FR2992071A1

FR2992071A1 - Dispositif d'affichage tete haute panoramique

Info

Publication number: FR2992071A1
Application number: FR1255520A
Authority: FR
Inventors: Stephane Feron; Fabrice Etienne
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-12-20

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'affichage tête haute (30) comportant une source lumineuse (31) destinée à générer un faisceau lumineux porteur d'une information à afficher, réflecteur (32) partiellement transparent réfléchissant le faisceau lumineux provenant de la source (31) vers un utilisateur (35), de sorte que celui perçoive l'information sous la forme d'une image virtuelle (34), le dispositif comporte un élément optique de grossissement agencé pour augmenter la taille l'image virtuelle (34), ledit dispositif (30) étant caractérisé en ce que la source lumineuse (31) est incurvée.

Description

9 920 71 1 DISPOSITIF D'AFFICHAGE TETE HAUTE PANORAMIQUE L'invention concerne les dispositifs d'affichage et, en particulier, les afficheurs tête haute.

Dans le cadre de l'amélioration de la sécurité routière, les constructeurs d'automobiles utilisent depuis quelques années des dispositifs d'affichage conçus selon le principe de la vision à tête haute utilisée depuis déjà un certain temps dans l'aviation. Les dispositifs d'affichage à vision à tête haute ou (ATH pour Afficheur Tête Haute) HUD pour Head Up Display) permettent de projeter une information dans le champ de vision du conducteur devant le véhicule automobile afin que le conducteur du véhicule automobile puisse lire cette information sans quitter des yeux l'espace devant le véhicule automobile. En même temps, l'information peut être lue sans modification de l'accommodation des yeux du conducteur du véhicule. La figure 1 présente un afficheur tête haute 10 selon l'état de la technique. Cet afficheur comprend une source lumineuse 11 et un élément optique transparent généralement appelé réflecteur 12 (ou combiner en anglais). Le réflecteur 12 reflète la lumière provenant de la source lumineuse 11 vers un utilisateur 15 de sorte que celui-ci perçoivent une image virtuelle. L'afficheur tête haute 10 comprend également un miroir de repliements 13 permettant de compacter le système en repliant le chemin optique. Un tel système permet de placer l'image virtuelle 14 à plus d'un mètre derrière le réflecteur 12.

On rappelle que la taille de l'image virtuelle est généralement exprimée en fonction d'un angle a permettant d'estimer la largeur de l'image virtuelle. La figure 2 montre une vue de dessus d'un utilisateur 15 percevant une image virtuelle 14. On considère le triangle formé par les deux extrémités de l'image virtuelle et le point de l'utilisateur. L'angle a considéré est l'angle du sommet du triangle correspondant au point de vue de l'utilisateur 15. Avec les afficheurs selon l'art connu, l'image virtuelle est généralement limitée à une taille de 6 à 7°. Pour conserver un afficheur compact, on utilise généralement un élément optique de grossissement par exemple un miroir asphérique. Ce grossissement, qui est typiquement de 5, donne un rayon de miroir asphérique de l'ordre de 300mm. Pour obtenir une image virtuelle d'une taille supérieure à 8° (autrement dit présentant une largeur de 280mm à 2 mètres derrière le réflecteur 12), il faut utiliser une source lumineuse 11 de 56mm de large. Cependant avec une telle largeur, l'image virtuelle résultante 14 est complètement déformée. L'invention a donc pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer un afficheur compact permettant d'afficher une image virtuelle de grande taille (typiquement supérieure à 8°) non déformée. Elle propose plus précisément à cet effet un dispositif d'affichage tête haute comportant une source lumineuse destinée à générer un faisceau lumineux porteur d'une information à afficher, un réflecteur partiellement transparent réfléchissant le faisceau lumineux provenant de la source vers un utilisateur, de sorte que celui perçoive l'information sous la forme d'une image virtuelle, le dispositif comporte un élément optique de grossissement agencé pour augmenter la taille l'image virtuelle, ledit dispositif étant caractérisé en ce que la source lumineuse est incurvée.

L'utilisation d'une source lumineuse courbe permet de générer des images de grande taille tout en conservant une compacité du système globale tout en évitant des déformations de l'image virtuelle. Selon une variante de l'invention, la source lumineuse est de forme sensiblement cylindrique.

Selon une autre variante de l'invention, la source lumineuse est de forme sensiblement sphérique. Avantageusement, la source lumineuse comporte un projecteur émettant un faisceau lumineux vers un diffuseur. Avantageusement, le projecteur émet des faisceaux lumineux vers une face convexe du diffuseur, de sorte que les rayons lumineux émis par le projecteur étant réfléchis par le diffuseur.

Avantageusement, le projecteur émet des faisceaux lumineux vers une face concave du diffuseur, les rayons lumineux émis par le projecteur traversant le diffuseur.

Avantageusement, le dispositif d'affichage tête haute selon l'invention comporte en outre un miroir additionnel. Avantageusement, le combineur est un miroir asphérique assurant le grossissement de l'image virtuelle. Avantageusement, le grossissement de l'image virtuelle est assuré par le miroir additionnel. Selon une variante de l'invention, le projecteur est un projecteur laser. Selon une autre variante de l'invention, lequel le projecteur est un projecteur de type matrice de micro miroirs, le dispositif d'affichage tête haute comportant en outre une optique de correction agencée pour former une image nette sur le diffuseur. L'invention concerne aussi un véhicule comportant un dispositif d'affichage tête haute selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1, déjà présentée, illustre un afficheur tête haute selon l'état de la technique ; la figure 2, déjà présentée, montre une vue de dessus d'un utilisateur percevant une image virtuelle ; la figure 3 présente un schéma de principe du dispositif d'affiche selon l'invention en vue de dessus ; la figure 4 montre une première variante de réalisation du dispositif selon l'invention ; la figure 5 montre une deuxième variante de réalisation du dispositif selon l'invention ; - la figure 6 montre un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.

L'invention se situe dans le domaine technique des afficheurs tête haute de grande largeur typiquement avec une image virtuelle de largeur supérieure à 8°. La figure 3 présente un schéma de principe du dispositif d'affiche selon l'invention en vue de dessus. Le dispositif d'affichage tête haute 30 la comprend une source lumineuse 31 destinée à engendrer une information à afficher et un réflecteur 32 réfléchissant l'information vers un utilisateur 35, par exemple le conducteur du véhicule, représenté de façon symbolique par un oeil. Conformément au principe de fonctionnement des dispositifs 15 d'affichage tête haute, une information engendrée par la source lumineuse 31 est envoyée vers un réflecteur 32 qui la fait apparaître sous la forme d'une image virtuelle 34 en superposition avec l'image réelle de l'espace devant le véhicule automobile aperçu par le conducteur 10 à travers le réflecteur et le pare-brise (non représenté) le cas échéant. 20 Selon une variante de l'invention, le réflecteur 32 est une lame transparente disposée entre le conducteur du véhicule et le parebrise. Selon une autre variante de l'invention, le parebrise du véhicule est utilisé comme réflecteur. La source lumineuse 31 selon l'invention est incurvée. Le fait d'avoir 25 une source lumineuse 31 incurvée permet d'atténuer, voire de supprimer, des déformations de l'image virtuelle 34 liée à l'utilisation d'un élément optique grossissant. La forme de la source lumineuse 31 est sensiblement identique à celle l'élément optique assurant le grossissement de l'image. Dans cet exemple, le grossissement est assuré par le réflecteur 32 qui prend la forme 30 d'un miroir asphérique. Comme expliqué plus loin dans la description, le grossissement peut de, façon alternative (en particulier quand le pare-brise du véhicule est utilisé en comme), être assuré par un miroir additionnel.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la source lumineuse 31 prend la forme d'une portion de sphère ou de cylindre. Selon une caractéristique de l'invention le rayon de courbure de la source lumineuse 31 est sensiblement égal au rayon de courbure de l'élément optique grossissant, autrement dit le réflecteur 32 dans l'exemple de la figure 3. Pour supprimer les déformations liées à l'élément optique de grossissement (un miroir courbe), la source lumineuse est courbée de façon à ce que chaque point soit sensiblement à égale distance du miroir courbe. La solution idéale est donc d'utiliser une source sphérique dont le rayon de 1 o courbure est égal au rayon de courbure du miroir asphérique. En pratique comme le format d'image utilisé est très allongé (typiquement 5 : 1, la largeur de l'image étant cinq fois plus grande que sa hauteur), la déformation est négligeable sur la hauteur de l'image. Ainsi l'utilisation d'une portion de cylindre, au lieu d'une sphère, permet de 15 supprimer la majorité des déformations et donne donc un résultat satisfaisant. Selon une caractéristique de l'invention la source lumineuse comporte un projecteur et un diffuseur. Selon une première variante de réalisation représentée à la figure 4, le projecteur 46 émet des faisceaux lumineux vers une face convexe du 20 diffuseur 47, de sorte que les rayons lumineux émis par le projecteur 46 sont réfléchis par le diffuseur 47. Dans ce cas, le diffuseur peut être en métal ou en plastique métallisé. La surface du diffuseur présente des aspérités de façon à diffuser les rayons lumineux. 25 Selon une deuxième variante de réalisation représentée à la figure 5, le projecteur 56 émet des faisceaux lumineux vers une face concave du diffuseur 57, les rayons lumineux émis par le projecteur 56 traversant le diffuseur 57. Dans ce cas, le diffuseur peut être en verre ou en plastique transparent. La surface du diffuseur présente des aspérités de façon à 30 diffuser les rayons lumineux. Ces aspérités peuvent obtenues par sablage pour un diffuseur en verre ou par moulage pour un diffuseur en plastique moulé.

L'utilisation d'un projecteur et d'un diffuseur courbé permet d'obtenir une source lumineuse courbe relativement peu coûteuse et assez facile à réaliser. Selon un premier mode de réalisation, le projecteur est un projecteur laser (aussi appelé Laser-Beam-Scaning ou LBS). Ce type de projecteur a pour particularité de créer une image par balayage d'un rayon laser. Un des avantages de ce type de projecteur est de ne nécessiter aucune mise au point. L'image produite par un tel projecteur est toujours nette même sur une surface incurvée.

Selon un deuxième mode de réalisation le projecteur est un projecteur de type matrice de micro miroirs. Contrairement à un projecteur laser l'image produite par ce projecteur sur une surface incurvée ne sera pas nette en tous points. Le dispositif d'affichage comprend alors préférablement une optique de correction par exemple une lentille située entre le projecteur et le diffuseur de façon à obtenir une image nette sur le diffuseur. Selon variante de réalisation de l'invention, le dispositif d'affichage selon l'invention comporte en outre un miroir 63 additionnel disposé de sorte à replier le chemin optique entre la source lumineuse 61 et le réflecteur 62. Le miroir additionnel 63 permet de compacter le dispositif en repliant le chemin optique. Il s'agit en outre d'un élément optique supplémentaire qui peut être utilisé pour corriger certaines aberrations. La figure 6 montre un exemple de cette variante de réalisation. Le dispositif d'affichage 60 comprend une source lumineuse 61 courbe. La lumière provenant de la source 61 est reflétée par le miroir 63 en direction du réflecteur 62. Le réflecteur 62 reflète la lumière vers une zone de visualisation 65. Lorsqu'un utilisateur se situe dans cette zone 65, il peut percevoir l'image virtuelle 64. Dans cet exemple, la source lumineuse 61 comprend un diffuseur cylindrique dont le rayon est de 340mm. Le miroir additionnel 63 a une largeur de 200mm et une hauteur de 60mm. Le combineur 62 a une largeur de 280mm et une hauteur de 90mm. La zone de visualisation 65 est un rectangle de 110mm de large et 60mm de hauteur. L'image virtuelle 64 située à 2m derrière le combineur 62 à une largeur de 450mm et une hauteur de 90mm.

Dans ce mode de réalisation le combineur 62 est un miroir asphérique assurant aussi le grossissement de l'image. Le réflecteur 62 est une lame partiellement transparente par exemple en verre ou en polycarbonate.

De façon alternative le grossissement de l'image est assuré par le miroir additionnel 63. C'est le cas en particulier si l'on souhaite utiliser le parebrise du véhicule comme réflecteur. L'invention concerne aussi un véhicule comportant un dispositif d'affichage selon l'invention.10

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif d'affichage tête haute (30) comportant une source lumineuse (31) destinée à générer un faisceau lumineux porteur d'une information à afficher, un réflecteur (32) partiellement transparent réfléchissant le faisceau lumineux provenant de la source (31) vers un utilisateur (35), de sorte que celui perçoive l'information sous la forme d'une image virtuelle (34), le dispositif comporte un élément optique de grossissement agencé pour augmenter la taille l'image virtuelle (34), ledit dispositif (30) étant caractérisé en ce que la source lumineuse (31) est incurvée.
2. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 1, dans lequel la source lumineuse (31, 41, 51) est de forme sensiblement cylindrique 3 Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 1, dans lequel la source lumineuse (31, 41, 51) est de forme sensiblement sphérique. 4. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la source lumineuse (41, 51) comporte un projecteur (46, 56) émettant un faisceau lumineux vers un diffuseur (47, 57). 5. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 4, dans lequel le projecteur (46) émet des faisceaux lumineux vers une face convexe du diffuseur (47), de sorte que les rayons lumineux émis par le projecteur (46) étant réfléchis par le diffuseur (47). 6. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 4, dans lequel le projecteur (56) émet des faisceaux lumineux vers une face concave du diffuseur (57), les rayons lumineux émis par le projecteur (56) traversant le diffuseur (57).7. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 1 à 6, comportant en outre un miroir (33) additionnel. 8. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le combineur (32) est un miroir asphérique assurant le grossissement de l'image virtuelle (34). 9. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 7, dans lequel le la grossissement de l'image virtuelle (34) est assuré par le miroir additionnel (33). 10. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le projecteur (46,56) est un 15 projecteur laser. 11 Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le projecteur (46,56) est un projecteur de type matrice de micro miroirs, le dispositif d'affichage tête haute comportant en outre une 20 optique de correction agencée pour former une image nette sur le diffuseur (47,57). 12. Véhicule comportant un dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 1 à 11. 25