FR2981464B1 - Procede, dispositif et appareil de commande pour reduire l'effet de mouchetures d'une image - Google Patents

Abstract

Procédé et dispositif pour réduire l'effet de mouchetures (effet de Speckles) d'une image sur un élément de représentation (230) d'un dispositif d'affichage (210) comportant un appareil optique (215) pour projeter l'image sur un écran de projection (220) et un miroir de renvoi (225) pour dévier l'image de l'écran de projection vers l'élément de représentation , Le procédé consiste à faire bouger l'écran de projection (220) et/ou le miroir de renvoi (225) au moins dans une direction pour réduire l'effet de mouchetures.

Description

Domaine de l'invention

La présente invention se rapporte à un procédé pour réduire l'effet de mouchetures d'une image sur un élément de représentation d'un dispositif d'affichage, ainsi qu'un dispositif permettant de réduire l'effet de mouchetures de l'image et un appareil de commande ainsi qu'un produit programme d'ordinateur appliquant le procédé.

Etat de la technique

Les affichages frontaux utilisant un système de projection laser nécessitent une surface supérieure plane constituant la surface de projection encore appelée "écran". Les dimensions de l'écran sont souvent supérieures à 3 x 6 cm ; la relation optique entre les dimensions de l'écran, le nombre de pixels et la distance entre le projecteur et l'écran, sont des éléments déterminants. Cette caractéristique est prise en compte lors de la conception optique de sorte que l'on peut également utiliser des écrans de dimensions plus petites que celles citées.

La surface supérieure présente en général des irrégularités intrinsèques invisibles à l'œil nu et qui génèrent cet effet de mouchetures. Cet effet se traduit dans l'image projetée, par de petites zones visibles, gênantes, ayant des écarts aléatoires de luminosité et que l'on appelle les mouchetures de l'image (Speckles).

Pour réduire les mouchetures, on utilise de manière générale des solutions techniques intervenant entre l'appareil optique, par exemple le système de projection laser, et la surface de projection.

Le document US 20100232005 Al décrit un affichage laser d'une installation de calcul avec un modulateur de phase dans l'espace installe entre la source lumineuse et le module de détection pour réduire les mouchetures dans l'image d'affichage projetée sur une surface de projection par une modulation de phase des rayons lumineux. Exposé et avantages de l'invention

La présente invention a pour objet un procédé de réduction de l'effet de mouchetures d'une image du type défini ci-dessus, caractérisé par l'étape consistant à : - faire bouger l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi au moins dans une direction pour réduire l'effet de mouchetures. L'invention a également pour objet un dispositif pour réduire l'effet de mouchetures d'une image du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend une installation pour faire bouger l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi dans au moins une direction pour réduire l'effet de mouchetures. L'invention a également pour objet un appareil de commande pour réduire l'effet de mouchetures d'une image du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend : - une interface d'entrée recevant le signal d'image fourni par un capteur qui saisit l'image sur l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi, - une installation de détermination pour déterminer le signal d'excitation en se fondant sur le signal d'image, et - une interface de sortie pour fournir le signal d'excitation à au moins un actionneur électroactif pour faire bouger l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi en fonction du signal d'excitation.

Enfin, l'invention a pour objet un produit programme d'ordinateur avec un code programme pour la mise en œuvre d'un procédé tel que défini ci-dessus.

En d'autres termes, selon l'invention, on réduit ou on supprime l'effet de mouchetures en faisant bouger un élément optique du dispositif d'affichage. On pourra par exemple faire bouger en permanence l'écran du dispositif d'affichage. Pour générer le mouvement, on utilise des actionneurs appropriés fondés par exemple sur une matière électroactive. On pourra ainsi utiliser des matières électroactives pour générer les mouvements dans un matériau par exemple celui de l’écran d'un dispositif d'affichage frontal encore appelé "affichage tête haute".

Selon l'invention, les matières électroactives sont par exemple des actionneurs piézo, des polymères électroactifs ou tout autre type de matériau ou matière appropriées. Comme actionneur piézo, on utilise par exemple un actionneur plat, piézo, souple, cintré suivant une forme d'onde ; dans le cas des polymères électroactifs, il s'agit par exemple de polymères électroactifs diélectriques ou ioniques.

La solution selon l'invention a l'avantage d'avoir à intervenir uniquement sur une surface de projection, telle que l'écran de projection ou le miroir de renvoi du dispositif d'affichage. Il n'y a pas interposition d'un appareil distinct entre les différents éléments optiques du dispositif d'affichage, ce qui permet une réduction de l'encombrement et une économie.

Le procédé selon l'invention permet de rendre l'image virtuelle générée par le laser d'une manière visible pratiquement sans perturbation pour l'œil humain en éliminant l'effet de mouchetures ou du moins en réduisant considérablement cet effet. Comme déjà indiqué, l'effet de mouchetures correspond à un motif d'interférences optiques générées par une lumière suffisamment cohérence réfléchie par une surface irrégulière. Cet effet apparaît également en cas d’irrégularités ou de granulosité d'une surface supérieure, très fine, imperceptible à l'œil humain. En observant l'image réfléchie par une telle surface supérieure, l'observateur voit dans l'image un grand nombre de taches blanches.

Le dispositif d'affichage se présente sous la forme d'un dispositif d'affichage frontal encore appelé "dispositif d'affichage tête haute" (en abrégé "dispositif d'affichage HUD"). Un tel dispositif d'affichage s'utilise par exemple dans les véhicules pour fournir au conducteur des informations optiques caractéristiques, apparaissant à la hauteur de vue. L'élément de représentation selon l'invention peut être ainsi le pare-brise du véhicule ou une matière transparente appliquée sur le pare-brise, telle qu'un élément de combinaison pour combiner des informations. L'utilisation d'un affichage tête haute avec un élément de combinaison comme élément optique, fait que l'image n'est pas directement projetée sur le pare-brise mais sur l'élément de combinaison. Les informations caractéristiques pourront être affichées sur l'élément de représentation, par exemple sous la forme d'une image virtuelle contenant un texte ou des éléments graphiques. L'appareil optique est un projecteur laser générant une lumière monochrome ou une lumière colorée. L'appareil optique affiche des informations sur l'élément de représentation sous la forme de l'image virtuelle par les rayons lumineux dirigés sur l'écran de projection et représentant sur celui-ci l'image d'origine de l'image virtuelle. L'écran de projection est un élément plat, par exemple rectangulaire, dont la surface supérieure permet de réfléchir les rayons émis par l'appareil optique pour générer l'image d'origine de l'image virtuelle. Pour cela, l'écran de projection est installé à distance appropriée de l'orifice de sortie des rayons de l'appareil optique. La surface de réflexion de l'écran de projection peut avoir une structure à granulation fine non visible à l'œil humain et qui génère l'effet de mouchetures. L'écran de projection peut avoir des dimensions de quelques centimètres carrés, par exemple une surface d'environ 3x6 cm.

Le miroir de renvoi réfléchit l'image d'origine représentée sur l'écran de projection et le cas échéant il dévie cette image pour l'agrandir sur l'élément de représentation qui génère finalement l'image virtuelle visible pour l'observateur. Pour l'observateur l'image virtuelle apparaît comme si elle se trouvait derrière l'élément de représentation ; dans le cas d'un véhicule, l'image apparaît par exemple dans la région du capot du moteur ou devant le véhicule. Le miroir de renvoi est positionné avec un angle approprié par rapport à l'écran de projection. Le miroir de renvoi peut être un miroir repliable qui, grâce à son revêtement plus robuste, convient tout particulièrement pour des applications en liaison avec un laser.

Le dispositif d'affichage se compose de l'appareil optique, de l'écran de projection et du miroir de renvoi. L'élément de représentation peut faire partie du dispositif d'affichage ou être un élément distinct de celui-ci. L'appareil optique, l'écran de projection et le miroir de renvoi, peuvent être logés dans un boîtier commun lui-même installé au voisinage de l'élément de représentation. Dans le chemin optique entre l'appareil optique, l'écran de projection, le miroir de renvoi et l'élément de représentation, on peut avoir au moins un autre élément optique, par exemple une lentille ou un autre miroir.

Selon l'invention, on peut faire bouger à la fois l'écran de projection et le miroir de renvoi ou encore seulement le miroir de renvoi en maintenant fixe l'écran de projection ou en variante faire bouger l'écran de projection en maintenant fixe le miroir de renvoi. Le mouvement peut consister à déplacer l'écran de projection ou le miroir de renvoi dans la direction verticale ou horizontale. En plus ou en variante, le mouvement peut également être un mouvement de rotation de l'écran de projection ou du miroir de renvoi. Le mouvement peut se faire dans une direction, puis immédiatement en suite dans la direction opposée. Le mouvement peut se faire sous forme de changements de position extrêmement petits de l'écran de projection ou du miroir de renvoi dans le domaine des microns ou des nanomètres et se répéter périodiquement, par exemple sur une durée prédéfinie ou être appliqué pendant cette durée au dispositif d'affichage. On réduit ou on élimine l'effet de mouchetures du fait que le mouvement de l'écran de projection ou du miroir de renvoi constitue une surface de réflexion des rayons lumineux quasi-désordonnés. Le mouvement sera fait pour que l'écran de projection ou le miroir de renvoi bouge de façon continue ou avec des arrêts entre les différents mouvements, pour que le mouvement ne soit perceptible à l'œil humain. Si on fait bouger à la fois l'écran de projection et le miroir de renvoi, les mouvements des deux éléments seront accordés pour que toujours l'un des deux éléments, bouge. Cela permet d'éliminer l'effet de mouchetures également lorsque l'un des éléments est au repos au moment où s'inverse le sens de son déplacement. La concordance des mouvements sera faite par l'appareil de commande des actionneurs excitant les mouvements.

Suivant une caractéristique, l'étape de mouvement de l'écran de projection par rapport à son plan d'origine, peut se faire dans ce plan et/ou perpendiculairement à celui-ci. En variante ou en plus, l'écran de projection peut pivoter (tourner) autour d'un axe situé dans le plan d'origine. Suivant une autre caractéristique, le miroir de renvoi peut être déplacé perpendiculairement au plan d'origine du miroir et/ou être pivoté autour d'un axe situé dans le plan d'origine. Le plan d'origine définit le plan dans lequel se trouve l'écran de projection ou miroir de renvoi, au repos. Le plan d'origine correspond ainsi à la position de repos ou position initiale. Un élément peut également exécuter deux mouvements différents, par exemple un mouvement linéaire et un mouvement de rotation ou deux mouvements linéaires suivant deux axes de mouvements différents, ce qui évite que l'élément ne soit à l'arrêt aux points d'inversion d’un mouvement. Les actionneurs commandant le mouvement de l'élément respectif, sont commandés pour que les points d'inversion d'au moins deux mouvements différents soient décalés dans le temps.

Selon un développement, le procédé comporte une étape d'émission d'un signal d'excitation pour au moins un actionneur électroactif. L'actionneur électroactifs exécute une étape de mouvement pour le signal d'excitation. Le signal d'excitation est généré par exemple par un appareil de commande relié à l'actionneur électroactif qui émet ce signal. Le signal d'excitation est émis de manière prédéfinie ou par exemple en se fondant sur un signal de capteur. A cet effet, le procédé selon l'invention comporte une étape de saisie de l'image sur l'écran de projection et/ou sur le miroir de renvoi et l'émission d'un signal d'image fondé ainsi sur l'image pour l'appareil de commande. A partir de ce signal d'image, l'appareil de commande fournit un signal d'excitation approprié à l'actionneur électroactif. L'actionneur électroactif est un composant du dispositif d'affichage qui transforme le signal d'excitation électronique en un mouvement mécanique pour faire bouger l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi. Pour cela, l'actionneur est en contact direct avec la surface supérieure de l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi. L'actionneur électroactif est installé en contact, par exemple avec une zone du bord de l'écran de projection et/ou du miroir de renvoi. Cette solution a l'avantage d'un mouvement contrôlé de manière précise de l'écran de projection ou du miroir de renvoi. Cela permet de régler le début et la fin du mouvement ainsi que le taux de mouvement, de façon précise selon les exigences de l'instant.

Comme décrit ci-dessus, l'invention a également pour objet un dispositif pour réduire l'effet de mouchetures d'une image. Cette installation applique les étapes du procédé d'une manière rapide et efficace.

Le dispositif selon l'invention est un appareil électrique qui traite les signaux fournis par le capteur et génère en fonction de ceux-ci des signaux de commande et/ou de données. Le dispositif comporte une interface sous forme de circuit et/ou de programme. Dans le cas d'une interface sous forme de circuit, la ou les interfaces font par exemple partie d'un système ASIC qui contient différentes fonctions du dispositif. Mais il est également possible d'utiliser une interface ayant ses propres circuits intégrés ou qui est formé au moins en partie de composants distincts. Dans le cas d'une réalisation sous forme de pro gramme, les interfaces sont des modules de programme, par exemple dans le microcontrôleur à côté d'autres modules de programme.

Selon un développement, l'installation pour faire bouger l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi, comporte au moins un premier actionneur électroactif. Cet actionneur génère une oscillation en fonction d'un premier signal d'excitation pour faire bouger l'écran de projection. L'installation peut comporter un second actionneur électroactif pour générer une oscillation en fonction d'un second signal d'excitation et faire bouger le miroir de renvoi. Le premier actionneur est placé dans le dispositif d'affichage pour s'appliquer par exemple contre une surface latérale ou le côté principal inférieur de l'écran de projection. Le second actionneur sera installé de façon identique ou analogue sur le miroir de renvoi. L'écran de projection ou le miroir de renvoi, bougeront sous l'effet des oscillations du premier actionneur, transmises à l'écran de projection et des oscillations du second actionneur transmises au miroir de renvoi. On peut également utiliser plusieurs premiers et seconds actionneurs, par exemple répartis régulièrement autour de l'écran de projection et/ou du miroir de renvoi. Les actionneurs électroactifs ont l'avantage d'être des composants simples et économiques pour commander le mouvement de l'écran de projection ou du miroir de renvoi.

Le premier actionneur électroactif et/ou le second actionneur électroactif comportent un élément piézo. L'élément piézo est un composant utilisant l'effet piézo-électrique pour que l'application d'un signal d'excitation électrique à l'élément piézo, produise le mouvement mécanique de l'actionneur sous la forme d'une oscillation. L'énergie de l'oscillation sera transmise à l'écran de projection ou au miroir de renvoi pour faire bouger ceux-ci comme déjà décrit. L'effet piézo est un phénomène physique pour lequel certaines matières se déforment lorsqu'on leur applique une tension électrique ou réciproquement. Par exemple, le premier ou le second élément piézo, peuvent être mis en oscillation par le signal d'excitation. Le premier et/ou le second actionneur électroactif sont par exemple réalisés sous la forme d'un élément piézo et d'une plaquette métallique sur laquelle est fixé l'élément piézo, par exemple par collage. L'utilisation d'actionneurs avec l'élément piézo est une solution avantageuse, car cet élément effectue un débattement maximum très petit, correspondant au signal électrique et il crée ainsi le mouvement souhaité de l'écran de projection ou du miroir de renvoi dans le domaine du micron ou du nanomètre.

Selon un développement, l'installation pour faire bouger l'écran de projection et/ou miroir de renvoi, comporte un premier élément de support. Le premier actionneur électroactif est installé entre l'écran de projection et le premier élément de support pour relier l'écran de projection au premier élément de support. L'installation comporte en outre un second élément de support et le second actionneur électroactif est placé entre le miroir de renvoi et le second élément de support pour relier le miroir de renvoi au second élément de support. Cette solution a l'avantage d'appliquer une contrepression par Tutilisation du premier et du second élément de support auxquels sont fixés par exemple le premier et/ou le second actionneur ; cette contrepression permet de faire bouger l'écran de projection ou le miroir de renvoi.

Selon un autre développement, le dispositif comporte un capteur pour saisir l'image sur l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi et émettre un signal d'image correspondant à l'image. Le dispositif comporte un appareil de commande pour l'installation faisant bouger l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi en fonction du signal d'image. Le capteur transmet les valeurs de contraste de l'image saisie à l'appareil de commande. Celui-ci détermine une oscillation appropriée pour l'actionneur électroactif en fonction des valeurs de contraste. On pourra ainsi régler avantageusement par exemple la durée et/ou la fréquence propre des oscillations, de manière précise selon les exigences ou nécessités instantanées et éliminer encore plus efficacement l'effet de mouchetures.

Comme indiqué ci-dessus, l'invention a également pour objet un appareil de commande pour réduire l'effet de mouchetures d'une image. Cet appareil de commande exécute les étapes du procédé de l'invention et permet d'appliquer rapidement et efficacement le procédé de l'invention.

Un appareil de commande selon la présente invention est un appareil électrique qui traite les signaux des capteurs et génère des signaux de commande en fonction de ceux-ci. L'appareil de commande comporte une interface sous forme de circuit et/ou de programme. Dans le cas d'une réalisation sous forme de circuit, la ou les interfaces font partie d'un système ASIC qui contient différentes fonctions de l'appareil de commande. Mais il est également possible d'avoir des interfaces avec des circuits intégrés, qui leur sont propres ou du moins des interfaces formées au moins partiellement de composants distincts. Dans le cas d'une réalisation sous forme de programme, les interfaces sont des modules de programme, par exemple contenus dans le microcontrôleur à côté d'autres modules de programme. L'invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine, tel qu'une mémoire à semi-conducteurs, un disque dur ou une mémoire optique pour appliquer le procédé tel que défini ci-dessus lorsque le programme est exécuté par un ordinateur ou un calculateur.

Dessins

La présente invention sera décrite à l'aide d'exemples de procédé de réduction de l'effet de mouchetures d'une image et d'un dispositif pour leur mise en œuvre dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments des différentes figures portent les mêmes références. Ainsi : - la figure 1 est un schéma de principe pour expliquer l'effet de mouchetures, - la figure 2 est un schéma de principe d'un véhicule équipé d'un dispositif d'affichage correspondant à un exemple de réalisation de la présente invention, - les figures 3A-3D sont des représentations de principe d'une installation permettant de réduire l'effet de mouchetures par le déplacement de l'écran de projection du dispositif d'affichage selon des exemples de réalisation de l'invention, - la figure 4 est un schéma de principe d'un actionneur électroactif correspondant à un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une représentation de principe servant à décrire la réduction de l'effet de mouchetures, - les figures 6A-6C sont des représentations de principe d'une installation permettant de réduire l'effet de mouchetures par le déplacement d'un miroir de renvoi du dispositif d'affichage selon les exemples de réalisation de l'invention, - la figure 7 est une représentation de principe d'un dispositif d'affichage selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 8 montre un ordinogramme d'un procédé de réduction de l'effet de mouchetures d'une image sur un élément de représentation d'un dispositif d'affichage correspondant à un exemple de réalisation de l'invention.

Description de modes de réalisation de l'invention

La figure 1 est une représentation de principe servant à décrire l'effet de mouchetures, montrant un extrait en coupe d'une surface de projection 100 dont la surface extérieure a une structure granuleuse ou rugueuse. En réalité et contrairement à ce qui est représenté à la figure 1, la granulosité de la surface extérieure est du domaine microscopique ce qui est simplement représenté ici de façon agrandie pour faciliter la compréhension.

Du fait de ses irrégularités intrinsèques, la surface extérieure de la surface de projection 100 a un grand nombre de centres de diffraction 110, ponctuels. Si cette surface extérieure est utilisée comme surface de projection 100 ou comme écran avec ses irrégularités intrinsèques, et qu’elle est éclairée avec de la lumière cohérente 120 comme celle émise par exemple par un laser, cette lumière sera réfléchie par les centres de diffraction 110 sous la forme d'ondes sphériques concentriques 130. Les interférences entre les ondes sphériques voisines 130 se traduisent pour l'œil 140 de l'observateur qui n'a qu'un diamètre de diaphragme limité, par de petites zones d'intensités lumineuses différentes. Ces zones sont appelées mouchetures (Speckles).

Des appareils de projection utilisant le laser génèrent des interférences réciproques entre les fronts d'onde avec des phases différentes et la surface de projection 100, par exemple celle d'un écran. Du fait de la granulosité de la surface extérieure de l'écran, les interférences peuvent se traduire par une répartition mouchetée de l'intensité lumineuse.

Les éléments optiques flottants ainsi qu'un procédé antimouchetures pour un afficheur tête haute équipé d'un appareil de projection laser, seront décrits pour différents exemples de réalisation dans les figures suivantes.

La figure 2 est une représentation de principe d'un véhicule 200 équipé d'un dispositif d'affichage 210 selon un exemple de réalisation de l'invention. Le dispositif d'affichage 210 équipe le véhicule 200 et se présente sous la forme d'un affichage frontal encore appelé "affichage tête haute". L'affichage tête haute 210 comprend un appareil optique 215, un écran de projection 220, un miroir de renvoi 225, un élément de représentation 230 et un appareil de commande 235.

La figure 2 montre le tracé de projection ou chemin du rayon lumineux d'une image virtuelle (non représentée à la figure 2) ou des données de celle-ci à l'aide de plusieurs flèches 240 en traits interrompus avec des directions différentes. L'image d'origine de l'image virtuelle est projetée par des rayons lumineux dirigés de l'appareil optique 215 ici sous la forme d'un projecteur laser sur l'écran de projection 220. La surface supérieure de l'écran de projection 220 réfléchit l'image vers le miroir de renvoi 225. Le miroir dirige l'image sur l'élément de représentation 230 où elle apparaît finalement comme image virtuelle visible par l'observateur 245. L'élément de représentation 230 est ici le pare-brise du véhicule 200. L'observateur 245 est le conducteur ou de manière générale un occupant du véhicule 200. La représentation de la figure 2 montre clairement que l'image virtuelle est affichée sur l'élément de représentation 230 sensiblement à la hauteur des yeux de l'observateur 245 de sorte que l'image se situe ici dans la direction de vue 250 de l'observateur 245.

Pour réduire ou éviter l'effet de mouchetures lié aux irrégularités de la surface supérieure de l'écran de projection 220, comme cela a été décrit ci-dessus en liaison avec la figure 1, l'exemple de réalisation du dispositif d'affichage 210 de la figure 2, comporte un dispositif 255 pour réduire l'effet de mouchetures. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif 255 se compose de deux installations 260 pour déplacer l'écran de projection 220 et le miroir de renvoi 225. En variante, on ne peut prévoir qu'une installation 260 pour déplacer l'écran de projec tion 220 ou seulement une installation 260 pour déplacer le miroir de renvoi 225. L'appareil de commande 235 fournit par l'intermédiaire des lignes 270, un signal d'excitation (non représenté à la figure 2) à des actionneurs de l'installation 260 ; en fonction du signal d'excitation, les actionneurs déplacent l'écran de projection 220 et le miroir de renvoi 225 par une succession rapide de mouvements ou de vibrations de façon à éliminer totalement ou partiellement l'effet de mouchetures. Ainsi, l'observateur 245 pourra observer l'image virtuelle sans mouchetures sur l'élément de projection 230.

Les figures 3A-3C décrivent différents exemples de réalisation de l'installation 260 du dispositif de la figure 2 servant à réduire l'effet de mouchetures par différentes représentations de principe. Les figures 3A-3C montrent l'installation 260 déplaçant l'écran de projection 220.

La figure 3A montre un premier exemple de réalisation de l'installation 260 pour faire bouger l'écran de projection 220 sous la forme d'une plaque de projection. L'installation 260 comporte un élément de support 300 et quatre actionneurs électroactifs 310. L'écran de projection 220 et l'élément de support 300 ont chacun une forme rectangulaire et la périphérie de l'élément de support 300 est la plus grande de sorte que les actionneurs 310 peuvent être installés entre l'élément de support 300 et les surfaces latérales de l'écran de projection 200. La représentation montre l'installation 260 en vue de dessus, c'est-à-dire en vue sur la surface de projection 100 intrinsèquement irrégulière de l'écran de projection.

Les quatre actionneurs 310 sont ainsi installés sur le châssis ou cadre de l'élément de support 300 et sont fixés de manière à toucher une zone du bord de l'écran de projection 220. Le cadre 300 porte l'écran de projection 220 de l'affichage frontal par l'intermédiaire des actionneurs 310. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3A, les actionneurs électroactifs 310 sont fixés à l'élément de support 300 pour être répartis régulièrement autour de l'écran de projection 220 et chaque fois deux actionneurs 310 se font face. Chaque bord latéral de l'écran de projection 220 est équipé d'un actionneur 310 ; les actionneurs 310 sont installés chacun au milieu du bord latéral respectif. Les actionneurs 310 peuvent être commandés par un signal d'excitation pour effectuer un mouvement d'oscillation transmis à l'écran de projection 220 qui se déplace alors rapidement de façon alternative, c'est-à-dire qu'il est pratiquement oscillant. Le fonctionnement des actionneurs électroactifs 310 sera précisé ci-après à l'aide de la figure 4.

Selon le montage des actionneurs 310 de l'exemple de réalisation de l'installation 260 de la figure 3A, l'écran de projection 220 est déplacé horizontalement, c'est-à-dire dans le plan d'origine de l'écran de projection 220 lorsque les actionneurs électroactifs 310 oscillent. La vibration de l'écran de projection 220 peut se faire dans la direction longitudinale et/ou dans la direction transversale de l'écran de projection 220, comme cela est indiqué par le symbole des flèches 320 de la figure.

La figure 3B montre une variante de réalisation de l'installation 260. Dans ce cas, l'installation 260 correspond à celle de la figure 3A à la différence qu'elle utilise huit actionneurs électroactifs 310 dont seuls deux actionneurs portent les références 310 pour ne pas surcharger le dessin. Ces actionneurs sont répartis autour de l'écran de projection 220 de sorte que chaque coin de l'écran de projection 220, rectangulaire, se trouve entre deux actionneurs électroactifs 310 fixés aux coins du cadre 300. A chaque bord de l'écran de projection 220, sont ainsi associés deux actionneurs 310 ; les deux actionneurs 310 d'un bord sont en position décentrée par rapport au bord. Cette forme de réalisation de l'installation 260 permet ainsi d'effectuer non seulement un mouvement oscillant comme le décrit le symbole avec les flèches 320, mais également un mouvement de pivotement de l'écran de projection 220 dans le plan d'origine autour d'un axe perpendiculaire à ce plan de l'écran de projection 220. Ce déplacement de l'écran de projection 220 par un mouvement de pivotement, est schématisé dans la représentation de la figure 3B par un autre symbole avec des flèches 330.

La figure 3C montre un autre exemple de réalisation de l'installation 260. Dans ce cas, contrairement aux exemples de réalisation décrits aux figures 3A, 3B, les actionneurs électroactifs 310 se trouvent sous le bord de la surface supérieure constituant la surface de projection, par rapport au côté inférieur de l'écran 220. Le cadre 300 est installé pour que le côté inférieur de l'écran 220 soit couvert complètement. En variante, le cadre 300 et le côté inférieur de l'écran 220 peuvent se chevaucher partiellement. Un intervalle subsiste entre le cadre 300 et le côté inférieur de l'écran 220. Le cadre 300 et le côté inférieur de l'écran 220 sont reliés par des actionneurs électroactifs 310.

Selon le montage représenté à la figure 3C, l'écran de projection 220 est basculé ou est mis en mouvement de pivotement par l'oscillation des actionneurs électroactifs 310 autour d'un axe décalé par rapport au plan d'origine de l'écran de projection 220. Le mouvement de pivotement (rotation) peut se faire en alternance ou simultanément autour d'un axe passant par le plan d'origine dans le sens de la longueur ou dans le sens de la largeur de l'écran de projection ou autour des deux axes en fonction de l'excitation des actionneurs 310. Ces directions de mouvement de l'écran de projection 220, sont indiquées dans la représentation de la figure 3C à l'aide de deux flèches 340 dirigées vers le haut. Les actionneurs électroactifs 310 peuvent également être commandés pour que l'écran de projection 220 exécute un mouvement linéaire orthogonal au plan d'origine.

La figure 3D montre un autre exemple de réalisation de l'installation 260. Comme dans l'exemple de réalisation de la figure 3A, quatre actionneurs électroactifs 310 sont installés chaque fois sur un côté de l'écran de projection 220 de forme rectangulaire et sur l'élément de support 300 qui l'entoure. Selon la figure 3D, les quatre actionneurs 310 sont courbés contrairement aux figures précédentes pour que chaque fois une zone d'extrémité soit appliquée contre le cadre 300 et la zone d'extrémité opposée soit appliquée contre l'écran de projection 220. Les actionneurs 310 peuvent ainsi être reliés solidairement comme cela est schématisé par un premier cercle dans le dessin à la première zone d'extrémité 332 à l'élément de support 300 et comme cela est indiqué par un second cercle dans la représentation, par la seconde zone d'extrémité 334 à l'écran de projection 220. La liaison entre les actionneurs électroactifs 310 et le cadre 300 ou l'écran de projection 220 peut se faire par exemple par collage à l'aide d'un adhésif. La position et la réalisation des actionneurs 310 selon l'exemple de la figure 3D permettent également d'entraîner l'écran de projection 220 avec des oscillations de rotation caractérisées par le symbole fléché 330 comme cela a déjà été décrit en relation avec la figure 3D.

La figure 4 est un schéma de principe d'un exemple de réalisation d'un actionneur électroactif 310 comme ceux utilisés dans les modes de réalisation des figures 3A-3C. L'actionneur 310 se compose d'un élément électroactif 400 en forme de ruban et d'une plaquette métallique ici sous la forme d'une plaquette en acier 410. L'élément électroactif 400 est relié à plat solidairement à la plaquette en acier 410 ou est collé à celle-ci par exemple à l'aide d'un adhésif. L'élément électroactif 400 peut être un élément piézo-électrique. L'actionneur 310 est relié par l'élément électroactif 400 à une ligne d'alimentation électrique 420 et à l'appareil de commande 235 ou unité de commande, par exemple le dispositif d'affichage associé à l'appareil de commande 235 de la figure 2. En fonction du signal électrique transmis par les lignes 420 à partir de l'appareil de commande 235 vers l'élément électroactif 400, cet élément 400 sera mis en mouvement ou en oscillation, c'est-à-dire que l'actionneur 310 sera mis en mouvement ou en oscillation. L'appareil de commande 235 génère un signal d’excitation de tension et de fréquence prédéfinies appliqué à l'élément électroactif 400. Le signal d'excitation déforme l'actionneur 310 pour le faire osciller dans la direction 430 représentée. Le débattement maximum de l'oscillation dépend principalement de la tension et de la fréquence appliquée à l'élément électroactif 400 par le signal d'excitation. Une faible oscillation de l'actionneur 310 suffit pour assurer le mouvement de l'écran de projection comme cela a été décrit à l'aide des figures 3A-3C. Par exemple, le débattement maximum nécessaire en flexion de l'actionneur 310 sera inférieur à 1 mm ce qui correspond à trois fois la taille d’un pixel d'un dispositif d'affichage tête haute (HUD), c'est-à-dire à environ 150 pm. Contrairement à un élément piézo-ferroélectrique qui utilise les convertisseurs usuels, l'élément piézo-électroactif utilisé ici permet d'assurer le débattement maximum par flexion, nécessaire pour de telles dimensions (approximativement 3x6 cm).

La figure 5 est un schéma de principe pour décrire la réduction de l'effet de mouchetures à l'aide des éléments et des fonctions décrites ci-dessus. Comme à la figure 1, on a représenté la surface supérieure 100 intrinsèquement irrégulière de l'écran de projection 220. Un faisceau de flèches caractérise les rayons laser cohérents incidents 130 arrivant sur la surface supérieure 100. Contrairement à la représentation de la figure 1, du fait des oscillations différentes appliquées à l'écran 220 et le font bouger, les irrégularités intrinsèques de la surface de projection 100 diffractent dans toutes les directions la lumière cohérente projetée 130, ce qui crée l’effet antimouchetures.

Les figures 6A-6C montrent à l'aide de différentes représentations de principe, des exemples de réalisation de l'installation 260 de la figure 2 pour réduire l'effet de mouchetures. Les figures 6A-6C montrent l'installation 260 servant à déplacer le miroir de renvoi 225.

Selon ces exemples de réalisation, on peut installer en plus ou en variante des actionneurs sur le miroir de renvoi 225 de l'afficheur tête haute de la figure 1. Cela permet également de créer un effet antimouchetures en considérant uniquement le coulissement et le pivotement du miroir 225 dans la direction verticale.

La figure 6A est une représentation servant à décrire le fonctionnement de l'installation 260 utilisée pour déplacer le miroir de renvoi 225. La représentation de la figure 6A correspond à celle de la figure 3C à la différence que l'élément de support 300 tel que représenté porte les actionneurs 310 et le miroir de renvoi 225 à la place de l'écran de projection. Le miroir de renvoi 225 est également de forme rectangulaire ; ces dimensions correspondent sensiblement à celles du cadre 300 qui se trouve en dessous. La représentation de la figure 6A montre en outre le centre 600 du miroir de renvoi 225 schématisé par une flèche dirigée vers le haut. Les lignes traversant le centre 600 caractérisent l'une l'axe longitudinal 610 du plan d'origine du miroir de renvoi et l'autre l'axe transversal 620 du plan d'origine du miroir de renvoi, axe autour duquel le miroir pivote selon la description des exemples de réalisation donnés ci-après pour réduire l'effet de mouchetures. L'angle 630 caractérise le pivotement du miroir de renvoi 225 autour de l'axe longitudinal 610 et l'angle 640 caractérise le pivotement du miroir de renvoi 225 autour de l'axe transversal 620.

Dans l'exemple de réalisation de l'installation 260 de la figure 6A, les actionneurs 310 sont installés sur le cadre 300 pour être en contact avec la zone de bord d'un grand côté et la zone de bord d'un petit côté, c'est-à-dire des zones de bord de tous les côtés (non représentées à la figure 6A) du miroir de renvoi 225. L'installation 260 commande le mouvement vertical du miroir de renvoi qui est caractérisé ici par deux symboles fléchés 650.

En fixant l'unique actionneur 310 au bord du grand côté ou du petit côté du miroir de renvoi 225 sachant qu'à l'état installé du miroir 225 le grand côté est le côté horizontal et le petit côté le côté vertical, on pourra faire tourner le miroir de renvoi 225 créant un déplacement de l'image réfléchie perçue par l'observateur comme une image lissée. Les figures 6B et 6C montrent des exemples de réalisation de l'installation 260 produisant une rotation (pivotement) du miroir de renvoi 225. Dans les deux figures, la représentation correspond pratiquement à celle de la figure 6A à la différence qu'on n'utilise chaque fois qu'un actionneur 310.

Dans l'exemple de réalisation de l'installation 260 selon la figure 6B, l'actionneur 310 est situé sous une zone de bord d'un grand côté du miroir de renvoi 225. En excitant l'actionneur 310, celui-ci produit un mouvement de rotation du miroir 225 autour de son axe longitudinal présenté à la figure 6A ou autour d'un axe parallèle à celui-ci. Les flèches 660 désignent les directions opposées dans lesquelles le miroir de renvoi 225 effectue un mouvement oscillant alternatif. L'angle 630 correspond au rayon possible du mouvement du miroir de renvoi 225 lorsque l'installation 260 est activée.

Dans le cas de l'exemple de réalisation de l'installation 260 selon la figure 6C, l'actionneur 310 est situé sous un petit côté du miroir de renvoi 225. L'excitation de l'actionneur 310 produit alors un pivotement (rotation) du miroir de renvoi 225 autour de l'axe transversal de la figure 6A ou d'un axe parallèle à celui-ci. Les flèches 670 explicitent des directions opposées dans lesquelles le miroir de renvoi 225 effectue un mouvement oscillant alternatif. L'angle 640 est le rayon de déplacement possible du miroir 225 lorsque l'installation 260 est activée.

La figure 7 montre sous la forme d'une représentation de principe un montage servant à expliquer le principe de base d'un autre exemple d'afficheur tête haute 210 selon l'invention. La figure montre quelques uns des éléments principaux de l'affichage tête haute 210 à savoir, l'appareil optique 215 sous la forme d'un appareil de projection laser, la surface supérieure de l'écran de projection 220 et le miroir de renvoi 225 comme différents éléments optiques possibles pour générer l'image virtuelle perçue par l'observateur. Plusieurs faisceaux de droites entre les différents éléments caractérisent le chemin de l'image virtuelle de son origine jusqu'à sa représentation finale comme cela a été décrit plus précisément à la figure 2. La surface supérieure sur laquelle l'image est finalement générée (non représentée à la figure 7) est le pare-brise ou une matière transparente utilisée comme moyen de combinaison. La figure 7 montre en outre un capteur 700 servant à détecter les données de l'image réfléchie par le miroir de renvoi 225.

La figure 7 montre une partie de l'exemple de réalisation d'un simple afficheur tête haute 210 dans l'appareil optique avec le laser ou le projecteur laser 215, l'écran de projection 220 et le miroir de renvoi 225 comme unique miroir de renvoi, qui sont les éléments principaux. On examinera que les parties optiques de l'afficheur tête haute 210 sont caractéristiques pour l'écran de projection 220. L'appareil optique 215 équipé d'un laser monochromatique ou d'un laser couleur, projette une image sur l'écran 220 que des actionneurs électroactifs décrits ci-dessus font osciller. Le miroir de renvoi 225 envoie l'image vers les autres éléments optiques de l'afficheur tête haute 210 et génère l'image virtuelle perçue par l'observateur. Le capteur 700 est intégré en plus dans le cas présent pour capter l'image du miroir, calculer le contraste et déterminer les oscillations appropriées qu'il faut appliquer. En variante, (et cela n'est pas représenté à la figure 7), le capteur 700 peut être dirigé sur la surface supérieure de l'écran réfléchissant 220 pour y saisir les valeurs de contraste de l'image. Pour cela, le capteur 700 aura un capteur d'image approprié.

La figure 8 est un exemple de réalisation d'un ordinogramme d'un procédé 800 servant à réduire l'effet de mouchetures d'une image sur un élément de représentation d'un dispositif d'affichage comportant un appareil optique pour projeter l'image sur un écran de projection et un miroir de renvoi pour dévier l'image de l'écran de projection vers l'élément de représentation.

Le procédé antimouchetures du système de projection laser 800 peut être exécuté par exemple par le dispositif d'affichage décrit à l'aide de la figure 7.

Dans une première étape 810, on détermine les valeurs de contraste de l'image d'origine de l'image virtuelle que doit afficher l'élément de représentation sur l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi du dispositif d'affichage. L'image peut être captée par exemple par le capteur du dispositif d'affichage.

Dans une seconde étape, le capteur transmet les valeurs de contraste saisies à l'appareil de commande du dispositif d'affichage qui les exploite.

Dans une troisième étape 830, l'appareil de commande s'appuyant sur l'exploitation des valeurs de contraste, génère un signal d'excitation pour le ou les actionneurs de l'installation servant à déplacer l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi.

Dans l'étape 840 suivante, les actionneurs sont mis en oscillation par la tension et/ou la fréquence du signal d'excitation pour faire bouger l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi. Le procédé 800 peut ainsi s'appliquer pour déterminer en fonction des valeurs de contraste de l'image d'origine, une fréquence et une tension appropriées du signal d'excitation et neutraliser de façon optimale l'effet de mouchetures de l'image virtuelle finale sur l'élément de projection du dispositif d'affichage.

La solution selon l'invention proposée ci-dessus concerne l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi et décrit les mouvements ou les oscillations de l'écran ou du miroir de renvoi générés par les actionneurs pour effacer ou réduire l'effet de mouchetures généré par le système de projection laser.

NOMENCLATURE 100 surface de projection 110 centres de diffraction 120 lumière cohérente 130 ondes sphériques 140 œil de l'observateur 200 véhicule 210 afficheur tête haute 215 appareil optique 220 écran de projection 225 miroir de renvoi 230 élément de représentation 235 appareil de commande 240 flèches en traits interrompus 245 observateur 250 direction de vue de l'observateur 255 dispositif pour réduire l'effet de mouchetures 260 installation pour bouger l'écran de projection 270 ligne électrique 300 cadre/élément de support 310 actionneur électroactif 320 symbole fléché 330 symbole fléché 340 flèche 400 élément électroactif 410 plaquette en acier 420 ligne électrique 430 direction 600 centre du miroir de renvoi 225 610 axe longitudinal du miroir 620 axe transversal du miroir 630 angle de rotation du miroir de renvoi 225 autour de son axe longitudinal 640 angle de rotation du miroir de renvoi 225 autour de son axe transversal 700 capteur 800 procédé de réduction de l'effet de mouchetures d'une image 810-840 étapes du procédé 800

Claims (4)

1. REVENDICATIONS 1°) Procédé (800) pour réduire l'effet de mouchetures (effet de Speckles) d'une image sur un élément de représentation (230) d'un dispositif d'affichage (210) comportant un appareil optique (215) pour projeter l'image sur un écran de projection (220) et un miroir de renvoi (225) pour dévier l'image de l'écran de projection vers l'élément de représentation, procédé caractérisé par les étapes consistant à : - faire bouger (840) l’écran de projection et/ou le miroir de renvoi au moins dans une direction et, - accorder les mouvements de l’écran de projection et du miroir de renvoi pour réduire l’effet de moucheture.
2. 2°) Procédé (800) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (840) consiste à faire bouger l'écran de projection (220) par rapport à son plan d'origine et/ou dans la direction orthogonale à celui-ci et/ou à le faire tourner autour d'un axe situé dans le plan d’origine et/ou à déplacer le miroir de renvoi (225) par rapport à son plan d'origine en le déplaçant perpendiculairement à son plan d'origine et/ou en le faisant tourner autour d'un axe (610, 620) situé dans le plan d'origine.
3. 3°) Procédé (800) selon la revendication 1, caractérisé en outre par une étape (830) consistant à émettre un signal d'excitation pour au moins un actionneur électroactif (310) qui crée le mouvement (840) en fonction du signal d'excitation.
4. 4°) Dispositif (255) pour réduire l'effet de mouchetures de l'image sur un élément de représentation (230) d'un dispositif d'affichage (210) comportant un appareil optique (215) pour projeter l'image sur un écran de projection (220) et un miroir de renvoi (225) pour dévier l'image de l'écran de projection vers l'élément de représentation, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend : - une installation (260) pour faire bouger l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi dans au moins une direction, et ~ une installation pour accorder les mouvements de l’écran de projection et du miroir de renvoi pour réduire l’effet de mouchetures. 5a) Dispositif (255) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'installation (260) pour faire déplacer l'écran de projection (220) et/ou le miroir de renvoi (225), comporte au moins un actionneur électroactif (310) pour exécuter une oscillation en fonction d’un premier signal d'excitation et faire bouger l'écran de projection et/ou au moins un second actionneur électroactif (310) pour exécuter une oscillation en fonction, d'un second signal d'excitation et faire bouger le miroir de renvoi, 6°) Dispositif (255) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier actionneur électroactif (310) et/ou le second actionneur êlec-troactif (310) comportent un élément piézo (400). 7°) Dispositif (255) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'installation (260) pour faire déplacer l'écran de projection (220) et/ou le miroir de renvoi (225) comporte en outre un premier élément de support (300), - le premier actionneur électroactif (310) étant installé entre l'écran de projection et le premier élément, de support pour relier l'écran de projection au premier élément de support et/ou en outre un second élément de support (300), * le second actionneur électroactif étant installé entre le miroir de renvoi et le second élément de support pour relier le miroir de renvoi au second élément de support. 8°) Dispositif (255) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu1 il comporte un capteur (700) pour capter l'image sur l'écran de projection (220) et/ou le miroir de renvoi (225) et fournir un signal d'image fondé sur l'image et un appareil de commande (235) pour commander l'installation (260) bougeant l’écran de projection et/ou le miroir de renvoi en fonction du signal d’image. 9°) Appareil de commande (235) pour réduire l'effet de mouchetures d'une image sur un élément de représentation (230) d'un dispositif d'affichage (210) comportant un appareil optique (215) pour projeter l'image sur un écran de projection (220) et un miroir de renvoi (225) pour renvoyer l'image de l'écran de projection vers l'élément de représentation, appareil de commande caractérisé en ce qu'il comprend : - une interface d'entrée recevant le signal d'image fourni par un capteur (700) qui saisit l'image sur l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi, - une installation de détermination pour déterminer le signal d'excitation en se fondant sur le signal d’image, et - une interface de sortie pour fournir le signal d'excitation à au moins un actionneur êlectroactif (310) pour faire bouger l'écran de projection et/ou le miroir de renvoi en fonction du signal d'excitation. 10°) Produit programme d'ordinateur comportant un code programme pour appliquer le procédé (800) selon l'une des revendications 1 à 3 lorsque le programme est exécuté par un appareil de commande (235).