Les cristaux liquides et la vision adaptative Tigran V. Galstian, Ph.D., Ing. Centre d’Optique, Photonique et Laser, Département de Physique, de Génie Physique et d’Optique, Faculté de science et de génie, Université Laval Plan de la présentation Cristaux liquides et anisotropie naturelle Le « nouveau » état de matière Les manifestations Les applications Questions La vision artificielle (adaptative) Adaptation Lentilles pour cataracte et plus… Questions Conclusions 1
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Les cristaux liquides et la vision adaptativeTigran V. Galstian, Ph.D., Ing.
Centre d’Optique, Photonique et Laser,
Département de Physique, de Génie Physique et d’Optique,
Faculté de science et de génie, Université Laval
Plan de la présentationCristaux liquides et anisotropie naturelle
Le « nouveau » état de matièreLes manifestationsLes applicationsQuestions
La vision artificielle (adaptative)Adaptation
Lentilles pour cataracte et plus…Questions
Conclusions1
La vision adaptative artificielle
Tigran V. Galstian, Ph.D., Ing.Centre d’Optique, Photonique et Laser,
Département de Physique, de Génie Physique et d’Optique, Faculté de science et de génie, Université Laval
• Lumière
• Vision humain (camera naturelle)
• Caméra (artificielle)
• Accommodation de distance: approches différentes
• Lentilles pour la chirurgie de cataracte…
• Future proche…
• Questions
[email protected]; Tel.4186562025
Propagation de lumière…
4
Front d’onde principal
Propagation
d’energie
Principe de Huygens-Fresnel
Front d’onde
élémentaire
[email protected]; Tel.4186562025
Formation de l’image dans l’oeilhttp://webvision.med.utah.edu/sretina.html
• Vision: 1) lentilles 2) photo récepteurs 3) cerveau, … 4) Muscle Ciliaire, 5) Iris, …
Accommodation pour distance et l’intensité…
10
• Régulation : horloge biologique (en stimulant les régions de la base du cerveau, elle
stimulerait la production de sérotonine: effet antidépresseur et régulateur de l’appétit;
synchronisation des rythmes biologiques; effet sur la forme en général, l’énergie vitale).
[email protected]; Tel.4186562025
Rhythm Circadian Synchronization naturelle (bien etre humain & performance) …
[email protected]; Tel.4186562025
Un marché en croissance… (en Millions)
16
2B camera
Modules,
0.7B auto
Focus
2012
[email protected]; Tel.4186562025
Pelican
En effet…
17
License to
Lensvector
2005
www.lensvector.com
• Scanning
• Self adapting
• Focus free
• OIS
• Adaptive optics
Fonctionnement d’un camera
(mobile) Assemblage
18
Besoin d’accommodation-Déplacer la lentille fixe ou -Augmenter sa puissance optique
CMOS Objet lointainLentille
fixe
Objet proche (code bar)
Image déplacée
[email protected]; Tel.4186562025
Mecaniques…
• Voice Coil Motor
• Piezo
• MEMS
• Shape Memory Alloys
[email protected]; Tel.4186562025
21
Control de la propagation de lumière
par des cristaux liquides
(groupe des molécules)
[email protected]; Tel.4186562025
Milieu de densité variable lentille
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Front d’onde
Propagation
d’energie
[email protected]; Tel.4186562025
Les “mauvais tours” de lumière…Densité variable, prisme et mirage optique
[email protected]; Tel.4186562025
Variation verticale de la « densité »(dans un mélange de H2O + Glycérol)
[email protected]; Tel.4186562025
Réseaux de polymère dans un
cristal liquide
x
~U
n – refractive index
k
Laser beam
Liquid crystal
Polymer network (glycidyl methacrylate )
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Low n, Fast
High n, Slow
[email protected]; Tel.4186562025
28
T. Galstian, LensVector proprietary
Microlentilles pour contrôler la
distribution spatiale de lumière
www.lensvector.com
Camera sur une « galette »
29
30
31
32
Bar code
reading
33
Bar code
reading
Very good images
34
35
36
Imaging with Liquid Crystal Lenses
37
Smart phone auto focus
(Titanium S35, from
Karbonn)
Webcam Creative Live!
(from Best Buy & Amazon)
LensVector (including Laval University)> 114 patents and patent applications covering: • Materials
• Geometries
• Driving techniques
• Manufacturing & testing (parallel)
• Assembly, Integration & connection
• Applications in Adaptive Imaging & Lighting
www.lensvector.com
Pour connaitre d’avantage
38
• The written word became a unifying and
important cultural phenomenon when books
became easily reproducible. When the method
of creating books also became reproducible
with the advent of the typewriter and the word
processor the written word became an even
stronger cultural and commercial factor. Some
might say that this led directly to the internet as
a vehicle to distribute the newfound plethora of
written information. If we accept that man is
primarily a visual creature, his very
consciousness developing from the visual
cortex, it is hardly surprising that a method
highly convenient for making still and video
images should be very successful. Once the
internet was born it was almost inevitable that
we should want to populate it with images and
video. The mobile phone camera is a very
appropriate tool for this….
• … a pragmatic, useful primer to those wishing
to know more about this amazing technology,
the camera phone…Tom Killick, 2013.
• Promo Code EZL19 pour -20%
39
Applications
• Imagerie intelligente
Auto-focus, Stabilisation d’image, zoom,
Téléphone mobile, Webcam, Camera miniature, 3D, DVD, etc.
Militaire, Projection, Senseur,…
Médical (endoscopie, imagerie adaptative, vision accommodative, etc.)
Projection mobileEndoscopie
Ophtalmologie
Etc.
[email protected]; Tel.4186562025
40
À la recherche des neurones
Granular neurons of Olfactory Bulb
A. Bagramyan, T. Galstian and A. Saghatelyan, Université Laval, QC, Canada
Imagerie adaptative du cerveau(migration des cellules souches dans le cerveau adulte)
41
A. Bagramyan, T. Galstian and A. Saghatelyan, Université Laval, QC, Canada
0 5 10 15 200
100
200
300
400
Normalised Frequency (kHz)
Op
tica
l P
ow
er
(dp
t)
1.0 mm
0.5mm
0.5mm + 0.5mm
Vision amplifiée et réalité
augmenté
44
Capacité d’accommodation
humain
48
K Richdale, MA Bullimore, and K Zadnik, Ophthal. Physiol. Opt 2008: 441-447
[email protected]; Tel.4186562025
Cerveau humain
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10 000 000 000 neurones
10 000 connexions …
Les “mauvais tours” de notre cerveau
…Illusion optique
Illusion optique
Illusion optique
A B
Color perception vs spatial
distribution
Notre perception du couleur est affectée par la distribution
spatiale de lumiere…59
A B
Accommodation artificielle
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Utilisation de muscle ciliaire pour • Déplacer ou déformer une lentille de polymère
• Ou change la distance relative de deux lentilles
Accommodative human vision
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Electrically variable lens
Driving Screen Read
2020 vision at all distances
62LensVector Proprietary
63
Test de glaucome avec une
lentille de contact'Smart' Contact Lens with Embedded Wireless Sensor Promises Earlier
Diagnosis and Optimized Treatment of Glaucoma, ST Microelectronics…
Circuit électronique pour vision
artificielle
64
Rétine artificielle
65
http://optobionics.com/
Vision artificielle
66
January 17, 2000 - Reuters - Washington
A New York researcher said on Monday he had helped a blind man see again
using electrodes implanted into his brain and connected to a tiny television
camera mounted on a pair of glasses…
La vision insecte
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La vision artificielle « insecte »
(bio-inspired)
Antarctic krill
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Conclusions• Les matériaux modernes (matériaux « intelligents »)
nous permettrons de construire des composants
très utiles.
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• Les cristaux liquides sont parmi ces matériaux.
• Leurs rôle est important aussi pour la
compréhension des phénomènes physico chimique
dans les organismes vivantes.
• Ils peuvent aussi être utilisés pour améliorer notre
vie quotidiennes…(vision, éclairage, imagerie,
énergie, etc.)
Annex
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