FR3043798A1 - Combineur, afficheur tete haute et procede de fabrication d'un combineur - Google Patents

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Abstract

Un combineur (10) pour afficheur tête haute comprend une première face (Φ1) destinée à recevoir un rayonnement lumineux généré par un dispositif de projection et une seconde face (Φ2) opposée à la première face (Φ1) ; Une lame quart d'onde (18) est interposée entre la première face (Φ1) et la seconde face (Φ2). Un afficheur tête haute comprenant un tel combineur et un procédé de fabrication d'un combineur sont également proposés.

Description

Combineur, afficheur tête haute et procédé de fabrication d’un combineur Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne le domaine des afficheurs tête haute, destinés à équiper par exemple les véhicules automobiles.
Elle concerne plus particulièrement un combineur, un afficheur tête haute et un procédé de fabrication d’un combineur. L’invention s’applique particulièrement avantageusement dans le cas où un conducteur d’un véhicule équipé d’un tel afficheur tête haute peut être amené à porter des lunettes polarisantes.
Arriere-plan technologique
Dans les afficheurs tête haute, par exemple pour véhicule automobile, un faisceau lumineux généré par un dispositif de projection est en partie réfléchi par un combineur en direction des yeux de l’utilisateur de manière à créer pour ce dernier une image virtuelle dans son champ de vision.
On peut notamment utiliser en tant que combineur le pare-brise du véhicule. Afin que l’utilisateur voie clairement l’image réfléchie même lorsqu’il porte des lunettes de soleil polarisantes, il est connu de placer une couche biréfringente au niveau du pare-brise. Précisément, il connu d’utiliser une lame demi-onde de manière à transformer en lumière polarisée p (non bloquée par les lunettes polarisante) la lumière polarisée s réfléchie de manière prépondérante au sein du pare-brise.
Toutefois, les résultats obtenus dépendent de la polarisation du faisceau incident (émis par le dispositif de projection).
Objet de l’invention
Dans ce contexte, la présente invention propose un combineur pour afficheur tête haute, comprenant une première face destinée à recevoir un rayonnement lumineux généré par un dispositif de projection, et une seconde face opposée à la première face, caractérisé en ce qu’une lame quart d’onde est interposée entre la première face et la seconde face.
Ainsi, quelle que soit la polarisation du faisceau incident émis par le dispositif de projection, une partie substantielle de celui-ci ressort en direction du conducteur (après réflexion à l’intérieur du combineur, au niveau de la seconde face susmentionnée) sous forme de lumière polarisée p, laquelle n’est pas bloquée par les lunettes polarisantes que porte éventuellement le conducteur.
Ceci permet notamment d’éviter des contraintes relatives à la polarisation du faisceau émis par le dispositif de projection.
Selon des caractéristiques optionnelles, et donc non limitatives : - le combineur comprend un insert biseauté ; - la lame quart d’onde est déposée sur l’insert biseauté ; - l’insert biseauté est reçu entre deux lames de verre ; - la première face est formée sur l’une desdites lames de verre et/ou la seconde face est formée sur l’autre desdites lames de verre ; - la lame quart d’onde est reçue entre l’insert biseauté et une desdites lames de verre ; - le combineur forme un pare-brise du véhicule dans lequel est installé l’afficheur tête haute. L’invention propose également un afficheur tête haute comprenant un dispositif de projection et un combineur tel que mentionné ci-dessus. L’invention propose enfin un procédé de fabrication d’un combineur comprenant une première lame de verre formant une première face destinée à recevoir un rayonnement lumineux généré par un dispositif de projection et une seconde lame de verre formant une seconde face opposée à la première face, caractérisé ce qu’il comprend les étapes suivantes : - laminage d’une feuille quart d’onde sur un insert biseauté de manière à obtenir un ensemble insert - lame quart d’onde ; - assemblage de la première lame de verre et de la seconde lame de verre avec interposition dudit ensemble.
Dans ce procédé, l’étape d’assemblage peut par exemple comprendre les sous-étapes suivantes : - laminage dudit ensemble sur la première lame de verre de manière à obtenir un nouvel ensemble ; - collage de la seconde lame de verre sur le nouvel ensemble.
Description detaillee d’un exemple de réalisation
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement un afficheur tête haute pour véhicule automobile ; et - la figure 2 représente en détail le combineur de l’afficheur tête haute de la figure 1.
La figure 1 représente schématiquement un afficheur tête haute comprenant un dispositif de projection 20 et un combineur 10, ici le pare-brise du véhicule (automobile) dans lequel est installé cet afficheur tête haute.
Dans un tel afficheur tête haute, un faisceau lumineux émis par le dispositif de projection 20 est en partie réfléchi au niveau du combineur 10 en direction des yeux du conducteur du véhicule de manière à ce que celui-ci ait l’impression de voir une image virtuelle I dans son champ de vision, à l’avant du véhicule.
Le dispositif de projection 20 comprend par exemple un dispositif de formation d’image 22 (réalisé par exemple par un écran à cristaux liquides rétroéclairé) et un miroir de repliement 24, qui réfléchit le faisceau lumineux émis par le dispositif de formation d’image 22 en direction du combineur 10.
Comme déjà indiqué, le combineur 10 est ici le pare-brise du véhicule. En variante, le combineur 10 pourrait être réalisé par une lame semi-transparente dédiée placée dans l’habitacle du véhicule, typiquement entre le pare-brise et les yeux du conducteur.
La figure 2 représente en détail le combineur 10, ici le pare-brise du véhicule dans lequel l’afficheur tête haute de la figure 1 est installé.
Le pare-brise 10 comprend une superposition de plaques (ou lames) transparentes, à savoir : - une première lame de verre 12 ; - une lame quart d’onde 18 ; - un insert biseauté 16 (ou "wedge" selon l’appellation anglo-saxonne), réalisé par exemple en polyvinylbutyral (PVB) ; - une seconde lame de verre 14.
La lame quart d’onde 18 est donc ici reçue entre la première lame de verre 12 et l’insert biseauté 16. En variante, la lame quart d’onde pourrait être reçue entre l’insert biseauté 16 et la seconde lame de verre 14. Selon une autre variante encore, la lame quart d’onde pourrait être disposée sur la surface extérieure de la seconde lame de verre 14. Dans tous ces cas en effet, la lame quart d’onde est traversée deux fois par la lumière vue par le conducteur, une fois avant et une fois après réflexion.
Une telle structure est par exemple obtenue en laminant une feuille (ou film) quart d’onde sur l’insert biseauté 16, puis en laminant l’ensemble sur la première lame de verre 12, et en collant la seconde lame de verre 14 sur la première lame de verre 14 afin d’emprisonner l’insert biseauté 16 portant la lame quart d’onde 18.
Par exemple, des films quart d’onde de type Polatechno PCR-140T ou Zeon ZD+ pourraient être utilisés.
On considère dans la suite que les indices des divers matériaux formant le combineur (ici le pare-brise 10) sont suffisamment proches pour négliger les phénomènes de réfraction et de réflexion lors du passage d’une lame du combineur à une autre lame du combineur.
On a représenté en figure 2 un rayon lumineux Ri émis par le dispositif de projection 20 et incident sur le pare-brise 10, précisément sur la face externe Φι de la seconde lame de verre 14.
Afin de bien comprendre le fonctionnement optique au niveau du pare-brise 10 et les avantages que présente un tel combineur par rapport à ceux de l’art antérieur, on présente successivement ci-dessous le comportement de la lumière incidente polarisée p et celui de la lumière incidente polarisé s.
Pour un rayon lumineux incident Ri polarisé p : du fait des lois de réflexion et de réfraction aux interfaces, la lumière incidente (polarisée p par hypothèse) est très peu réfléchie par la première interface Φι située au niveau de la face externe de la seconde lame de verre 14 et le rayon lumineux référencé R2 en figure 2 sera de faible intensité ; la lumière incidente est pour l’essentiel réfractée au niveau de cette première interface Φ1 (rayon R3 en figure 2) et traverse le pare-brise 10 (et donc successivement la seconde lame de verre 14, l’insert biseauté 16, la lame quart d’onde 18 et la première lame de verre 12), devenant polarisée circulairement après traversée de la lame quart d’onde 18 (on prévoit par exemple pour ce faire que les axes de la lame quart d’onde soient sensiblement à 45° du rayon incident R3), et comprend donc pour moitié une composante s, et pour moitié une composante p ; après réflexion sur la seconde interface Φ2 située au niveau de la face externe de la première lame de verre 12, la polarisation de la lumière (rayon réfléchi R4) est quasiment de type s (la composante p contenue dans la lumière polarisée circulairement incidente sur la seconde interface étant très peu réfléchie) ; la lumière réfléchie au niveau de la seconde interface Φ2 traverse le pare-brise 10 (c’est-à-dire successivement la première lame de verre 12, la lame quart d’onde 18, l’insert biseauté 16 et la seconde lame de verre 14), et reprend donc une polarisation rectiligne après passage à travers la lame quart d’onde ; - la lumière est réfractée au niveau de la première interface Φ1 (située au niveau de la face externe de la seconde lame de verre 14) en direction des yeux du conducteur (rayon R5 en figure 2), en conservant une polarisation rectiligne.
Cette telle lumière polarisée rectilignement est visible même avec des lunettes polarisantes, si bien que le conducteur reçoit une partie substantielle de la lumière et voit ainsi clairement l’image virtuelle I.
Pour un rayon lumineux incident polarisé s : une partie substantielle de la lumière incidente (rayon lumineux R-i) est réfléchie par la première interface Φ1 (située au niveau de la face externe de la seconde lame de verre 14) en direction des yeux du conducteur (rayon lumineux R2), mais cette lumière réfléchie sur la première interface sera bloquée par des lunettes de soleil polarisantes, la partie de la lumière polarisée s réfractée au niveau de la première interface Φ1 (rayon R3 en figure 2) traverse le pare-brise 10 (et donc successivement la seconde lame de verre 14, l’insert biseauté 16, la lame quart d’onde 18 et la première lame de verre 12) et devient donc polarisée circulairement après traversée de la lame quart d’onde 18, comme dans le cas de la lumière incidente de type p décrit ci-dessus, de sorte que la suite du comportement optique est identique à ce qui a été décrit ci-dessus.
Dans le cas d’une lumière de type s incidente sur le combineur (ici le pare-brise 10), on obtient donc également une polarisation rectiligne pour le rayon lumineux R5 réfracté au niveau de la première interface Φ1 (située au niveau de la face externe de la seconde lame de verre 14) en direction des yeux du conducteur, de sorte que les yeux du conducteur recevront une partie substantielle de la lumière (précisément la composante p) même si la composante s est bloquée par des lunettes polarisantes.
Ainsi, quelle que soit la polarisation de la lumière émise par le dispositif de projection 20 et incidente sur le combineur (ici le pare-brise 10), les yeux du conducteur en reçoivent une partie substantielle lorsque ce conducteur porte des lunettes polarisantes. L’utilisation de la lame quart d’onde 18 au sein du combineur n’impose par conséquent aucune contrainte sur la polarisation de la lumière émise par le dispositif de projection 20.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Combineur (10) pour afficheur tête haute, comprenant : - une première face (Φι) destinée à recevoir un rayonnement lumineux généré par un dispositif de projection (20) ; et - une seconde face (Φ2) opposée à la première face (Φ-ι) ; caractérisé en ce qu’une lame quart d’onde (18) est interposée entre la première face (Φ-ι) et la seconde face (Φ2).
  2. 2. Combineur selon la revendication 1, comprenant un insert biseauté (16).
  3. 3. Combineur selon la revendication 2, dans lequel la lame quart d’onde (18) est déposée sur l’insert biseauté (16).
  4. 4. Combineur selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’insert biseauté (16) est reçu entre deux lames de verre (12, 14).
  5. 5. Combineur selon la revendication 4, dans lequel la première face (Φ-ι) est formée sur l’une (14) desdites lames de verre et dans lequel la seconde face (Φ2) est formée sur l’autre (12) desdites lames de verre.
  6. 6. Combineur selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la lame quart d’onde (18) est reçue entre l’insert biseauté (16) et une (12) desdites lames de verre.
  7. 7. Combineur selon l’une des revendications 1 à 6, formant un pare-brise (10).
  8. 8. Afficheur tête haute comprenant un dispositif de projection (20) et un combineur (10) selon l’une des revendications 1 à 7.
  9. 9. Procédé de fabrication d’un combineur (10) comprenant une première lame de verre (14) formant une première face (Φ-ι) destinée à recevoir un rayonnement lumineux généré par un dispositif de projection (20) et une seconde lame de verre (12) formant une seconde face (Φ2) opposée à la première face (Φ1), caractérisé ce qu’il comprend les étapes suivantes : - laminage d’une feuille quart d’onde (18) sur un insert biseauté (16) de manière à obtenir un ensemble insert - lame quart d’onde ; - assemblage de la première lame de verre (14) et de la seconde lame (12) de verre avec interposition dudit ensemble.
  10. 10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, dans lequel l’étape d’assemblage comprend les sous-étapes suivantes : - laminage dudit ensemble sur la première lame de verre (14) de manière à obtenir un nouvel ensemble ; - collage de la seconde lame de verre (12) sur le nouvel ensemble.
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