EP4377735A1 - Dispositif de generation d'images et afficheur tete haute comportant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de generation d'images et afficheur tete haute comportant un tel dispositif

Info

Publication number
EP4377735A1
EP4377735A1 EP22744788.5A EP22744788A EP4377735A1 EP 4377735 A1 EP4377735 A1 EP 4377735A1 EP 22744788 A EP22744788 A EP 22744788A EP 4377735 A1 EP4377735 A1 EP 4377735A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light beam
variable transmittance
downstream
heat sink
upstream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22744788.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Ayoub BEN NACHOUANE
Pierre Mermillod
Laurent Raddaz
Alexis Kleckner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Original Assignee
Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Comfort and Driving Assistance SAS filed Critical Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Publication of EP4377735A1 publication Critical patent/EP4377735A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/008—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation

Definitions

  • Image generation device and head-up display comprising such a device
  • the present invention relates to the technical field of display systems, in particular the technical field of image projection systems.
  • the invention relates most particularly to an image generation device, in particular suitable for use in a head-up display of a motor vehicle.
  • a head-up display is a device which makes it possible to display driving assistance information in the driver's field of vision.
  • head-up displays comprise an image-generating device, for example a light source coupled to a matrix of elements with variable transmittance, for example a liquid crystal screen (LCD, for "Liquid Crystal Display”, in English), and an optical system for transmitting this image to a partially transparent blade, for example so that the driver can see the images without looking away from the road.
  • Some head-up displays comprise a matrix of elements with variable transmittance which makes it possible to generate two images simultaneously which appear for example at different distances in the driver's field of vision. This is particularly useful for augmented reality head-up displays.
  • an image generation device comprising a first light source configured to generate a first upstream light beam, a second light source configured to generate a second upstream light beam, and a matrix of elements with variable transmittance configured to receive and selectively transmit the first upstream light beam and to selectively receive and transmit the second upstream light beam so as to respectively form a first downstream light beam forming a first image and a second downstream light beam forming a second image.
  • the terms “upstream” and “downstream” relate to positions along the propagation path of the light emitted by the light source.
  • downstream means closer to the light source and the term “upstream” means farther from the light source, along the propagation path.
  • the invention makes it possible to generate two distinct images by simple and economical means.
  • the device according to the invention can advantageously be used to generate a first conventional image and a second augmented reality image.
  • the driver then benefits from an improved driving assistance interface.
  • the matrix of variable transmittance elements is a liquid crystal screen with thin film transistors.
  • a liquid crystal display is a simple and inexpensive implementation of a matrix of elements with variable transmittance.
  • a downstream face of the matrix of variable transmittance elements is in contact with an at least partially transparent plate configured to limit heating of the matrix of variable transmittance elements.
  • Limiting the heating of the matrix of variable transmittance elements advantageously makes it possible to prolong its service life. Furthermore, the establishment of a heat dissipation is particularly advantageous for removing the heat generated by the light beams from the two light sources.
  • the device comprises a first heat sink thermally coupled with the partially transparent plate.
  • at least one of the first and second light sources is configured to transmit its upstream light beam to the matrix of variable transmittance elements through an optical diffuser, the device comprising a second a heat sink configured to remove heat confined between the diffuser and the variable transmittance element array.
  • the second heat sink is in contact with the upstream face of the variable transmittance element matrix.
  • At least one heat sink is coupled to a forced convection cooling module.
  • the downstream face of the partially transparent plate is in contact with a cold face of a thermoelectric cooling module.
  • the first heat sink is in contact with a hot face of the thermoelectric module.
  • the downstream face of the partially transparent plate is in contact with the first heat sink.
  • At least one of the first and second light sources is configured to transmit its upstream light beam to an optical diffuser through a reflector.
  • the direction of propagation of the first upstream beam and the direction of propagation of the second upstream beam form an angle between 0° and 45°.
  • the first downstream beam is reflected on a first concave mirror and the second downstream beam is reflected on a second mirror concave, the first concave mirror and the second concave mirror being fixed relative to each other and secured to the same support.
  • At least one of the first and second concave mirrors is a cold mirror.
  • Head-up display comprising a device according to the aspect of the invention and one of the aforementioned embodiments and a system for projecting the downstream beams in the direction of a partially transparent blade.
  • FIG. 1 schematically illustrates a head-up display comprising an image generation device according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of an image generating device according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic view of a folding mirror of a device according to the invention
  • FIG. 4 is a schematic view of two other folding mirrors of a device according to the invention.
  • FIG. 5 is a side view of the folding mirrors of FIG. 4
  • FIG. 6 is a schematic sectional view of an image generation device according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view of an image generation device according to another embodiment of the invention
  • FIG. 8 is a schematic sectional view of an image generation device according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 there is shown schematically the main elements of a head-up display 1, intended for example to equip a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the display of Figure 1 is adapted to create two virtual images 2 and 3 in the field of vision of a driver of the vehicle, so that the driver can see these virtual images 2, 3 and any information qu they contain without having to look away.
  • the display 1 comprises a partially transparent blade 4 placed in the driver's field of vision, an image generating device 5 adapted to generate two downstream light beams 6 and 7 and a projection device
  • the display 1 is configured so that the two virtual images 2, 3 appear at distinct respective distances.
  • the first virtual image 2 is here a conventional image and appears at a first distance from the driver
  • the second virtual image is an augmented reality image which is integrated into the environment facing the vehicle and which therefore appears at a second distance from the conductor greater than the first distance.
  • the partially transparent blade 4 is here merged with the windshield of the vehicle. In other words, it is the windshield of the vehicle which has the function of partially transparent blade for the head-up display 1. This configuration is particularly suitable for augmented reality image projection.
  • the partially transparent blade could be a combiner, that is to say a partially transparent blade separate from the windscreen and dedicated to the head-up display.
  • a combiner would be placed between the windshield of the vehicle and the eyes 11 of the driver, on the path of the downstream light beams 6, 7.
  • the image projection device 5 here comprises three folding mirrors 8, 9, 10.
  • a first folding mirror 8 and a second folding mirror 9 are arranged to reflect a first downstream light beam 5 generated by the image-generating device 5 in the direction of the partially transparent blade 3.
  • the first folding mirror 8 and a third folding mirror 10 are arranged so as to reflect a second downstream light beam 7 generated by the image-generating device images 5 in the direction of the partially transparent blade 3.
  • the folding mirrors 8, 9 and 10 advantageously make it possible to place the image-generating device 5 in a configuration in which it does not face the partially transparent blade 4 and therefore to place it in any suitable place, typically under the dashboard of the vehicle.
  • the first folding mirror 8 is a flat mirror and the second folding mirror 9 and the third folding mirror 10 are curved mirrors, here concave, which each have an optimized shape to produce a virtual image of shape adapted to the partially transparent blade 4, here a curved shape, so as to display the image in an undistorted manner.
  • the second folding mirror 9 and the third folding mirror 10 have functions of magnifying the image generated by the array of variable transmittance elements.
  • the image generating device 5 could comprise a different number of mirrors and/or mirrors having different shapes, as well as other optical elements, for example a lens.
  • the image generation device 5 comprises a first light source 12 and a second light source 13, here matrices of light-emitting diodes (LED, for "Light Emitting Diode” according to the Anglo-Saxon acronym conventionally used by the person skilled in the art), configured to respectively produce a first upstream light beam 14 and a second beam upstream light 15.
  • the image generating device 5 further comprises a matrix of elements with variable transmittance 16 configured to be illuminated by the upstream light beams 14, 15.
  • the matrix of variable transmittance elements 16 is configured to selectively transmit the first upstream light beam 14 so as to form the first downstream light beam 6 representing a first image 2 to be projected in the driver's field of vision by means of the partially transparent blade 4, and to selectively transmit the second upstream light beam 15 so as to form the second downstream light beam 7 representing a second image B to be projected in the driver's field of vision by means of the partially transparent blade 4.
  • the head-up display 1 also comprises a housing 17 (generally opaque) which contains the image-generating device 5 and the projection system 8, 9, 10 in order in particular to protect these elements against possible external attacks. (dust, liquids, etc.).
  • the housing 17 has an opening 18 through which the downstream light beams 6, 7 pass, here after reflection on the folding mirrors 9 and 10.
  • the opening 18 of the housing 17 is closed by a window 19 (sometimes referred to by the Anglo-Saxon term "cover window”) formed for example of a sheet of plastic material of the polycarbonate type with a thickness between 0, 25mm and 0.75mm.
  • a window 19 (sometimes referred to by the Anglo-Saxon term "cover window") formed for example of a sheet of plastic material of the polycarbonate type with a thickness between 0, 25mm and 0.75mm.
  • Figure 2 is a schematic view in which the image generating device 5 appears in more detail than in Figure 1.
  • Figure 2 schematically shows a section of a heat dissipation system of the device image generation 5.
  • the first light source 12 is optically coupled to a first optical diffuser 20, and is fixed to the optical diffuser 20 via a first optical reflector 21.
  • the second source light 13 is optically coupled to a second optical diffuser 22 and attached to the second optical diffuser 22 via a second optical reflector 23.
  • the first light source 12 and the second light source 13 are oriented so that the direction of propagation of the first upstream light beam 14 and the direction of propagation of the second downstream light beam 15 form an angle between 0° and 45° , for example an angle greater than 0°, here an angle of 30°.
  • the direction of propagation of the second upstream light beam 15 is orthogonal to the matrix of variable transmittance elements 16.
  • the matrix of variable transmittance elements 16 is here a liquid crystal display with thin film transistors (TFT-LCD, for "Thin Film Transistor Liquid Crystal Display", according to the Anglo-Saxon acronym used by the skilled in the art), comprising a matrix of liquid crystal elements placed between two polarizers (an upstream polarizer, or input polarizer, and a downstream polarizer, or output polarizer, not shown) forming the upstream and downstream faces of the matrix of elements with variable transmittance 16.
  • TFT-LCD liquid crystal display with thin film transistors
  • the matrix of elements with variable transmittance is here controlled by control means 44.
  • the heat dissipation system comprises a plurality of passive heat sinks 24 to 29, a partially transparent heat sink plate 30, a thermoelectric cooling module 31, or Peltier module, as well as a forced convection cooling module 32.
  • the passive heat sinks 24 to 29 are configured to maintain the operating temperature of the image generating device 5 below its functional thermal limits, here below a temperature of 110°C.
  • the conductivity of the material of each of the passive heat sinks 24 to 29 is greater than 20 W.mTK 1 , and preferably greater than 60 W.nr 1 . K -1 .
  • the passive heat sinks 25 to 29 are made of aluminum and have a thermal conductivity of 220 Wm TK 1 .
  • the heatsinks can include any other material that makes it possible to meet the heat dissipation requirements above, for example aluminum alloys or magnesium alloys.
  • the heat sinks 24 to 29 are here covered with an anodizing layer.
  • the first light source 12 is integral with a first electronic card 33 of the PCB type ("Printed Circuit Board", according to the usual Anglo-Saxon acronym, or "printed circuit board” in French), at which it is electrically connected.
  • the electronic card 33 comprises for example a control circuit for the first light source 12, for example controlled by the control means 44.
  • the rear face of the first electronic card 33 that is to say the face opposite the face on which the first light source 12 is fixed, is in contact with a first passive heat sink 24.
  • the face of the first passive heat sink 24 which is directly in contact with the light source 8 is flat or substantially flat, and the opposite face is provided with fins which make it possible to increase the surface of the first passive heat sink 24 which is in contact with air and therefore increase heat exchange with the outside.
  • the coupling can be achieved by means of a thermal interface material, for example thermal glue, thermal pads » in English language), a phase change material, etc.
  • a first end of the first optical reflector 21 is fixed to the electronic card 33, for example using screws and/or adhesive material, so as to surround the first light source 12, the first optical diffuser 20 being attached to a second end of the first reflector 21.
  • the first optical diffuser 20 is attached to a second end of the first reflector 21.
  • the first optical reflector 21 is housed in a second passive heat sink 25, so that the first diffuser 20, and in particular a peripheral zone of the first diffuser 20, is clamped between the second end of the first reflector 21 and the second passive heat sink 25.
  • the peripheral zone of the first diffuser 21 is not optically useful delimited here a central zone, optically useful, through which passes the first upstream light beam 14
  • the second passive heat sink 25 is here fixed to the first electronic card 33 via a first thermally insulating support 34, so that the heat dissipated by the second passive heat sink 25 is not transmitted to the first electronic board 33.
  • a wall of the second passive heat sink 25 extends as far as the variable transmittance element matrix 16, so as to be in contact with a peripheral zone of the variable transmittance element matrix, at the level of its upstream side.
  • the second passive heat sink 25 therefore contributes to evacuating the heat confined between the first diffuser 20 and the matrix of variable transmittance elements 16.
  • the second light source 13 is equipped with a second optical reflector 23 fixed to a second electronic card 35 via a second thermally insulating support 36 and configured to direct all the light coming from the second light source, or at least a very large part of this light, through the second optical diffuser 22.
  • the second electronic card comprises for example a control circuit for the second light source 13, for example controlled by the control means 44.
  • a wall of the third passive heat sink 26 extends up to the variable transmittance element matrix 16, so as to be in contact with an area device of the variable transmittance element matrix 16, at its upstream face.
  • the second passive heat sink 26 therefore contributes to evacuating the heat confined between the second diffuser 20 and the matrix of variable transmittance elements 16.
  • the rear face of the second electronic card 35 is in contact with a fourth passive heat sink 27, here a finned heat sink.
  • a thermal interface material can here also be used in order to improve the coupling between the second electronic card and the fourth heat sink 27.
  • the first passive heat sink 24 and the fourth passive heat sink 27 are mutually secured by means of fixing means, here screws 37.
  • the downstream face of the matrix of variable transmittance elements 16 is here in contact with a partially transparent plate 30.
  • the partially transparent plate 30 is here configured to drain heat from the variable transmittance element matrix 16.
  • the upstream face of the partially transparent plate 30 is here in contact with the downstream face of the variable transmittance element matrix 16.
  • the partially transparent plate 30 has the same transverse dimensions as the variable transmittance element matrix. variable 16, and it completely covers it.
  • the partially transparent plate 30 is thermally coupled to the array of variable transmittance elements 16.
  • the partially transparent plate 30 is here a ceramic plate and has in this example a thermal conductivity greater than 5 Wm _1 .K _1 , and preferably greater than 10 Wm 1 . K1 .
  • the thickness of the partially transparent plate 21 is less than or equal to 1.1 mm, and even more preferably between 0.5 mm and 0.9 mm, here 0.7 mm.
  • a fifth passive heat sink 28 is here in contact with the peripheral zone of the downstream face of the partially transparent plate 30, with the edge of the matrix of variable transmittance elements 16 and of the plate. partially transparent plate 30 and with a portion of the outer surfaces of the second and third heat sinks 25 and 26.
  • the partially transparent plate 30 and variable transmittance element array 16 are clamped between the second and third heat sink 25 and 26 (at the level of the upstream face of the matrix of variable transmittance elements 16) and the fifth passive heat sink 28 (at the level of the downstream face of the partially transparent plate 16).
  • the second, third and fifth heat sinks 25, 26 and 28, as well as the partially transparent plate 30, contribute to evacuating the heat received by the matrix of variable transmittance elements 16.
  • peripheral zone of the matrix of variable transmittance elements 16, respectively of the partially transparent plate 30, is not optically useful and delimits a central zone through which the light beams pass. upstream 14, 15, possibly selectively, so as to form the downstream light beams 6 and 7.
  • At least one of the passive heat sinks is thermally coupled to an active heat dissipation system.
  • the active heat dissipation system comprises the thermoelectric cooling module 31, or Peltier module, the cold face of which is here in contact with the external surface of the third passive heat sink 26, for example via a material thermal interface, and whose hot face is in contact with the forced convection cooling module 32.
  • the cold face of a thermoelectric module is the face configured to be in contact with the element to be cooled, it therefore absorbs the heat.
  • the hot side is the opposite side, which evacuates (or restores) the heat.
  • the heat circulates from the cold side to the hot side.
  • thermoelectric module 31 is here configured so that the temperature difference between its cold face and its hot face is less than 10° C., and preferably equal to 0°C.
  • a person skilled in the art will be able to find a compromise between the temperature difference and the electrical consumption of the thermoelectric module 22 according to the applications he is considering.
  • the forced convection cooling module 32 comprises a sixth passive heat sink 29, one face of which is coupled to the hot face of the thermoelectric module 31, and which has, on the side opposite the face in contact with the thermoelectric module, a plurality of fins.
  • the forced convection cooling module further comprises an axial flow fan 39 mechanically connected to the sixth heat sink 29, for example here by screws 40.
  • the fan 39 has a size between 25mmx25mm and 60mmx60mm , and is configured so that its rotation speed is less than or equal to 400 revolutions per minute.
  • the fan 39 can also be configured to present a noise level less than or equal to 25dB.
  • the thermoelectric cooling module 31 and the forced convection cooling module 32 are controlled by the control means 44.
  • FIG 3 illustrates a heat dissipation system of the first folding mirror 8.
  • the first folding mirror is a plane mirror.
  • the first folding mirror 8 is configured to act as a dichroic filter and, in particular here, the first folding mirror 8 is configured to transmit all of the infrared radiation the unpolarized visible part of the solar radiation arriving at its surface. , to reflect the polarized visible part of the solar radiation, and to reflect all of the light from the first and second light sources.
  • the first folding mirror 8 is a cold mirror.
  • Such a mirror is here obtained by the application of a filter coating on the reflective face of the mirror, for example an adhesive film of the CMF type ("Cold Mirror Film", in English, or “cold mirror film”. “ in French).
  • the rear face of the first folding mirror 8 that is to say the face opposite the reflective face on which the CMF film is applied here, is in contact with a seventh heat sink 41, for example by the through a thermal interface material.
  • the second and third folding mirrors 9 and 10 are illustrated in Figure 4, which is a rear view of these two mirrors, and in Figure 5 which is a side view of these two mirrors.
  • the second and third folding mirrors 9 and 10 are concave mirrors, for example here each covered with a CMF type adhesive film.
  • the second folding mirror 9 and the third folding mirror 10 are integral with the same support 42 coupled to a mechanical transmission system 43 configured to adjust the position of the support 42.
  • the mechanical transmission system 43 is controlled by means of command 44.
  • the second folding mirror 9 and the third folding mirror here have the same radius of curvature and are fixed on the support 42 so that their respective centers of curvature coincide.
  • the dimensions of the first folding mirror 9 are suitable for the projection of standard images and the dimensions of the second folding mirror are suitable for the projection of augmented reality images.
  • the dimensions of the second folding mirror 10 are greater than those of the first folding mirror 9.
  • the control (or piloting) of the forced convection cooling module 32 and of the thermoelectric cooling module 31 is carried out in association with a real-time temperature measurement in order to adapt the rotational speed of the fan 39 and the nominal temperature difference between the cold phase and the hot face of the thermoelectric cooling module 31.
  • the temperature measurement is for example carried out using a temperature sensor or a plurality of sensors distributed at different locations of the image generation device 5.
  • a temperature sensor is installed in the structure of the array of variable transmittance elements, and/or an infrared sensor is pointed at the array of variable transmittance elements 16 and is configured to locate the areas of the array presenting a maximum temperature
  • the electronic boards 33 and 35 include temperature sensors configured to measure the temperature of the electronic boards and/or the light sources,
  • a sensor placed in the box 17 is configured to measure the ambient temperature inside the box 17,
  • thermoelectric cooling module 31 A temperature sensor installed in the thermoelectric cooling module 31 makes it possible to measure the temperature of the cold face.
  • only some of these sensors may be present.
  • control means 44 are configured to operate according to an operating mode selected from among three operating modes.
  • the control means are configured to maintain the temperature difference between the cold face and the hot face of the thermoelectric cooling module at a predetermined value, independently of the thermal load imposed on the cooling device. image generation 5.
  • the control means 44 are configured to adapt the speed of the fan 39 of the forced convection cooling module according in particular to the values returned by the temperature sensors and the desired temperature of the image generation device 5.
  • the control means 44 are configured to maintain the rotational speed of the fan 39 constant and to adapt the temperature difference between the cold face and the hot face of the thermoelectric cooling module 31 in function in particular of the values returned by the temperature sensors and of the desired temperature of the image generation device 5.
  • control means 44 are configured to adapt both the temperature difference between the hot face and the cold face of the thermoelectric cooling module 31, and the rotational speed of the fan 39 , in particular according to the values returned by the temperature sensors and the desired temperature of the image generation device 5.
  • reflective polarizers can be coupled to the first optical diffuser 20, the second optical diffuser 21 and/or the variable transmittance element array 16.
  • FIG. 6 illustrates an embodiment in which a first reflective polarizer 45 covers the downstream face of the first optical diffuser 21 and a second reflective polarizer 46 covers the downstream face of the second optical diffuser 22.
  • FIG. 7 illustrates an embodiment in which a third reflective polarizer covers the upstream face of the array of variable transmittance elements 16.
  • thermoelectric cooling module is thermally coupled to the array of variable transmittance elements 16.
  • a second thermoelectric cooling module 48 is placed between the partially transparent plate 30 and the fifth passive heat sink 28.
  • the cold face of the second thermoelectric cooling module 48 is in contact with the peripheral zone of the partially transparent plate 30, and its hot face is in contact with the fifth passive heat sink 28.
  • the second thermoelectric cooling module 48 is for example rectangular and extends along an edge of the partially transparent plate 30. According to other embodiments, the thermoelectric cooling module extends along several edges of the partially transparent plate 30. In particular, according to certain embodiments, the thermoelectric cooling module could be in the form of a frame.
  • the fifth passive heat sink 28 has a portion of its outer surface which is provided with fins. This portion provided with fins is here coupled to the forced convection cooling module 32.
  • the fifth passive heat sink 28 is thermally insulated from the passive heat sinks 25 and 26 by thermal insulation parts 49.
  • the heat evacuated from the screen is not redirected to these heatsinks 25 and 26.
  • the cooling of the matrix of variable transmittance elements 16 therefore does not hinder that of the interior of the case.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de génération d'images (5) comportant une première source lumineuse (12) configurée pour générer un premier faisceau lumineux amont, une deuxième source lumineuse (13) configurée pour générer un deuxième faisceau lumineux amont, et une matrice d'éléments à transmittance variable (16) configurée pour recevoir et transmettre sélectivement le premier faisceau lumineux amont et pour recevoir et transmettre sélectivement le deuxième faisceau lumineux amont de façon à former respectivement un premier faisceau lumineux aval formant une première image et un deuxième faisceau lumineux aval formant une deuxième image. L'invention concerne en outre un afficheur tête haute comportant un tel dispositif.

Description

Description
Titre de l'invention : Dispositif de génération d'images et afficheur tête haute comportant un tel dispositif
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne le domaine technique des systèmes d'affichages, notamment le domaine technique des systèmes de projection d'images.
[0002] L'invention concerne tout particulièrement un dispositif de génération d'images, notamment adapté à une utilisation dans un afficheur tête haute d'un véhicule automobile.
Arrière-plan technologique
[0003] Dans le domaine ci-dessus, un afficheur tête haute est un dispositif qui permet d'afficher des informations d'assistance à la conduite dans le champ de vision du conducteur.
[0004] A cette fin, les afficheurs tête haute comprennent un dispositif de génération d'image, par exemple une source lumineuse couplée à une matrice d'éléments à transmittance variable, par exemple un écran à cristaux liquide (LCD, pour « Liquid Crystal Display », en langue anglaise), et un système optique de transmission de cette image vers une lame partiellement transparente, par exemple afin que le conducteur puisse voir les images sans détourner le regard de la route. Certains afficheurs tête haute comportent une matrice d'éléments à transmittance variable qui permet de générer deux images simultanément qui apparaissent par exemple à des distances différentes dans le champ de vision du conducteur. Ceci est utile notamment pour les afficheurs tête haute à réalité augmentée.
[0005] Les technologies permettant d'obtenir deux images sont complexes et présentent un coût de production élevé.
Résumé de l'invention
[0006] Il est proposé un dispositif de génération d'images et un afficheur tête haute qui permettent de s'affranchir des problèmes mentionnés ci-avant. [0007] Selon un aspect, il est proposé un dispositif de génération d'images comportant une première source lumineuse configurée pour générer un premier faisceau lumineux amont, une deuxième source lumineuse configurée pour générer un deuxième faisceau lumineux amont, et une matrice d'éléments à transmittance variable configurée pour recevoir et transmettre sélectivement le premier faisceau lumineux amont et pour recevoir et transmettre sélectivement le deuxième faisceau lumineux amont de façon à former respectivement un premier faisceau lumineux aval formant une première image et un deuxième faisceau lumineux aval formant une deuxième image. [0008] Au sens de l'invention, les termes « amont » et « aval » sont relatif à des positions le long du chemin de propagation de la lumière émise par la source lumineuse. Ainsi, le terme « aval » signifie plus proche de la source lumineuse et le terme « amont » signifie plus loin de la source lumineuse, le long du chemin de propagation.
[0009] L'invention rend possible la génération de deux images distinctes par des moyens simples et économiques. Par exemple, dans le cas d'un dispositif équipant un afficheur tête haute d'un véhicule automobile, le dispositif selon l'invention peut avantageusement être employé pour générer une première image classique et une deuxième image en réalité augmenté. Le conducteur bénéficie alors d'une interface d'assistance à la conduite améliorée. [0010] Selon un mode de réalisation, la matrice d'éléments à transmittance variable est un écran à cristaux liquides à transistors en couche mince.
[0011] Un écran à cristaux liquide est une implémentation simple et peu coûteuse d'une matrice d'éléments à transmittance variable.
[0012] Selon un mode de réalisation, une face aval de la matrice d'éléments à transmittance variable est en contact avec une plaque au moins partiellement transparente configurée pour limiter un échauffement de la matrice d'éléments à transmittance variable.
[0013] Limiter réchauffement de la matrice d'éléments à transmittance variable permet avantageusement d'en prolonger la durée de vie. En outre, la mise en place d'une dissipation thermique est particulièrement avantageuse pour évacuer la chaleur générée par les faisceaux lumineux issus des deux sources lumineuses.
[0014] Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte un premier dissipateur thermique couplé thermiquement avec la plaque partiellement transparente. [0015] Selon un mode de réalisation, au moins l'une des première et deuxième source lumineuse est configurée pour transmettre son faisceau lumineux amont à la matrice d'éléments à transmittance variable au travers d'un diffuseur optique, le dispositif comportant un deuxième dissipateur thermique configuré pour évacuer la chaleur confinée entre le diffuseur et la matrice d'élément à transmittance variable.
[0016] Selon un mode de réalisation, le deuxième dissipateur thermique est en contact avec la face amont de la matrice d'élément à transmittance variable.
[0017] Selon un mode de réalisation, au moins un dissipateur thermique est couplé à un module de refroidissement par convection forcée. [0018] Selon un mode de réalisation, la face aval de la plaque partiellement transparente est en contact avec une face froide d'un module de refroidissement thermoélectrique.
[0019] Selon un mode de réalisation, le premier dissipateur thermique est en contact avec une face chaude du module thermoélectrique. [0020] Selon un mode de réalisation, la face aval de la plaque partiellement transparente est en contact avec le premier dissipateur thermique.
[0021] Selon un mode de réalisation, au moins l'une des première et deuxième sources lumineuses est configurée pour transmettre son faisceau lumineux amont à un diffuseur optique au travers d'un réflecteur. [0022] Selon un mode de réalisation, la direction de propagation du premier faisceau amont et la direction de propagation du deuxième faisceau amont forment un angle compris entre 0° et 45°.
[0023] Selon un mode de réalisation, le premier faisceau aval est réfléchi sur un premier miroir concave et le deuxième faisceau aval est réfléchi sur un deuxième miroir concave, le premier miroir concave et le deuxième miroir concave étant fixes l'un par rapport à l'autre et solidaires d'un même support.
[0024] Selon un mode de réalisation, au moins l'un des premier et deuxième miroirs concaves est un miroir froid. [0025] Afficheur tête haute comprenant un dispositif selon l'aspect de l'invention et l'un des modes de réalisation susmentionnés et un système de projection des faisceaux aval en direction d'une lame partiellement transparente.
[0026] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
Brève description des figures
[0027] De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où :
[0028] [Fig. 1] illustre schématiquement un afficheur tête haute comportant un dispositif de génération d'images selon un mode de réalisation de l'invention,
[0029] [Fig. 2] est une vue en coupe schématique d'un dispositif de génération d'image selon l'invention, [0030] [Fig. 3] est, une vue schématique d'un miroir de repliement d'un dispositif selon l'invention,
[0031] [Fig. 4] est une vue schématique de deux autres miroirs de repliement d'un dispositif selon l'invention,
[0032] [Fig. 5] est une vue de profil des miroirs de repliement de la figure 4, [0033] [Fig. 6] est une vue en coupe schématique d'un dispositif de génération d'images selon un autre mode de réalisation de l'invention,
[0034] [Fig. 7] est une vue en coupe schématique d'un dispositif de génération d'images selon un autre mode de réalisation de l'invention, [0035] [Fig. 8] est une vue en coupe schématique d'un dispositif de génération d'images selon un autre mode de réalisation de l'invention.
[0036] Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références. Description détaillée
[00B7] Sur la figure 1, on a représenté schématiquement les éléments principaux d'un afficheur tête haute 1, destiné par exemple à équiper un véhicule, notamment un véhicule automobile.
[0038] L'afficheur de la figure 1 est adapté à créer deux images virtuelles 2 et 3 dans le champ de vision d'un conducteur du véhicule, de sorte que le conducteur puisse voir ces images virtuelles 2, 3 et les informations éventuelles qu'elle contiennent sans avoir à détourner le regard.
[0039] A cet effet, l'afficheur 1 comprend une lame partiellement transparente 4 placée dans le champ de vision du conducteur, un dispositif de génération d'images 5 adapté à générer deux faisceaux lumineux avals 6 et 7 et un dispositif de projection
8, 9, 10 adapté à renvoyer, en direction de ladite lame partiellement transparente
4, les faisceaux lumineux avals 6, 7 générés par le dispositif de génération d'images
5. Ici, l'afficheur 1 est configuré pour que les deux images virtuelles 2, 3 apparaissent à des distances respectives distinctes. Par exemple, la première image virtuelle 2 est ici une image classique et apparaît à une première distance du conducteur, et la deuxième image virtuelle est une image en réalité augmentée qui s'intégre dans l'environnement faisant face au véhicule et qui apparaît donc à une deuxième distance du conducteur supérieur à la première distance.
[0040] La lame partiellement transparente 4 est ici confondue avec le pare-brise du véhicule. Autrement dit, c'est le pare-brise du véhicule qui a la fonction de lame partiellement transparente pour l'afficheur tête haute 1. Cette configuration est particulièrement adaptée à la projection d'image en réalité augmentée.
[0041] En variante, la lame partiellement transparente pourrait être un combineur, c'est- à-dire une lame partiellement transparente distincte du pare-brise et dédiée à l'afficheur tête haute. Un tel combineur serait placé entre le pare-brise du véhicule et les yeux 11 du conducteur, sur le trajet des faisceaux lumineux avals 6, 7.
[0042] Le dispositif de projection d'images 5 comprend ici trois miroirs de repliement 8, 9, 10. Un premier miroir de repliement 8 et un deuxième miroir de repliement 9 sont agencés de manière à réfléchir un premier faisceau lumineux aval 5 généré par le dispositif de génération d'images 5 en direction de la lame partiellement transparente 3. Le premier miroir de repliement 8 et un troisième miroir de repliement 10 sont agencés de manière à réfléchir un deuxième faisceau lumineux aval 7 généré par le dispositif de génération d'images 5 en direction de la lame partiellement transparente 3. Les miroirs de repliement 8, 9 et 10 permettent avantageusement de placer le dispositif de génération d'images 5 dans une configuration dans laquelle il ne fait pas face à la lame partiellement transparente 4 et donc de le placer dans tout endroit adapté, typiquement sous le tableau de bord du véhicule.
[0043] Par exemple ici, le premier miroir de repliement 8 est un miroir plan et le deuxième miroir de repliement 9 et le troisième miroir de repliement 10 sont des miroirs incurvés, ici concaves, qui possèdent chacun une forme optimisée pour produire une image virtuelle de forme adaptée à la lame partiellement transparente 4, ici une forme incurvée, de façon à afficher l'image de manière non déformée. En outre, le deuxième miroir de repliement 9 et le troisième miroir de repliement 10 ont des fonctions d'agrandissement de l'image générée par la matrice d'éléments à transmittance variable.
[0044] Selon d'autres modes de réalisation, le dispositif de génération d'images 5 pourrait comprendre un nombre différent de miroirs et/ou des miroirs ayant des formes différentes, ainsi que d'autres éléments optiques, par exemple une lentille.
[0045] Le dispositif de génération d'images 5 comporte une première source de lumière 12 et une deuxième source de lumière 13, ici des matrices de diodes électroluminescentes (LED, pour « Light Emitting Diode » selon l'acronyme anglo- saxon classiquement employé par l'homme du métier), configurée pour produire respectivement un premier faisceau lumineux amont 14 et un deuxième faisceau lumineux amont 15. Le dispositif de génération d'images 5 comporte en outre une matrice d'éléments à transmittance variable 16 configurée pour être éclairée par les faisceaux lumineux amont 14, 15.
[0046] La matrice d'éléments à transmittance variable 16 est configurée pour transmettre sélectivement le premier faisceau lumineux amont 14 de façon à former le premier faisceau lumineux aval 6 représentant une première image 2 à projeter dans le champ de vision du conducteur au moyen de la lame partiellement transparente 4, et pour transmettre sélectivement le deuxième faisceau lumineux amont 15 de façon à former le deuxième faisceau lumineux aval 7 représentant une deuxième image B à projeter dans le champ de vision du conducteur au moyen de la lame partiellement transparente 4.
[0047] L'afficheur tête haute 1 comprend également un boîtier 17 (généralement opaque) qui renferme le dispositif de génération d'images 5 et le système de projection 8, 9, 10 afin notamment de protéger ces éléments contre d'éventuelles agressions extérieures (poussière, liquides, etc.).
[0048] Le boîtier 17 comporte une ouverture 18 à travers laquelle passe les faisceaux lumineux aval 6, 7, ici après réflexion sur les miroirs de repliement 9 et 10.
[0049] L'ouverture 18 du boîtier 17 est fermée par une fenêtre 19 (parfois désignée sous le terme anglo-saxon « cover window ») formée par exemple d'une feuille de matière plastique de type polycarbonate d'épaisseur comprise entre 0,25 mm et 0,75mm.
[0050] La figure 2 est une vue schématique dans laquelle le dispositif de génération d'images 5 apparaît de façon plus détaillée que sur la figure 1. En particulier, la figure 2 représente schématiquement une coupe d'un système de dissipation thermique du dispositif de génération d'image 5.
[0051] Dans ce mode de réalisation, la première source lumineuse 12 est optiquement couplée à un premier diffuseur optique 20, et est fixée au diffuseur optique 20 par l'intermédiaire d'un premier réflecteur optique 21. De façon analogue, la deuxième source lumineuse 13 est optiquement couplée à un deuxième diffuseur optique 22 et fixée au deuxième diffuseur optique 22 par l'intermédiaire d'une deuxième réflecteur optique 23.
[0052] La première source lumineuse 12 et la deuxième source lumineuse 13 sont orientées de façon que la direction de propagation du premier faisceau lumineux amont 14 et la direction de propagation du deuxième faisceau lumineux aval 15 forment un angle compris entre 0° et 45°, par exemple un angle supérieur à 0°, ici un angle de 30°. En particulier ici, la direction de propagation du deuxième faisceau lumineux amont 15 est orthogonale à la matrice d'éléments à transmittance variable 16.
[0053] La matrice d'éléments à transmittance variable 16 est ici un écran à cristaux liquide à transistors en couche mince (TFT-LCD, pour « Thin Film Transistor Liquid Cristal Display », selon l'acronyme anglo-saxon utilisé par l'homme du métier), comportant une matrice d'éléments à cristaux liquides placée entre deux polariseurs (un polariseur amont, ou polariseur d'entrée, et un polariseur aval, ou polariseur de sortie, non représentés) formant les faces amont et aval de la matrice d'éléments à transmittance variable 16. La matrice d'éléments à transmittance variable est ici commandée par des moyens de commande 44.
[0054] Dans le mode de réalisation de la figure 2, le système de dissipation thermique comporte une pluralité de dissipateurs thermiques passifs 24 à 29, une plaque dissipatrice partiellement transparente 30, un module de refroidissement thermoélectrique 31, ou module Peltier, ainsi qu'un module de refroidissement par convection forcée 32.
[0055] Les dissipateur thermiques passifs 24 à 29 sont configurés pour maintenir la température de fonctionnement du dispositif de génération d'image 5 en dessous de ses limites thermiques fonctionnelles, ici en dessous d'une température de 110°C. Ainsi, la conductivité des matériau de chacun des dissipateurs thermique passif 24 à 29 est supérieure à 20 W.mTK 1, et de préférence supérieure à 60 W. nr1. K-1. Par exemple ici, les dissipateurs thermiques passifs 25 à 29 sont en aluminium et présentent une conductivité thermique de 220 W.m TK 1. Les dissipateurs peuvent comprendre tout autre matériau qui permet de répondre aux exigences de dissipation thermique ci-dessus, par exemple des alliages d'aluminium ou des alliages de magnésium.
[0056] Afin d'améliorer la dissipation thermique et d'assurer une bonne protection des dissipateurs thermiques passifs 25 à 29 contre la corrosion, les dissipateurs 24 à 29 sont ici recouvert d'une couche d'anodisation.
[0057] La première source de lumière 12 est solidaire d'une première carte électronique 33 de type PCB (« Printed Circuit Board », selon l'acronyme anglo-saxon usuel, ou « carte à circuit imprimé » en langue française), à laquelle elle est électriquement connectée. La carte électronique 33 comporte par exemple un circuit de commande de la première source de lumière 12, par exemple piloté par les moyens de commande 44.
[0058] La face arrière de la première carte électronique 33, c'est-à-dire la face opposée à la face sur laquelle est fixée la première source de lumière 12, est en contact avec un premier dissipateur thermique passif 24. La face du premier dissipateur thermique passif 24 qui est directement en contact avec la source de lumière 8 est plane ou sensiblement plane, et la face opposée est pourvue d'ailettes qui permettent d'augmenter la surface du premier dissipateur thermique passif 24 qui est en contact avec l'air et donc d'augmenter les échanges thermiques avec l'extérieur.
[0059] Afin d'améliorer le couplage thermique entre la source de lumière et le premier dissipateur thermique passif 24, en particulier si l'une ou l'autre des faces de contactentre la première carte électronique 33 et le premierdissipateurthermique passif 24 n'est pas parfaitement plane et présente par exemple des différences de niveau supérieures à 0,1 mm, le couplage peut être réalisé par l'intermédiaire d'un matériau d'interface thermique, par exemple de la colle thermique, des tampons thermiques (« thermal pads », en langue anglaise), un matériau à changement de phase, etc..
[0060] Une première extrémité du premier réflecteur optique 21 est fixée à la carte électronique 33, par exemple à l'aide de vis et/ou de matériau adhésif, de façon à entourer la première source de lumière 12, le premier diffuseur optique 20 étant fixé à une deuxième extrémité du premier réflecteur 21. Ainsi, toute la lumière issue de la première source de lumière 12, ou du moins une très grande partie de cette lumière, est dirigée au travers du premier diffuseur optique 20.
[0061] Le premier réflecteur optique 21 est logé dans un deuxième dissipateur thermique passif 25, de façon que le premier diffuseur 20, et en particulier une zone périphérique du premier diffuseur 20, soit serré entre la deuxième extrémité du premier réflecteur 21 et le deuxième dissipateur thermique passif 25. La zone périphérique du premier diffuseur 21 est non optiquement utile délimité ici une zone centrale, optiquement utile, au travers de laquelle passe le premier faisceau lumineux amont 14
[0062] Le deuxième dissipateur thermique passif 25 est ici fixé à la première carte électronique 33 par l'intermédiaire d'un premier support 34 thermiquement isolant, de façon que la chaleur dissipée par le deuxième dissipateur thermique passif 25 ne soit pas transmise à la première carte électronique 33.
[0063] Une paroi du deuxième dissipateur thermique passif 25 s'étend jusqu'à la matrice d'élément à transmittance variable 16, de façon à être en contact avec une zone périphérique de la matrice d'élément à transmittance variable, au niveau de sa face amont. Le deuxième dissipateur thermique passif 25 contribue donc à évacuer la chaleur confinée entre le premier diffuseur 20 et la matrice d'éléments à transmittance variable 16.
[0064] De façon analogue à ce qui vient d'être décrit, la deuxième source de lumière 13 est équipée d'un deuxième réflecteur optique 23 fixé à une deuxième carte électronique 35 par l'intermédiaire d'un deuxième support thermiquement isolant 36 et configuré pour diriger toute la lumière issue de la deuxième source de lumière, ou du moins une très grande partie de cette lumière, au travers du deuxième diffuseur optique 22. La deuxième carte électronique comprend par exemple un circuit de commande de la deuxième source de lumière 13, par exemple piloté par les moyens de commande 44.
[0065] Une paroi du troisième dissipateur thermique passif 26 s'étend jusqu'à la matrice d'élément à transmittance variable 16, de façon à être en contact avec une zone périphérique de la matrice d'élément à transmittance variable 16, au niveau de sa face amont. Le deuxième dissipateur thermique passif 26 contribue donc à évacuer la chaleur confinée entre le deuxième diffuseur 20 et la matrice d'éléments à transmittance variable 16.
[0066] La face arrière de la deuxième carte électronique 35 est en contact avec un quatrième dissipateur thermique passif 27 ici un dissipateur à ailettes. Un matériau d'interface thermique peut ici aussi être utilisé afin d'améliorer le couplage entre la deuxième carte électronique et le quatrième dissipateur thermique 27. Le premier dissipateur thermique passif 24 et le quatrième dissipateur thermique passif 27 sont mutuellement solidarisé par l'intermédiaire de moyen de fixation, ici des vis 37.
[0067] La face aval de la matrice d'éléments à transmittance variable 16 est ici en contact avec une plaque partiellement transparente 30. La plaque partiellement transparente 30 est ici configurée pour drainer la chaleur depuis la matrice d'élément à transmittance variable 16. La face amont de la plaque partiellement transparente 30 est ici en contact avec la face aval de la matrice d'élément à transmittance variable 16. En particulier ici, la plaque partiellement transparente 30 présente les mêmes dimensions transversales que la matrice d'élément à transmittance variable 16, et elle la recouvre entièrement. Ainsi, la plaque partiellement transparente 30 est thermiquement couplée à la matrice d'éléments à transmittance variable 16.
[0068] La plaque partiellement transparente 30 est ici une plaque en céramique et présente dans cet exemple une conductivité thermique supérieure à 5 W.m _1.K _1, et de préférence supérieure à 10 W.m 1. K1.
[0069] De préférence, l'épaisseur de la plaque partiellement transparente 21 est inférieure ou égale à 1,1 mm, et de façon plus préférable encore comprise entre 0,5 mm et 0,9 mm, ici 0,7 mm.
[0070] Un cinquième dissipateur thermique passif 28 est ici en contact avec la zone périphérique de la face aval de la plaque partiellement transparente 30, avec la tranche de la matrice d'éléments à transmittance variable 16 et de la plaque partiellement transparente 30 et avec une partie des surfaces externe des deuxième et troisième dissipateurs thermiques 25 et 26. Dans la configuration de la figure 2, la plaque partiellement transparente 30 et la matrice d'élément à transmittance variable 16 sont serrées entre les deuxième et troisième dissipateur thermiques 25 et 26 (au niveau de la face amont de la matrice d'éléments à transmittance variable 16) et le cinquième dissipateur thermique passif 28 (au niveau de la face avale de la plaque partiellement transparente 16).
[0071] Ainsi, les deuxième, troisième et cinquième dissipateurs thermique 25, 26 et 28, ainsi que la plaque partiellement transparente 30, contribuent à évacuer la chaleur reçue par la matrice d'éléments à transmittance variable 16.
[0072] Il convient de noter ici que la zone périphérique de la matrice d'éléments à transmittance variable 16, respectivement de la plaque partiellement transparente 30, n'est pas optiquement utile et délimite une zone centrale au travers de laquelle passent les faisceaux lumineux amontl4, 15, éventuellement sélectivement, de façon à former les faisceaux lumineux aval 6 et 7.
[0073] Afin d'améliorer encore davantage l'évacuation thermique, l'un au moins des dissipateurs thermiques passifs est thermiquement couplé à un système de dissipation thermique actif.
[0074] Le système de dissipation thermique actif comporte le module de refroidissement thermoélectrique 31, ou module Peltier, dont la face froide est ici en contact avec la surface externe du troisième dissipateur thermique passif 26, par exemple par l'intermédiaire d'un matériau d'interface thermique, et dont la face chaude est en contact avec le module de refroidissement par convection forcée 32.
[0075] Au sens de l'invention, la face froide d'un module thermoélectrique est la face configurée pour être en contact avec l'élément à refroidir, elle absorbe donc la chaleur. La face chaude est la face opposée, qui évacue (ou restitue) la chaleur. Ainsi, dans un module thermoélectrique, la chaleur circule de la face froide vers la face chaude.
[0076] Le module thermoélectrique 31 est ici configuré de façon que la différence de température entre sa face froide et sa face chaude soit inférieure à 10°C, et de préférence égale à 0°C. L'homme du métier saura trouver un compromis entre la différence de température et la consommation électrique du module thermoélectrique 22 selon les applications qu'il envisage.
[0077] Le module de refroidissement par convection forcée 32 comporte un sixième dissipateur thermique passif 29, dont une face est couplée à la face chaude du module thermoélectrique 31, et qui présente, du côté opposé à la face en contact avec le module thermoélectrique, une pluralité d'ailettes.
[0078] Le module de refroidissement par convection forcée comporte en outre un ventilateur à flux axial 39 connecté mécaniquement au sixième dissipateur thermique 29, par exemple ici par des vis 40. Par exemple ici, le ventilateur 39 présente une taille comprise entre 25mmx25mm et 60mmx60mm, et est configuré pour que sa vitesse de rotation soit inférieure ou égale à 400 tours par minutes. Le ventilateur 39 peut en outre être configuré pour présenter un niveau sonore inférieure ou égale à 25dB. [0079] Le module de refroidissement thermoélectrique 31 et le module de refroidissement par convection forcé 32 sont commandé par les moyens de commande 44.
[0080] La figure 3 illustre un système de dissipation thermique du premier miroir de repliement 8. Ici, le premier miroir de repliement est un miroir plan. Par exemple, le premier miroir de repliement 8 est configuré pour agir comme un filtre dichroïque et, en particulier ici, le premier miroir de repliement 8 est configuré pour transmettre la totalité des rayonnement infrarouge la partie visible non polarisée du rayonnement solaire arrivant à sa surface, pour réfléchir la partie visible polarisée des rayonnements solaires, et pour réfléchir la totalité de la lumière issue des première et deuxième sources lumineuses. En d'autres termes, le premier miroir de repliement 8 est un miroir froid.
[0081] Un tel miroir est ici obtenu par l'application d'un revêtement filtrant sur la face réfléchissante du miroir, par exemple un film adhésif de type CMF (« Cold Mirror Film », en langue anglaise, ou « film de miroir froid » en langue française). [0082] La face arrière du premier miroir de repliement 8, c'est-à-dire la face opposée à la face réfléchissante sur laquelle est appliqué ici le film CMF, est en contact avec un septième dissipateur thermique 41, par exemple par l'intermédiaire d'un matériau d'interface thermique. [0083] Les deuxième et troisièmes miroirs de repliement 9 et 10 sont illustrés sur la figure 4, qui est une vue arrière de ces deux miroirs, et par la figure 5 qui est une vue de profil de ces deux miroirs. Ici, les deuxième et troisième miroirs de repliement 9 et 10 sont des miroirs concaves, par exemple ici recouvert chacun d'un film adhésif de type CMF. Le deuxième miroir de repliement 9 et le troisième miroir de repliement 10 sont solidaires d'un même support 42 couplé à un système de transmission mécanique 43 configuré pour ajuster la position du support 42. Le système de transmission mécanique 43 est commandé par les moyens de commande 44.
[0084] Le deuxième miroir de repliement 9 et le troisième miroir de repliement présentent ici le même rayon de courbure et sont fixés sur le support 42 de façon que leurs centres de courbures respectifs soient confondus. Les dimensions du premier miroir de repliement 9 conviennent à la projection d'images standards et les dimensions du deuxième miroir de repliement conviennent à la projection d'images en réalité augmentée. Les dimensions du deuxième miroir de repliement 10 sont plus importante que celles du premier miroir de repliement 9.
[0085] La commande (ou pilotage) du module de refroidissement par convection forcée 32 et du module de refroidissement thermoélectrique 31 est réalisé en association avec une mesure de température en temps réel afin d'adapter la vitesse de rotation du ventilateur 39 et l'écart nominal de température entre la phase froide et la face chaude du module de refroidissement thermoélectrique 31. Cela permet avantageusement d'optimiser la consommation électrique du système de refroidissement actif, par exemple en limitant le nombre de situation durant lesquelles le système de refroidissement actif est utilisé. [0086] La mesure de température est par exemple réalisée à l'aide d'un capteur de température ou d'une pluralité de capteurs réparties à différents endroits du dispositif de génération d'image 5.
[0087] Par exemple,
- un capteur de température est installé dans la structure de la matrice d'éléments à transmittance variable, et/ou un capteur infrarouge est pointé sur la matrice d'éléments à transmittance variable 16 et est configuré pour localiser les zones de la matrice présentant une température maximale
- les cartes électroniques 33 et 35 comporte des capteurs de températures configurés pour mesurer la température des cartes électroniques et/ou des sources lumineuses,
- un capteur placé dans le boîtier 17 est configuré pour mesurer la température ambiante à l'intérieur du boîtier 17,
- un capteur de température installé dans le module de refroidissement thermoélectrique 31 permet de mesurer la température de la face froide.
[0088] Selon d'autres modes de réalisation, certains seulement de ces capteurs peuvent être présents.
[0089] Afin d'optimiser le refroidissement et la consommation électrique du dispositif de génération d'images 5, les moyens de commande 44 sont configurés pour fonctionner selon un mode de fonctionnement sélectionné parmi trois modes de fonctionnement.
[0090] Selon un premier mode de fonctionnement, les moyens de commandes sont configurés pour maintenir l'écart de température entre la face froide et la face chaude du module de refroidissement thermoélectrique à une valeur prédéterminée, indépendamment de la charge thermique imposée au dispositif de génération d'image 5. Selon ce premier mode de fonctionnement, les moyens de commande 44 sont configurés pour adapter la vitesse du ventilateur 39 du module de refroidissement par convection forcée en fonction notamment des valeurs renvoyées par les capteurs de température et de la température souhaitée du dispositif de génération d'images 5. [0091] Selon un deuxième mode de fonctionnement, les moyens de commande 44 sont configurés pour maintenir la vitesse de rotation du ventilateur 39 constante et pour adapter l'écart de température entre la face froide et la face chaude du module de refroidissement thermoélectrique 31 en fonction notamment des valeurs renvoyées par les capteurs de température et de la température souhaitée du dispositif de génération d'image 5.
[0092] Selon un troisième mode de fonctionnement, les moyens de commande 44 sont configuré pour adapter à la fois l'écart de température entre la face chaude et la face froide du module de refroidissement thermoélectrique 31, et la vitesse de rotation du ventilateur 39, notamment en fonction des valeurs renvoyées par les capteurs de température et de la température souhaitée du dispositif de génération d'images 5.
[0093] Selon d'autres modes de réalisation, des polariseurs réflectifs peuvent être couplés au premier diffuseur optique 20, au deuxième diffuseur optique 21 et/ou à la matrice d'élément à transmittance variable 16.
[0094] Par exemple, la figure 6 illustre un mode de réalisation dans lequel un premier polariseur réflectif 45 recouvre la face aval du premier diffuseur optique 21 et un deuxième polariseur réflectif 46 recouvre la face aval du deuxième diffuseur optique 22. [0095] La figure 7 illustre un mode de réalisation dans lequel un troisième polariseur réflectif recouvre la face amont de la matrice d'éléments à transmittance variable 16.
[0096] Les polariseurs réflectifs permettent de transmettre la lumière présentant une direction de polarisation déterminée et de réfléchir la lumière ne présentant pas cette direction de polarisation déterminée. Ici, la direction de polarisation déterminée est une direction parallèle à la polarisation du polariseur d'entrée (ou amont) de la matrice d'éléments à transmittance variable. Ainsi, la proportion de rayon lumineux absorbés par la matrice d'élément à transmittance variable est réduite, limitant ainsi son échauffement. . [0097] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, un module de refroidissement thermoélectrique est thermiquement couplé à la matrice d'éléments à transmittance variable 16. Par exemple, comme l'illustre la figure 8, un deuxième module de refroidissement thermoélectrique 48 est placé entre la plaque partiellement transparente 30 et le cinquième dissipateur thermique passif 28. Ici, la face froide du deuxième module de refroidissement thermoélectrique 48 est en contact avec la zone périphérique de la plaque partiellement transparente 30, et sa face chaude est en contact avec le cinquième dissipateur thermique passif 28.
[0098] Dans le mode de réalisation illustré par la figure 7, le deuxième module de refroidissement thermoélectrique 48 est par exemple rectangulaire et s'étend le long d'un bord de la plaque partiellement transparente 30. Selon d'autres mode de réalisation, le module de refroidissement thermoélectrique s'étend le long de plusieurs bords de la plaque partiellement transparente 30. En particulier, selon certains modes de réalisation, le module de refroidissement thermoélectrique pourrait être en forme de cadre.
[0099] Ici, le cinquième dissipateur thermique passif 28 comporte une portion de sa surface externe qui est pourvue d'ailettes. Cette portion pourvue d'ailettes est ici couplée au module de refroidissement par convection forcée 32.
[0100] Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, le cinquième dissipateur thermique passif 28 est thermiquement isolé des dissipateurs thermiques passif 25 et 26 par des pièces d'isolation thermique 49. Ainsi, la chaleur évacuée depuis l'écran n'est pas redirigée vers ces dissipateurs 25 et 26. Le refroidissement de la matrice d'éléments à transmittance variable 16 n'entrave donc pas celui de l'intérieur du boîtier.
[0101] Diverses autres modifications peuvent être apportées à l'invention dans le cadre des revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de génération d'images comportant une première source lumineuse (12) configurée pour générer un premier faisceau lumineux amont (14), une deuxième source lumineuse (13) configurée pour générer un deuxième faisceau lumineux amont (15), et une matrice d'éléments à transmittance variable (16) configurée pour recevoir et transmettre sélectivement le premier faisceau lumineux amont (14) et pour recevoir et transmettre sélectivement le deuxième faisceau lumineux amont (15) de façon à former respectivement un premier faisceau lumineux aval (6) formant une première image (2) et un deuxième faisceau lumineux aval (7) formant une deuxième image (B).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la matrice d'éléments à transmittance variable (16) est un écran à cristaux liquides à transistors en couche mince.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une face aval de la matrice d'éléments à transmittance variable (16) est en contact avec une plaque au moins partiellement transparente (30) configurée pour limiter un échauffement de la matrice d'éléments à transmittance variable (16).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant un premier dissipateur thermique (28) couplé thermiquement avec la plaque partiellement transparente (30).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel au moins l'une des première et deuxième source lumineuse (12, 13) est configurée pour transmettre son faisceau lumineux amont (14, 15) à la matrice d'éléments à transmittance variable (16) au travers d'un diffuseur optique (20, 22), le dispositif comportant un deuxième dissipateur thermique (25, 26) configuré pour évacuer la chaleur confinée entre le diffuseur et la matrice d'élément à transmittance variable.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le deuxième dissipateur thermique (25) est en contact avec la face amont de la matrice d'élément à transmittance variable (16).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins un dissipateur thermique est couplé à un module de refroidissement par convection forcée (32).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la face aval de la plaque partiellement transparente (30) est en contact avec une face froide d'un module de refroidissement thermoélectrique (31).
9. Dispositif selon la revendication 8 prise dans la dépendance de la revendication 4, dans lequel le premier dissipateur thermique (28) est en contact avec une face chaude du module thermoélectrique (31).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face aval de la plaque partiellement transparente (30) est en contact avec le premier dissipateur thermique (28).
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l'une des première et deuxième sources lumineuses (12, 13) est configurée pour transmettre son faisceau lumineux amont (14, 15) à un diffuseur optique (20, 22) au travers d'un réflecteur (21, 23).
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la direction de propagation du premier faisceau lumineux amont (14) et la direction de propagation du deuxième faisceau lumineux amont (15) forment un angle compris entre 0° et 45°.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier faisceau lumineux aval (6) est réfléchi sur un premier miroir concave (9) et le deuxième faisceau aval (7) est réfléchi sur un deuxième miroir concave (10), le premier miroir concave (9) et le deuxième miroir concave (10) étant fixes l'un par rapport à l'autre et solidaires d'un même support (42).
14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel au moins l'un des premier et deuxième miroirs (9, 10) est un miroir froid.
15. Afficheur tête haute comprenant un dispositif selon l'une des revendication 1 à 14 et un système de projection des faisceau lumineux aval en direction d'une lame partiellement transparente (4).
EP22744788.5A 2021-07-30 2022-07-28 Dispositif de generation d'images et afficheur tete haute comportant un tel dispositif Pending EP4377735A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2108290A FR3125895A1 (fr) 2021-07-30 2021-07-30 Dispositif de génération d’images et afficheur tête haute comportant un tel dispositif
PCT/EP2022/071286 WO2023006926A1 (fr) 2021-07-30 2022-07-28 Dispositif de generation d'images et afficheur tete haute comportant un tel dispositif

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4377735A1 true EP4377735A1 (fr) 2024-06-05

Family

ID=81580831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22744788.5A Pending EP4377735A1 (fr) 2021-07-30 2022-07-28 Dispositif de generation d'images et afficheur tete haute comportant un tel dispositif

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4377735A1 (fr)
CN (1) CN117730272A (fr)
FR (1) FR3125895A1 (fr)
WO (1) WO2023006926A1 (fr)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5674032B2 (ja) * 2011-03-25 2015-02-18 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
DE102014118380A1 (de) * 2014-12-11 2016-06-16 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Kraftsensor, Kraftfahrzeug sowie Verfahren
FR3054046B1 (fr) * 2016-06-29 2018-08-17 Valeo Comfort And Driving Assistance Dispositif de generation d'images et afficheur tete haute associe

Also Published As

Publication number Publication date
FR3125895A1 (fr) 2023-02-03
CN117730272A (zh) 2024-03-19
WO2023006926A1 (fr) 2023-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9454039B2 (en) Display device for vehicle
FR3029353A1 (fr) Dispositif de retroeclairage notamment pour afficheur tete haute et afficheur tete haute pour vehicule automobile
WO2016079457A1 (fr) Système de projection pour afficheur, notamment tête haute, et afficheur associé
JP2007065137A (ja) 車両用表示装置
EP3491444B1 (fr) Dispositif de génération d'images et afficheur tête haute associé
EP3479156B1 (fr) Dispositif de génération d'images comprenant une zone de contact thermique, et afficheur tête haute associé
EP4377735A1 (fr) Dispositif de generation d'images et afficheur tete haute comportant un tel dispositif
EP3132304A1 (fr) Dispositif de rétroéclairage notamment pour afficheur tête haute et afficheur tête haute pour véhicule automobile
EP3440504B1 (fr) Dispositif de génération d'image, afficheur tête haute comprenant un tel dispositif
FR3054328B1 (fr) Dispositif de generation d'image et afficheur tete haute
EP3685216A1 (fr) Dispositif d'affichage tête haute
FR3020147A1 (fr) Systeme de generation d'images pour afficheur et afficheur associe pour vehicule automobile
EP4378162A1 (fr) Dispositif de generation d'images et afficheur tete haute comportant un tel dispositif
WO2023072520A1 (fr) Dispositif de génération d'images
WO2024132689A1 (fr) Dispositif de génération d'images et afficheur tête haute comportant un tel dispositif
FR3054329B1 (fr) Dispositif de generation d'image et afficheur tete haute comprenant un tel dispositif de generation d'image
EP3479167B1 (fr) Ecran à cristaux liquides, dispositif de génération d'image comprenant un tel écran et afficheur tête haute comprenant un tel dispositif
EP4232866A1 (fr) Dispositif d'assemblage adapté pour assembler un écran avec un élément partiellement transparent et afficheur tête haute comprenant un tel dispositif
EP3663834A1 (fr) Afficheur tête haute pour véhicule automobile comprenant un radiateur pour refroidir un écran rétroéclairé
FR3105452A1 (fr) Dispositif de génération d’image et afficheur tête haute comprenant un tel dispositif
FR3105451A1 (fr) Dispositif de génération d’image et afficheur tête haute comprenant un tel dispositif
WO2024132691A1 (fr) Dispositif d'affichage tête haute apte à détecter un rayonnement solaire susceptible d'échauffer son dispositif de génération d'images
WO2023151925A1 (fr) Dispositif de rétroéclairage, dispositif de génération d'images, afficheur tête haute et procédé de fabrication associés
CN117331223A (zh) 用于车辆的具有对太阳负荷的改进的耐受性的平视显示器
FR3143139A1 (fr) Dispositif de génération d’image et afficheur tête-haute comprenant un tel dispositif

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240205

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR