respectivement par les sources soient superposés entre la (les) lame(s) dichroïque(s) et la rétine 7 de l'utilisateur. La figure 2 montre un agencement de trois sources lumineuses 11, 12 et 13 et deux lames dichroïques 14 et 15 qui permet d'obtenir un faisceau composite F de couleur variable en fonction de commandes d'intensités lumineuses qui sont adressées respectivement aux sources 11, 12 et 13. De cette façon, l'image de la vision informative VI peut être en couleurs. La référence 16 désigne une unité optique de focalisation qui concentre le faisceau F en un point lumineux ( light spot ) P. Bien que l'unité 16 soit représentée sous la forme d'une lentille convergente unique, elle peut avoir une structure plus complexe, notamment en étant composée de plusieurs lentilles. Un système de balayage permet de déplacer le point lumineux P selon deux directions transversales, sensiblement perpendiculaires entre elles. De cette façon, une trame d'image peut être balayée par le faisceau F, en synchronisation avec des modulations d'intensités qui sont appliquées aux sources 11, 12 et 13 pour produire une image intermédiaire bidimensionnelle. Il est entendu qu'il s'agit d'une image par balayage, dans laquelle le point lumineux P ne constitue qu'un pixel unique à la fois. Le système de balayage peut comprendre au moins un miroir qui est mobile en rotation. Par exemple, il peut comprendre un unique miroir 18 qui est monté sur un cardan, de façon à pivoter selon deux axes perpendiculaires et sécants 19 et 20. Alternativement, le système de balayage peut comprendre deux miroirs qui sont agencés en série, dont chacun peut pivoter selon un axe unique. De tels systèmes de balayage sont bien connus de l'Homme du métier, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les décrire plus en détail ici. The references denote each eye of the wearer, and the references 6 and 7 denote respectively the pupils and the corresponding retinas. Practically, the pupil 6 has an opening diameter which can vary between 1.5 mm (mm) and 8 mm. Each imaging module 10 comprises at least one light source, which may be of any type compatible with the dimensions of the retinal projection device. Advantageously, each light source may comprise a laser. Indeed, such a laser source can produce a light beam with a luminance of at least 8000 cd / m2 (candela per square meter). Such a value is greater than the usual luminance of an image of the natural vision VN, the latter being commonly between 2000 cd / m2 and 7000 cd / m2. Optionally, the device may comprise a plurality of light sources which are adapted to produce light beams of different respective colors. It then also comprises at least one dichroic plate which is arranged with the light sources so that the beams of light which are produced respectively by the sources are superimposed between the dichroic plate (s) and the retina 7 of the user. FIG. 2 shows an arrangement of three light sources 11, 12 and 13 and two dichroic plates 14 and 15 which makes it possible to obtain a composite beam F of variable color as a function of light intensity commands which are addressed respectively to the sources 11, 12 and 13. In this way, the image of the informative vision VI can be in color. Reference 16 denotes an optical focusing unit which concentrates the beam F in a light spot P. Although the unit 16 is represented as a single convergent lens, it may have a more complex structure, especially by being composed of several lenses. A scanning system makes it possible to move the luminous point P along two transversal directions, substantially perpendicular to one another. In this way, an image frame can be scanned by the beam F, in synchronization with intensity modulations that are applied to the sources 11, 12 and 13 to produce a two-dimensional intermediate image. It is understood that this is a scanning image, in which the light point P is only one pixel at a time. The scanning system may include at least one mirror that is rotatable. For example, it may comprise a single mirror 18 which is mounted on a universal joint, so as to pivot along two perpendicular and intersecting axes 19 and 20. Alternatively, the scanning system may comprise two mirrors which are arranged in series, each of which can rotate along a single axis. Such scanning systems are well known to those skilled in the art, so there is no need to further describe them here.

Le système de balayage dévie le faisceau F de sorte que le point lumineux P se déplace à l'intérieur d'une surface de focalisation 17. Cette surface de focalisation n'est en général pas plane, et sa forme dépend du mécanisme et de l'agencement du système de balayage. Une galette de fibres optiques 21 est constituée d'un ensemble de segments fibres optiques qui sont parallèles et accolés. Une telle galette transmet la lumière par propagation à l'intérieur des segments de fibres optiques, à partir d'une face d'entrée 22 de la galette jusqu'à une face de sortie 23 de celle-ci. Ce type de composants optiques est aussi bien connu. Selon l'invention, la face d'entrée 22 de la galette 21 possède une forme qui est sensiblement identique à celle de la surface intermédiaire de focalisation 17. Plus précisément, la face d'entrée 22 coïncide avec cette surface intermédiaire de focalisation 17 à moins de 50 pm près, de préférence à moins de 20 pm près. Les écarts entre la face d'entrée 22 de la galette 21 et la surface intermédiaire de focalisation 17 sont mesurés selon le sens de propagation de la lumière dans le dispositif de projection rétinienne. Le point lumineux P est donc formé sur la face d'entrée 22 de la galette 21, et il est translaté par les segments de fibres optiques sur la face de sortie 23, quelque soit la forme de cette dernière face. Un point lumineux Q est ainsi produit sur la face de sortie 23, qui se déplace en correspondance avec le point P dans la trame d'image. En particulier, la face de sortie 23 de la galette de fibres optiques 21 peut être plane. La galette 21 possède donc une épaisseur qui, lorsqu'elle est mesurée parallèlement aux segments de fibres optiques, est variable perpendiculairement à ces segments pour que la face d'entrée 22 reproduise la forme courbe de la surface intermédiaire de focalisation 17. The scanning system deflects the beam F so that the light point P moves within a focusing surface 17. This focusing surface is in general not flat, and its shape depends on the mechanism and the light. arrangement of the scanning system. An optical fiber wafer 21 consists of a set of optical fiber segments which are parallel and contiguous. Such a slab transmits light by propagation within optical fiber segments, from an input face 22 of the slab to an exit face 23 thereof. This type of optical components is also well known. According to the invention, the input face 22 of the wafer 21 has a shape that is substantially identical to that of the intermediate focusing surface 17. More specifically, the input face 22 coincides with this intermediate focusing surface 17 to less than 50 pm, preferably less than 20 pm. The gaps between the input face 22 of the wafer 21 and the intermediate focusing surface 17 are measured according to the direction of propagation of the light in the retinal projection device. The luminous point P is thus formed on the input face 22 of the wafer 21, and it is translated by the optical fiber segments on the output face 23, whatever the shape of the latter face. A bright spot Q is thus produced on the exit face 23, which moves in correspondence with the point P in the image frame. In particular, the exit face 23 of the optical fiber wafer 21 may be flat. The wafer 21 thus has a thickness which, when measured parallel to the segments of optical fibers, is variable perpendicularly to these segments so that the input face 22 reproduces the curved shape of the intermediate focusing surface 17.

De cette façon, la forme courbe de la surface intermédiaire de focalisation 17 est compensée par les variations d'épaisseur de la galette de fibres optiques 21. La coïncidence entre la face d'entrée 22 de la galette de fibres optiques 21 et la surface intermédiaire de focalisation 17 est réalisée à l'intérieur d'une portion utile de la face d'entrée 22. Cette portion utile correspond à la trame de l'image intermédiaire qui est parcourue par le point lumineux P lors d'un fonctionnement du dispositif de projection rétinienne. Elle peut correspondre à l'un des formats standards d'image, tels que 4/3 ou 16/9. Par exemple, les dimensions de cette portion utile de la face d'entrée 22 peuvent être supérieures ou égales à 4 x 3 mm2, ou de préférence supérieures ou égales à 12 x 9 mm2. In this way, the curved shape of the intermediate focusing surface 17 is compensated for by the thickness variations of the optical fiber wafer 21. The coincidence between the input face 22 of the optical fiber wafer 21 and the intermediate surface of focusing 17 is performed inside a useful portion of the input face 22. This useful portion corresponds to the frame of the intermediate image which is traversed by the light point P during operation of the device. retinal projection. It can be one of the standard image formats, such as 4/3 or 16/9. For example, the dimensions of this useful portion of the input face 22 may be greater than or equal to 4 × 3 mm 2, or preferably greater than or equal to 12 × 9 mm 2.

Dans différentes réalisations de l'invention, la face d'entrée 22 de la galette de fibres optiques 21 peut être sphérique ou torique dans sa portion utile. Un oculaire 24 permet au porteur de voir le point lumineux Q nettement. Etant donné que le point Q se déplace sur la face de sortie 23 de la galette 21 qui est sensiblement plane et perpendiculaire à l'axe optique de l'oculaire, il est possible pour le porteur de mettre au point l'oculaire 24 pour percevoir finement le point Q. L'image qui est produite par le déplacement du point Q et qui est vue par le porteur est alors nette dans toute son étendue. Elle constitue la vision informative VI qui est indiquée sur la figure 1. In different embodiments of the invention, the input face 22 of the optical fiber wafer 21 may be spherical or toroidal in its useful portion. An eyepiece 24 allows the wearer to see the luminous point Q clearly. Since the point Q moves on the exit face 23 of the wafer 21 which is substantially flat and perpendicular to the optical axis of the eyepiece, it is possible for the wearer to focus the eyepiece 24 to perceive Q. The image which is produced by the displacement of the point Q and which is seen by the wearer is then clear in all its extent. It constitutes the information vision VI which is indicated in FIG.

La figure 3 illustre un perfectionnement de l'invention, selon lequel la face d'entrée 22 de la galette de fibres optiques 21 est dépolie de façon à lui conférer une rugosité supérieure. Pour améliorer la clarté de cette figure, l'élément réflecteur 3 a été volontairement omis. Le dépoli de la face d'entrée 22 peut être réalisé par sablage, ou par un traitement chimique approprié. Une rugosité quadratique moyenne, ou RMS, d'environ 0,1 lm (micromètre) convient pour élargir suffisamment l'étendue du faisceau, tout en ne réduisant pas significativement le flux transmis. De préférence, cette rugosité quadratique moyenne est comprise entre 0,02 lm et 1 m, et de façon plus avantageuse entre 0,05 lm et 0,5 m. Le faisceau lumineux F pénètre alors dans les segments de fibres optiques par la face d'entrée 22 dans des conditions telles qu'il possède une ouverture angulaire accrue à son émergence au niveau de la face de sortie 23. En particulier, le faisceau F peut avoir une ouverture angulaire es à la sortie de la galette 21, c'est-à-dire à partir du point Q, qui peut être cinq fois supérieure à l'ouverture eE du faisceau F au niveau de la face d'entrée 22, c'est-à-dire lorsqu'il converge vers le point P. Notamment, l'intensité lumineuse à la sortie de la galette 21 peut être répartie angulairement dans le faisceau F d'une façon sensiblement homogène jusqu'à la valeur d'ouverture numérique des fibres optiques. Ainsi, l'ouverture angulaire es peut être comprise entre 20 et 30° (degré) par exemple. FIG. 3 illustrates an improvement of the invention, according to which the input face 22 of the optical fiber wafer 21 is frosted so as to give it an upper roughness. To improve the clarity of this figure, the reflector element 3 has been deliberately omitted. The frosting of the inlet face 22 can be achieved by sanding, or by a suitable chemical treatment. RMS, about 0.1 μm (micrometer), is suitable for sufficiently broadening the beam extent, while not significantly reducing the transmitted flux. Preferably, this average quadratic roughness is between 0.02 lm and 1 m, and more advantageously between 0.05 lm and 0.5 m. The light beam F then enters the optical fiber segments through the input face 22 under conditions such that it has an increased angular aperture at its emergence at the exit face 23. In particular, the beam F can have an angular aperture at the outlet of the wafer 21, that is to say from the point Q, which can be five times greater than the opening eE of the beam F at the input face 22, that is to say, when it converges towards the point P. In particular, the luminous intensity at the outlet of the wafer 21 can be distributed angularly in the beam F in a substantially homogeneous manner up to the value of digital opening of the optical fibers. Thus, the angular aperture es can be between 20 and 30 ° (degree) for example.

Bien que l'oculaire 24 soit représenté symboliquement sous la forme d'une lentille unique dans les figures 2 et 3, il peut avoir une structure plus complexe pour ajuster un grossissement de l'image de vision informative VI. Notamment, le dispositif peut être adapté pour que l'image produite par l'oculaire 24 sur la rétine 7 du porteur corresponde à une portion de son champ de vision qui possède une largeur angulaire (pmax supérieure à 10°, de préférence supérieure à 20°. Grâce à ce perfectionnement, et lorsque la monture 1 est adaptée pour que le centre de rotation R de chaque oeil 5 reste à l'intérieur du faisceau F pendant le balayage, l'image de vision informative reste visible dans son intégralité pour le porteur avec un vignetage qui est faible, voire très faible. La qualité et le confort de la vision informative VI pour le porteur sont grandement améliorés. Sur la figure 3, Qo désigne la position centrale du point lumineux Q sur l'axe optique de l'oculaire 24, et Qmax désigne une position extrême du point Q sur un bord latéral de l'image de vision informative VI. Qmax correspond donc à la moitié de la largeur angulaire (pmax de la portion du champ de vision du porteur qui est occupée par la vision informative VI. D est la direction de regard du porteur lorsqu'il regarde le bord de l'image de vision informative. Elle passe par le centre R de rotation de l'oeil 5, qui est fixe, et par le sommet ( apex ) A de l'oeil 5, qui est déplacé par la rotation de l'oeil. Il est entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui est illustré par les figures annexées et qui a été décrit en détail ci-dessus. Le dispositif de projection rétinienne peut notamment incorporer des éléments constitutifs additionnels. De plus, la face de sortie de la galette de fibres optiques peut avoir une forme non-plane, notamment pour améliorer encore la qualité de l'image de vision informative qui est perçue par le porteur. Although the eyepiece 24 is symbolically represented as a single lens in Figures 2 and 3, it may have a more complex structure for adjusting a magnification of the information vision image VI. In particular, the device may be adapted so that the image produced by the eyepiece 24 on the retina 7 of the wearer corresponds to a portion of its field of vision which has an angular width (pmax greater than 10 °, preferably greater than 20 With this improvement, and when the frame 1 is adapted so that the center of rotation R of each eye 5 remains inside the beam F during the scanning, the information vision image remains visible in its entirety for the carrier with a low or very low vignetting The quality and comfort of the information vision VI for the wearer are greatly improved In Figure 3, Qo designates the central position of the luminous point Q on the optical axis of the carrier. eyepiece 24, and Qmax denotes an extreme position of the point Q on a lateral edge of the informative vision image VI.Qmax thus corresponds to half the angular width (pmax of the portion of the field of view of the wearer). which is occupied by the informative vision VI. D is the wearer's direction of gaze as he looks at the edge of the informative vision picture. It passes through the center R of rotation of the eye 5, which is fixed, and by the apex A of the eye 5, which is displaced by the rotation of the eye. It is understood that the invention is not limited to the embodiment which is illustrated by the accompanying figures and which has been described in detail above. The retinal projection device may in particular incorporate additional constituent elements. In addition, the exit face of the optical fiber wafer may have a non-planar shape, in particular to further improve the quality of the information vision image that is perceived by the wearer.

En particulier, lorsque le dispositif de projection rétinienne permet de superposer l'image de vision informative VI à la vision naturelle VN de l'utilisateur, un système d'atténuation lumineuse variable peut être prévu dans le dispositif, pour absorber une partie de la lumière de la vision naturelle VN. Par exemple, un tel système d'atténuation lumineuse peut être intégré aux verres de lunettes 2, pour un mode de réalisation de l'invention qui est conforme aux figures 1 et 2. L'Homme du métier connaît des systèmes d'atténuation lumineuse variable qui peuvent être utilisés ainsi, tels que des systèmes à base de cristaux liquides ou des systèmes électrochromes. La luminance de l'image de vision naturelle VN peut alors être réduite de cette manière, de sorte que l'image de la vision informative VI qui est superposée reste clairement visible. Enfin, l'invention n'est pas limitée à une mise en oeuvre qui ajoute la vision informative à la vision naturelle de l'utilisateur. Elle peut être utilisée pour lui procurer la vision informative sans que sa vision naturelle soit maintenue. Dans ce cas, les éléments réfléchissants 3 ne sont pas indispensables si les modules de formation d'image 10 sont situés en avant des yeux de l'utilisateur. In particular, when the retinal projection device makes it possible to superimpose the information vision image VI to the user's natural vision VN, a variable light attenuation system may be provided in the device, to absorb some of the light of natural vision VN. For example, such a light attenuation system can be integrated with spectacle lenses 2, for one embodiment of the invention which is in accordance with FIGS. 1 and 2. The skilled person knows variable light attenuation systems. which can be used as such, such as liquid crystal based systems or electrochromic systems. The luminance of the natural vision image VN can then be reduced in this way, so that the image of the information vision VI which is superimposed remains clearly visible. Finally, the invention is not limited to an implementation that adds the informative vision to the natural vision of the user. It can be used to provide him with informative vision without his natural vision being maintained. In this case, the reflective elements 3 are not essential if the imaging modules 10 are located in front of the eyes of the user.

Claims (12)

REVENDICATIONS1. Dispositif de projection rétinienne comprenant : - au moins une source lumineuse (11, 12, 13), adaptée pour produire un faisceau (F) de lumière modulé en intensité ; - une unité optique de focalisation (16), disposée pour focaliser le faisceau de lumière produit par la source (11, 12, 13) en formant un point lumineux (P) ; - un système de balayage, agencé pour dévier le faisceau de lumière (F) produit par la source selon deux directions perpendiculaires, de sorte que le point lumineux (P) de focalisation dudit faisceau soit déplacé dans une surface intermédiaire de focalisation (17) ; - une galette de fibres optiques (21), adaptée pour transmettre la lumière à partir d'une face d'entrée (22) de ladite galette jusqu'à une face de sortie (23) de ladite galette, ladite face d'entrée (22) ayant une forme adaptée pour être superposée à moins de 50 lm près selon un sens de propagation de la lumière dans le dispositif, avec la surface intermédiaire de focalisation (17) à l'intérieur d'une portion utile de ladite face d'entrée d'au moins 3 x 4 mm2 ; et - un oculaire (24), agencé pour conjuguer optiquement la face de sortie (23) de la galette de fibres optiques (21) avec une rétine (7) d'un utilisateur du dispositif, de façon à produire une image de balayage sur ladite rétine. REVENDICATIONS1. A retinal projection device comprising: - at least one light source (11, 12, 13), adapted to produce a beam (F) of intensity-modulated light; - an optical focusing unit (16) arranged to focus the light beam produced by the source (11, 12, 13) forming a light point (P); - A scanning system, arranged to deflect the light beam (F) produced by the source in two perpendicular directions, so that the focusing light point (P) of said beam is moved in an intermediate focusing surface (17); an optical fiber wafer (21) adapted to transmit the light from an input face (22) of said wafer to an outlet face (23) of said wafer, said input face ( 22) having a shape adapted to be superposed to within 50 μm in a direction of propagation of light in the device, with the intermediate focusing surface (17) within a useful portion of said face of entrance of at least 3 x 4 mm2; and an eyepiece (24), arranged to optically conjugate the exit face (23) of the optical fiber wafer (21) with a retina (7) of a user of the device, so as to produce a scanning image on said retina. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la face d'entrée (22) de la galette de fibres optiques (21) est dépolie, de sorte que le faisceau lumineux (F) possède un angle de divergence à partir de la face de sortie (23) de la galette de fibres optiques supérieur à un angle de convergence dudit faisceau lumineux au point lumineux (P) sur la face d'entrée de ladite galette de fibres optiques. 2. Device according to claim 1, wherein the input face (22) of the optical fiber wafer (21) is frosted, so that the light beam (F) has an angle of divergence from the face of output (23) of the optical fiber wafer greater than a convergence angle of said light beam at the light point (P) on the input face of said optical fiber wafer. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la face d'entrée (22) de la galette de fibres optiques (21) possède une rugosité quadratique moyenne comprise entre 0,02 pm et 1 m, de préférence entre 0,05 pm et 0,5 m. 3. Device according to claim 2, wherein the input face (22) of the optical fiber wafer (21) has a mean square roughness of between 0.02 μm and 1 μm, preferably between 0.05 μm and 0.5 m. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un élément réfléchissant (3), agencé pour réfléchir la lumière transmise par la galette de fibres optiques (21) vers la rétine (7) de l'utilisateur. 4. Device according to any one of the preceding claims, further comprising a reflecting element (3), arranged to reflect the light transmitted by the fiber optic slab (21) to the retina (7) of the user. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'élément réfléchissant (3) est adapté pour transmettre vers la rétine (7) de l'utilisateur une autre lumière (VN) provenant d'un environnement dudit utilisateur, en même temps que ledit élément réfléchissant réfléchit la lumière transmise (VI) par la galette de fibres optiques (21) vers ladite rétine. 5. Device according to claim 4, wherein the reflecting element (3) is adapted to transmit to the retina (7) of the user another light (VN) from an environment of said user, at the same time as said reflective element reflects the transmitted light (VI) through the fiber optic slab (21) to said retina. 6. Dispositif selon la revendication 5, comprenant en outre un système d'atténuation lumineuse variable, disposé pour atténuer de façon variable ladite autre lumière (VN) provenant de l'environnement de l'utilisateur. The device of claim 5 further comprising a variable light attenuation system arranged to variably attenuate said other light (VN) from the user's environment. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, adapté pour que l'image produite par l'oculaire (24) sur la rétine (7) de l'utilisateur corresponde à une portion d'un champ de vision dudit utilisateur, qui possède une largeur angulaire (9max) supérieure à 10°, de préférence supérieure à 20°. 7. Device according to any one of the preceding claims, adapted so that the image produced by the eyepiece (24) on the retina (7) of the user corresponds to a portion of a field of view of said user, who has an angular width (9max) greater than 10 °, preferably greater than 20 °. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la forme de la face d'entrée (22) de la galette de fibres optiques (21) est adaptée pour que ladite face d'entrée soit superposée avec la surface intermédiaire de focalisation (17) à moins de 20 pm près selon le sens de propagation de la lumière dans le dispositif, à l'intérieur de la portion utile de ladite face d'entrée. 8. Device according to any one of the preceding claims, wherein the shape of the input face (22) of the optical fiber wafer (21) is adapted so that said input face is superimposed with the intermediate surface of focusing (17) within less than 20 μm according to the direction of propagation of the light in the device, within the useful portion of said input face. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant plusieurs sources lumineuses (11, 12, 13) adaptées pour produire des faisceaux de lumière de couleurs respectives différentes, et au moins une lame dichroïque (14, 15) disposée avec les dites sources lumineuses de sorte que lesdits faisceaux de lumière soient superposés dans ledit dispositif. 9. Device according to any one of the preceding claims, comprising several light sources (11, 12, 13) adapted to produce light beams of different respective colors, and at least one dichroic plate (14, 15) disposed with said light sources so that said beams of light are superimposed in said device. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque source lumineuse (11, 12, 13) comprend un laser. Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein each light source (11, 12, 13) comprises a laser. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de balayage comprend au moins un miroir (18) mobile en rotation. 11. Device according to any one of the preceding claims, wherein the scanning system comprises at least one mirror (18) movable in rotation. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face d'entrée (22) de la galette de fibres optiques (21) est sphérique ou torique à l'intérieur de la portion utile de ladite face d'entrée. 12. Device according to any one of the preceding claims, wherein the input face (22) of the optical fiber wafer (21) is spherical or toric inside the useful portion of said input face.