FR2986873A1 - Projection device for use in head up display system of motor vehicle to project information relative to vehicle state on e.g. windscreen, has diffusion screen secured to electro active element that is arranged to generate movement of screen - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE PROJECTION Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs de projection utilisés, par exemple, dans les véhicules automobiles pour informer les utilisateurs du véhicule. Un tel dispositif trouve une application particulière dans les systèmes d'affichage tête haute pour véhicule automobile. Il est connu d'équiper un véhicule automobile avec un système d'affichage tête haute. Un tel système est placé dans le champ de vision du conducteur o automobile et affiche une information relative à l'état du véhicule automobile. Un tel système emploie d'une part, un dispositif de projection qui génère une source lumineuse dite cohérente et d'autre part un écran sur lequel une image se forme à partir du faisceau en provenance de la source lumineuse. 15 Le dispositif décrit ci-dessus s'accompagne d'un phénomène de scintillement de l'image formée sur l'écran, connu sous le terme anglais « speckle ». Un tel phénomène gêne la perception visuelle de l'information et se traduit par un affichage grainé de l'information présentée sur l'écran. 20 Le document EP2196844A1 divulgue un moyen pour réduire ce phénomène de scintillement. Un système de réduction du scintillement est ainsi installé sur le trajet des rayons générateurs d'une image qui se forme sur un écran. Un tel dispositif de réduction du scintillement est installé en amont de l'écran d'affichage où l'image apparaît. 25 Ce dispositif connu de l'art antérieur souffre de plusieurs inconvénients. En premier lieu, le dispositif de réduction du scintillement est mis en mouvement par l'emploi d'éléments mécaniques tels que par exemple des actionneurs piezoélectriques. Pour autoriser les vibrations, il est nécessaire d'installer le dispositif 30 de réduction du scintillement dans un boîtier, de manière à autoriser un déplacement de ce dispositif selon au moins deux directions. Ce type de montage est alors générateur de vibrations, et plus généralement de bruits, en raison du fait que le dispositif de réduction du scintillement est en contact avec le boîtier par une liaison ponctuelle. De tels bruits sont perceptibles par l'utilisateur du véhicule et dégradent l'impression de confort intérieur du véhicule. Par ailleurs, l'amplitude de déplacement des éléments piézo-électriques est limitée, cette dernière ne dépassant pas 200 microns. Une telle valeur limite les performances de fonction de réduction du scintillement. En second lieu, le dispositif de réduction du scintillement forme un ensemble de pièces supplémentaires ajoutées aux pièces constitutives du système d'affichage tête haute. Cet ajout est générateur d'un coût additionnel. Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus principalement générant la fonction de réduction du scintillement au moyen d'un élément polymère électro-déformable et en combinant cet élément avec une pièce déjà existante dans le dispositif de projection. L'invention a donc pour objet un dispositif de projection comprenant une source lumineuse formée d'au moins une diode laser et un écran diffuseur sur lequel se forme une image produite à partir de la source lumineuse caractérisé en ce que l'écran diffuseur est solidaire d'au moins un élément en un matériau polymère électroactif agencé pour générer un mouvement de l'écran diffuseur. On comprend ainsi que l'élément en matériau polymère électroactif contribue à la génération d'une multiplicité de vibrations dans le plan de l'écran diffuseur, ces vibrations permettant de réduire le phénomène de scintillement. Selon une première caractéristique, le dispositif de projection comporte un projecteur à balayage laser générateur d'un faisceau lumineux formant une image sur l'écran diffuseur. PROJECTION DEVICE The technical sector of the present invention is that of projection devices used, for example, in motor vehicles to inform users of the vehicle. Such a device finds particular application in head-up display systems for a motor vehicle. It is known to equip a motor vehicle with a head-up display system. Such a system is placed in the field of vision of the driver o automobile and displays information relating to the state of the motor vehicle. Such a system uses, on the one hand, a projection device which generates a so-called coherent light source and, on the other hand, a screen on which an image is formed from the beam coming from the light source. The device described above is accompanied by a phenomenon of flickering of the image formed on the screen, known by the term "speckle". Such a phenomenon hinders the visual perception of the information and results in a grainy display of the information presented on the screen. EP2196844A1 discloses a means for reducing this flicker phenomenon. A flicker reduction system is thus installed on the path of the rays generating an image that forms on a screen. Such a flicker reduction device is installed upstream of the display screen where the image appears. This known device of the prior art suffers from several disadvantages. In the first place, the flicker reduction device is set in motion by the use of mechanical elements such as, for example, piezoelectric actuators. To allow vibration, it is necessary to install the flicker reduction device 30 in a housing, so as to allow movement of this device in at least two directions. This type of assembly is then generating vibrations, and more generally noise, due to the fact that the flicker reduction device is in contact with the housing by a point connection. Such noises are perceptible by the user of the vehicle and degrade the impression of interior comfort of the vehicle. Furthermore, the displacement amplitude of the piezoelectric elements is limited, the latter not exceeding 200 microns. Such a value limits the performance of flicker reduction function. Secondly, the flicker reduction device forms a set of additional pieces added to the component parts of the head-up display system. This addition generates an additional cost. The object of the present invention is therefore to solve the disadvantages described above mainly generating the flicker reduction function by means of an electro-deformable polymer element and combining this element with an already existing part in the projection device. The subject of the invention is therefore a projection device comprising a light source formed of at least one laser diode and a diffusing screen on which an image produced from the light source is formed, characterized in that the diffuser screen is integral. at least one element made of an electroactive polymer material arranged to generate a movement of the diffuser screen. It is thus understood that the element made of electroactive polymer material contributes to the generation of a multiplicity of vibrations in the plane of the diffuser screen, these vibrations making it possible to reduce the phenomenon of flicker. According to a first feature, the projection device comprises a laser scanning projector generating a light beam forming an image on the diffuser screen.
Le dispositif de projection comporte un boîtier qui loge au moins le projecteur à balayage laser, l'écran diffuseur étant séparé du boîtier et relié à ce dernier par l'intermédiaire de l'élément en un matériau polymère électroactif. The projection device comprises a housing which houses at least the laser scanning projector, the diffuser screen being separated from the housing and connected thereto via the element made of an electroactive polymer material.
On garantit ainsi une absence de contact physique entre l'écran diffuseur et le boîtier pour éviter toute génération de bruit parasite. L'élément en matériau polymère électroactif, en plus de sa fonction générateur de mouvement, forme un support à l'égard de l'écran diffuseur, un tel support étant interposé entre le boîtier et l'écran diffuseur, sans que ce dernier ne touche le boîtier. Selon un autre de mode de réalisation, le dispositif de projection comporte un projecteur comportant une matrice de micro miroirs interposée entre la source lumineuse et l'écran diffuseur, la matrice de micro miroirs formant une première 10 image projetée sur l'écran diffuseur ou se forme une seconde image projetée (20). Le dispositif de projection comporte un boîtier qui loge au moins le projecteur à la matrice de micro miroirs, l'écran diffuseur étant séparé du boîtier et relié à ce dernier par l'intermédiaire de l'élément en un matériau polymère électroactif. 15 On garantit ainsi une absence de contact physique entre l'écran diffuseur et le boîtier pour éviter toute génération de bruit parasite. L'élément en matériau polymère électroactif, en plus de sa fonction générateur de mouvement, forme un support à l'égard de l'écran diffuseur, un tel support étant interposé entre le boîtier 20 et l'écran diffuseur, sans que ce dernier ne touche le boîtier. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément en matériau polymère électroactif est agencé pour générer un mouvement de l'écran diffuseur selon au moins deux directions concourantes et contenues dans le plan de l'écran 25 diffuseur. On peut ainsi imprimer à l'écran diffuseur une rotation autour de l'axe optique du faisceau lumineux. L'écran diffuseur comprend une zone d'affichage où se forme l'image, l'élément en matériau polymère électroactif s'étendant sur la zone d'affichage. 30 Dans un tel cas, l'élément se superpose à la zone d'affichage. Selon une alternative à la solution technique qui précède, l'écran diffuseur comprend une zone d'affichage où se forme l'image, la zone d'affichage étant dépourvue de l'élément en matériau polymère électroactif. On évite ainsi toute altération du faisceau lumineux par l'élément en matériau polymère électroactif, tout en conservant la fonction de réduction du scintillement. This ensures a lack of physical contact between the diffuser screen and the housing to avoid generation of unwanted noise. The element made of electroactive polymer material, in addition to its motion-generating function, forms a support with respect to the diffuser screen, such a support being interposed between the casing and the diffuser screen, without this latter being touched. The box. According to another embodiment, the projection device comprises a projector comprising a matrix of micro-mirrors interposed between the light source and the diffuser screen, the matrix of micro-mirrors forming a first image projected onto the diffuser screen or forms a second projected image (20). The projection device comprises a housing which houses at least the projector with the matrix of micro-mirrors, the diffuser screen being separated from the housing and connected thereto via the element made of an electroactive polymer material. This ensures a lack of physical contact between the diffuser screen and the housing to avoid generation of unwanted noise. The element in electroactive polymer material, in addition to its function generating motion, forms a support with respect to the diffuser screen, such a support being interposed between the housing 20 and the diffuser screen, without the latter touch the case. According to another characteristic of the invention, the element of electroactive polymer material is arranged to generate a movement of the diffuser screen in at least two concurrent directions and contained in the plane of the diffuser screen. It is thus possible to print on the diffuser screen a rotation around the optical axis of the light beam. The diffuser screen comprises a display area where the image is formed, the element made of electroactive polymer material extending over the display area. In such a case, the element is superimposed on the display area. According to an alternative to the above technical solution, the diffuser screen comprises a display area where the image is formed, the display area being devoid of the element made of electroactive polymer material. This avoids any alteration of the light beam by the element of electroactive polymer material, while maintaining the flicker reduction function.
Selon un exemple, l'élément en matériau polymère électroactif est au moins un film transparent sur lequel sont fixées une première électrode et une deuxième électrode, ledit film étant solidaire de l'écran diffuseur. On peut ainsi activer électriquement l'élément de manière à générer des vibrations au niveau de l'écran diffuseur. According to one example, the element of electroactive polymer material is at least one transparent film on which are fixed a first electrode and a second electrode, said film being secured to the diffuser screen. It is thus possible to electrically activate the element so as to generate vibrations at the level of the diffuser screen.
De manière avantageuse, le projecteur à balayage laser comprend au moins trois sources laser, chacune des trois sources étant apte à émettre un faisceau lumineux monochromatique, et un générateur de balayage comprenant au moins un miroir à système micro-électro-mécanique. Advantageously, the laser scanning projector comprises at least three laser sources, each of the three sources being able to emit a monochromatic light beam, and a scanning generator comprising at least one mirror with a micro-electromechanical system.
Dans le dispositif évoqué ci-dessus, il peut être prévu au moins un moyen de réflexion du faisceau lumineux installé sur le trajet dudit faisceau lumineux entre le projecteur à balayage laser et l'écran diffuseur. L'emploi de ce moyen de réflexion permet d'obtenir un encombrement réduit du dispositif de projection et aussi la focalisation du faisceau laser sur l'écran diffuseur. Un tel moyen de réflexion est logé dans le boîtier. De manière préférentielle, l'écran diffuseur forme un rectangle de longueur comprise entre 50 mm et 120 mm, et de largeur comprise entre 20 mm et 40 mm. In the device mentioned above, there may be provided at least one light beam reflection means installed in the path of said light beam between the laser scanning projector and the diffuser screen. The use of this reflection means allows to obtain a reduced size of the projection device and also the focusing of the laser beam on the diffuser screen. Such a reflection means is housed in the housing. Preferably, the diffuser screen forms a rectangle of length between 50 mm and 120 mm, and with a width of between 20 mm and 40 mm.
L'invention couvre aussi un système d'affichage tête haute comprenant au moins un dispositif de projection comprenant l'une quelconque des caractéristiques présentées ci-dessus. The invention also covers a head-up display system comprising at least one projection device comprising any of the features presented above.
Un tel système comprend un écran terminal sur lequel l'image est affichée, un tel écran terminal pouvant être une lame transparente apte à être disposée entre le volant et le pare-brise d'un véhicule, ou le pare-brise en tant que tel. Such a system comprises a terminal screen on which the image is displayed, such a terminal screen may be a transparent blade adapted to be arranged between the steering wheel and the windshield of a vehicle, or the windshield as such .
Le système selon l'invention peut comprendre un dispositif de réflexion interposé sur le trajet de l'image entre l'écran diffuseur et l'écran terminal. Un tel dispositif de réflexion permet d'installer plus facilement le dispositif de projection tout en renvoyant l'image à l'endroit souhaité, c'est-à-dire sur l'écran terminal, sans pour autant former un système encombrant. Un tout premier avantage selon l'invention réside dans la possibilité de réduire le scintillement d'une image projetée, sans génération d'un quelconque bruit audible par l'utilisateur du véhicule. Cette réduction du scintillement est particulièrement efficace en raison du fait qu'elle est opérée sur le premier élément de la chaîne optique où se forme l'image. En outre, l'emploi d'un élément en matière polymère électroactif offre une amplitude de déplacement plus importante qu'un élément électromécanique du type piézo-électrique, notamment de l'ordre d'au moins 500 microns, une telle amplitude convenant particulièrement bien à la fonction de réduction du scintillement. Un autre avantage réside dans la possibilité de réaliser cette fonction en faisant vibrer l'écran d'affichage où se forme pour la première fois l'image. En plus de sa fonction initiale de diffusion des rayons lumineux, l'invention propose de lui affecter une fonction supplémentaire de réduction du scintillement, habituellement opérée par une ou plusieurs pièces ajoutées au dispositif de projection. On réduit ainsi le coût de revient du dispositif de projection, dans sa globalité. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de projection selon l'invention, - la figure 2 est une vue de détails d'une variante du dispositif de projection selon l'invention, - la figure 3 est une vue de face de la variante du dispositif de projection illustrée à la figure 2, - la figure 4 est une vue schématique d'un système d'affichage tête haute selon l'invention. - la figure 5 est une vue schématique d'une variante d'un dispositif de projection. The system according to the invention may comprise a reflection device interposed on the path of the image between the diffuser screen and the terminal screen. Such a reflection device makes it easier to install the projection device while returning the image to the desired location, that is to say on the terminal screen, without forming a bulky system. A first advantage of the invention lies in the ability to reduce the flicker of a projected image, without generating any audible noise by the user of the vehicle. This reduction of flicker is particularly effective because it is operated on the first element of the optical chain where the image is formed. In addition, the use of an element made of electroactive polymer material offers a greater amplitude of displacement than an electromechanical element of the piezoelectric type, in particular of the order of at least 500 microns, such an amplitude being particularly suitable for to the flicker reduction function. Another advantage lies in the possibility of performing this function by vibrating the display screen where the image is formed for the first time. In addition to its initial function of light ray scattering, the invention proposes to assign it an additional flicker reduction function, usually operated by one or more pieces added to the projection device. This reduces the cost of the projection device, in its entirety. Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the description given below as an indication in relation to drawings in which: FIG. 1 is a schematic view of a projection device according to the invention, - Figure 2 is a detail view of a variant of the projection device according to the invention, - Figure 3 is a front view of the variant of the projection device illustrated in Figure 2, - Figure 4 is a schematic view of a head-up display system according to the invention. - Figure 5 is a schematic view of a variant of a projection device.
Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. io La figure 1 illustre un dispositif de projection 1 selon l'invention. Un tel dispositif de projection est plus particulièrement destiné à équiper un système d'affichage tête haute d'un véhicule automobile, où au moins une information en rapport avec le véhicule est projetée. 15 Le dispositif de projection 1 comprend un projecteur à balayage laser 2 qui génère un faisceau lumineux cohérent 3. Ce projecteur à balayage laser 2 comprend trois sources laser 4, 5, 6, typiquement des diodes laser, chaque source laser émettant un faisceau lumineux monochromatique 7, 8, 9, c'est-à-dire consistant en une seule couleur, différente d'une source laser à l'autre. Les 20 couleurs sont, par exemple, un rouge, un vert ou un bleu (RVB). La puissance et l'intensité de chacune des sources sont pilotées, de manière indépendante des autres sources, par un microcontrôleur (non représenté) pour obtenir la couleur et l'intensité souhaitées du faisceau lumineux, et de l'image qui en résulte. 25 Ce projecteur à balayage laser 2 comprend encore un générateur de balayage 10 dont la fonction est de déplacer horizontalement et verticalement le faisceau lumineux 3 en vue de réaliser un balayage selon une fréquence, notamment égale à 60 Hz. A titre d'exemple de réalisation, un tel générateur de balayage 10 comprend en sortie des diodes laser au moins deus lames 30 séparatrices non représentées sur lesquelles les rayons lumineux 7, 8, 9 se réfléchissent pour former un faisceau lumineux composite rouge-vert-bleu (RVB). De manière alternative ou complémentaire, le générateur de balayage 10 peut encore comprendre un miroir à balayage à système micro-électro-mécanique (ci-après appelé miroir MEMS) sur lequel le faisceau lumineux composite se réfléchit. Un tel miroir MEMS présente par exemple une surface inférieure à 1 mm2. Le miroir MEMS est apte à tourner autour de deux axes de rotation pour réaliser un balayage, par exemple à la fréquence de rafraîchissement de 60 Hz, d'un écran diffuseur 11, en vue de former une image. Alternativement, le miroir MEMS peut être remplacé par deux miroirs plans et déplaçables, dont les mouvements sont associés. L'un de ces miroirs peut être dédié à un balayage selon un axe horizontal alors que l'autre miroir peut être dédié à un balayage selon un axe vertical. Le dispositif de projection 1 comprend encore l'écran diffuseur 11. Ce dernier est un écran de projection transparent ou translucide, réalisé par exemple en verre, notamment dépoli, ou en polycarbonate. A titre d'exemple, l'écran diffuseur est du type à pupille de sortie (« Exit Pupil Expander »). Il s'étend dans un plan traversé par le faisceau lumineux, l'image résultant de ce faisceau lumineux 3 étant formée dans le plan d'une face de l'écran diffuseur 11. Cet écran diffuseur reçoit le faisceau lumineux 3 en provenance du projecteur à balayage laser 10. Il est agencé pour provoquer une dispersion de ce faisceau lumineux 3 selon un secteur angulaire, par exemple, égal à 30° par rapport à la direction du faisceau lumineux 3 au moment où il vient frapper l'écran diffuseur 11. Pour ce faire, une face 12 de l'écran diffuseur est rugueuse, en ce sens qu'elle comporte des aspérités qui provoquent la dispersion du faisceau lumineux 3. La face rugueuse 12 correspond à celle par laquelle le faisceau lumineux sort, c'est-à-dire la face sur laquelle l'image se forme. La zone où cette image apparaît sur l'écran diffuseur forme ainsi une zone d'affichage 18 délimitée par l'amplitude du balayage opéré par le projecteur à balayage laser 2. It should be noted that the figures disclose the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention where appropriate. Figure 1 illustrates a projection device 1 according to the invention. Such a projection device is more particularly intended to equip a head-up display system of a motor vehicle, where at least one information related to the vehicle is projected. The projection device 1 comprises a laser scanning projector 2 which generates a coherent light beam 3. This laser scanning projector 2 comprises three laser sources 4, 5, 6, typically laser diodes, each laser source emitting a monochromatic light beam. 7, 8, 9, that is to say consisting of a single color, different from one laser source to another. The 20 colors are, for example, a red, a green or a blue (RGB). The power and intensity of each of the sources are controlled, independently of the other sources, by a microcontroller (not shown) to obtain the desired color and intensity of the light beam, and the resulting image. This laser scanning projector 2 further comprises a scanning generator 10 whose function is to move the light beam 3 horizontally and vertically in order to perform a scanning according to a frequency, in particular equal to 60 Hz. As an embodiment example such a scanning generator 10 comprises at the output of the laser diodes at least two unrepresented splitter blades on which the light rays 7, 8, 9 are reflected to form a red-green-blue (RGB) composite light beam. Alternatively or additionally, the scanning generator 10 may further comprise a scanning mirror with a micro-electro-mechanical system (hereinafter called MEMS mirror) on which the composite light beam is reflected. Such a MEMS mirror has, for example, an area of less than 1 mm 2. The MEMS mirror is able to rotate about two axes of rotation to perform a scan, for example at the refresh rate of 60 Hz, a diffuser screen 11, to form an image. Alternatively, the MEMS mirror can be replaced by two flat and movable mirrors, whose movements are associated. One of these mirrors can be dedicated to a scan along a horizontal axis while the other mirror can be dedicated to a scan along a vertical axis. The projection device 1 also comprises the diffuser screen 11. The latter is a transparent or translucent projection screen, made for example of glass, especially frosted, or polycarbonate. For example, the diffuser screen is of the exit pupil type ("Exit Pupil Expander"). It extends in a plane traversed by the light beam, the resulting image of this light beam 3 being formed in the plane of a face of the diffuser screen 11. This diffuser screen receives the light beam 3 from the projector 10. It is arranged to cause a dispersion of this light beam 3 according to an angular sector, for example, equal to 30 ° with respect to the direction of the light beam 3 at the moment it hits the diffuser screen 11. To do this, a face 12 of the diffuser screen is rough, in that it has asperities that cause the dispersion of the light beam 3. The rough face 12 corresponds to that by which the light beam comes out is ie the face on which the image is formed. The zone where this image appears on the diffuser screen thus forms a display area delimited by the amplitude of the scanning performed by the laser scanning projector 2.
Selon l'invention, le dispositif de projection 1 comprend au moins un élément en un matériau polymère électroactif, ci-après appelé élément électroactif 13. Ce dernier est solidaire mécaniquement de l'écran diffuseur 11, afin que des mouvements générés par l'élément électroactif 13 soient transmis à l'écran diffuseur 11. Une telle solidarisation peut être opérée par tous moyens, comme par exemple un collage ou un surmoulage de l'élément électroactif 13 sur l'écran diffuseur 11. According to the invention, the projection device 1 comprises at least one element made of an electroactive polymer material, hereinafter called electroactive element 13. The latter is mechanically secured to the diffuser screen 11, so that movements generated by the element electroactive 13 are transmitted to the diffuser screen 11. Such a connection can be made by any means, such as a gluing or overmoulding of the electroactive element 13 on the diffuser screen 11.
La fonction de cet élément électroactif 13 est de générer un mouvement, sous la forme de vibrations, de l'écran diffuseur 11. De manière préférentielle, l'élément électroactif 13 est agencé pour générer un mouvement de rotation de l'écran diffuseur autour d'une direction perpendiculaire à la face 12 de l'écran diffuseur 11. Pour ce faire, l'élément 13, en matériau polymère électroactif, est o agencé pour générer un mouvement de l'écran diffuseur 11 selon au moins deux directions concourantes et contenues dans le plan de l'écran diffuseur 11. L'élément électroactif 13 est un film polymère alimenté électriquement d'une part, par une première électrode 14 reliée à une source de courant électrique 15 15 et d'autre part via une deuxième électrode 16 reliée à un moyen de commande 17 apte à autoriser ou interdire la fourniture de courant électrique en provenance de la source électrique 15 et vers l'élément électroactif 13. On notera que la première électrode 14 est disposée sur une première face de l'élément électroactif 13, alors que la deuxième électrode 16 est installée contre une deuxième face de l'élément 20 électroactif opposée à la première face par rapport au corps de l'élément électroactif. Le mouvement ou les vibrations générées par l'élément électroactif 13 proviennent d'une déformation du matériau polymère constitutif de l'élément 25 électroactif lorsqu'il est soumis à une différence de potentiels. Une telle différence crée une contrainte mécanique qui stresse le matériau polymère, provoquant ainsi son déplacement. La solidarisation entre l'élément électroactif 13 et l'écran diffuseur 11 permet de transmettre ces vibrations à l'élément diffuseur, se traduisant ainsi par une réduction pour l'oeil humain du phénomène de 30 scintillement présenté plus haut. Le dispositif de projection 1 comprend encore un boîtier 31 qui délimite un volume interne dans lequel se loge au moins le projecteur à balayage laser 2. The function of this electroactive element 13 is to generate a movement, in the form of vibrations, of the diffuser screen 11. Preferably, the electroactive element 13 is arranged to generate a rotational movement of the diffuser screen around the a direction perpendicular to the face 12 of the diffuser screen 11. To do this, the element 13, made of electroactive polymer material, is arranged to generate a movement of the diffuser screen 11 in at least two concurrent directions and contained in the plane of the diffuser screen 11. The electroactive element 13 is a polymer film electrically powered on the one hand by a first electrode 14 connected to a source of electric current 15 and on the other hand via a second electrode 16 connected to a control means 17 adapted to authorize or prohibit the supply of electric current from the electrical source 15 and to the electroactive element 13. It will be noted that the prem The electrode 14 is disposed on a first face of the electroactive element 13, while the second electrode 16 is installed against a second face of the electroactive element 20 opposed to the first face relative to the body of the electroactive element. The movement or vibrations generated by the electroactive element 13 result from a deformation of the constituent polymeric material of the electroactive element when it is subjected to a potential difference. Such a difference creates a mechanical stress which stresses the polymer material, thus causing its displacement. The connection between the electroactive element 13 and the diffuser screen 11 makes it possible to transmit these vibrations to the diffuser element, thus resulting in a reduction for the human eye of the flickering phenomenon presented above. The projection device 1 further comprises a housing 31 which delimits an internal volume in which at least the laser scanning projector 2 is housed.
L'élément électroactif 13 est relié au boîtier 31, notamment au niveau d'une périphérie de l'élément électroactif. On notera tout particulièrement que le boîtier 31 est relié indirectement à l'écran diffuseur 11. Une telle liaison est opérée par l'élément électroactif 13 qui est interposé entre le boîtier et l'écran diffuseur 11. The electroactive element 13 is connected to the housing 31, in particular at a periphery of the electroactive element. It will be particularly noted that the housing 31 is indirectly connected to the diffuser screen 11. Such a connection is made by the electroactive element 13 which is interposed between the housing and the diffuser screen 11.
Ce dernier est un élément flexible, comparé à l'écran diffuseur 11 qui est ainsi plus rigide que l'élément électroactif. Les mouvements générés par l'élément électroactif 13 sont donc transmis à l'écran diffuseur 11, mais ils ne sont pas transmis au boîtier, en raison de son caractère flexible qui joue un rôle d'amortisseur de vibrations. The latter is a flexible element, compared to the diffuser screen 11 which is thus more rigid than the electroactive element. The movements generated by the electroactive element 13 are therefore transmitted to the diffuser screen 11, but they are not transmitted to the housing, because of its flexible nature which acts as a vibration damper.
Selon la variante représentée sur la figure 1, la zone d'affichage 18 où se forme l'image est superposée avec l'élément électroactif 13. Autrement dit, cet élément électroactif 13 est transparent et il est traversé de part en part par le faisceau lumineux 3 avant son entrée dans l'écran diffuseur 11, au niveau de la zone d'affichage 18. Cette dernière, ainsi que le reste de l'écran diffuseur 11, sont donc couverts par l'élément électroactif 13. Dans cet exemple de réalisation, l'élément électroactif 13 est en amont de l'écran diffuseur 11, selon le sens de déplacement du faisceau lumineux 3. According to the variant shown in Figure 1, the display area 18 where the image is formed is superimposed with the electroactive element 13. In other words, this electroactive element 13 is transparent and is traversed from one side by the beam 3 before it enters the diffuser screen 11, at the display area 18. The latter, and the rest of the diffuser screen 11, are covered by the electroactive element 13. In this example of realization, the electroactive element 13 is upstream of the diffuser screen 11, in the direction of displacement of the light beam 3.
Alternativement et pour toutes les variantes de l'invention, l'élément électroactif peut être installé solidaire de l'écran diffuseur et en aval de celui-ci, selon le sens de déplacement du faisceau lumineux 3 à son travers. Selon l'exemple de la figure 1, le dispositif de projection 1 comprend un unique élément électroactif 13. Dans une variante non représentée, l'invention prévoit le cas où le dispositif de projection 1 comprend deux éléments électroactifs distincts, un premier élément électroactif étant solidarisé sur l'écran diffuseur de manière opposée, notamment diamétralement ou diagonalement, à un deuxième élément électroactif solidarisé sur l'écran diffuseur. Dans le cas particulier d'un écran diffuseur de forme rectangulaire, le premier élément électroactif est solidarisé au voisinage d'un premier angle de l'écran diffuseur, alors que le deuxième élément électroactif est solidarisé au voisinage d'un deuxième angle diagonalement opposé au premier angle. Alternatively and for all the variants of the invention, the electroactive element may be installed integral with the diffuser screen and downstream thereof, depending on the direction of movement of the light beam 3 through it. According to the example of FIG. 1, the projection device 1 comprises a single electroactive element 13. In a variant not shown, the invention provides the case where the projection device 1 comprises two distinct electroactive elements, a first electroactive element being secured to the diffuser screen in an opposite manner, in particular diametrically or diagonally, to a second electroactive element secured to the diffuser screen. In the particular case of a rectangular-shaped diffuser screen, the first electroactive element is secured in the vicinity of a first angle of the diffuser screen, while the second electroactive element is secured in the vicinity of a second angle diagonally opposite to the first angle.
Selon une autre variante non représentée, le dispositif de projection 1 comprend quatre éléments électroactifs distincts, chacun solidarisé sur une face de l'écran diffuseur, à proximité d'un angle de celui-ci. According to another variant not shown, the projection device 1 comprises four separate electroactive elements, each secured to one side of the diffuser screen, near an angle thereof.
La figure 2 est une vue montrant des détails d'une variante de réalisation du dispositif de projection 1 selon l'invention. On se reportera à la description ci-dessus en référence à la figure 1 pour les autres composants constitutifs de ce dispositif de projection 1. Figure 2 is a view showing details of an alternative embodiment of the projection device 1 according to the invention. Reference will be made to the description above with reference to FIG. 1 for the other constituent components of this projection device 1.
Selon cette variante, l'élément électroactif 13 comporte une ouverture centrale 19 au travers de laquelle le faisceau lumineux 3 passe. Cet élément électroactif forme ici une bande solidarisée à la périphérie de l'écran diffuseur 11. On comprend donc que la zone d'affichage 18 est dépourvue de l'élément en matériau polymère électroactif, référencé 13. Une telle solution permet d'éviter toute altération du faisceau lumineux 3 lors de son passage au travers du film constitutif de l'élément électroactif 13. La première électrode 14 et la deuxième électrode 16 sont installées sur une même face de l'élément électroactif 13, notamment la face qui est tournée vers le projecteur à balayage laser. La figure 3 montre l'image 20 formée sur l'écran diffuseur 11 à partir du faisceau lumineux mis en mouvement par le projecteur à balayage laser. La zone d'affichage 18 est dépourvue d'élément électroactif, ce dernier entourant la zone d'affichage 18. Pour la variante de la figure 1 comme pour la variante de la figure 2, l'écran diffuseur 11 présente, par exemple, une forme rectangulaire définie par une longueur L et une largeur I. La longueur de ce rectangle peut être ainsi comprise entre 50mm et 120mm, alors que sa largeur peut être comprise entre 20mm et 40mm. Bien que ces dimensions soient conséquentes, la combinaison de l'élément électroactif 13 détaillé ci-dessus solidarisé avec un écran diffuseur selon ces dimensions permet de réduire le défaut de scintillement, notamment en raison de la grande surface qui relie mécaniquement ces deux composants. A titre d'exemple, l'écran diffuseur 11 peut être définit par une longueur L 5 égale à 60mm et une largeur I égale à 35mm. Selon un autre exemple, l'écran diffuseur est panoramique dés lors que sa longueur est au moins égale à 100mm, alors que sa largeur I est égale à un maximum de 30mm. Un couple longueur égale à 110mnn - largeur égale à 25mm convient particulièrement bien à l'invention. 10 La figure 4 illustre un exemple de réalisation d'un système d'affichage tête haute 21 selon l'invention. Un tel système utilise un dispositif de projection 1 selon l'une quelconque des variantes détaillées ci-dessus, l'écran diffuseur 11 et l'élément électroactif 13 pouvant comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques 15 détaillées ci-dessus. Le dispositif de projection 1 comprend le projecteur à balayage laser 2 qui projette le faisceau lumineux 3 sur au moins un moyen de réflexion 22 du faisceau lumineux 3. Un tel moyen de réflexion est installé sur le trajet dudit faisceau 20 lumineux, avant la formation de l'image sur l'écran diffuseur 11. C'est en ce sens que ce moyen de réflexion 22 est placé en amont de l'écran diffuseur 11, et en aval du projecteur à balayage laser 2. Selon cet exemple de réalisation, le moyen de réflexion 22 comprend deux 25 pièces distinctes, c'est-à-dire un miroir plan primaire 23 et un miroir tridimensionnel primaire 24. Le miroir plan primaire 23 est une surface réfléchissante plane orientée angulairement par rapport à la direction du faisceau lumineux 3. Le miroir tridimensionnel primaire 24 est un miroir de forme libre (en anglais « free-form »). Un tel miroir tridimensionnel primaire 24, par exemple 30 polygonal ou sphérique, réfléchit le faisceau lumineux 3 en direction de l'écran diffuseur 11. Le miroir tridimensionnel primaire 24 est réalisé sur un support en polycarbonate, sur lequel des couches réfléchissantes sont déposées, par exemple par un procédé de vaporisation PVD (de l'anglais « Physical Vapor Deposition »). En aval de l'écran diffuseur 11 selon le sens de déplacement du faisceau lumineux 3, le système d'affichage tête haute 1 comprend au moins un écran terminal 26 et un dispositif de réflexion 25 interposé sur le trajet de l'image entre l'écran diffuseur 11 et l'écran terminal 26. Sur cette figure, le trajet de l'image 20 est symbolisé par trois flèches 30 en pointillé qui se réfléchissent sur le dispositif de réflexion 25 avant de s'afficher sur l'écran terminal 26. Ce dernier est qualifié de terminal en ce sens qu'il est l'objet sur lequel s'affiche l'image 20 visible par l'utilisateur 29 du véhicule. Selon ce mode de réalisation, le dispositif de réflexion 25 comprend par exemple deux composants distincts, un premier composant étant formé par un miroir plan secondaire 27, alors qu'un deuxième composant est un miroir tridimensionnel secondaire 28. Le miroir plan secondaire 27 est une surface réfléchissante plane orientée angulairement par rapport à la direction des rayons formant l'image 20. Le miroir tridimensionnel secondaire 28 est un miroir de forme libre (en anglais « free-form »). Un tel miroir tridimensionnel secondaire 28, par exemple polygonal ou sphérique, réfléchit les rayons formant l'image 20 en direction de l'écran terminal 26. Le miroir tridimensionnel secondaire 28 est réalisé sur un support en polycarbonate, sur lequel des couches réfléchissantes sont déposées, par exemple par un procédé de vaporisation PVD (de l'anglais « Physical Vapor Deposition »). Le miroir tridimensionnel permet d'adapter la taille de l'image 20 à la taille de l'écran terminal 26. According to this variant, the electroactive element 13 has a central opening 19 through which the light beam 3 passes. This electroactive element forms here a band secured to the periphery of the diffuser screen 11. It is therefore clear that the display area 18 is devoid of the element of electroactive polymer material, referenced 13. Such a solution avoids any alteration of the light beam 3 during its passage through the constituent film of the electroactive element 13. The first electrode 14 and the second electrode 16 are installed on the same face of the electroactive element 13, in particular the face which is turned towards the laser scanning projector. Figure 3 shows the image formed on the diffuser screen 11 from the light beam set in motion by the laser scanning projector. The display zone 18 is devoid of electroactive element, the latter surrounding the display zone 18. For the variant of FIG. 1, as for the variant of FIG. 2, the diffuser screen 11 has, for example, a rectangular shape defined by a length L and a width I. The length of this rectangle can thus be between 50mm and 120mm, while its width can be between 20mm and 40mm. Although these dimensions are substantial, the combination of the electroactive element 13 detailed above secured to a diffuser screen according to these dimensions reduces the flicker defect, in particular because of the large area that mechanically connects these two components. For example, the diffuser screen 11 may be defined by a length L 5 equal to 60mm and a width I equal to 35mm. In another example, the diffuser screen is panoramic as long as its length is at least 100mm, while its width I is equal to a maximum of 30mm. A pair length equal to 110 nm - width equal to 25 mm is particularly suitable for the invention. FIG. 4 illustrates an exemplary embodiment of a head-up display system 21 according to the invention. Such a system uses a projection device 1 according to any of the variants detailed above, the diffuser screen 11 and the electroactive element 13 may comprise one or more of the features detailed above. The projection device 1 comprises the laser scanning projector 2 which projects the light beam 3 onto at least one reflecting means 22 of the light beam 3. Such a reflection means is installed on the path of said light beam 20, prior to the formation of the light beam. the image on the diffuser screen 11. It is in this sense that this reflection means 22 is placed upstream of the diffuser screen 11, and downstream of the laser scanning projector 2. According to this exemplary embodiment, the reflection means 22 comprises two distinct parts, that is to say a primary plane mirror 23 and a primary three-dimensional mirror 24. The primary plane mirror 23 is a flat reflecting surface oriented angularly with respect to the direction of the light beam 3 The primary three-dimensional mirror 24 is a free-form mirror. Such a three-dimensional primary mirror 24, for example polygonal or spherical, reflects the light beam 3 in the direction of the diffuser screen 11. The primary three-dimensional mirror 24 is made on a polycarbonate support, on which reflective layers are deposited by example by a PVD (Physical Vapor Deposition) vaporization process. Downstream of the diffuser screen 11 in the direction of movement of the light beam 3, the head-up display system 1 comprises at least one terminal screen 26 and a reflection device 25 interposed on the path of the image between the 11 and the terminal screen 26. In this figure, the path of the image 20 is symbolized by three dotted arrows 30 which are reflected on the reflection device 25 before being displayed on the terminal screen 26. The latter is termed terminal in the sense that it is the object on which the image 20 visible to the user 29 of the vehicle is displayed. According to this embodiment, the reflection device 25 comprises for example two distinct components, a first component being formed by a secondary plane mirror 27, while a second component is a secondary three-dimensional mirror 28. The secondary plane mirror 27 is a plane reflective surface oriented angularly with respect to the direction of the rays forming the image 20. The secondary three-dimensional mirror 28 is a free-form mirror. Such a secondary three-dimensional mirror 28, for example polygonal or spherical, reflects the rays forming the image 20 in the direction of the terminal screen 26. The secondary three-dimensional mirror 28 is made on a polycarbonate support, on which reflective layers are deposited for example by a PVD (Physical Vapor Deposition) vaporization process. The three-dimensional mirror makes it possible to adapt the size of the image 20 to the size of the terminal screen 26.
Selon une première variante de réalisation du système d'affichage tête haute 21, l'écran terminal est un combineur, autrement appelé lame transparente. Une telle lame transparente peut, par exemple, être escamotable. Cette lame transparente présente un pouvoir de réflexion au moins égale à 25%, ce qui permet à l'utilisateur de voir au travers de la lame transparente la route empruntée par le véhicule, tout en bénéficiant d'un contraste élevé permettant de voir l'image 20 affichée sur l'écran terminal 26. According to a first embodiment of the head-up display system 21, the terminal screen is a combiner, otherwise called transparent blade. Such a transparent blade can, for example, be retractable. This transparent blade has a reflection power of at least 25%, which allows the user to see through the transparent blade the road taken by the vehicle, while enjoying a high contrast to see the image 20 displayed on the terminal screen 26.
De manière alternative, l'écran terminal 26 peut être formé par le pare-brise du véhicule équipé du système d'affichage tête haute 21 selon l'invention, l'image 20 s'affichant directement sur une face intérieure de ce pare-brise. Alternatively, the terminal screen 26 may be formed by the windshield of the vehicle equipped with the head-up display system 21 according to the invention, the image 20 being displayed directly on an inner face of this windshield. .
Selon une autre variante représentée à la figure 5, le dispositif de projection à diodes laser 4, 5, 6 ne comporte pas de dispositif à balayage (aussi appelé laserscan), tel que précédement décrit, mais comporte un dispositif constitué d'une matrice de micro miroirs 50 (aussi appelée Digital micro mirrors systems). Dans cette configuration l'image est formée au niveau de la matrice à micro miroirs 50 puis projetée sur l'écran diffuseur 11. De manière générale, on place une optique de projection 52 entre la matrice 50 et l'écran de projection 11. Chaque micro miroir correspond à un pixel de l'image. Dans ce mode de réalisation, contrairement au dispositif à laserscan, l'image n'est pas formée sur l'écran diffuseur 11 pour la première fois, mais reçoit une image préalablement formée sur la matrice à micro miroirs 50. Dans le cadre de notre invention l'écran diffuseur 11 est solidaire d'au moins un élément en polymère électroactif 13 agencé pour générer un mouvement de l'écran diffuseur. Ce montage de l'écran diffuseur sur lequel apparaît l'image et coopérant avec d'au moins un élément en polymère électroactif 13 permet de réduire le speckle tout en bénéficiant des avantages précédemment décrit dans le dispositif à balayage tels que par exemple la réduction du bruit ou la capacité d'obtenir une grande amplitude de mouvement. Les faisceaux de lumière 7, 8, 9 issus des diodes lasers sont combinés dans un mélangeur de faisceaux 56 à la sortie duquel sort un faisceau unique. Cette manière d'obtenir un faisceau unique peut également être mise en oeuvre dans les dispositifs à balayage tels que précédemment décrits. Dans le dispositif à matrice 50, ce faisceau issu du mélangeur 56 traverse une optique d'éclairement 54 destinée à élargir le faisceau initial en un faisceau plus large et homogène dimensionné pour éclairer la matrice de micro miroirs 50. According to another variant shown in FIG. 5, the laser diode projection device 4, 5, 6 does not comprise a scanning device (also called laserscan), as previously described, but comprises a device consisting of a matrix of micro mirrors 50 (also called Digital micro mirrors systems). In this configuration, the image is formed at the level of the mirror array 50 and then projected onto the diffuser screen 11. In general, a projection optic 52 is placed between the matrix 50 and the projection screen 11. Each micro mirror corresponds to a pixel of the image. In this embodiment, unlike the laserscan device, the image is not formed on the diffuser screen 11 for the first time, but receives a previously formed image on the mirror array 50. As part of our the diffuser screen 11 is secured to at least one electroactive polymer element 13 arranged to generate a movement of the diffuser screen. This mounting of the diffuser screen on which the image appears and cooperating with at least one electroactive polymer element 13 makes it possible to reduce the speckle while benefiting from the advantages previously described in the scanning device, such as, for example, the reduction of the noise or the ability to obtain a large range of motion. The light beams 7, 8, 9 coming from the laser diodes are combined in a beam combiner 56 at the output of which a single beam emerges. This way of obtaining a single beam can also be implemented in the scanning devices as previously described. In the matrix device 50, this beam coming from the mixer 56 passes through an illumination optic 54 intended to widen the initial beam into a wider and homogeneous beam sized to illuminate the matrix of micro-mirrors 50.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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