PROCESO Y DISPOSITIVO PARA CREAR IMÁGENES DE RETINA UTILIZANDO LA ESTIGMACIÓN DE DOS FOCOS DE UNA DIOPTRÍA SENSIBLEMENTE ELÍPTICA.

Un procedimiento para la creación de imágenes retinianas que utilizan el estigma de dos focos (F,

F') de una dioptría sensiblemente elíptica (E) que tiene una superficie semireflexiva, que comprende etapas para efectuar: un posicionamiento en la vecindad del primer foco (F) de dicha dioptría sensiblemente elíptica (E) de una pantalla luminosa en donde cada punto objeto genera un haz de luz que se refleja en dicha dioptría sensiblemente elíptica (E), un posicionamiento en la vecindad del segundo foco (F') de dicha dioptría sensiblemente elíptica (E), de un foco llamado "imagen" constituido por la pupila ó en centro del ojo (OE) del observador, una proyección en la vecindad de la retina del ojo del observador de la imagen generada por dicha pantalla luminosa ó por dicha fuente luminosa, y reflejada en la superficie semireflexiva de dicha dioptría sensiblemente elíptica (E), el procedimiento comprende además la etapa que consiste de volver convergente, antes de la reflexión en dicha superficie semireflexiva, por medio de un dispositivo óptico, dicho haz generado por cada uno de los puntos de dicha pantalla luminosa, para obtener, después de la reflexión en dicha dioptría sensiblemente elíptica (E), un haz de rayos sensiblemente paralelos que son centrados sobre la pupila de dicho observador, dicho dispositivo óptico asegura una convergencia específica para cada punto de dicha pantalla luminosa, caracterizado porque la dicha imagen generada por la pantalla luminosa está ligeramente inclinada de manera que los píxeles situados en el borde son vistos bajo un ángulo menor que aquellos situados en el extremo opuesto para disminuir la distorsión provocada por dicha dioptría sensiblemente elíptica (E)

La presente invención se refiere a un proceso para la creación de imágenes de retina utilizando la estigmatización de dos focos de una dioptría sensiblemente elíptica. 5

Tiene más particularmente por objeto resolver los problemas de visión, por la retina de ojo, de realidades virtuales ó de realidades aumentadas.

De una manera general, se sabe que se han hecho numerosos trabajos en el dominio de la fijación de informaciones superpuestas a la visión del ambiente captado por la retina del ojo.

Estos procesos, destinados desde los primeros desarrollos en los años 1960 a aplicaciones militares, consisten en 10 proyectar sobre una superficie transparente semireflectiva símbolos e informaciones relacionadas con pilotear aeronaves, es decir en la ocurrencia en una línea de horizonte, informaciones de velocidad, altitud y guía de acercamiento a la pista de aterrizaje. Estos dispositivos, llamados HUD por sus siglas en Inglés (Head-up Display) y que se pueden llamar “simuladores de cabeza levantada”, facilitan pilotear aeronaves al permitir una percepción directa del vector de velocidad, de la incidencia y de la pendiente potencial, lo mismo que un horizonte graduado y 15 una pista sintética con las informaciones de posicionamiento del sistema de aterrizaje automático. Esta simbología permite un pilotear intuitivo y preciso de los acercamientos con ó sin visibilidad; esta sin embargo debe ser suficientemente pertinente para no ocultar el campo de visión real.

La introducción de estos HUD es hoy efectivo en las cabinas civiles porque permiten esencialmente facilitar el acercamiento y evitan así percepciones erróneas, en acercamientos por vista, de la altura y la trayectoria bajo 20 condiciones atmosféricas particulares.

Recientemente, los constructores de automóviles desarrollaron dispositivos de visualización de cabeza levantada directamente sobre el parabrisas del vehículo; en efecto, los tiempos necesarios para el movimiento de los ojos (tiempo de desvío) para visualizar información, agregado a los tiempos de acomodación y lectura del ojo (tiempo de fijación), agregado a los tiempos de retorno (tiempos de desvío) es de 1 segundo dentro del ambiente convencional 25 con tablero de instrumentos; este tiempo es de 0,5 segundos en visión con cabeza levantada; esta reducción del tiempo global de percepción de una información corresponde a un recorrido del vehículo de 8 metros a 60 kilómetros por hora.

Estos dispositivos necesitan que la imagen sea proyectada sobre una superficie transparente mediante un aparato óptico, colocado por debajo ó por encima del tablero de instrumentos, que tiene numerosos lentes y espejos. Así, 30 estos dispositivos parecidos a retroproyectores incómodos y necesitan desarrollo en la cabina del piloto.

Otra solución consiste en proyectar la imagen sobre la visera de un casco; Esta solución adoptada por los pilotos de combate permite particularmente visualizar una vista sintética trasera; esta solución ha sido igualmente adoptada por los cirujanos en tanto que ayuda a la conducción de operaciones quirúrgicas, y también por los motociclistas.

La solución más ergonómica consiste en proyectar la imagen directamente sobre la retina; esta solución requiere sin 35 embargo tener en cuenta el movimiento del ojo, un tiempo de baja latencia, un campo de visión horizontal y vertical cercano al del ojo y una auto colimación en el infinito de la imagen para permitir la acomodación natural del ojo.

Los dispositivos actuales consisten en colocar un módulo óptico, montado sobre un casco, cerca del ojo; el módulo óptico utiliza una fuente del tipo láser ó pantallas de tipo LCD, LCoS ó OLED y arquitecturas ópticas particularmente engorrosas en particular cuando los ángulos del campo de visión propuestos al usuario son altos; estos 40 inconvenientes se aumentan aún más con el campo de visión propuesto al usuario.

Los documentos US 6.252.565 y US 5.384.654 describen estos dispositivos del estado de la técnica.

La invención por lo tanto tiene por objetivo en particular suprimir estos inconvenientes.

Al usar una dioptría sensiblemente elíptica que tiene una superficie semi reflectiva, la invención propone a este efecto: 45

 Posicionar en la vecindad de un primer foco (F) de dicha dioptría sensiblemente elíptica (E):

 Un foco llamado “fuente” constituido por el diafragma con una cámara entenopeica que forma un punto de convergencia de una imagen generada por una pantalla luminosa, ó por una fuente luminosa, ó

 Una pantalla luminosa en donde cada punto objeto genera un haz primeramente convergente antes de su reflexión sobre la superficie semireflexiva de dicha dioptría sensiblemente elíptica, luego paralela en la vecindad de la pupila del ojo, 5

 Posicionar en la vecindad del segundo foco (F') de dicha dioptría sensiblemente elíptica (E), un foco llamado “imagen” constituido por la pupila ó el centro del ojo (OE) del observador,

 Proyectar cerca de la retina del ojo del observador la imagen generada por dicha pantalla luminosa ó por dicha fuente luminosa, y reflejarla en la superficie semireflexiva de dicha dioptría sensiblemente elíptica (E).

De una manera más precisa, en lo que se refiere al uso de una pantalla luminosa, una óptica genera, por cada punto 10 fuente, un haz primeramente convergente antes de su reflexión sobre la superficie semireflexiva. Después de la reflexión, los rayos de luz que contienen la imagen invertida emitida por la pantalla llegan luego colimados en la vecindad del segundo foco de dicha dioptría sensiblemente elíptica.

La utilización de una dioptría sensiblemente elíptica permite además reducir el diámetro del conjunto de haces luminosos que constituyen la imagen en la vecindad del foco llamado “fuente” donde está colocada la fuente y por lo 15 tanto las dimensiones de los elementos ópticos en la vecindad de la pantalla luminosa, cuando se busca un campo de visión elevado con una colimación de los haces luminosos en la vecindad de la pupila del ojo.

De otro lado, en lo que se refiere a la utilización de una cámara estenopeica, entre los rayos luminosos emitidos por la pantalla luminosa, solos pueden atravesar la cámara estenopeica situada en la vecindad del primer foco, los rayos de luz comprendidos dentro de los conos en donde las cimas se sitúan sobre la pantalla luminosa y se apoyan 20 alrededor de la cámara estenopéica; el conjunto de estos rayos luminosos constituyen una imagen invertida de aquella generada por la pantalla luminosa; la dimensión de cada punto imagen está determinada, por un lado, por la dimensión de la cámara estenopéica y, por otro lado, por las distancias que separan la pantalla luminosa de la cámara estenopéica y la distancia que separa el plano que contiene la imagen y la cámara estenopéica.

Así, los rayos luminosos que contienen la imagen invertida emitida por la pantalla son enseguida reflejados por la 25 superficie semireflexiva de la dioptría sensiblemente elíptica y luego enfocados en la vecindad del segundo foco de dicha dioptría sensiblemente elíptica teniendo en cuenta la existencia el estigma absoluto entre dos puntos particulares que constituyen los focos de la elipse.

De otro lado, la pupila del ojo situada en la vecindad del segundo foco, considerada como asimilada a un diafragma ó cámara estenopéica, está a su vez atravesada por una imagen emitida de dichos rayos luminosos reflejados, dicha 30 imagen se lleva hasta la retina del ojo.

Debe notarse que el ojo por un lado y la pantalla luminosa asociada a su cámara estenopéica por otro lado, constituyen dos cámaras negras en donde las “pupilas” están conjugadas en los dos focos de la elipse que constituye la superficie semireflexiva de la dioptría sensiblemente elíptica.

Varios modos de ejecución de la invención serán descritos ahora, a título ilustrativo y no limitativo, con referencia a 35 los dibujos adjuntos en los cuales:

- la figura 1 es una representación esquemática del principio teórico del dispositivo según la invención,

- la figura 2 es una representación esquemática de una primera realización del dispositivo,

- la figura 3 es una representación esquemática de una segunda realización... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la creación de imágenes retinianas que utilizan el estigma de dos focos (F, F') de una dioptría sensiblemente elíptica (E) que tiene una superficie semireflexiva, que comprende etapas para efectuar:

 un posicionamiento en la vecindad del primer foco (F) de dicha dioptría sensiblemente elíptica (E) de una pantalla luminosa en donde cada punto objeto genera un haz de luz que se refleja en dicha dioptría sensiblemente 5 elíptica (E),

 un posicionamiento en la vecindad del segundo foco (F') de dicha dioptría sensiblemente elíptica (E), de un foco llamado “imagen” constituido por la pupila ó en centro del ojo (OE) del observador,

 una proyección en la vecindad de la retina del ojo del observador de la imagen generada por dicha pantalla luminosa ó por dicha fuente luminosa, y reflejada en la superficie semireflexiva de dicha dioptría sensiblemente 10 elíptica (E),

el procedimiento comprende además la etapa que consiste de volver convergente, antes de la reflexión en dicha superficie semireflexiva, por medio de un dispositivo óptico, dicho haz generado por cada uno de los puntos de dicha pantalla luminosa, para obtener, después de la reflexión en dicha dioptría sensiblemente elíptica (E), un haz de rayos sensiblemente paralelos que son centrados sobre la pupila de dicho observador, dicho dispositivo óptico 15 asegura una convergencia específica para cada punto de dicha pantalla luminosa, caracterizado porque la dicha imagen generada por la pantalla luminosa está ligeramente inclinada de manera que los píxeles situados en el borde son vistos bajo un ángulo menor que aquellos situados en el extremo opuesto para disminuir la distorsión provocada por dicha dioptría sensiblemente elíptica (E).

2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha imagen generada por la pantalla luminosa 20 está comprimida según una función matemática recíproca con respecto a la distorsión provocada por dicha dioptría sensiblemente elíptica (E).

3. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un sistema óptico que genera una distorsión inversa para compensar la distorsión provocada por dicha dioptría sensiblemente elíptica (E).

4. Un dispositivo para la puesta en obra del procedimiento definido en la reivindicación 1, comprende: 25

 una dioptría sensiblemente elíptica (E) que tiene un primer foco (F), un segundo foco (F') y una superficie semireflexiva,

 un foco llamado “fuente” constituido por una pantalla luminosa en donde cada punto objeto genera un haz de luz, dicho foco fuente está colocado en la vecindad del primer foco (F) de dicha dioptría sensiblemente elíptica (E),

 un dispositivo óptico previsto para hacer converger dicho haz de luz, antes de la reflexión en dicha 30 superficie semireflexiva de dicha dioptría sensiblemente elíptica, de forma que dicho haz es paralelo en la vecindad del segundo foco (F'), y

 medios para posicionar un foco llamado “imagen”, constituido por la pupila ó centro del ojo (OE) del observador, en la vecindad del segundo foco (F') de dicha dioptría sensiblemente elíptica (E),

caracterizado porque la pantalla luminosa está ligeramente inclinada de manera que los píxeles situados en el borde 35 son vistos bajo un ángulo menor que aquellos situados en el extremo opuesto para disminuir la distorsión provocada por dicha dioptría sensiblemente elíptica (E).

5. El dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende medios de corrección óptica adaptados al sistema ocular del usuario.

6. El dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque dichos medios de corrección óptica adaptados al 40 sistema ocular del usuario se pueden calibrar.