FR3008199A1 - Dispositif de visualisation comportant un ecran transparent visible sous fort eclairement - Google Patents

Abstract

Le domaine général de l'invention est celui des dispositifs de visualisation comprenant des moyens optiques permettant de former une image issue d'une source d'images sur un écran transparent. Dans le dispositif selon l'invention, l'écran transparent comporte un filtre à persiennes, les persiennes étant disposées sensiblement perpendiculairement à l'écran transparent, l'écartement, la largeur et l'inclinaison des persiennes étant agencés de façon, qu'en position d'utilisation, la transmission du filtre à persiennes soit maximale.

Description

Dispositif de visualisation comportant un écran transparent visible sous fort éclairement Le domaine de l'invention est celui des systèmes de visualisation des cockpits d'aéronefs civils et militaire comportant des écrans transparents.

Actuellement, les planches de bord des cockpits d'aéronefs modernes comportent sur la majeure partie de leur surface des écrans de visualisation et des instruments, diminuant ainsi la vision directe du paysage extérieur dans la zone basse du cockpit. Dans un certain nombre d'applications, dont le vol à vue à basse altitude, cette absence de vision directe peut être gênante. Pour résoudre ce problème, il est possible d'utiliser des écrans de visualisation transparents placés dans le champ de vision de l'utilisateur et qui permettent de projeter une image en superposition sur le paysage extérieur. L'avantage de ces écrans est qu'il est possible d'obtenir de grandes surfaces d'affichage visibles dans un grand champ de vision à des coûts inférieurs à ceux des systèmes collimatés du type « Viseur Tête Haute ». Le dispositif de visualisation 1 comporte alors, comme représenté en figure 1, une source d'images 10 et une optique de focalisation 11 qui assure la projection de cette image sur l'écran de visualisation transparent 12. L'écran transparent peut être passif. Dans ce cas, il conserve toujours les mêmes propriétés photométriques de transmission et de diffusion. Généralement, ces écrans transparents passifs sont constitués d'une surface transparente comportant des motifs diffusants régulièrement répartis. L'écran transparent peut être actif comme représenté en figure 1 ou à transparence contrôlée. Sous l'effet d'un signal électrique issu des moyens de commande 13, l'écran passe de l'état transparent à l'état diffusant. Les écrans de type « PDLC », acronyme signifiant « Poly Dispersed Liquid Crystal », présentent ce type de propriété. 3 008 1 99 2 Par nature, ces écrans de visualisation transparents sont nécessairement diffusants de façon que l'image émise ou réémise puisse être perçue par l'utilisateur dans un champ visuel suffisant. En vol, l'éclairement solaire du cockpit peut être très important. La lumière solaire 5 diffusée par l'écran parasite l'image principale et diminue fortement son contraste et sa lisibilité comme on le voit sur la figure 2 où l'écran de visualisation transparent 12 diffuse la lumière solaire vers l'oeil Y de l'utilisateur. La solution classique pour améliorer le contraste des informations 10 présentées sur un écran est d'augmenter la luminance de l'écran. Ceci implique une réserve de puissance lumineuse conséquente et donc une consommation électrique importante de l'équipement de visualisation. La luminance peut aussi être augmentée dans l'axe du pilote en canalisant le flux lumineux dans une direction privilégiée, ce qui réduit d'autant le cône de 15 visibilité. De toutes manières, ces solutions sont limitées par la saturation de l'oeil. Sous fort éclairement, la réflexion du soleil peut éblouir le pilote indépendamment du niveau de luminance de l'image issue de l'écran réfléchissant. Une dernière solution consiste à disposer des pare-soleils dans le 20 cockpit. Cette solution n'est pas satisfaisante car elle réduit la visibilité du monde extérieur ou de l'écran dans certaines zones. L'écran de visualisation selon l'invention ne présente pas les inconvénients précédents. Il comporte un filtre à persiennes, encore connu 25 sous le terme anglo-saxon de « privacy film ». Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif de visualisation comprenant des moyens optiques permettant de former une image issue d'une source d'images sur un écran transparent, caractérisé en ce que l'écran transparent comporte un filtre à persiennes, les persiennes étant disposées sensiblement 30 perpendiculairement à l'écran transparent, l'écartement, la largeur et l'inclinaison des persiennes étant agencés de façon, qu'en position d'utilisation, la transmission du filtre à persiennes soit maximale. Avantageusement, l'écran transparent est un écran actif à cristaux liquides à polymères dispersés pouvant être, sur commande, transparent ou 35 diffusant.

Avantageusement, l'écran transparent est un écran passif comprenant une face transparente comportant des motifs diffusants régulièrement espacés. Avantageusement, au moins les faces externes de l'ensemble 5 comprenant l'écran transparent et le filtre à persiennes comportent un traitement antireflet. Avantageusement, le dispositif comporte des moyens de détection de la présence de doigts d'un utilisateur au contact ou au voisinage de l'écran transparent, lesdits moyens peuvent comporter des moyens de 10 reconnaissance optique ou une surface tactile transparente. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : 15 La figure 1 déjà commentée représente un dispositif de visualisation selon l'art antérieur ; La figure 2 déjà commentée représente la diffusion de la lumière solaire sur un écran transparent ; La figure 3 représente un écran transparent comportant un filtre à 20 persiennes selon l'invention ; La figure 4 représente l'atténuation de la lumière solaire sur un écran transparent comportant un filtre à persiennes selon l'invention. Le dispositif de visualisation selon l'invention comprend des 25 moyens optiques permettant de former une image issue d'un afficheur sur un écran transparent. L'afficheur peut être monochrome ou couleur. Le système selon l'invention peut s'adapter à tous types d'afficheurs. Généralement, l'afficheur est de petites dimensions, n'excédant pas quelques centimètres. Sa résolution est importante. Il comporte généralement un modulateur 30 matriciel passif et une source d'éclairage puissante. Le modulateur peut être une matrice à cristaux liquides dite « LCD » ou un modulateur électromécanique à micro-miroirs ou « MEMS ». Les sources d'éclairage peuvent être des diodes électroluminescentes, des lasers ou des lampes à arc.

L'optique de projection sur l'écran transparent est une optique conventionnelle ayant un grandissement important de façon à former une image très agrandie de l'afficheur sur la face avant de l'écran de visualisation. On peut replier les faisceaux optiques au moyen de miroirs comme on le voit sur la figure 1 de façon à diminuer l'encombrement et à réduire les masques visuels du système de projection. Afin de garantir une solution compacte, l'utilisation d'un vidéoprojecteur compact à projection grand angle et courte distance de focalisation appelé « short throw projector » est possible.

L'écran de visualisation peut être soit passif, soit actif. S'il est passif, il est constitué d'une surface transparente comportant des motifs diffusants régulièrement répartis. Ces motifs peuvent comporter un traitement réfléchissant. L'écran peut être actif ou à transparence contrôlée. A titre d'exemple, l'écran actif est du type « PDLC », acronyme signifiant « Poly Dispersed Liquid Crystal ». Il comporte une couche de cristal liquide mélangé à des polymères, ladite couche étant encapsulée entre deux électrodes transparentes, la transparence optique et la diffusion optique de la couche étant commandée par une tension de commande appliquée auxdites électrodes. Cette tension est de l'ordre de quelques volts à quelques dizaines de volts selon l'épaisseur de la couche et les propriétés du cristal liquide. Elle est délivrée par des moyens de commande en fonction d'ordres venant de l'utilisateur. Le film PDLC est encapsulé entre deux lames de verre ayant subi un traitement permettant d'optimiser ses performances optiques et en particulier sa transmission optique. La face vue par le pilote reçoit un traitement antireflet pour limiter au maximum les réflexions spéculaires. La face arrière est quant à elle traitée pour réfléchir les rayons lumineux venant de l'extérieur du cockpit qui peuvent créer des réflexions parasites pouvant gêner la lisibilité des informations affichées. En l'absence de tension entre les deux électrodes, le matériau est blanc, diffusant. Il se comporte comme un diffuseur optique qui va diffuser l'image projetée. Si on applique une tension de commande ou de commutation suffisante, le matériau devient transparent.

Ainsi, dans le cadre d'applications aéronautiques, lorsque le pilote souhaite avoir la meilleure vision possible de l'extérieur, il commande le dispositif de façon que l'écran soit parfaitement transparent. Lorsqu'il souhaite avoir des informations de pilotage et de navigation, l'écran redevient diffusant et les informations souhaitées sont projetées. On comprend que, par sa nature même, un écran transparent diffuse de façon importante la lumière solaire. Aussi, l'écran transparent selon l'invention comporte un filtre à persiennes, connu également sous le terme anglo-saxon de « privacy film ». Les persiennes sont des lames minces absorbant la lumière et disposées régulièrement à l'intérieur du filtre. Comme on le voit sur la figure 3, les persiennes 15 du filtre 14 sont disposées sensiblement perpendiculairement à l'écran transparent 12. L'écartement, la largeur et l'inclinaison des persiennes sont agencés de façon, qu'en position d'utilisation, la transmission de la lumière issue de l'écran de visualisation 12 vers l'oeil de l'observateur soit maximale à travers le filtre à persiennes. Cette lumière est représentée par une série de chevrons sur la figure 3. La lumière solaire représentée par des flèches rayées venant d'une autre direction que la direction d'observation est absorbée par les persiennes par réflexions et diffusions successives sur les persiennes. Lorsque l'écran transparent n'est pas activé, l'utilisateur conserve une bonne transmission du paysage extérieur à travers l'écran et le filtre à persiennes comme on le voit sur la figure 4. Pour diminuer encore les réflexions solaires, les faces externes de l'ensemble comprenant l'écran transparent et le filtre à persiennes peuvent 25 comporter un traitement antireflet. Le dispositif peut comporter des moyens de détection de la présence de doigts d'un utilisateur au contact ou au voisinage de l'écran transparent de façon à assurer une interface tactile avec l'écran transparent. A titre de premier exemple, lesdits moyens comportent des moyens de 30 reconnaissance optique comportant un système d'émetteurs et de récepteurs logés dans la structure de maintien de l'écran de visualisation. A titre de second exemple, lesdits moyens comportent une surface tactile transparente qui fonctionne par détection résistive ou capacitive.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de visualisation comprenant des moyens optiques 5 permettant de former une image issue d'une source d'images sur un écran transparent (12), caractérisé en ce que l'écran transparent comporte un filtre (14) à persiennes (15), les persiennes étant disposées sensiblement perpendiculairement à l'écran transparent (12), l'écartement, la largeur et l'inclinaison des persiennes étant agencés de façon, qu'en position 10 d'utilisation, la transmission du filtre à persiennes soit maximale.
2. 2. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran transparent (12) est un écran actif à cristaux liquides à polymères dispersés pouvant être, sur commande, transparent ou diffusant. 15
3. 3. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran transparent est un écran passif comprenant une face transparente comportant des motifs diffusants régulièrement espacés. 20
4. 4. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins les faces externes de l'ensemble comprenant l'écran transparent et le filtre à persiennes comportent un traitement antireflets. 25
5. 5. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comporte des moyens de détection de la présence de doigts d'un utilisateur au contact ou au voisinage de l'écran transparent. 30
6. 6. Dispositif de visualisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent des moyens de reconnaissance optique.
7. 7. Dispositif de visualisation selon la revendication 5, caractérisé 35 en ce que lesdits moyens comportent une surface tactile transparente.