FR3033904A1 - Dispositif d'affichage tete haute, notamment pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'affichage tête haute, notamment pour véhicule automobile, comprenant au moins une source laser (4, 5, 6) produisant un faisceau lumineux (10), des moyens de formation d'une image dans un plan image intermédiaire (111), un élément semi-réfléchissant (126) formant une image virtuelle (130) de ladite image dans le plan intermédiaire (111), caractérisé en ce que le dispositif d'affichage tête haute comporte en outre : des moyens de diffraction (140) placés dans le plan image intermédiaire (111) et diffractant le faisceau (10) en une pluralité de faisceaux de diffraction d'ordre zéro (40) et d'ordre supérieur (30).

Description

1 Dispositif d'affichage tête haute, notamment pour véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif d'affichage tête haute et en particulier les moyens de formation d'image.

L'invention trouvera ses applications, par exemple, dans les véhicules automobiles pour informer les utilisateurs du véhicule, en particulier son conducteur.

Les systèmes d'affichage tête haute sont connus dans les véhicules. Ces systèmes permettent d'informer le conducteur, en affichant dans son champ de vision, des informations liées à l'état du véhicule tel que la vitesse, des informations liées à l'itinéraire. Ce système permet au conducteur de visualiser une forme de réalité augmentée dans son champ de vision.

De tels systèmes sont pourvus d'une source lumineuse, par exemple comprenant une ou plusieurs sources lasers, qui sont combinées pour ensuite former un faisceau collimaté. Après passage dans des moyens de balayage, le faisceau lumineux est imagé sur un écran diffuseur. Cet écran permet de diffuser le faisceau collimaté. Un tel diffuseur comprend généralement une face rugueuse, provoquant la dispersion du faisceau lumineux. Un dispositif semi-réfléchissant permet ensuite de créer une image virtuelle de l'écran dans le champ de vision du conducteur comprenant les informations à afficher.

Cependant, lorsqu'une source cohérente, tel qu'un laser, est projetée sur l'écran diffuseur, des taches aléatoires vont apparaître sur l'image virtuelle, ces tâches provenant d'interférences constructives (tâches de haute intensité) et destructives (tâches plus sombres) entre différentes composantes de la lumière diffusée. Ces tâches aléatoires sont nommées tavelures ou « speckle » en anglais.

Le conducteur pourra être ébloui par les tâches plus claires, et lorsqu'il change de 3033904 2 position, ces tâches lui apparaîtront plus sombres, provoquant ainsi une gène au conducteur lorsqu'il change de position. L'invention propose un dispositif d'affichage tête haute comprenant au 5 moins une source laser produisant un faisceau lumineux, des moyens de formation d'une image dans un plan image intermédiaire, un élément semiréfléchissant formant une image virtuelle de ladite image dans le plan intermédiaire, caractérisé en ce que le dispositif d'affichage tête haute comporte en outre : des moyens de diffraction placés dans le plan image intermédiaire et 10 diffractant le faisceau en une pluralité de faisceaux de diffraction d'ordre zéro et d'ordre supérieur. En introduisant des moyens de diffraction dans le plan image intermédiaire, ces derniers permettent de maîtriser les interférences se 15 produisant au sein du faisceau lumineux. Ces interférences, qui sont à l'origine des tavelures, peuvent ainsi être réduites, voire éliminées et ainsi éviter l'apparition de tavelures, ou « speckle » dans l'image virtuelle visualisée par l'utilisateur.

20 Préférentiellement, des moyens de masquage de l'ordre zéro du faisceau diffracté sont disposés entre le plan image intermédiaire et l'élément semiréfléchissant. L'image virtuelle générée avec l'ordre zéro n'étant pas homogène, il est 25 préférable de masquer l'ordre zéro et d'utiliser au moins un ordre supérieur pour générer l'image virtuelle. D'autre part, l'intensité lumineuse de l'ordre zéro peut être trop forte pour l'utilisateur, et peut même l'éblouir, voir générer des dommages pour les yeux de l'utilisateur.

3033904 3 Avantageusement, les moyens de masquage sont configurés pour transmettre sélectivement à l'élément semi-réfléchissant au moins un des ordres supérieurs de diffraction.

5 De manière avantageuse, les moyens de masquage incluent un alignement optique approprié entre les moyens de diffraction et l'élément semi-réfléchissant de sorte que l'ordre zéro n'est pas transmis à l'élément semi-réfléchissant. Préférentiellement, l'ordre supérieur de diffraction transmis à l'élément 10 semi-réfléchissant est l'ordre premier. Avantageusement, le dispositif comporte en outre un piège à lumière configuré pour capter le faisceau d'ordre zéro.

15 De façon avantageuse, les moyens de diffraction comprennent en outre des moyens de diffusion. De façon préférentielle, les moyens de diffusion sont configurés pour que la diffusion d'un des ordres supérieurs du faisceau diffracté soit optimisée.

20 Préférentiellement, les moyens de diffusion sont configurés pour que la diffusion de l'ordre 1 du faisceau diffracté soit optimisée. De façon avantageuse, les moyens de diffraction comportent un élément 25 optique diffractant, traversé par le faisceau et présentant au moins deux niveaux d'épaisseurs différentes dans la direction de propagation du faisceau. Avantageusement, l'élément optique diffractant est utilisé en 30 transmission.

3033904 4 Préférentiellement, l'élément optique diffractant est binaire, et la différence de chemin optique entre les deux niveaux d'épaisseurs est sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde moyenne, la longueur 5 d'onde moyenne étant la moyenne des longueurs d'onde des au moins une source laser. 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 10 relation avec des dessins dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif d'affichage tête haute selon l'invention, la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un générateur d'image utilisé dans le dispositif selon l'invention, 15 la figure 3 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif d'émission utilisé dans le dispositif selon l'invention, la figure 4 est une vue schématique d'un mode de réalisation des moyens de formation d'une image utilisés dans le dispositif selon l'invention, 20 la figure 5 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation des moyens de formation d'une image utilisés dans le dispositif selon l'invention, la figure 6 est une vue schématique de la diffusion générée par des moyens de diffusion, 25 la figure 7a est une vue schématique de la diffraction générée par des moyens de diffraction en transmission, la figure 7b est une vue schématique de la diffraction générée par des moyens de diffraction en réflexion, la figure 8 illustre la diffraction et la diffusion autour de l'ordre zéro 30 d'un faisceau lumineux par un élément optique diffractant, dans lequel 3033904 5 la diffusion est centrée autour de l'ordre 1, l'ordre 1 et l'ordre zéro étant bien séparés, la figure 9 est une figure analogue à la figure 8, dans laquelle l'ordre 1 et l'ordre zéro sont partiellement superposés.

5 Sur ces différentes figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. En outre, il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu 10 servir à mieux définir l'invention le cas échéant. La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'affichage tête haute selon l'invention. Comme illustré à la figure 1, le dispositif comprend un générateur 100 d'images, suivi par des moyens de diffraction 140 placés dans un 15 plan image intermédiaire 111. Le générateur 100 d'images produit un faisceau 30 qui, selon un mode de réalisation, se réfléchit ensuite sur un premier miroir de repliement 125. Le faisceau lumineux 30 passe ensuite au travers d'un élément optique semi-réfléchissant 126, qui peut être constituée par le pare-brise du véhicule ou par une lame semi-réfléchissante. La combinaison du miroir 20 125 et de la lame semi-réfléchissante 126 permet à l'utilisateur de voir une image virtuelle 130 de l'image générée par le générateur d'image 100 dans le plan image intermédiaire 111, comme si l'image se trouvait à une distance d'environ deux mètres de ses yeux et en superposition de la route. Cette image est perçue par l'utilisateur dans une zone du véhicule qui se nomme la boîte à oeil 170. La 25 boîte à oeil a une dimension d'environ 5X15 cm2, et se trouve autour des yeux du conducteur lorsqu'il conduit. La lame semi-réfléchissante 126 présente un pouvoir de réflexion au moins égal à 20%, ce qui permet à l'utilisateur de voir au travers de la lame la 3033904 6 route empruntée par le véhicule, tout en bénéficiant d'un contraste élevé permettant de voir l'image virtuelle 130. La figure 2 illustre le générateur d'image 100. Ce dernier comprend un 5 dispositif d'émission 101 d'un faisceau lumineux 10 et des moyens 102 de formation d'une image dans le plan 111, à partir dudit faisceau lumineux 10. La figure 3 est une vue schématique du dispositif d'émission 101. Ledit dispositif comprend une ou plusieurs sources 4, 5, 6, émettant chacune un 10 faisceau 7, 8, 9 du type laser. Il s'agit, par exemple, de sources laser, typiquement des diodes laser, chaque source laser émettant un faisceau monochromatique, de longueur d'onde À.1, À2, À3. Ledit dispositif comprend ici trois sources 4, 5, 6 , le dispositif étant 15 configuré pour former le faisceau lumineux 10 à l'aide d'une mise en commun par combinaison des faisceaux 7, 8, 9 individuellement émis par chacune des sources 4, 5, 6. Plus précisément, il pourra s'agir de sources émettant un faisceau d'une couleur différente d'une source à l'autre. Les couleurs sont, par exemple, un rouge, un vert ou un bleu (RVB).

20 Les faisceaux 7, 8, 9 émis par chacune des sources sont orientés, par exemple, parallèlement les uns aux autres et réfléchis dans une même direction pour former par combinaison le faisceau lumineux commun 10. Le dispositif 101 comprend ici des éléments optiques semi-transparents, sur une plage de 25 longueur d'onde, tels que des miroirs dichroïques ou lames de combinaison 11, interceptant les faisceaux 7, 8, 9 émis par chacune des sources et les combinant selon la direction du faisceau 10. De façon plus générale, le dispositif 101 est configuré pour former le 30 faisceau lumineux 10 à partir du ou des faisceaux laser 7, 8, 9, quel que soit le 3033904 7 nombre de sources 4, 5, 6 en jeu. En cas de source unique, le faisceau lumineux 10 est composé du faisceau laser émis par la seule source employée et l'image obtenue sera alors monochrome. En cas de pluralité de sources, typiquement les trois sources 4, 5, 6 évoquées plus haut, le faisceau commun 10 qui forme alors le 5 faisceau lumineux permettra l'établissement d'une image selon un spectre de couleur dont la résolution correspondra à la finesse de pilotage de l'alimentation des sources 4, 5, 6. Comme illustré à la figure 4, les moyens 102 de formation d'image 10 comprennent, par exemple, un générateur de balayage 110 dont la fonction est de déplacer horizontalement et verticalement le faisceau lumineux 10 en vue de réaliser un balayage selon une fréquence, par exemple égale à 60 Hz. Comme représenté sur la figure 5, le générateur de balayage 110 15 comprend, par exemple, un miroir à balayage 115 à système micro-électro- mécanique (ci-après appelé miroir MEMS) sur lequel le faisceau lumineux 10 se réfléchit en un faisceau de balayage 103. Un tel miroir 115 MEMS présente par exemple un diamètre de 1 mm2. Le miroir 115 MEMS est apte à tourner autour de deux axes de rotation, par exemple orthogonaux, pour réaliser un balayage, par 20 exemple à la fréquence de rafraîchissement de 60 Hz, dans le plan image intermédiaire 111 selon une figure composée de lignes successives, dans le but de réaliser une image par exemple rectangulaire Alternativement, le miroir 115 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 25 selon un axe horizontal alors que l'autre miroir peut être dédié à un balayage selon un axe vertical. Le générateur d'image 102 pourra comprendre en outre différents miroirs 104, 106, plans ou non, disposés sur la trajectoire du faisceau de balayage 103.

30 3033904 8 Selon la présente invention des moyens de diffraction sont disposés dans le plan image intermédiaire 111, afin de supprimer les tavelures générées par la diffusion d'une source laser cohérente sur la face rugueuse du diffuseur 140 mentionné ci-dessus. Cependant, les moyens de diffusion ne doivent pas être 5 remplacés par les moyens de diffraction, mais la combinaison des deux est nécessaire pour générer une image dont la pupille est suffisamment grande (moyens de diffusion), et sans tavelures (moyens de diffraction), à l'utilisateur. En effet, sans les moyens de diffusion, la surface indicatrice d'émission 10 n'existe pas car les faisceaux incidents dans le plan image intermédiaire 111 sont collimatés. L'image ne peut être vue que dans une seule direction correspondant à la direction du faisceau laser incident. L'ajout de moyens de diffusion sert à générer une surface indicatrice d'émission, permettant ainsi d'augmenter la taille de la pupille et en conséquence à améliorer le confort de l'utilisateur.

15 L'introduction de moyens de diffusion 150 dans le plan image intermédiaire 111 est illustrée sur la figure 6. Les moyens de diffusion 150 peuvent être dans un mode de réalisation constitués par un écran diffuseur. Cependant, nous verrons que les moyens de diffusion 150 et les moyens de diffraction peuvent être combinés dans un même élément optique. Avantageusement, les moyens de 20 diffusion 150 reçoivent le faisceau de balayage 103 et sont agencés pour provoquer une dispersion de ce faisceau de balayage 103 selon un secteur angulaire, par exemple, égal à 30° autour de la direction de propagation du faisceau de balayage 103. Les moyens de diffusion sont du type à pupille de sortie élargie, en anglais « Exit Pupil Expander ». La dispersion du faisceau lumineux 25 103 peut être illustrée au moyen d'un cône 155. Dans le mode de réalisation où les moyens de diffusion comprennent un écran diffuseur, ce dernier peut être un écran de projection transparent pour une projection par transparence. Cet écran comprend en particulier sur une de ses 30 faces, des microstructures périodiques, dont la géométrie est complexe. Il pourra 3033904 9 alternativement être translucide. Il est réalisé, par exemple, en verre, notamment dépoli, ou en polycarbonate. Une face de l'écran diffuseur est rugueuse, en ce sens qu'elle comporte des aspérités qui provoquent la dispersion du faisceau de balayage 103. La face rugueuse correspond à celle par laquelle le faisceau sort, 5 c'est-à-dire la face située dans le plan image intermédiaire 111 sur laquelle l'image se forme. Selon une autre variante non illustrée, lesdits moyens de formation d'image ne comportent pas de générateur de balayage tel que précédemment 10 décrit, mais une matrice de micro miroirs (aussi appelée Digital micro mirrors system). Dans cette configuration l'image est formée au niveau de la matrice à micro miroirs puis projetée sur dans le plan image intermédiaire 111. De manière générale, on place une optique de projection entre la matrice et le plan image intermédiaire. Chaque micro miroir correspond à un pixel de l'image. Dans 15 ce mode de réalisation, l'image n'est pas formée dans le plan image intermédiaire pour la première fois, mais reçoit une image préalablement formée sur la matrice à micro miroirs. Le faisceau lumineux est dans ce mode de réalisation un faisceau fixe.

20 Dans une variante de réalisation, on peut utiliser un diffuseur de type micro-lentille (« micro-lens array » en anglais, ou MLA) est utilisé, l'image est parasitée par un motif structuré répétitif, nommé effet moiré. Pour des raisons de tolérance de fabrication, d'alignement des lasers, etc., l'effet moiré et l'apparition de tavelures peuvent également apparaître simultanément.

25 Selon l'invention, pour réduire, voire éliminer les tavelures et/ou l'effet moiré, on utilise des moyens de diffraction 140. Avantageusement, le même composant optique est utilisé pour les moyens de diffraction 140 et les moyens de diffusion 150. Cependant, les moyens de diffraction 140 et les moyens de 30 diffusion 150 peuvent être fournis par deux éléments optiques distincts.

3033904 10 Dans un mode de réalisation de la présente invention, les moyens de diffraction 140 comprennent un élément optique diffractant. La fonction de cet élément optique est de décomposer le faisceau entrant en une pluralité de 5 faisceaux de sortie se propageant selon différentes directions, ces différents faisceaux de sortie correspondant à différents ordres de diffraction, dont l'ordre zéro et des ordres supérieurs (±1, ±2, ±3, etc.). La direction des faisceaux sortant dépend de la structure responsable de la diffraction qui est présente sur la face de l'élément optique diffractant 140, et de la longueur d'onde de la lumière 10 incidente. Généralement, la face de l'élément optique diffractant comprend une structure périodique, micro-structurée, dont le pas est de l'ordre de la longueur d'onde de la lumière. Pour une seule dimension, il s'agit d'un réseau de diffraction, dont le pas dépend de la longueur d'onde de la lumière.

15 Préférentiellement, ces structures peuvent comporter deux niveaux d'épaisseur, dans la direction de propagation du faisceau lumineux : dans ce cas il s'agit d'un élément optique diffractant binaire, également appelé masque à décalage de phase dans la littérature. Certaines régions ont une épaisseur plus faible, et d'autres régions ont une épaisseur plus élevée, induisant ainsi une 20 différence de chemin optique et par suite un décalage de phase entre différentes portions du faisceau diffracté. Préférentiellement, pour que les variations d'épaisseur du masque génèrent un déphasage dans le faisceau de n, la différence de chemin optique entre deux régions, est de À/2, où À correspond à la longueur d'onde de la lumière incidente. L'élément optique diffractant est donc 25 généralement optimisé pour une seule longueur d'onde. Si le dispositif comprend trois sources lasers, l'élément optique diffractant sera optimal pour une des trois sources. De préférence, le masque de phase est conçu pour la longueur d'onde moyenne des différentes sources laser, la longueur d'onde moyenne étant la moyenne des longueurs d'onde des sources laser.

30 3033904 11 Dans un autre mode de réalisation, l'élément optique diffractant 140 peut comprendre une pluralité d'épaisseurs différentes dans la direction de propagation du faisceau. Les éléments optiques diffractant multi-niveaux sont généralement conçus pour rendre le faisceau diffracté dissymétrique, par 5 exemple, pour faire coïncider l'ordre -1 avec l'ordre 1. Préférentiellement, l'élément optique diffractant multi-niveau est conçu pour la longueur d'onde moyenne des différentes sources laser. La distribution du faisceau lumineux sortant de l'élément optique 10 diffractant 140 dépend de la structure de la face de l'élément optique diffractant. Cette structure peut être calculée analytiquement, par la théorie des réseaux de diffraction ou peut également être simulée, etc. Généralement, un élément optique diffractant 140 génère également de la 15 diffusion. Par exemple, dans le cas d'un élément optique diffractant binaire, les discontinuités dans les variations d'épaisseur génèrent de la diffusion. L'intensité de la diffusion dépend également de la structure de la face de l'élément optique diffractant et peut être déterminée à l'avance au moyen de simulations, de calculs, etc.

20 Les figures 7a et 7b illustrent la diffraction d'un faisceau lumineux monochromatique 70, tel qu'une source lumineuse laser, sur un élément optique diffractant 140. Sur la figure 7a, l'élément optique diffractant 140 transmet le faisceau lumineux 70. Sur la figure 7b, l'élément optique diffractant réfléchit le 25 faisceau lumineux 140. Après transmission et réflexion respectivement, l'élément optique diffractant 140 décompose le faisceau lumineux 70 en une pluralité de faisceaux correspondant à différents ordres de diffraction dans lequel les ordres zéro, 1, 2, -1, -2 sont représentés par les axes des faisceaux 700, 701, 702, 711, 712 respectivement. Les ordres de diffraction sont distribués de manière discrète 30 et la séparation angulaire entre les ordres dépend des caractéristiques physiques 3033904 12 de l'élément optique diffractant. En transmission, l'ordre zéro 700 est non dévié par le réseau et en réflexion il est réfléchi selon les lois de l'optique géométrique. Les ordres supérieurs, par exemple les ordres 1 (701), 2 (702), 3 (non représenté), etc. sont diffractés selon des angles de diffraction dépendant de la 5 structure sur la face de l'élément optique diffractant. Les ordres -1 (711), -2 (712), -3 (non représenté), etc. sont les symétriques des ordres 1, 2, 3, etc. par rapport à l'ordre zéro 700, comme illustré sur le schéma de la figure 7. Généralement, l'ordre zéro, qui est l'ordre dont l'intensité est dominante 10 par rapport aux ordres supérieurs est choisi pour générer l'image virtuelle 130. Cependant, l'utilisation de l'ordre zéro pour générer l'image virtuelle finale 130 du dispositif selon l'invention pose deux problèmes majeurs. La distribution de l'intensité lumineuse dans l'ordre zéro n'est pas homogène : elle 15 est concentrée au centre de l'image et réduite sur les bords. Cette inhomogénéité de l'éclairement dans le champ est inconfortable pour l'utilisateur et provoque une image qui lui semble plus lumineuse le long de la direction du rayon optique principal et moins lumineuse le long des autres directions. D'autre part, l'intensité lumineuse de l'ordre zéro est forte. Cette forte intensité lumineuse 20 peut également éblouir l'utilisateur, voire générer des dommages pour les yeux de l'utilisateur, en particulier lorsque la source lumineuse comprend un laser. Il est possible de concevoir une structure d'élément optique diffractant réduisant l'intensité de l'ordre zéro, cependant ceci ne sera valable que pour une 25 seule longueur d'onde. Etant donné que dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le système comprend trois sources laser, ceci n'est pas une solution. Préférentiellement, afin d'éliminer l'ordre zéro, et ce pour chaque source laser, on dispose des moyens de masquage de l'ordre zéro du faisceau diffracté 3033904 13 disposés entre le plan image intermédiaire 111 et l'élément semi-réfléchissant 126. Dans un mode de réalisation, les moyens de masquage sont réalisés en 5 adaptant l'alignement optique entre les moyens de diffraction et l'élément semi- réfléchissant, par exemple en transmettant à l'élément semi-réfléchissant 126 au moins un faisceau diffracté d'ordre supérieur du faisceau balayé 103. Pour ce faire, les éléments optiques placés entre l'élément optique diffractant et l'élément semi-réfléchissant 126 sont orientés de telle sorte que seuls un ou plusieurs 10 faisceaux d'ordre supérieur soient transmis à l'élément semi réfléchissant 126, l'ordre zéro n'étant pas transmis. Revenons à la figure 1 qui illustre la propagation du faisceau lumineux 30 après diffraction par les moyens de diffraction 140, ou plus particulièrement par 15 l'élément optique diffractant 140. Le faisceau lumineux 30 correspond à l'ordre 1 de diffraction du faisceau lumineux et le faisceau lumineux 40 correspond à l'ordre 0 du faisceau de diffraction. Le miroir de repliement 125 est positionné de telle sorte qu'il reçoive 20 l'ordre 1 du faisceau diffracté. Dans un mode de réalisation selon l'invention, l'ordre 1 est choisi pour être transmis aux éléments optiques suivants et former l'image 130 du dispositif selon l'invention.

25 Généralement la diffusion est maximale pour l'ordre zéro, et se fait le long de l'axe principal de l'élément optique diffractant, l'axe principal étant généralement un axe perpendiculaire à l'élément optique diffractant. Il est possible d'optimiser la diffusion sur un des ordres de diffraction supérieurs, 30 c'est-à-dire le long d'un axe distinct de l'axe principal, en utilisant un élément 3033904 14 optique diffractant par exemple. Les éléments optique diffractant multi-niveaux comprennent au moins deux épaisseurs différentes, induisant une pluralité de déphasages de l'onde compris entre 0 et 2n, voire 0 et 4n (ou n'importe quel autre multiple de 2n ). Le terme optimisation concerne dans un premier temps 5 une optimisation spatiale de la diffusion. En particulier, la fonction de diffusion inscrite sur l'élément optique diffractant est conçue pour générer une pupille d'une certaine dimension prédéterminée. C'est le cône de diffusion qui va déterminer cette dimension de pupille. Le terme optimisation couvre également une optimisation en intensité lumineuse. L'intensité lumineuse dépend d'une 10 part de la dimension de la pupille (ou du cône de diffusion) mais il est également possible de superposer des ordres supérieurs pour augmenter l'intensité lumineuse. En particulier, l'intensité lumineuse va être déterminée par l'intensité lumineuse de l'image virtuelle.

15 Le schéma de la figure 8 illustre l'effet généré par une optimisation de la diffusion autour de l'ordre 1. La lumière incidente 70 et la direction de l'ordre zéro 700 coïncident. L'élément optique diffractant 140 est placé dans le plan image intermédiaire 111. La taille de la pupille dans le plan 111 est identique pour l'ordre zéro 700 et l'ordre 1 701. Dans un plan 620 de sortie, la taille de la 20 pupille de sortie est supérieure pour l'ordre 1 801 que pour l'ordre zéro 800 grâce à la diffusion 811 générée par l'élément optique diffractant 140 autour de l'ordre 1. Ainsi, l'alignement optique du système est adapté, les optiques seront placées en aval de la pupille de sortie le long de l'axe 630, perpendiculaire à l'élément optique diffractant 140. L'ordre zéro 700 est ainsi masqué de l'image 25 finale, et ce pour chaque longueur d'onde. Différents paramètres peuvent influencer le système : l'angle entre l'ordre zéro et l'ordre 1, l'angle du cône de diffusion, etc. Préférentiellement, pour éviter des réflexions parasites de l'ordre zéro, un piège à lumière 650 est inséré dans le dispositif pour absorber la lumière de l'ordre zéro.

30 3033904 15 Le piège à lumière peut également absorber la lumière de certains ordres supérieurs afin de limiter l'existence de lumière parasite. Comme illustré sur la figure 9, le faisceau lumineux correspondant à 5 l'ordre zéro 700 peut se superposer au moins partiellement au faisceau lumineux correspondant à l'ordre 1 701 diffusé, ou le cône de diffusion 911 peut comprendre au moins une partie du faisceau lumineux correspondant à l'ordre zéro 700. Dans le plan de sortie 620, les pupilles de sortie de l'ordre 1 901 et de l'ordre zéro 900 se superposent sur la surface 902. La partie 902 de la pupille de 10 sortie de l'ordre 1 est alors supprimée. Seule la lumière passant au travers de la pupille de sortie 901 (« Exit Pupil » en anglais) est exploitée par le système optique placé en aval du plan 620 pour former l'image virtuelle 130. La lumière provenant de l'ordre zéro 900 et de l'ordre 1 902, confondu avec l'ordre 0, ne sont pas exploitées (coupée ou exploitée pour d'autres besoins).

15 Préférentiellement, pour éviter des réflexions parasites de l'ordre zéro, un piège à lumière 650 est inséré dans le dispositif pour absorber la lumière de l'ordre zéro. Préférentiellement, l'énergie de l'ordre zéro peut être surveillée par un 20 détecteur. Toute altération des moyens de diffraction entrainera un changement de puissance de l'ordre zéro et ce changement peut donc être utilisé comme une vérification de l'intégrité du système pour ce qui est de la sécurité liée à l'utilisation d'un laser.

25 L'effet de diffusion permet d'éclairer de manière homogène l'entièreté de la pupille du système optique et d'agrandir la taille de la pupille là où elle sera perçue par l'utilisateur, c'est-à-dire dans la boite à oeil. Comme illustré sur la figure 1, l'ordre zéro est ignoré par le système.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'affichage tête haute, notamment pour véhicule automobile, comprenant - au moins une source laser (4, 5, 6) produisant un faisceau lumineux (10), ^ des moyens de formation d'une image dans un plan image intermédiaire (111), ^ un élément semi-réfléchissant (126) formant une image virtuelle (130) de ladite image dans le plan intermédiaire (111), caractérisé en ce que le dispositif d'affichage tête haute comporte en outre : des moyens de diffraction (140) placés dans le plan image intermédiaire (111) et diffractant le faisceau (10) en une pluralité de faisceaux de diffraction d'ordre zéro (40) et d'ordre supérieur (30).
2. 2. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens de masquage de l'ordre zéro (40) du faisceau diffracté, disposés entre le plan image intermédiaire (111) et l'élément semi-réfléchissant (126).
3. 3. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 2, dans lequel les moyens de masquage sont configurés pour transmettre sélectivement à l'élément semi-réfléchissant (126) au moins un des ordres supérieurs de diffraction.
4. 4. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel les moyens de masquage incluent un alignement optique approprié entre les moyens de diffraction (140) et l'élément semi-réfléchissant (126) de sorte que l'ordre zéro n'est pas transmis à l'élément semi-réfléchissant (126). 3033904 17
5. 5. Dispositif d'affichage tête haute selon les revendications 3 ou 4, dans lequel l'ordre supérieur de diffraction transmis à l'élément semi-réfléchissant (126) est l'ordre premier. 5
6. 6. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, selon lequel le dispositif comporte en outre un piège à lumière configuré pour capter le faisceau d'ordre zéro (40). 10
7. 7. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, selon lequel le dispositif comporte en outre un piège à lumière configuré pour capter les faisceaux d'ordre supérieur à l'exception de l'ordre premier. 15
8. 8. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de diffraction (140) comprennent en outre des moyens de diffusion (150).
9. 9. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication précédente, 20 dans lequel les moyens de diffusion (150) sont configurés de sorte que la diffusion d'un des ordres supérieurs du faisceau diffracté est optimisée.
10. 10. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 5, dans lequel les moyens de diffusion (150) sont configurés de sorte que la diffusion de l'ordre 1 25 du faisceau diffracté est optimisée.
11. 11. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de diffraction (140) comportent un élément optique diffractant, traversé par le faisceau (10) et 3033904 18 présentant au moins deux niveaux d'épaisseurs différentes dans la direction de propagation du faisceau (10).
12. 12. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, dans lequel l'élément optique diffractant est utilisé en transmission.
13. 13. Dispositif d'affichage tête haute selon les revendications 11 et 12, dans lequel l'élément optique diffractant est binaire, et la différence de chemin 10 optique entre les deux niveaux d'épaisseur est sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde moyenne, la longueur d'onde moyenne étant la moyenne des longueurs d'onde des au moins une source laser (4, 5, 6).
14. 14. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des 15 revendications précédentes, comprenant en outre un générateur de balayage (110) pour produire un faisceau de balayage (103), le faisceau de balayage (103) étant diffracté par les moyens de diffraction (140).
15. 15. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 14, dans lequel le faisceau lumineux (10) est un faisceau fixe, le faisceau fixe étant diffracté par les moyens de diffraction (140).