FR2679046A1 - Head-up display device - Google Patents
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Abstract
Description
-A-AT
DISPOSITIF DE VISUALISATION TETE HAUTE HEAD-UP VISUALIZATION DEVICE
La présente invention se rapporte à un dispositif de The present invention relates to a device for
visualisation tête haute.head-up display.
Les dispositifs de visualisation connus du type "tête haute" ("head up") sont généralement encombrants Cet encombrement important n'est pas admissible dans certaines The known display devices of the "head up" type are generally bulky. This large bulk is not admissible in certain
applications (par exemple pour l'automobile). applications (for example for the automobile).
La présente invention a pour objet un dispositif de visualisation du type "tête haute" pour véhicule, qui forme une image virtuelle à une distance de l'ordre de quelques mètres jusqu'à l'infini, et qui soit peu encombrant et peu onéreux et The subject of the present invention is a display device of the "head up" type for a vehicle, which forms a virtual image at a distance of the order of a few meters to infinity, and which is compact and inexpensive and
n'ait besoin que d'une source d'images dé faibles dimensions. only needs a small image source.
Le dispositif de visualisation de l'invention comporte une source d'images, un dispositif optique de collimation, et un mélangeur se trouvant dans le champ de vision du conducteur du véhicule, la source étant associée à au moins trois surfaces réfléchissantes disposées de façon à former, en coupe, les côtés d'un polygone dans lequel le faisceau lumineux de la source subit des pliages multiples, le faisceau sortant de ce polygone The display device of the invention comprises an image source, an optical collimation device, and a mixer located in the field of vision of the driver of the vehicle, the source being associated with at least three reflective surfaces arranged so as to form, in section, the sides of a polygon in which the light beam from the source undergoes multiple bends, the beam leaving this polygon
étant envoyé sur le mélangeur.being sent to the mixer.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le According to one embodiment of the invention, the
dispositif optique de collimation est un miroir sphérique. optical collimation device is a spherical mirror.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, au moins une partie des surfaces réfléchissantes est constituée par According to another embodiment of the invention, at least part of the reflective surfaces consists of
des miroirs holographiques.holographic mirrors.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les surfaces réfléchissantes sont formées sur un bloc de verre ou de matériau analogue La (ou les) surface(s) réfléchissante(s) se trouvant sur le trajet entre la surface assurant la collimation According to another embodiment of the invention, the reflecting surfaces are formed on a block of glass or similar material The reflecting surface (s) lying on the path between the surface ensuring collimation
et le mélangeur est (sont) semi-réfléchissante(s). and the mixer is (are) semi-reflective (s).
Selon un aspect de l'invention, le mélangeur est constitué par une surface du pare-brise du véhicule dans lequel est fixé le dispositif de visualisation, cette surface étant According to one aspect of the invention, the mixer consists of a surface of the windshield of the vehicle in which the display device is fixed, this surface being
traitée semi-réfléchissante.treated semi-reflective.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture The present invention will be better understood on reading
de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à of the detailed description of an embodiment, taken at
titre d'exemple non limitatif, et illustrée par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue schématique de côté d'un véhicule équipé d'un dispositif de visualisation conforme à l'invention, et la figure 2 est une vue agrandie du dispositif de by way of nonlimiting example, and illustrated by the appended drawing, in which: FIG. 1 is a schematic side view of a vehicle equipped with a display device according to the invention, and FIG. 2 is a view enlarged device
visualisation de la figure 1.visualization of figure 1.
L'invention est décrite ci-dessous en référence à une voiture automobile, mais il est bien entendu qu'elle peut être mise en oeuvre dans d'autres types de véhicules: locomotives, navires, avions Le dispositif de visualisation tête haute de l'invention est chargé de superposer à l'image de l'environnement extérieur du véhicule 1, telle que vue par le conducteur 2, une image virtuelle produite à partir d'une source 3 d'images "locales", c'est-à-dire d'images générées dans le véhicule, par opposition aux images extérieures vues par le conducteur à travers le pare-brise du véhicule Cette image virtuelle peut comporter des indications complémentaires de celles affichées par le tableau de bord 4 du véhicule 1, par exemple des symboles de dépassement de vitesse, des images radar d'obstacles, mobiles ou fixes, par temps de brouillard, des indications par chiffres ou symboles des vitesses des véhicules proches du véhicule 1, des Indications schématiques d'un itinéraire à suivre, etc Ces images virtuelles peuvent The invention is described below with reference to a motor car, but it is understood that it can be implemented in other types of vehicles: locomotives, ships, airplanes The head-up display device of the invention is responsible for superimposing on the image of the external environment of the vehicle 1, as seen by the driver 2, a virtual image produced from a source 3 of "local" images, that is to say say images generated in the vehicle, as opposed to exterior images seen by the driver through the vehicle windshield This virtual image may include indications complementary to those displayed by the dashboard 4 of the vehicle 1, for example speeding symbols, radar images of obstacles, mobile or fixed, in foggy weather, indications by numbers or symbols of the speeds of vehicles near the vehicle 1, Schematic indications of a route re to follow, etc. These virtual images can
être monochromes ou en couleurs.be monochrome or in color.
La source d'images 3 peut par exemple être un tube cathodique, un dispositif LED à diodes électroluminescentes ou un dispositif VFD ("Vacuum fluorescent display") Cette source 3 est disposée entre le tableau de bord 4 et le bas du pare-brise 5, de façon à ne pas créer de masque dans la zone The image source 3 can for example be a cathode ray tube, a LED device with light-emitting diodes or a VFD ("Vacuum fluorescent display") device. This source 3 is disposed between the dashboard 4 and the bottom of the windshield 5 , so as not to create a mask in the area
de vision extérieure.of external vision.
Face à la source 3, on dispose un premier miroir 6, disposé obliquement par rapport à la surface émettrice (supposée plane) de la source 3, de façon à renvoyer le faisceau issu de la source vers un deuxième miroir 7 disposé au-dessus de la zone comprise entre la source 3 et le miroir 6 Dans l'exemple représenté, le miroir 7 est semi-réfléchissant, mais dans d'autres configurations à nombre de miroirs différent, il pourrait être totalement réfléchissant s'il était disposé différemment Le faisceau lumineux réfléchi par le miroir 7 est renvoyé sur un troisième miroir 8 disposé sous la zone comprise entre la source 3 et le miroir 6 Ce miroir 8 est sphérique et est disposé de façon à réfléchir son faisceau Incident, à travers le miroir semi- réfléchissant 7, vers une surface 9 du pare-brise 5 qui se trouve sensiblement en face des yeux du Facing the source 3, there is a first mirror 6, arranged obliquely to the emitting surface (assumed to be plane) of the source 3, so as to return the beam from the source to a second mirror 7 disposed above the area between the source 3 and the mirror 6 In the example shown, the mirror 7 is semi-reflecting, but in other configurations with different number of mirrors, it could be completely reflecting if it were arranged differently The beam light reflected by the mirror 7 is returned to a third mirror 8 placed under the zone between the source 3 and the mirror 6 This mirror 8 is spherical and is arranged so as to reflect its incident beam, through the semi-reflecting mirror 7 , towards a surface 9 of the windshield 5 which is located substantially opposite the eyes of the
conducteur 2.driver 2.
La surface 9 est traitée de façon à se comporter en mélangeur optique, c'est-à-dire à superposer l'image renvoyée par le miroir 8 (faisceau lumineux 10) à l'image de l'environnement à l'avant du véhicule l vu par le conducteur 2 (faisceau lumineux 11) Le revêtement de la surface 9 peut simplement être un revêtement semi-réfléchissant La surface 9 peut être la surface intérieure du pare-brise 5 ou bien une surface rapportée sur le pare-brise ou une des feuilles d'un pare- brise feuilleté Le mélangeur ( 9) peut être une glace indépendante; celle-ci pouvant être escamotable (manuellement ou électriquement) et réglable en position pour s'adapter à l'utilisateur. Les miroirs 6, 7, 8 sont avantageusement des miroirs holographiques Ces miroirs sont disposés de façon à former sur la surface 9 une image coflimatée une distance pouvant varier de quelques mètres à l'infini (ou tout au moins à une distance suffisamment grande pouvant être assimilée optiquement à l'infini) de l'image produite par la source 3 A cet effet, le faisceau produit par la source 3 est envoyé sur la sphère 8 qui constitue l'élément de collimation du système optique La distance focale est choisie grande (environ 250 à 300 mm) pour deux raisons: limiter l'ouverture numérique et obtenir ainsi une qualité d'image à un seul miroir sphérique; être compatible avec des sources d'images du type VFD ou LED The surface 9 is treated so as to behave as an optical mixer, that is to say to superimpose the image returned by the mirror 8 (light beam 10) on the image of the environment at the front of the vehicle. l seen by the conductor 2 (light beam 11) The coating of the surface 9 may simply be a semi-reflecting coating The surface 9 may be the interior surface of the windshield 5 or else a surface attached to the windshield or a sheets of a laminated windshield The mixer (9) can be an independent window; it can be retractable (manually or electrically) and adjustable in position to adapt to the user. The mirrors 6, 7, 8 are advantageously holographic mirrors These mirrors are arranged so as to form on the surface 9 a co-conditioned image a distance which can vary from a few meters to infinity (or at least at a sufficiently large distance which can be optically infinitely assimilated) of the image produced by the source 3 For this purpose, the beam produced by the source 3 is sent to the sphere 8 which constitutes the collimating element of the optical system The focal distance is chosen to be large ( about 250 to 300 mm) for two reasons: limiting the digital aperture and thus obtaining image quality with a single spherical mirror; be compatible with image sources such as VFD or LED
peu coûteuses et disponibles dans le commerce. inexpensive and commercially available.
Pour faire parcourir une telle distance focale au faisceau issu de la source dans un faible volume, on le "replie" grâce aux miroirs plans 6 et 7 Bien entendu, pour diminuer l'encombrement de cet arrangement de miroirs et/ou augmenter la distance focale, on peut augmenter le nombre de ces miroirs De cette façon, le faisceau 10 arrivant sur la surface 9 est pratiquement à rayons parallèles, tout en formant sur cette surface 9 une image suffisamment grande pour être facilement vue par le conducteur, malgré les faibles dimensions de la source 3 Ainsi, le conducteur n'a pas à faire d'effort d'accommodation pour passer de la vision extérieure à la vision To make the beam from the source travel such a focal distance in a small volume, it is "folded" thanks to the flat mirrors 6 and 7 Of course, to reduce the size of this arrangement of mirrors and / or increase the focal distance , the number of these mirrors can be increased In this way, the beam 10 arriving on the surface 9 is practically with parallel rays, while forming on this surface 9 an image large enough to be easily seen by the driver, despite the small dimensions from source 3 Thus, the driver does not have to make any effort to accommodate switching from external vision to vision
des images de la source 3 formées sur la surface 9. source images 3 formed on the surface 9.
Les miroirs 6, 7, 8 peuvent soit être des miroirs fabriqués séparément, puis fixés sur une structure porteuse, soit être des surfaces réfléchissantes (ou semi-réfléchissante dans le cas du miroir 7 s'il est interposé entre le miroir 8 et la surface 9), soit formées par les faces d'un bloc de verre ou de plastique d'indice approprié Dans le cas présent, ce bloc aurait, en section, sensiblement la forme d'un pentagone, dont le côté correspondant au miroir 8 serait convexe (en vue extérieure) et les miroirs 6 à 8 seraient obtenus par un Mirrors 6, 7, 8 can either be mirrors manufactured separately, then fixed to a supporting structure, or be reflective (or semi-reflective surfaces in the case of mirror 7 if it is interposed between mirror 8 and the surface 9), either formed by the faces of a block of glass or plastic of suitable index. In the present case, this block would have, in section, substantially the shape of a pentagon, the side of which corresponds to the mirror 8 would be convex. (in external view) and mirrors 6 to 8 would be obtained by a
revêtement approprié.suitable coating.
Le dispositif de l'invention, (en particulier l'ensemble de miroirs 6 à 8), est avantageusement réglable en position, de façon à ajuster l'image virtuelle qu'il produit à The device of the invention, (in particular the set of mirrors 6 to 8), is advantageously adjustable in position, so as to adjust the virtual image that it produces.
la taille du pilote.the size of the pilot.
Le mélangeur peut être formé par une surface semi-réfléchissante distincte du pare-brise, avantageusement escamotable et orientable en position pour pouvoir être adaptée The mixer can be formed by a semi-reflecting surface separate from the windshield, advantageously retractable and orientable in position so that it can be adapted
à l'utilisateur.to the user.
RE VEND I CATI ON SSELLS I CATI ON S
1 Dispositif de visualisation tête haute pour véhicule, comportant une source d'images ( 3), un dispositif optique de collimation ( 8) et un mélangeur ( 9) se trouvant dans le champ de vision du conducteur du véhicule, caractérisé par le fait que la source est associée à au moins trois surfaces réfléchissantes ( 6 à 8) disposées de façon à former, en coupe, les côtés d'un polygone dans lequel le faisceau lumineux de la source subit des pliages multiples, le faisceau sortant de ce polygone étant renvoyé sur le mélangeur, l'une des surfaces 1 head-up display device for a vehicle, comprising an image source (3), an optical collimation device (8) and a mixer (9) located in the field of vision of the driver of the vehicle, characterized in that the source is associated with at least three reflecting surfaces (6 to 8) arranged so as to form, in section, the sides of a polygon in which the light beam from the source undergoes multiple bends, the beam leaving this polygon being returned to the mixer, one of the surfaces
réfléchissantes ( 8) assurant la collimation de l'image. reflective (8) ensuring the collimation of the image.
2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface assurant la collimation est un miroir 2 Device according to claim 1, characterized in that the surface ensuring collimation is a mirror
sphérique ( 8).spherical (8).
3 Dispositif selon 11 une des revendications 3 Device according to 11 one of the claims
précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une partie des surfaces réfléchissantes est constituée par des miroirs holographiques. above, characterized in that at least a portion of the reflecting surfaces is constituted by holographic mirrors.
4 Dispositif selon l'une des revendications 4 Device according to one of claims
précédentes, caractérisé par le fait que les surfaces previous, characterized in that the surfaces
réfléchissantes sont formées sur un bloc optique. reflectors are formed on an optical unit.
5 Dispositif selon l'une des revendications 5 Device according to one of claims
précédentes, caractérisé par le fait que la (les) surface(s) réfléchissante(s) ( 7) se trouvant sur le trajet entre la surface assurant la collmation ( 8) et le mélangeur ( 9) est (sont) previous, characterized by the fact that the reflective surface (s) (7) lying on the path between the surface ensuring collimation (8) and the mixer (9) is (are)
semi-réfléchissante (s).semi-reflective (s).
6 Dispositif selon l'une des revendications 6 Device according to one of claims
précédentes, caractérisé par le fait que le mélangeur est constitué par une surface du pare-brise ( 5) du véhicule dans lequel est fixé le dispositif de visualisation, cette surface above, characterized in that the mixer is constituted by a surface of the windshield (5) of the vehicle in which the display device is fixed, this surface
étant traitée semi-réfléchissante. being treated semi-reflective.
7 Dispositif selon l'une des revendications 7 Device according to one of claims
précédentes, caractérisé par le fait qu'il peut être orienté de manière à pouvoir ajuster l'image présentée selon la taille du pilote. 8 Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que le mélangeur est constitué par une above, characterized in that it can be oriented so that the image presented can be adjusted according to the size of the pilot. 8 Device according to claim 6 or 7, characterized in that the mixer consists of a
surface semi-réfléchissante distincte du pare-brise. semi-reflective surface separate from the windshield.
9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé 9 Device according to claim 8, characterized
par le fait que la surface semi-réfléchissante est escamotable. by the fact that the semi-reflecting surface is retractable.
Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait que la surface semi-réfléchissante est Device according to claim 8 or 9, characterized in that the semi-reflecting surface is
orientable.orientable.
Priority Applications (1)
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| FR9108815A FR2679046A1 (en) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | Head-up display device |
Publications (2)
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| FR2679046A1 true FR2679046A1 (en) | 1993-01-15 |
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Family
ID=9415038
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR9108815A Granted FR2679046A1 (en) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | Head-up display device |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR2679046A1 (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |