EP3311219A1 - Dispositif de retroeclairage, unite de generation d'image, afficheur tete haute et vehicule associes - Google Patents

Dispositif de retroeclairage, unite de generation d'image, afficheur tete haute et vehicule associes

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Publication number
EP3311219A1
EP3311219A1 EP16722153.0A EP16722153A EP3311219A1 EP 3311219 A1 EP3311219 A1 EP 3311219A1 EP 16722153 A EP16722153 A EP 16722153A EP 3311219 A1 EP3311219 A1 EP 3311219A1
Authority
EP
European Patent Office
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light sources
reflector
wall
diffuser
generation unit
Prior art date
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Ceased
Application number
EP16722153.0A
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German (de)
English (en)
Inventor
François GRANDCLERC
Antoine-Camille PETRUCCI
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Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Original Assignee
Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Comfort and Driving Assistance SAS filed Critical Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Publication of EP3311219A1 publication Critical patent/EP3311219A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors
    • G—PHYSICS
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility

Definitions

  • the present invention relates to the backlighting of the image generation units, used in particular in head-up displays for vehicles.
  • It relates more particularly to a backlight device, an image generation unit comprising such a backlight device, a head-up display comprising such an image generation unit and a vehicle comprising such a display.
  • the invention applies particularly advantageously in the case where it is desired to have the image generation unit (and therefore the backlighting device) in a reduced-size housing of the vehicle, while maintaining a good homogeneity of the image. illumination necessary for the display.
  • document US 2004/062 040 discloses a backlight device comprising at least one row of a plurality of light sources, a reflector arranged to reflect in part at least the light emitted by the light sources and a light source. diffuser arranged to receive at least the light reflected by the reflector.
  • Such devices are generally placed at the rear of a screen, such as a liquid crystal screen, which makes it possible to generate an image, which is for example projected into the field of view of the driver in the case of the displays. head-up for vehicle.
  • the present invention provides a backlighting device as defined above, wherein the reflector comprises at least one wall extending along the light sources and having a shape presenting at least two different orientations.
  • the wall has at least two reflection surfaces having different slopes respectively corresponding to said two different orientations
  • the reflector comprises another wall facing said wall and having a shape having at least two different orientations (for example by means of at least two reflection surfaces having different slopes);
  • said wall and the other wall correspond in symmetry with respect to a plane containing the optical axis of the reflector
  • the reflector comprises two side walls facing each other and between which extends the row of light sources;
  • At least one side wall has a shape having at least two different orientations (for example by means of at least two reflection surfaces having different slopes);
  • each side wall is illuminated by all the light sources (which contributes to the lengthening of the optical path already mentioned);
  • said wall comprises an end edge adjoining the diffuser
  • each light source of the plurality of light sources illuminates said end edge over its entire length (which also contributes to obtaining elongated optical paths for certain rays).
  • the width I of the diffuser (in its extension plane) and the distance d between the light sources and the diffuser (along the optical axis) verify the relation d ⁇ 3.l (or even d ⁇ 2.5. l);
  • a ratio between the minimum luminance and the maximum luminance in the plane of the diffuser, at the output thereof, is greater than 80%.
  • the invention also provides an image generation unit comprising a backlighting device as proposed above and a screen illuminated by said backlighting device.
  • the invention further provides a head-up display comprising an image generation unit and an optical projection assembly of an image generated by the image generation unit in the direction of a combiner.
  • the invention finally proposes a vehicle, for example a motor vehicle, comprising such a head-up display.
  • FIG. 1 shows a head-up display implementing the teachings of the invention
  • FIG. 2 represents an image generation unit used in the display of FIG. 1;
  • FIG. 3 represents another view of the image generation unit of FIG. 2.
  • FIG. 4 represents a perspective view of a reflector used in the image generation unit of FIG. 2
  • FIG. 5 shows a simulation of the optical behavior of the reflector.
  • Figure 1 shows schematically the main elements of a head-up display 10 for equipping a vehicle, for example a motor vehicle.
  • Such a display 10 comprises an image generation unit 2 and an optical projection unit 4 designed to project a virtual image I generated by the image generation unit 2 into the field of view of the driver of the vehicle with a blade semi-reflective 6 (also called “combineui”) placed in this field of vision.
  • a blade semi-reflective 6 also called “combineui”
  • the semitransparent blade 6 is preferably disposed between the windshield 8 of the vehicle and the eyes of the driver. It can also be provided in a variant that the optical projection assembly 4 uses the windshield 8, which then acts as a combiner (in which case the semi-transparent plate is omitted), to project into the field of view of the driver the image generated by the image generation unit.
  • the optical projection assembly 4 here comprises a folding mirror 5. Alternatively, it could comprise a plurality of mirrors and / or other optical elements.
  • Figures 2 and 3 show in detail the aforementioned image generation unit 2.
  • This image generation unit comprises a backlight device 20 and a screen 15, here a liquid crystal display (or LCD for “Liquid Crystal Dispiaf”) thin-film transistors (or TFT for "Thin-Film Transistor”).
  • a liquid crystal display or LCD for “Liquid Crystal Dispiaf”
  • TFT Thin-Film Transistor
  • the backlighting device 20 comprises a set of light sources 22 (carried by a support 23), a reflector 30 and a diffuser 25 placed in front of the reflector 30 in the direction of emission of the light sources 22.
  • the reflector 30 and the diffuser 25 form here, with the support 23 of the light sources 22, a closed enclosure.
  • the light sources 22 are here light emitting diodes (or LEDs for “Light Emitting Diodes”) mounted on a printed circuit (playing the role of the aforementioned support 23).
  • LEDs for “Light Emitting Diodes”
  • a printed circuit playing the role of the aforementioned support 23.
  • the light sources 22 in the form of a single row of a plurality of light sources 22, here comprising 4 light sources 22 (but which may, for example, alternatively comprise between 2 and 10 light sources 22). .
  • the reflector 30 comprises 4 walls 32, 34, 36, 38 each extending from the region of the light sources 22 (precisely their support 23) and up to the diffuser 25, and facing each other in pairs.
  • the reflector 30 thus has 2 longitudinal walls 36, 38, each extending substantially parallel to the alignment direction of the light sources 22, and 2 side walls 32, 24, which extend substantially perpendicular to this direction of alignment.
  • the set of light sources 22 therefore extends between the two lateral walls 32, 34.
  • the four walls 32, 34, 36, 38 are joined so that the reflector 30 defines, at a first end of the walls, an opening having a first surface and where are housed the light sources 22 and, at a second end of the walls, an opening having a second surface (greater than the first surface) and where is placed the diffuser 25.
  • the diffuser 25 could be located slightly upstream in this region and possibly extend perpendicularly to the optical axis Z.
  • each light source 22 illuminates all the walls of the reflector (here the 4 walls 32, 34, 36, 38 of the reflector) and each wall of the reflector. reflector is therefore illuminated by all the light sources 22.
  • the four walls 32, 34, 36, 38 of the reflector 30 surround the optical axis Z and thus define between them a space (crossed by the optical axis Z) in which only the light sources 22 are received.
  • the optical axis Z can be defined as being a central axis of the reflector 30 oriented parallel to the axis of the emission cone of each of the light sources 22.
  • each wall 32, 34, 36, 38 defines (at least on its internal face, that is to say turned towards the light sources) a plurality of distinct surfaces 38a, 38b, 38c, 38d, for example between 4 and 10 distinct surfaces.
  • 5 distinct surfaces are used for each of the 4 walls.
  • each of the distinct surfaces is plane. It is furthermore provided for example that each surface (here planar) extends over a length e of between 2 mm and 5 mm along the optical axis Z.
  • each surface here planar
  • Surfaces are defined (that is, here the orientation of each of the surfaces is determined) so as to optimize the homogeneity of the radiation emitted by the backlighting device 20.
  • each flat surface is for example determined by optimizing a homogeneity criterion (such as the ratio between the minimum luminance and the maximum luminance in the plane of the diffuser 25 at the output thereof) with the aid of a simulation tool.
  • a homogeneity criterion such as the ratio between the minimum luminance and the maximum luminance in the plane of the diffuser 25 at the output thereof
  • the longitudinal walls 36, 38 are symmetrically symmetrical with respect to a plane containing the optical axis Z.
  • the optimized surfaces of the longitudinal wall 38 are respectively the symmetrical optimized surfaces of the longitudinal wall. 36 in relation to this plan.
  • the side walls 32, 34 may correspond symmetrically with respect to another plane containing the optical axis Z.
  • the optimized surfaces of the side wall 32 are respectively the symmetrical optimized surfaces of the side wall 34 compared to this other plan.
  • each wall 32, 34, 36, 38 is illuminated by all the light sources 22.
  • all the surfaces of the wall concerned are each illuminated by all the light sources 22.
  • the reflector 30 is for example made of plastic. It may be for example an opaque white plastic material, preferably with a high reflection coefficient (eg diffuse reflection). Alternatively, it may be a plastic material on which a reflective layer (for example chromium or aluminum) has been deposited in order to obtain a high reflection coefficient (for example specular reflection).
  • a reflective layer for example chromium or aluminum
  • the longitudinal wall 36 thus has (in addition to the optimized surfaces aforementioned) a connecting surface 36e for connecting an optimized surface of the wall 36 and the diffuser 25.
  • This connecting surface 36e is here rectangular and extends parallel to the optical axis Z.
  • the side walls 32, 34 each have a connecting surface 32e, 34e for connecting an optimized surface of the corresponding wall 32, 34 and the diffuser 25.
  • Each connecting surface 32e, 34e of a side wall 32, 34 is triangular in shape.
  • the diffuser 25 is here of circular Gaussian type, for example with a diffusion cone of 40 °.
  • a diffuser can be produced by means of a film having a smooth face (for example turned towards the light sources 22) and an opposite grained face (turned here towards the screen 15) which produces the diffusion of light .
  • the screen 15 is here placed in contact with the diffuser 25, with its general plane of extension parallel to that of the diffuser 25.
  • Figure 5 shows a simulation of the optical behavior of the reflector.
  • a reflector 30 having optimized (here planar) surfaces 38a, 38b, 38c, 38d, with respective slopes different from one surface to another, makes it possible to obtain once a good efficiency and a good homogeneity. (However, it is noted that certain rays emitted by the light sources directly hit the diffuser 25, without reflection on the reflector 30, nor use of a lens or other additional optical element.)
  • the good efficiency is notably enabled by the collimation effect (thanks to the reflector 30 and towards the diffuser 25) of the light emitted by the light sources 22.
  • the use of a reflective system makes it possible to obtain a better efficiency than with a transmissive system (using for example a lens, such as a Fresnel lens); in transmissive systems, significant transmission losses are observed, as well as a change in the colorimetry of the beam.
  • the collimation effect is mainly achieved by the longitudinal walls 36, 38 (which contribute about 80% to the collimation effect).
  • the good homogeneity is due in particular to the lengthening of the path optical due to the reflections on the reflector 30, elongation all the more important for certain rays that each light source 22 illuminates all the walls 32, 34, 36, 38 (as explained above) and therefore in particular the side wall 32, 34 farthest from the source 22 concerned, as clearly visible in Figure 5.
  • the homogenization effect is mainly achieved by the side walls 32, 34 (which participate to about 80% for this purpose).
  • homogeneity greater than 80% is obtained even by placing the light sources 22 at a distance d less than 3.I ⁇ ie d ⁇ 3.l), or even less than 2.5.1 ⁇ i.e. d ⁇ 2.5.l), typically between 2.I and 2.5.1 ⁇ i.e. 2.kd ⁇ 2,5.l).
  • 1 10 mm and d is between 20 mm and 25 mm.
  • the backlight device is therefore compact and thus easily integrates into a dashboard of a motor vehicle.
  • the number of light sources 22 can be limited to obtain a given illumination, and the cooling means (generally provided in association with the light sources) can thus be reduced (as well as their own size).

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Abstract

Un dispositif de rétroéclairage (20) comprend : - au moins une rangée d'une pluralité de sources de lumière (22); - un réflecteur (30) disposé de manière à réfléchir en partie au moins la lumière émise par les sources de lumière (22); et - un diffuseur (25) disposé de manière à recevoir au moins la lumière réfléchie par le réflecteur (30). Le réflecteur (30) comprend au moins une paroi (38) s'étendant le long des sources de lumière (22) et ayant une forme présentant au moins deux orientations différentes. Une unité de génération d'image, un afficheur tête haute et un véhicule associés sont également proposés.

Description

Dispositif de rétroéclairage, unité de génération d'image, afficheur tête haute et véhicule associés
DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
La présente invention concerne le rétroéclairage des unités de génération d'image, utilisés notamment dans les afficheurs tête haute pour véhicule.
Elle concerne plus particulièrement un dispositif de rétroéclairage, une unité de génération d'image comprenant un tel dispositif de rétroéclairage, un afficheur tête haute comprenant une telle unité de génération d'image et un véhicule comprenant un tel afficheur.
L'invention s'applique particulièrement avantageusement dans le cas où l'on souhaite disposer l'unité de génération d'image (et donc le dispositif de rétroéclairage) dans un logement de taille réduite du véhicule, tout en conservant une bonne homogénéité de l'éclairement nécessaire à l'affichage.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
On connaît par exemple du document US 2004/062 040 un dispositif de rétroéclairage comprenant au moins une rangée d'une pluralité de sources de lumière, un réflecteur disposé de manière à réfléchir en partie au moins la lumière émise par les sources de lumière et un diffuseur disposé de manière à recevoir au moins la lumière réfléchie par le réflecteur.
De tels dispositifs sont en général placés à l'arrière d'un écran, tel qu'un écran à cristaux liquides, ce qui permet de générer une image, laquelle est par exemple projetée dans le champ de vision du conducteur dans le cas des afficheurs tête haute pour véhicule.
Afin d'obtenir un affichage de qualité, on recherche une bonne homogénéité de la lumière produite au niveau du diffuseur, ce qui requiert en général d'éloigner la source de lumière du diffuseur et implique ainsi l'utilisation d'un dispositif de rétroéclairage relativement encombrant.
OBJET DE L'INVENTION
Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif de rétroéclairage tel que défini ci-dessus, dans lequel le réflecteur comprend au moins une paroi s'étendant le long des sources de lumière et ayant une forme présentant au moins deux orientations différentes.
L'utilisation d'orientations différentes (pour la surface réfléchissante du réflecteur) permet une définition du flux lumineux réfléchi par le réflecteur en vue d'une bonne homogénéité au niveau du diffuseur. L'extension de la paroi le long des différentes sources participe en outre à l'homogénéité en allongeant le trajet optique de certains rayons, comme expliqué plus en détail dans la suite.
Selon d'autres caractéristiques optionnelles, et donc non limitatives :
- la paroi présente au moins deux surfaces de réflexion ayant des pentes différentes correspondant respectivement auxdites deux orientations différentes ;
- les surfaces de réflexion sont planes ;
- le réflecteur comprend une autre paroi faisant face à ladite paroi et ayant une forme présentant au moins deux orientations différentes (par exemple au moyen d'au moins deux surfaces de réflexion ayant des pentes différentes) ;
- ladite paroi et l'autre paroi se correspondent par symétrie par rapport à un plan contenant l'axe optique du réflecteur ;
- le réflecteur comprend deux parois latérales se faisant face et entre lesquelles s'étend la rangée de sources de lumières ;
- au moins une paroi latérale a une forme présentant au moins deux orientations différentes (par exemple au moyen d'au moins deux surfaces de réflexion ayant des pentes différentes) ;
- chaque paroi latérale est illuminée par l'ensemble des sources de lumière (ce qui participe à l'allongement du trajet optique déjà mentionné) ;
- ladite paroi comprend un bord d'extrémité jouxtant le diffuseur ;
- chaque source de lumière de la pluralité de sources de lumière illumine ledit bord d'extrémité sur toute sa longueur (ce qui contribue également à l'obtention de trajets optiques allongés pour certains rayons).
- la largeur I du diffuseur (dans son plan d'extension) et la distance d entre les sources de lumière et le diffuseur (selon l'axe optique) vérifient la relation d<3.l (voire même d<2,5.l) ;
- un rapport entre la luminance minimale et la luminance maximale dans le plan du diffuseur, en sortie de celui-ci, est supérieur à 80%.
L'invention propose également une unité de génération d'image comprenant un dispositif de rétroéclairage tel que proposé ci-dessus et un écran éclairé par ledit dispositif de rétroéclairage. L'invention propose en outre un afficheur tête haute comprenant une tell unité de génération d'image et un ensemble optique de projection d'une image générée par l'unité de génération d'image en direction d'un combineur.
L'invention propose enfin un véhicule, par exemple un véhicule automobile, comprenant un tel afficheur tête haute.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 représente un afficheur tête haute mettant en œuvre les enseignements de l'invention ;
- la figure 2 représente une unité de génération d'image utilisée dans l'afficheur de la figure 1 ;
- la figure 3 représente une autre vue de l'unité de génération d'image de la figure 2 ; et
- la figure 4 représente une vue en perspective d'un réflecteur utilisé dans l'unité de génération d'image de la figure 2
- la figure 5 présente une simulation du comportement optique du réflecteur.
La figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d'un afficheur tête haute 10 destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile.
Un tel afficheur 10 comprend une unité de génération d'image 2 et un ensemble optique de projection 4 conçu pour projeter une image virtuelle I générée par l'unité de génération d'image 2 dans le champ de vision du conducteur du véhicule grâceà une lame semi-réfléchissante 6 (également dénommée "combineui") placée dans ce champ de vision.
On peut ainsi afficher des informations dans le champ de vision du conducteur sans que celui-ci n'ait à détourner le regard. À cet égard, la lame semi- transparente 6 est de préférence disposée entre le pare-brise 8 du véhicule et les yeux du conducteur. On peut d'ailleurs prévoir en variante que l'ensemble optique de projection 4 utilise le pare-brise 8, qui joue alors le rôle de combineur (auquel cas la lame semi-transparente est omise), pour projeter dans le champ de vision du conducteur l'image générée par l'unité de génération d'image.
L'ensemble optique de projection 4 comprend ici un miroir de repliement 5. En variante, il pourrait comprendre une pluralité de miroirs et/ou d'autres éléments optiques.
Les figures 2 et 3 représentent en détail l'unité de génération d'image 2 précitée.
Cette unité de génération d'image comprend un dispositif de rétroéclairage 20 et un écran 15, ici un écran à cristaux liquides (ou LCD pour "Liquid Crystal Dispiaf) à transistors en couche mince (ou TFT pour " Thin-Film Transistor).
Le dispositif de rétroéclairage 20 comprend un ensemble de sources de lumière 22 (portées par un support 23), un réflecteur 30 et un diffuseur 25 placé à l'avant du réflecteur 30 dans la direction d'émission des sources de lumière 22.
Le réflecteur 30 et le diffuseur 25 forment ici, avec le support 23 des sources de lumière 22, une enceinte fermée.
Les sources de lumière 22 sont ici des diodes électroluminescentes (ou LEDs pour "Light Emitting Diodes") montées sur un circuit imprimé (jouant le rôle du support 23 précité). En variante, notamment lorsqu'on utilise une technique de montage direct de la puce (ou "Chip On Board'), on peut utiliser en tant que support le dissipateur thermique usuellement associé aux sources de lumière.
On propose de disposer les sources de lumière 22 sous forme d'une unique rangée d'une pluralité de sources de lumière 22, comprenant ici 4 sources de lumière 22 (mais pouvant par exemple comprendre en variante entre 2 et 10 sources de lumière 22).
Le réflecteur 30 comprend 4 parois 32, 34, 36, 38 s'étendant chacune à partir de la région des sources de lumière 22 (précisément leur support 23) et jusqu'au diffuseur 25, et se faisant face deux à deux.
Le réflecteur 30 comporte ainsi 2 parois longitudinales 36, 38, qui s'étendent chacune sensiblement parallèlement à la direction d'alignement des sources de lumière 22, et 2 parois latérales 32, 24, qui s'étendent sensiblement perpendiculairement à cette direction d'alignement. L'ensemble des sources de lumière 22 s'étend donc entre les 2 parois latérales 32, 34.
Les 4 parois 32, 34, 36, 38 sont jointives de sorte que le réflecteur 30 définit, à une première extrémité des parois, une ouverture ayant une première surface et où sont logées les sources de lumière 22 et, à une seconde extrémité des parois, une ouverture ayant un seconde surface (supérieure à la première surface) et où est placé le diffuseur 25. En variante, le diffuseur 25 pourrait être situé légèrement en amont dans cette région et s'étendre éventuellement perpendiculairement à l'axe optique Z.
On remarque que le réflecteur 30 ne comporte pas d'autre paroi que les parois 32, 34, 36, 38 précitées. En particulier, on ne prévoit pas de surface de réflexion entre deux sources de lumière 22. Ainsi, chaque source de lumière 22 illumine toutes les parois du réflecteur (ici les 4 parois 32, 34, 36, 38 du réflecteur) et chaque paroi du réflecteur est donc illuminée par l'ensemble des sources de lumière 22.
Autrement dit, les 4 parois 32, 34, 36, 38 du réflecteur 30 entourent l'axe optique Z et définissent ainsi entre elles un espace (traversé par l'axe optique Z) dans lequel seules sont reçues les sources de lumière 22. (On peut définir l'axe optique Z comme étant un axe central du réflecteur 30 orienté parallèlement à l'axe du cône d'émission de chacune des sources de lumière 22.)
Comme bien visible sur la figure 4, qui représente une vue en perspective du réflecteur 30, chaque paroi 32, 34, 36, 38 définit (au moins sur sa face interne, c'est-à-dire tournée vers les sources de lumière) une pluralité de surfaces distinctes 38a, 38b, 38c, 38d, par exemple entre 4 et 10 surfaces distinctes. On utilise ici 5 surfaces distinctes pour chacune des 4 parois. (Dans un but de concision, des références distinctes sont données seulement pour les surfaces distinctes 38a, 38b, 38c, 38d de la paroi 38.)
Dans l'exemple décrit ici, chacune des surfaces distinctes est plane. On prévoit par ailleurs par exemple que chaque surface (ici plane) s'étend sur une longueur e comprise entre 2 mm et 5 mm le long de l'axe optique Z. En variante, on pourrait utiliser des surfaces courbes, éventuellement sans point anguleux sur l'ensemble de la paroi concernée, basées par exemple sur des courbes de Bézier de degré supérieur ou égal à 2 ou, plus généralement, sur des courbes régies par une équation polynomiale. On considère dans ce cas que la paroi concernée présente une infinité de surfaces de réflexion ayant des pentes différentes, et donc des orientations différentes (l'étendue de chaque surface selon l'axe optique Z étant dans ce cas réduite à un point).
Les surfaces sont définies (c'est-à-dire ici l'orientation de chacune des surfaces est déterminée) de manière à optimiser l'homogénéité du rayonnement émis par le dispositif de rétroéclairage 20.
En pratique, l'orientation (et donc la pente) de chaque surface plane (ou plus généralement la définition de chaque surface) est par exemple déterminée par optimisation d'un critère d'homogénéité (tel que le rapport entre la luminance minimale et la luminance maximale dans le plan du diffuseur 25 en sortie de celui- ci) à l'aide d'un outil de simulation.
On peut prévoir en pratique que les parois longitudinales 36, 38 se correspondent par symétrie par rapport à un plan contenant l'axe optique Z. Ainsi notamment, les surfaces optimisées de la paroi longitudinale 38 sont respectivement les symétriques des surfaces optimisées de la paroi longitudinale 36 par rapport à ce plan.
De même, les parois latérales 32, 34 peuvent se correspondre par symétrie par rapport à un autre plan contenant l'axe optique Z. Ainsi notamment, les surfaces optimisées de la paroi latérale 32 sont respectivement les symétriques des surfaces optimisées de la paroi latérale 34 par rapport à cet autre plan.
Comme expliqué ci-dessus, chaque paroi 32, 34, 36, 38 est illuminée par l'ensemble des sources de lumière 22. De préférence, pour au moins une paroi (ici pour toutes les parois 32, 34, 36, 38), toutes les surfaces de la paroi concernée sont chacune illuminées par l'ensemble des sources de lumière 22.
Le réflecteur 30 est par exemple réalisé en matière plastique. Il peut s'agir par exemple d'une matière plastique blanche opaque, de préférence avec un coefficient de réflexion élevé (par exemple réflexion diffuse). En variante, il peut s'agir d'une matière plastique sur laquelle a été déposée une couche réfléchissante (par exemple de chrome ou d'aluminium) afin d'obtenir un coefficient de réflexion élevé (par exemple réflexion spéculaire).
Le diffuseur 25 est ici incliné d'un angle a (ici a = 10°) par rapport à l'axe optique Z des sources de lumière 22 et du réflecteur 30. Précisément, cela signifie que l'axe optique Z forme un angle a (non-nul) avec une direction normale {i.e. perpendiculaire) au plan d'extension du diffuseur 25. Autrement dit, comme représenté en figure 2, le diffuseur 25 forme un angle a (non-nul) avec un plan orthogonal à l'axe optique Z.
La paroi longitudinale 36 présente donc (en plus des surfaces optimisées précitées) une surface de raccord 36e destinée à relier une surface optimisée de la paroi 36 et le diffuseur 25. Cette surface de raccord 36e est ici rectangulaire et s'étend parallèlement à l'axe optique Z.
De même, les parois latérales 32, 34 présentent chacune une surface de raccord 32e, 34e destinée à relier une surface optimisée de la paroi correspondante 32, 34 et le diffuseur 25. Chaque surface de raccord 32e, 34e d'une paroi latérale 32, 34 est de forme triangulaire.
Le diffuseur 25 est ici de type gaussien circulaire, par exemple avec un cône de diffusion de 40°. En pratique, un tel diffuseur peut être réalisé au moyen d'un film ayant une face lisse (par exemple tournée vers les sources de lumières 22) et une face opposée grainée (tournée ici vers l'écran 15) qui produit la diffusion de lumière.
L'écran 15 est ici placé au contact du diffuseur 25, avec son plan général d'extension parallèle à celui du diffuseur 25.
La figure 5 présente une simulation du comportement optique du réflecteur.
Comme visible sur cette figure, l'utilisation d'un réflecteur 30 présentant des surfaces (ici planes) optimisées 38a, 38b, 38c, 38d, avec des pentes respectives différentes d'une surface à l'autre, permet d'obtenir à la fois une bonne efficacité et une bonne homogénéité. (On note toutefois que certains rayons émis par les sources de lumière frappent directement le diffuseur 25, sans réflexion sur le réflecteur 30, ni utilisation d'une lentille ou autre élément optique additionnel.)
La bonne efficacité est notamment permise par l'effet de collimation (grâce au réflecteur 30 et en direction du diffuseur 25) de la lumière émise par les sources de lumières 22. À cet égard, l'utilisation d'un système réflectif permet d'obtenir une meilleure efficacité qu'avec un système transmissif (utilisant par exemple une lentille, telle qu'une lentille de Fresnel) ; on constate en effet, dans les systèmes transmissifs, des pertes importantes en transmission, ainsi d'ailleurs qu'une modification de la colorimétrie du faisceau.
On note que l'effet de collimation est principalement réalisé par les parois longitudinales 36, 38 (qui participent à hauteur de 80% environ à l'effet de collimation).
La bonne homogénéité est due notamment à l'allongement du trajet optique du fait des réflexions sur le réflecteur 30, allongement d'autant plus important pour certains rayons que chaque source de lumière 22 illumine toutes les parois 32, 34, 36, 38 (comme expliqué plus haut) et donc notamment la paroi latérale 32, 34 la plus éloignée de la source 22 concernée, comme bien visible en figure 5. Ainsi, l'effet d'homogénéisation est principalement réalisé par les parois latérales 32, 34 (qui participent à hauteur de 80% environ à cet effet).
On obtient ainsi une homogénéité satisfaisante (par exemple un rapport entre la luminance minimale et la luminance maximale dans le plan du diffuseur, en sortie de celui-ci, supérieur à 80%) même avec une distance limitée entre les sources de lumière 22 et le diffuseur 25.
Par exemple, en notant I la largeur du diffuseur dans son plan général d'extension (c'est-à-dire sa plus petite dimension dans ce plan), on obtient une homogénéité supérieure à 80% même en plaçant les sources de lumière 22 à une distance d inférieure à 3.I {i.e. d<3.l), voire inférieure à 2,5.1 {i.e. d<2,5.l), typiquement comprise entre 2.I et 2,5.1 {i.e. 2.kd<2,5.l). Dans l'exemple décrit, 1=10mm et d est compris entre 20 mm et 25 mm.
Le dispositif de rétroéclairage est de ce fait peu encombrant et s'intègre ainsi facilement dans une planche de bord de véhicule automobile.
Par ailleurs, grâce à la bonne efficacité susmentionnée, le nombre de sources de lumière 22 peut être limité pour obtenir un éclairement donné, et les moyens de refroidissement (en général prévus en association avec les sources de lumière) peuvent ainsi être réduits (ainsi que leur propre encombrement).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de rétroéclairage (20) comprenant :
- au moins une rangée d'une pluralité de sources de lumière (22) ; - un réflecteur (30) disposé de manière à réfléchir en partie au moins la lumière émise par les sources de lumière (22) ; et
- un diffuseur (25) disposé de manière à recevoir au moins la lumière réfléchie par le réflecteur (30),
caractérisé en ce que le réflecteur (30) comprend au moins une paroi (38) s'étendant le long des sources de lumière (22) et ayant une forme présentant au moins deux orientations différentes.
2. Dispositif de rétroéclairage selon la revendication 1 , dans lequel la paroi (38) présente au moins deux surfaces de réflexion (38a, 38b, 38c, 38d) ayant des pentes différentes correspondant respectivement auxdites deux orientations différentes.
3. Dispositif de rétroéclairage selon la revendication 2, dans lequel les surfaces de réflexion (38a, 38b, 38c, 38d) sont planes.
4. Dispositif de rétroéclairage selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le réflecteur (30) comprend une autre paroi (36) faisant face à ladite paroi (38) et ayant une forme présentant au moins deux orientations différentes.
5. Dispositif de rétroéclairage selon la revendication 4, dans lequel ladite paroi (38) et l'autre paroi (36) se correspondent par symétrie par rapport à un plan contenant l'axe optique (Z) du réflecteur (30).
6. Dispositif de rétroéclairage selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le réflecteur (30) comprend deux parois latérales (32, 34) se faisant face et entre lesquelles s'étend la rangée de sources de lumières (22).
7. Dispositif de rétroéclairage selon la revendication 6, dans lequel au moins une paroi latérale (32 ; 34) a une forme présentant au moins deux orientations différentes.
8. Dispositif de rétroéclairage selon la revendication 6 ou 7, dans lequel chaque paroi latérale (32 ; 34) est illuminée par l'ensemble des sources de lumière (22).
9. Dispositif de rétroéclairage selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel ladite paroi (38) comprend un bord d'extrémité jouxtant le diffuseur (25) et dans lequel chaque source de lumière (22) de la pluralité de sources de lumière illumine ledit bord d'extrémité sur toute sa longueur.
10. Dispositif de rétroéclairage selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la largeur I du diffuseur (25) et la distance d entre les sources de lumière (22) et le diffuseur (25) vérifient la relation : d<3.l.
1 1 . Dispositif de rétroéclairage selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel un rapport entre la luminance minimale et la luminance maximale dans le plan du diffuseur (25), en sortie de celui-ci, est supérieur à 80%.
12. Unité de génération d'image (2) comprenant un dispositif de rétroéclairage (20) selon l'une des revendications 1 à 1 1 et un écran (15) éclairé par ledit dispositif de rétroéclairage.
13. Afficheur tête haute (10) comprenant une unité de génération d'image (2) selon la revendication 12 et un ensemble optique de projection (4) d'une image générée par l'unité de génération d'image (2) en direction d'un combineur (6 ; 8).
14. Véhicule comprenant un afficheur tête haute (10) selon la revendication 13.
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