FR3040796B1 - Procede et dispositif pour regler le champ d'observation d'un appareil d'affichage - Google Patents

Abstract

Procédé pour régler un champ d'observation (302) d'un appareil d'affichage de champ d'observation (102), par lequel une étape d'adaptation adapte la position (316) de la source lumineuse (318) de l'appareil d'affichage (102) par rapport à l'optique (106) si l'information de position de l'œil (312) indique que la position de l'œil (310) de l'observateur (112) du champ d'observation (302) se trouve en dehors de la plage de tolérance (320) du champ d'observation (302).

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un procédé et un dispositif de réglage du champ d’observation d’un appareil d’affichage de champ d’observation.

Etat de la technique

Selon l’état de la technique, un appareil d’affichage du champ d’observation ou afficheur tête haute affiche un contenu d’images qui ne peut être perçu complètement que dans un champ d’observation limité.

Exposé et avantages de l’invention

La présente invention a pour objet un procédé pour régler le champ d’observation d’un appareil d’affichage de champ d’observation caractérisé en ce qu’une étape d’adaptation adapte la position de la source lumineuse de l’appareil d’affichage de champ d’observation par rapport à l’optique de l’appareil d’affichage si l’information de position de l’œil indique que la position de l’œil de l’observateur du champ d’observation se trouve en dehors de la plage de tolérance du champ d’observation. L’invention a également pour objet un dispositif pour la mise en œuvre d’un tel procédé et un programme d’ordinateur pour l’exécution du procédé.

Lorsqu’un observateur, c’est-à-dire, les yeux de l’observateur quittent le champ d’observation d’un appareil d’affichage de champ d’observation, l’information affichée ne pourra être perçue qu’incomplètement. Pour que l’information puisse être perçue (saisie) lorsque l’observateur se déplace, on adapte la position de champ d’observation à la position des yeux de l’observateur. Pour cette adaptation, on déplace la source lumineuse de l’appareil d’affichage de champ d’observation par rapport à l’optique de cet appareil.

En déplaçant la source lumineuse dans au moins une direction de l’espace, on adapte simplement et rapidement le champ d’observation à la position des yeux.

Selon l’invention, le procédé de réglage du champ d’observation de l’appareil d’affichage du champ d’observation comporte une étape d’adaptation de la position de la source lumineuse de l’appareil d’affichage par rapport à l’optique de l’appareil si l’information de position de l’œil (des yeux) indique que la position d’un œil de l’observateur du champ d’observation se trouve au-delà de la plage de tolérance du champ d’observation.

Le procédé peut par exemple être implémenté sous la forme d’un programme ou d’un circuit ou sous une forme mixte combinant un programme et un circuit, pour être appliqué par un appareil de commande.

Une source lumineuse est un composant émettant de la lumière tel que par exemple une diode LED ou une diode laser ou encore une combinaison d’un composant photoémetteur avec, devant celui-ci un élément optique faisant partie du composant émettant la lumière. Les éléments optiques faisant partie d’un composant photoémetteur sont par exemple des moyens qui homogénéisent l’éclairage d’une surface d’affichage par la lumière émise par le composant. De façon caractéristique, l’élément ou composant photoémetteur comporte par exemple une lentille de collimation et/ou une matrice de microlentilles pour homogénéiser l’éclairage et une lentille de projection qui développe une surface d’affichage avec la lumière répartie en canaux par la matrice de microlentilles. L’appareil d’affichage du champ d’observation est un afficheur « tête haute » qui développe l’information d’image dans le champ d’observation de l’observateur. On peut, par exemple, utiliser le pare-brise du véhicule pour développer l’information d’image dans le champ d’observation. On peut également utiliser une vitre distincte. Dans ce cas, il s’agit d’un appareil de combinaison. Le champ d’observation est le champ dans lequel l’information d’image fournie par l’appareil d’affichage est visible en totalité, tenant compte de la construction. L’optique de l’appareil d’affichage du champ d’observation génère la lumière fournie par la source lumineuse avec l’information d’image pour rendre visible cette information d’image dans le champ d’observation. Le pare-brise peut être une partie de l’optique. La position de l’œil est la position de pupille de l’œil. La plage de tolérance peut être plus petite que le champ d’observation. L’information de la position de l’œil est l’information de saisie fournie par une installation de saisie d’images. L’information de position de l’œil peut, par exemple, s’enregistrer sous la forme d’un signal électrique.

La position de la source lumineuse est adaptée axialement sur le chemin optique de l’appareil d’affichage du champ d’observation lorsque l’information de position de l’œil indique que l’éloignement de l’œil de l’observateur est au-delà de la plage de tolérance. En d’autres termes, on adapte la distance entre la source lumineuse et l’optique.

On peut réduire la distance entre la source lumineuse et l’optique si l’information de position de l’œil indique que la distance de l’œil dépasse un seuil. En réduisant la distance, les rayons marginaux du cône de lumière arriveront sur l’optique avec un angle plus fort et ces rayons marginaux sortiront ainsi de l’optique avec un angle plus plat.

La position des sources lumineuses peut être pivotée autour d’un axe de rotation vertical si l’information de position de l’œil indique que la position de l’œil est latéralement au-delà de la plage de tolérance. On peut ainsi par exemple basculer également l’afficheur. L’afficheur peut être relié à l’optique. La position de la source lumineuse est pivotée autour de l’axe horizontal de rotation si la position de l’œil se trouve verticalement au-delà de la plage de tolérance. En pivotant la source lumineuse, on pivote l’axe optique de l’appareil d’affichage du champ d’observation. L’optique est alors inclinée par rapport à l’axe optique.

La position de la source lumineuse s’adapte si l’information de position de l’œil indique que cette position est déviée de la zone centrale du champ d’observation. La zone centrale est le milieu ou le centre d’observation. La position de la source lumineuse sera adaptée d’autant plus fortement que la position de l’œil sera écartée de la zone centrale.

La position de la source lumineuse peut s’adapter pas-à-pas, ce qui réduit les moyens à mettre en œuvre pour l’adaptation. La position de la source lumineuse peut par exemple s’adapter dans des intervalles de temps prédéfinis. De même, on peut modifier la position de la source lumineuse selon une étape prédéfinie lorsqu’on dépasse la plage de tolérance. L’invention a également pour objet un dispositif pour appliquer les étapes du procédé, pour commander ou transposer le procédé. Le dispositif permet de répondre rapidement et efficacement au problème posé.

Le dispositif, selon l’invention, est un appareil électrique qui traite les signaux des capteurs et génère des signaux de commande et/ou des signaux de données en fonction de ce traitement. Le dispositif comporte une interface sous la forme d’un circuit et/ou d’un programme. Dans le cas d’une réalisation sous la forme d’un circuit, les interfaces font par exemple partie d’un système ASIC (circuit dédié) qui comporte les différentes fonctions du dispositif. Mais, il est également possible d’avoir des interfaces propres, avec des circuits intégrés ou qui sont au moins partiellement formées avec des composants discrets. Dans le cas d’une réalisation sous la forme d’un programme, les interfaces sont des modules de programme existant par exemple dans le mircrocontrôleur à côté d’autres modules de programme. L’appareil d’affichage du champ d’observation, selon l’invention, comporte un dispositif de réglage du champ d’information comme cela a été indiqué ci-dessus.

Selon une autre caractéristique, l’invention a pour objet un produit de programme d’ordinateur ou plus simplement un programme d’ordinateur avec un code programme enregistré sur un support de mémoire lisible par une machine telle qu’une mémoire semi-conductrice, un disque dur ou une mémoire optique pour exécuter, appliquer, et commander les étapes du procédé, selon les développements ci-dessus, en particulier lorsque le produit-programme ou programme est exécuté sur un ordinateur ou un calculateur.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’exemples de procédés et de dispositifs de réglage de la plage d’observation d’un appareil d’affichage de champ d’observation, représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un véhicule avec un exemple de réalisation d’un appareil d’affichage de champ d’observation, - la figure 2 montre un véhicule avec un exemple d’appareil auto stéréoscopique d’affichage de champ d’observation, - la figure 3 est un schéma par bloc d’un exemple de dispositif pour régler la plage d’observation d’un appareil d’affichage de champ d’observation, - la figure 4 est un schéma fonctionnel montrant la génération d’une plage d’observation d’un appareil d’affichage de champ d’observation, selon un exemple de réalisation, - la figure 5 montre un exemple de scène de conduite avec un affichage de champ d’observation, - la figure 6 montre un exemple de chemin du faisceau d’un appareil d’affichage de champ d’observation, - la figure 7 montre un exemple de chemin du rayon d’un appareil d’affichage de champ d’observation pour le réglage de la plage d’observation de l’appareil d’affichage, - la figure 8 est un exemple de schéma de différents domaines d’une plage d’observation, - la figure 9 est un ordinogramme simplifié du procédé de réglage d’une plage d’observation d’un appareil d’affichage de champ d’observation selon un exemple de réalisation.

Description et modes de réalisation

La figure 1 montre un véhicule 100 comportant un appa reil d’affichage de champ d’observation 102 selon un exemple de réalisation. L’appareil d’affichage de champ d’observation 102 utilise un générateur d’images 104 et une optique 106 pour projeter une information d’image 108 sur un écran virtuel 110 qui semble flotter pour l’observateur 112, à une certaine distance de projection du pare-brise 114 du véhicule 100. L’appareil d’affichage de champ d’observation 102 est un afficheur tête haute 102. Le générateur d’images 104 est encore appelé unité de générateur d’images PGU. Le pare-brise 114 fait ici au moins partiellement partie de l’optique 106.

La figure 1 montre la structure schématique d’un afficheur tête haute 102. L’afficheur tête haute 102 forme le plan image de l’unité de générateur d’images 104 à l’aide de l’optique tête haute 106, sous forme d’une image virtuelle devant le véhicule. Le conducteur 112 perçoit ainsi une image agrandie générée par l’unité de générateur d’images 104. Cette image se superpose à la scène de conduite et se trouve à une distance définie du pare-brise 114 sur l’écran virtuel 110. On peut utiliser des modules LCD comme éléments générateurs d’images de l’unité de générateur d’images 104. L’image virtuelle représentée est une image agrandie de l’affichage, générée par l’unité de générateur d’images 104. C’est pourquoi, l’optique 106 doit avoir un certain agrandissement. L’agrandissement nécessaire augmente avec la distance de l’écran virtuel 110 car l’image fournie par l’unité de générateur d’images 104 sera plus fortement agrandie pour être perçue à une plus grande distance dans le champ d’observation du conducteur 112. L’afficheur tête haute 102 peut générer un écran 110 à une distance d’environ 15 m.

Dans le champ de lumière inverse, l’agrandissement de l’optique 106 focalise le rayon solaire sur le générateur d’images 104 pour la lumière solaire incidente. Le générateur d’images 104 risque de chauffer et d’atteindre une température qui le détruit. L’élévation de température dans des systèmes 102 utilisant des cristaux liquides LCD est critique car le module peut être endommagé de façon définitive dés qu’il atteint une température de 100°C. Dans le cas d’une température d’environ 95°C, on a une délamination du filtre polaire ; à 105°C, il se développe un cristal liquide isotrope et à 125°C le dommage des cristaux liquides est définitif.

La figure 2 montre un véhicule 100 équipé d’un appareil d’affichage de champ d’observation auto stéréoscopique 102 correspondant à un exemple de réalisation. L’appareil d’affichage de champ optique 102 correspond pour l’essentiel à l’appareil d’affichage de champ d’observation de la figure 1. Le générateur d’images 104 fournit une information d’image droite 200 pour l’œil droit de l’observateur 112 et une information d’image gauche 202 pour l’œil gauche de l’observateur 112. Le décalage entre l’information d’image droite 200 et l’information d’image gauche 202 permet une représentation spatiale pour l’observateur 112.

La figure montre le fonctionnement de principe d’un afficheur tête haute auto-stéréoscopique 102. Le système d’afficheur HUD, auto stéréoscopique 102, utilise des images partielles 200, 202 distinctes pour l’œil gauche et l’œil droit, pour générer un effet de relief comme au cinéma. L’unité de générateur d’images 104 génère à cet effet les deux images partielles 200, 202. L’optique 106 transmet la lumière des images partielles 200, 202 à chaque œil dans une boîte oculaire plus petite.

La figure 3 montre un schéma par blocs d’un dispositif 300 pour régler la plage d’observation 302 d’un appareil d’affichage de champ d’observation 102 selon un exemple de réalisation. La plage d’observation 302 peut être considérée comme une boîte oculaire. L’appareil d’affichage de champ d’observation 102 correspond, pour l’essentiel, à celui présenté aux figures 1 et 2 ; il est destiné à être installé dans un véhicule.

Le dispositif 300 comporte une unité de calcul 304 et une unité d’entrainement 306. L’unité de calcul 304 est reliée à un système de saisie 308 pour saisir la position 310 des yeux de l’observateur 112 ; il lit l’information de position 312 de la position des yeux 310 du système de saisie 308. L’unité de calcul 304 utilisant l’information de position des yeux 312 calcule l’information de position 314 de la source lumineuse. L’information de position 314 de la source lumineuse représente la position 316 de la source lumineuse 318 adaptée à la position 310 des yeux pour l’appareil d’affichage de champ d’observation 102 par rapport à l’optique 106 de l’appareil d’affichage de champ d’observation 102. La source lumineuse 318 fait partie du générateur d’images 104 non représenté ici. L’information de position 314 de la source lumineuse est transmise à l’unité d’entrainement 306. L’unité d’entrainement 306 règle la position 316 de la source lumineuse en fonction de l’information de position 314. En modifiant la position de la source lumineuse 316, on modifie le champ d’observation 302.

Si la position des yeux 310 sort de la plage de tolérance 320 dans le champ d’observation 302, on asservit la position 316 de la source lumineuse. Dans un exemple de réalisation, on réduit la distance 322 de la source lumineuse par rapport à l’optique 106 lorsque la distance d’observation 324 entre le pare-brise 114 et la position des yeux 310 augmente. La source lumineuse 318 est déplacée par l’unité d’entrainement 306 de façon linéaire sur l’axe optique 326 de l’appareil d’affichage de champ d’observation 102.

Dans le cas de l’exemple présenté, la correction de la distance 324 de la boîte oculaire 302 de l’afficheur tête haute auto stéréoscopique 102 pour un œil se fait lorsque l’observateur 112 se déplace en se rapprochant ou s’écartant du pare-brise 114.

La figure 4 est un schéma fonctionnel montrant la génération de la plage ou du champ d’observation 302 d’un appareil d’affichage de champ d’observation 102, selon un exemple de réalisation. L’appareil d’affichage de champ d’observation 102 correspond pour l’essentiel à l’un des appareils d’affichage de champ d’observation des figures précédente. Le générateur d’images 104 comporte une source lumineuse 318 et un afficheur à cristaux liquides 400 éclairé par la source lumineuse 318. A partir de l’afficheur à cristaux liquides 400, la lumière de la source lumineuse 318 arrive dans l’optique 106 de l’appareil d’affichage de champ d’observation 102. L’optique 106 est représentée ici d’une manière très simplifiée. L’optique 106 dirige la lumière émise par la source lumineuse 318 et la focalise dans le champ d’observation 302. La lumière arrivant dans l’optique 106 diverge et la lumière sortant de l’optique 106 converge.

Aussi longtemps qu’un œil 402 de l’observateur se trouve dans le champ d’observation 302, l’œil 402 pourra saisir au moins une partie prédéfinie de l’afficheur à cristaux liquides 400. En particulier, l’afficheur à cristaux liquides 400 pourra être saisi en totalité dans le champ d’observation 302.

Lorsque la lumière sort du champ d’observation 302, elle diverge. Si l’œil 402 est plus proche de l’optique 106 ou plus éloignée de l’optique 106 que le champ d’observation 302, l’œil 402 ne saisira que partiellement l’afficheur à cristaux liquides 400 et ainsi il ne percevra que partiellement l’information d’image.

On organise le champ d’observation 302 pour que l’œil 402 puisse percevoir de nouveau complètement l’information d’image, en adaptant la position 316 de la source lumineuse du générateur d’images 104 jusqu’à ce que la lumière converge de nouveau dans l’œil 402.

En d’autres termes, on compense le décalage (z) pour la position de l’œil 402 du conducteur dans l’afficheur tête haute auto stéréoscopique 102.

La conception d’un afficheur tête haute 102, suppose une distance fixe entre l’œil 402 de l’observateur et le pare-brise. Le rayonnement de chaque pixel de l’afficheur 400 de l’unité de générateur d’images 104 est formé pour que le pixel puisse être vu à partir de la boîte oculaire de destination 302. Cela signifie que le cône de rayonnement éclaire la boîte oculaire 302 si possible sans dépasser de la zone. La forme du cône de rayonnement nécessaire pour cela est en général une forme pyramidale.

Si toutefois l’observateur se rapproche du pare-brise ou s’en écarte, les boîtes oculaires 302 correspondant aux différentes positions de l’afficheur 400 ne seront plus superposées de manière correcte. Il en résulte que dans certaines circonstances, l’observateur ne percevra plus le contenu complet de l’image dans le champ d’observation/plage de la boîte oculaire 302. Ce problème peut, par exemple, se présenter lorsque la position du siège du conducteur change.

La solution proposée ici enregistre la position (z) de l’œil 402 du conducteur par un système de poursuite de tête et utilise cette information pour asservir la source lumineuse 318 de l’unité de générateur d’images 104 de l’afficheur tête haute 102 pour que la boîte oculaire 302 soit adaptée à la position du conducteur dans la direction (z).

On corrige la caractéristique d’émission de la lumière par l’unité de générateur d’images 104 pour compenser le mouvement de l’œil 402 du conducteur dans la direction (z) pour que la boîte oculaire 302 associée à l’œil 402 se trouve à la position (z) de l’œil 402 du conducteur. L’adaptation (z) dans la plage dans laquelle l’œil 402 du conducteur peut percevoir l’image de l’afficheur tête haute 102 augmente ; on adapte ainsi le système aux positions assises des différents conducteurs du véhicule. On améliore l’homogénéité de l’image dans la plage (z) de la position de l’observateur.

On peut réduire les dimensions dans la conception de la boîte oculaire 302 par la correction car la plage (z) utile dépend de la largeur de la boîte oculaire et ces dimensions peuvent être plus petites si l’on augmente d’une autre manière.

En concevant une boîte oculaire 302 plus mince, on augmente la luminosité de l’image.

On a représenté de façon imagée le décalage (z) de l’observateur. La figure montre comment est générée la boîte oculaire 302. On a représenté l’unité de générateur d’images PGU 104 avec en sortie par exemple un afficheur LCD 400. Chaque pixel de l’afficheur LCD 400 rayonne de la lumière qui éclaire un petit champ d’observation de boîte oculaire 302 pour l’œil 402. L’optique HUD 106 est représenté ici de manière simplifiée sous la forme d’une lentille fonctionnant comme une loupe. A une distance déterminée de l’optique HUD 106, les plages des différents pixels de l’afficheur se superposent et font apparaître l’image globale. Cela correspond à la distance de conception pour l’œil 402 du conducteur. Mais, si le conducteur s’écarte de l’optique HUD 106, c’est-à-dire du pare-brise ou s’en rapproche, les plages visibles des différents pixels s’écartent. Il en résulte que le conducteur ne perçoit plus tous les pixels et ne peut plus voir l’image complète.

Sans la possibilité de correction de cet effet, la plage (z) se rétrécit en ce que le conducteur ne peut se déplacer sans couper l’image ou sans d’autres effets négatifs comme l’assombrissement de l’image ou une dérive des couleurs.

Dans le cas de l’exemple présenté, la position (z) de la boîte oculaire 302 est asservie à l’œil 402 du conducteur pour éviter de tels effets négatifs.

La plage (z) dans laquelle l’œil 402 du conducteur peut se déplacer sans nécessité d’asservissement, dépend de nombreux facteurs. Parmi ceux-ci, il y a la largeur de la boîte oculaire 302 mais aussi par exemple, le temps de latence de l’asservissement mécanique en fonction des mouvements de la tête vers la gauche ou la droite ou encore l’homogénéité de l’image obtenue pour les différentes positions de l’œil 402 dans la boîte oculaire 302. Il est souhaitable d’avoir des boîtes oculaires 302 étroitement délimitées car ainsi la diaphonie de la lumière d’une image partielle en direction de l’autre œil sera faible et la luminosité de l’image sera homogène pour les différentes positions de l’œil 402 dans la boîte oculaire 302. Des boîtes oculaires 302 très strictement délimitées s’obtiennent par exemple par un rétro éclairage holographique. Les boîtes oculaires 302 strictement délimitées font que le décalage (z) avec l’écartement des boîtes oculaires 302 dans différentes plages d’affichage est perçu plus rapidement. En particulier, pour de tels concepts, la compensation proposée ci-dessus, a une importance particulière.

Le décalage (z) de l’œil 402 du conducteur peut être asservi en continu. De même, le décalage (z) de l’œil 402 peut se faire par étape. De grandes différences pour la position (z), nécessaire de la boîte oculaire 302, résultant surtout d’un changement de conducteur et à son réglage de la position du siège dans le véhicule. La plage (z) que doit traiter le système est ici particulièrement élevée alors que pendant la conduite, la plage est limitée à une dynamique faible. Pour une conception appropriée du système, on peut utiliser la plage (z) tolérée par le système ou encore un asservissement en quelques étapes peut-être suffisant.

Comme n’importe quelle variation dans la direction (z) peut être directement compensée, cela réduit les exigences de précisions de la saisie de la position (z) de l’œil par le système de poursuite de tête.

Un procédé pour déterminer la distance (z) consiste à prendre deux images de caméra dans des directions différentes et déterminer ainsi la distance par triangulation après que le traitement des images, aura reconnu le visage et déterminé la position des yeux sur les images. Un tel système a une précision suffisante pour la saisie de la position (z).

On peut également détecter la direction du regard du conducteur par un système de caméra enregistrant les réflexions sur la pupille de l’œil. En principe, un tel système convient pour déterminer la distance (z). L’information relative à la distance (z) peut s’obtenir en principe avec différents systèmes de poursuite et la distance est ainsi disponible pour les concepts proposés.

En d’autres termes, la figure 4 est un schéma de principe du fonctionnement de génération de la boîte oculaire dans un afficheur tête haute auto-stéréoscopique 102 pour l’un de deux yeux. L’afficheur 400 de l’unité de générateur d’images 104 rayonne la lumière par chaque pixel pour éclairer une petite boîte oculaire 302 associée à l’œil 402. L’optique HUD 106 est représentée ici de manière simplifiée sous la forme d’une lentille ayant une fonction de loupe. A la distance de conception à laquelle doit se trouver l’œil 402 du conducteur, on combine les plages des différents pixels de l’afficheur 400 pour faire apparaître l’image globale. Si le conducteur se déplace toutefois par rapport à l’optique tête haute 106, c'est-à-dire par rapport au pare-brise en se rapprochant ou en s’écartant, les plages visibles des différents pixels s’écartent. Il en résulte que le conducteur ne percevra plus tous les pixels et ne verra plus l’image complète.

Si l’on rapproche la source LED 318 de l’afficheur 400, les rayons émis divergent plus et arrivent avec un angle d’incidence plus fort dans l’optique 106. Comme la réfraction de l’optique 106 reste la même, le point d’intersection du cône de rayonnement se déplace vers la droite et les rayons extrêmes, sortants, sont plus plats.

La figure 5 est la représentation d’une scène de conduite 500 avec un appareil d’affichage de champ d’observation 502 selon un exemple de l’invention. La scène de conduite 500 est représentée sous l’angle d’observation du conducteur et correspondant à une scène sur une chaussée à plusieurs voies avec plusieurs autres véhicules circulant dans le même sens. L’affichage du champ d’observation 502 est assuré ici par l’appareil d’affichage de champ d’observation décrit précédemment. La source lumineuse mobile permet au conducteur de percevoir le champ d’observation 502 même s’il écarte sa tête de la position déterminée vers une position moins précise.

La figure 6 montre le chemin du faisceau 600 d’un appareil d’affichage de champ d’observation 102 selon un exemple de réalisation. L’appareil d’affichage de champ d’observation 102 correspond pour l’essentiel à l’appareil d’affichage de champ d’observation de la figure 3. En plus, on a figuré des rayons lumineux sélectionnés 602 de la source lumineuse 318 qui à la traversée de l’appareil d’affichage de champ d’observation 102, arrive jusque dans le champ d’observation 302. L’optique 106 est constituée d’au moins une matrice de microlentilles 604, d’un miroir de forme libre 606 et du pare-brise 114. La matrice de microlentilles 604 est combinée à un afficheur à cristaux liquides 400.

Pour simplifier, on a représenté uniquement le chemin du faisceau 600 pour le champ d’observation 302 de l’appareil d’affichage de champ d’observation auto stéréoscopique 102. Le second champ d’observation 302 est réalisé par une source lumineuse distincte et le même afficheur 400 ou par la même source lumineuse 318 et un autre afficheur ou par la même source lumineuse et un afficheur approprié. On utilise la même optique 106.

La figure montre un afficheur tête haute 102 avec une matrice de microlentilles 604 pour l’unité de générateur d’images 104. L’unité de générateur d’images 104 utilise un rétro-éclairage par LED 318 et un jeu de deux matrices de microlentilles 604 pour former le cône de rayonnement de sortie de l’afficheur 400. L’afficheur 400 lui-même, est constitué par un miroir de forme libre 606 et le pare-brise 114.

La source lumineuse LED 318 est installée derrière la matrice de microlentilles 604 pour que les directions principales nécessaires de rayonnement forment le cône de rayonnement sur l’afficheur 400. On forme le cône lui-même en plaçant les matrices de microlentilles 604 directement derrière l’afficheur LCD 400. Les matrices sont par exemple des matrices de lentilles cylindriques 604, c’est-à-dire que leur réfraction n’agit que dans la direction horizontale ou dans la direction verticale. Les microlentilles 604 étalent la lumière directement derrière l’afficheur 400 en formant ainsi le cône de rayonnement proprement dit. Comme les matrices 604 sont distinctes, la largeur des cônes de rayonnement dans la direction horizontale et celle dans la direction verticale se règlent indépendamment l’une de l’autre.

En plaçant une seconde source lumineuse, on génère l’autre boîte oculaire 302 pour le second œil. Pour commuter suffisamment rapidement avec des entraînements autonomes, séquentiellement dans le temps, entre les deux images partielles, celle pour l’œil gauche et celle pour l’œil droit, on peut également utiliser un second afficheur LCD avec un diviseur de faisceau et une optique rétro-éclairée qui lui est propre.

La figure 7 représente un chemin de faisceau 600 d’un appareil d’affichage de champ d’observation 102 pour le réglage du champ d’observation 302 par l’appareil 102 selon un exemple de réalisation. L’appareil d’affichage de champ d’observation 102 correspond pour l’essentiel à l’appareil d’affichage de champ d’observation de la figure 6. Ici, on a en plus un axe de rotation vertical 700 pour la source lumineuse 318, pour pouvoir décaler sur le côté, la source lumineuse 318 et déplacer le champ d’observation 302 vers le côté, par exemple, lorsque l’œil de l’observateur s’écarte vers le côté du champ d’observation 302. La source lumineuse 318 peut être basculée sur le côté, avant que l’œil ne quitte le champ d’observation 302.

Selon un exemple de réalisation, la source lumineuse pivote verticalement autour d’un axe horizontal. Cela permet de déplacer verticalement le champ d’observation 302 si l’œil risque de sortir vers le haut ou vers le bas du champ d’observation 302. La source lumineuse 318 est basculée vers le haut ou vers le bas avant que l’œil ne quitte le champ d’observation 302.

La figure indique également la direction de mouvement 702 dans le chemin optique de l’appareil d’affichage de champ d’observation 102, le long de laquelle on peut déplacer la source lumineuse 318 pour déplacer le champ d’observation 302 le long du chemin optique. Par exemple, on réduit la distance entre le pare-brise 114 et le champ d’observation 302 si l’œil de l’observateur se rapproche du pare-brise 114. De même, on augmente la distance par rapport au pare-brise 114 si l’œil s’éloigne du pare-brise 114.

En d’autres termes, on a représenté la l’axe de pivotement 700 correspondant à la conception de la figure 6 pour l’asservissement. On a également représenté la correction 702 de la compensation du décalage (z), en variant la distance entre la source lumineuse LED 318 et l’afficheur 400.

Pour asservir la boîte oculaire 302 en fonction des mouvements de la tête, on utilise un système de poursuite de tête qui détecte la position des yeux du conducteur à l’aide d’un système de caméra. La position des yeux est transmise à l’unité de générateur d’images 104. Celle-ci asservit les boîtes oculaires/champ d’observation 302 en asservissant la source lumineuse 318 et/ou l’afficheur 400 autour de l’axe de rotation/pivotement 700. Si l’on tourne la source lumineuse LED 318 avec l’afficheur 400 et les unités MLA 604 autour de l’axe de rotation 700 représenté, la position de la boîte oculaire/champ d’observation 302 se déplace. En variante, on peut ne tourner que la source lumineuse LED 318 autour de l’axe de rotation 700 correspondant.

Pour compenser le décalage (z) de l’observateur, selon la proposition présentée ici, on peut en outre asservir la source lumineuse LED 318 pour asservir la boîte oculaire 302 en fonction de la distance de l’œil du conducteur. La distance entre la source lumineuse 318 et l’afficheur 400 varie ainsi.

La figure 8 est une représentation comparant différents domaines d’un champ d’observation selon un exemple de réalisation. On a représenté trois états 800, 802, 804. Chaque état est représenté par une ligne. Dans chaque ligne, on a cinq domaines l’un à côté de l’autre. On a quatre domaines de coins et un domaine médian. Dans les lignes, on a ainsi un domaine de coin gauche haut, un domaine de coin droit haut, un domaine médian, un domaine de coing gauche bas et un domaine de coin droit bas.

Le premier état 800 représente l’état normal pour lequel l’œil de l’observateur se trouve dans le champ d’observation.

Le second état 802 représente un état décalé dans lequel l’œil s’est éloigné d’une certaine distance du champ d’observation. Dans cette représentation apparaissent les parties assombries 806 au bord.

Le troisième état 804 représente l’état adapté. L’œil se trouve au même endroit que dans le second état mais contrairement à celui-ci la position des sources lumineuses a été adaptée de sorte que les parties assombries au bord 806 n’apparaissent plus.

On a représenté une simulation de l’éclairage de la boîte oculaire de l’œil droit pour un décalage (z) de l’œil de l’observateur. Les différentes images montrent comment les différentes positions de l’afficheur éclairent la boîte oculaire. Par colonne, de la gauche vers la droite, on a représenté une position gauche haute, une position droite haute, le milieu de l’afficheur, une position gauche basse et une position droite basse, en allant de la gauche vers la droite. La première ligne 800 montre l’éclairage pour un observateur à la distance de conception pour laquelle est réglée l’optique HUD. La boîte oculaire est éclairée régulièrement par chaque point d’affichage.

La seconde ligne 802 montre l’éclairage pour une distance augmentée de 8 cm entre l’œil de l’observateur et le pare-brise. Alors que le point central d’affichage est encore observé à partir de chaque position dans la boîte oculaire, le décalage des boîtes oculaires pour les zones marginales de l’afficheur s’écarte de la position de destination. Sans compenser, on ne peut plus observer tout le contenu de l’image dans les zones marginales de la boîte oculaire.

La dernière ligne 804 montre l’éclairage avec une compensation par le décalage de la diode LED. La diode LED a été rapprochée de 3 cm de l’afficheur en direction du milieu de l’afficheur à partir de la distance initiale de 26 cm. Comme le montre l’image, la dérive des boîtes oculaires sera dans une très large mesure compensée par le décalage de la diode LED.

La figure 9 montre un ordinogramme très simplifié d’un procédé 900 de réglage du champ d’observation d’un l’appareil d’affichage de champ d’observation selon un exemple de réalisation de l’invention. Le procédé 900 se compose d’une étape 902 dans laquelle on enregistre l’information de la position de l’œil. Cette information de position de l’œil se présente, par exemple, sous la forme de données ou d’un signal électrique arrivant par une interface. L’information de position de l’œil contient une information relative à la position d’au moins un œil de l’observateur utilisant l’appareil d’affichage de champ d’observation. Dans l’étape 904, on adapte la position de la source lumineuse de l’appareil d’affichage de champ d’observation par rapport à l’optique de cet appareil si l’information de l’œil indique que la position de l’œil de l’observateur du champ d’observation se trouve au-delà de la plage de tolérance associée à ce champ d’observation.

NOMENCLATURE DES PRINCIPAUX ELEMENTS 100 Véhicule 102 Appareil d’affichage de champ d’observation 104 Générateur d’images

106 Optique / optique HUD 108 Information d’image 110 Ecran virtuel 112 Observateur 114 Pare-brise 201 Information d’image droite / image partielle 202 Information d’image gauche / image partielle 302 Champ d’observation / boîte oculaire 308 Système de saisie 310 Position de réglage du champ d’observation / position d’un œil de l’observateur 312 Information de la position de l’œil 314 Information de la position de la source lumineuse 316 Position de la source lumineuse 318 Source lumineuse 320 Plage de tolérance 324 Distance de la boîte oculaire

400 Afficheur à cristaux liquides / afficheur LCD 402 Oeil 500 Scène de conduite 502 Champ d’observation 600 Chemin du faisceau 602 Rayon lumineux 604 Matrice de microlentilles 606 Miroir de forme libre 700 Axe de rotation 800, 802, 804 Etat du champ d’observation 806 Partie assombrie 900 Ordinogramme du procédé 902, 904 Etapes du procédé

Claims (6)

1. RE VEND I C ATI Q N S 1°) Procédé (900) pour régler le champ d’observation (302) d’un appareil d’affichage de champ d’observation (102), selon lequel une étape d’adaptation (904) adapte la position (316) de la source lumineuse (318) de l’appareil d’affichage de champ d’observation (102) par rapport à l’optique (106) de l’appareil d’affichage (102) si l’information de position de l’œil (312) indique que la position de l’œil (310) de l’observateur (112) du champ d’observation (302) se trouve en dehors de la plage de tolérance (320) du champ d’observation (302), caractérisé en ce que l’étape (904) d’adaptation de la position de la source lumineuse (316), adapte axialement cette position sur un chemin optique (326) de l’appareil d’affichage de champ d’observation (102) si l’information de position de l’œil (312) indique que l’éloignement de l’œil (324) de l’observateur (112) se situe au-delà de la plage de tolérance (320).
2. 2°) Procédé (900) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape (904) d’adaptation diminue la distance (322) entre la source lumineuse (318) et l’optique (106) si l’information de position de l’œil (312) indique que la distance de l’œil (324) est supérieure à un seuil.
3. 3°) Procédé (900) selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l’étape (904) d’adaptation de la position de la source lumineuse (316) bascule cette position autour d’un axe de rotation vertical (700) si l’information de position de l’œil (312) indique que la position de l’œil (310) est décalée latéralement au-delà de la plage de tolérance (320).
4. 4°) Procédé (900) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’étape (904) d’adaptation de la position de la source lumineuse (316), bascule cette position autour d’un axe de rotation horizontal si l’information de position de l’œil (312) indique que la position de l’œil (310) se situe verticalement au-delà de la plage de tolérance (320).
5. 5°) Procédé (900) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’étape (904) d’adaptation adapte la position de la source lumineuse (316) si l’information de position de l’œil (312) indique que la position de l’œil (310) diffère de la zone centrale du champ d’observation (302).
6. 6°) Procédé (900) selon Pune des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que Pétape d’adaptation (904) adapte pas-à-pas la position de la source lumineuse (316), 7°) Dispositif (300) pour régler un champ d’observation (302) appliquant le procédé (900) selon Pune quelconque des revendications 1 à 6, selon lequel une étape d’adaptation (904) adapte la position (316) de la source lumineuse (318) de l’appareil d’affichage de champ d’observation (102) par rapport à l’optique (106) de l’appareil d’affichage (102) si l’information de position de l’œil (312) indique que la position de l’œil (310) de l’observateur (112) du champ d’observation (302) se trouve en dehors de la plage de tolérance (320) du champ d’observation (302). 8°) Appareil d’affichage de champ d’observation (102) comportant un dispositif (300) pour régler le champ d’observation selon la revendication 7, 9°) Programme d’ordinateur appliquant le procédé (900) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 et support de mémoire lisible par une machine comportant ce programme d’ordinateur.