FR3054899A1 - Dispositif de generation d'images pour ecran et afficheur tete-haute - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de génération d'images (11), comprenant : - une source de lumière (12), - un modulateur de lumière (13) ou un diffuseur, qui est adapté à afficher une image du côté d'une face de sortie, et - un filtre auto-stéréoscopique (14) dont une face d'entrée est tournée vers la face de sortie du modulateur de lumière ou du diffuseur. Selon l'invention, le filtre auto-stéréoscopique s'étend en regard d'une partie seulement de la face de sortie, et il est prévu une plaque de décalage de plan-image (15) qui est située en regard uniquement de la partie restante de la face de sortie.
Description
Titulaire(s) : VALEO COMFORT AND DRIVING ASSISTANCE Société par actions simplifiée.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : VALEO COMFORT AND DRIVING ASSISTANCE.
(54) DISPOSITIF DE GENERATION D'IMAGES POUR ECRAN ET AFFICHEUR TETE-HAUTE.
FR 3 054 899 - A1 (57) L'invention concerne un dispositif de génération d'images (11), comprenant:
- une source de lumière (12),
- un modulateur de lumière (13) ou un diffuseur, qui est adapté à afficher une image du côté d'une face de sortie, et
- un filtre auto-stéréoscopique (14) dont une face d'entrée est tournée vers la face de sortie du modulateur de lumière ou du diffuseur.
Selon l'invention, le filtre auto-stéréoscopique s'étend en regard d'une partie seulement de la face de sortie, et il est prévu une plaque de décalage de plan-image (15) qui est située en regard uniquement de la partie restante de la face de sortie.
Dispositif de génération d’images pour écran et afficheur tete-haute
Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne de manière générale les dispositifs d’aide à la conduite de véhicules automobiles.
Elle concerne plus particulièrement un dispositif de génération d’images, comprenant :
- une source de lumière,
- une plaque d’affichage éclairée par la source de lumière et comprenant une face de sortie sur laquelle peut s’afficher une image, et
- un filtre auto-stéréoscopique dont une face d’entrée est tournée vers la face de sortie de la plaque d’affichage.
Elle concerne également les afficheurs tête-haute et les écrans d’affichage équipés d’un tel dispositif de génération d’images.
Arriere-plan technologique
Pour faciliter et rendre plus sûre la conduite d’un véhicule automobile, on souhaite éviter que le conducteur ne soit forcé de détourner son regard de la route qu’il emprunte.
Pour cela, il est connu d’utiliser un afficheur tête-haute, adapté à projeter des informations (vitesse du véhicule, direction à suivre, ...) à la hauteur du regard du conducteur.
On connaît différents types de technologies d’afficheurs tête-haute, dont l’une d’entre elles utilise un écran permettant de générer une image, laquelle est alors projetée dans le champ de vision du conducteur au moyen d’un jeu de miroirs et de combineur. Le combineur permet notamment de faire en sorte que le conducteur puisse percevoir les informations en superposition de la vue qu’il a de la route.
Avec cette technologie d’afficheur tête-haute, le conducteur perçoit les informations comme si elles se trouvaient affichées dans un plan situé à une distance donnée du conducteur, distance qui est généralement supérieure à celle séparant le conducteur du pare-brise. L’image est donc perçue comme étant bidimensionnelle (on parle d’image 2D).
Une autre technologie consiste à associer à l’écran un réseau de microlentilles, permettant de faire en sorte que le conducteur perçoive deux images différentes avec ses deux yeux.
Avec cette technologie d’afficheur tête-haute, le cerveau du conducteur peut interpréter ces deux images comme formant une seule et même image tridimensionnelle (on parle d’image 3D).
L’inconvénient majeur de cette technologie est qu’elle réduit la définition de l’écran, en ce sens que chaque point de l’image perçue par le conducteur est élaboré au moyen de plusieurs pixels de l’écran.
On connaît par ailleurs un afficheur tête-haute comportant deux écrans permettant d’afficher deux images, et un filtre polarisant qui s’étend entre les deux écrans et qui permet de renvoyer les deux images vers le combineur. L’un de ces écrans comporte un réseau de microlentilles permettant de générer des images tridimensionnelles, tandis que l’autre en est dépourvu.
Cet afficheur tête-haute permet ainsi de bénéficier de l’affichage d’une image 3D et d’une image 2D à haute définition. Il présente toutefois trois inconvénients majeurs, à savoir un coût élevé du fait de l’utilisation de deux écrans, un encombrement considérable et un poids important.
Objet de l’invention
Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose un dispositif de génération d’images peu onéreux, susceptible d’afficher des images 3D, et bénéficiant d’une bonne résolution dans une partie au moins de l’image perçue par le conducteur.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un dispositif de génération d’images tel que défini dans l’introduction, dans lequel le filtre autostéréoscopique s’étend en regard d’une partie seulement de la face de sortie de la plaque d’affichage, et dans lequel il est prévu une plaque de décalage de planimage qui est située en regard uniquement de la partie restante de la face de sortie de la plaque d’affichage.
Ainsi, grâce à l’invention, une partie de l’écran est utilisée pour afficher une image 3D, et une autre partie de l’écran est utilisée pour afficher une image 2D, avec une définition accrue.
L’utilisation d’un seul et unique appareil (en pratique un écran) permet ainsi de réduire les coûts tout en profitant des avantages des images 2D et des images 3D.
La plaque de décalage de plan-image permet quant à elle de compenser le déplacement du plan-image induit par l’épaisseur du filtre auto-stéréoscopique. De cette manière, les images perçues en deux dimensions et en trois dimensions présentent des nettetés identiques.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du dispositif de génération d’images conforme à l’invention sont les suivantes :
- la plaque de décalage de plan-image est une plaque optique de fibres ;
- la plaque de décalage de plan-image est située au contact de la face de sortie de la plaque d’affichage ;
- le filtre auto-stéréoscopique est situé à distance de la face de sortie de la plaque d’affichage ;
- le filtre auto-stéréoscopique comporte un réseau de microlentilles ;
- la plaque de décalage de plan-image présente une épaisseur qui est fonction des caractéristiques du filtre auto-stéréoscopique ;
- la plaque de décalage de plan-image présente une épaisseur qui est fonction de la focale du réseau de microlentilles ;
- la source de lumière est une unité de balayage et la plaque d’affichage est un diffuseur dont une face d’entrée est éclairée par ladite unité de balayage ;
- la plaque d’affichage est un modulateur de lumière qui est adapté à moduler spatialement la lumière émise par la source de lumière ; et
- le modulateur de lumière comporte un écran transmissif dont une face d’entrée est tournée vers la source de lumière.
L’invention propose aussi un écran d’affichage pour habitacle de véhicule automobile, qui comporte :
- un châssis ouvert à l’avant,
- un dispositif de génération d’images tel que précité, enchâssé dans le châssis,
- un calculateur adapté à piloter le dispositif de génération d’images de telle manière qu’il génère une image, et
- un écran de protection dudit dispositif de génération d’images, qui ferme l’ouverture avant du châssis.
L’invention propose également un afficheur tête-haute pour véhicule automobile, qui comporte :
- un dispositif de génération d’images tel que précité,
- un calculateur adapté à piloter le dispositif de génération d’images de telle manière qu’il génère une image, et
- un système de projection adapté à projeter ladite image dans le champ de vision du conducteur du véhicule automobile.
Avantageusement, ledit système de projection comporte au moins un composant optique de grandissement.
Avantageusement aussi, ledit système de projection comporte un combineur se présentant sous la forme d’une vitre optique transparente et partiellement réfléchissante. En variante, le pare-brise peut faire office de combineur, en tirant partie du fait qu’il est partiellement réfléchissant.
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 est une vue schématique d’un afficheur tête-haute conforme à l’invention ;
- les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en coupe d’une partie de l’écran, du filtre auto-stéréoscopique et de la plaque de décalage de plan-image de l’afficheur tête-haute de la figure 1 ;
- la figure 4 est une vue schématique en coupe d’une partie de l’écran et du filtre auto-stéréoscopique de l’afficheur tête-haute de la figure 1 ; et
- la figure 5 est une vue schématique de face d’une partie de l’écran de l’afficheur tête-haute de la figure 1.
Sur la figure 1, on a représenté un afficheur tête-haute 10 destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile.
Cet afficheur tête-haute 10 comprend un dispositif de génération d’images 11 piloté par un calculateur 20, et un système optique de projection 17.
En pratique, le dispositif de génération d’images 11 comprend une source de lumière 12 et une plaque d’affichage au niveau de laquelle se forment les images. Dans le mode de réalisation ici considéré, la plaque d’affichage est formée par un modulateur de lumière 13 qui est adapté à moduler spatialement la lumière émise par la source de lumière 12 pour afficher une image.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le modulateur de lumière 13 est du genre « transmissif » : il comporte un écran d’affichage 13 transmissif et la source de lumière 12 est adaptée à rétroéclairer cet écran.
En variante, comme cela sera décrit infra, le modulateur de lumière pourrait être du genre « réflectif ».
La source de lumière 12 est ici formée par un réseau coplanaire de diodes électroluminescentes, qui sont portées par un circuit imprimé.
L’écran d’affichage 13 est quant à lui ici un écran à cristaux liquides (ou LCD pour Liquid Crystal Displaÿj à transistors en couche mince (ou TFT pour Thin-Film Transistor1'). Comme le montrent les figures 2 et 3, il présente une face d’entrée 13A qui est plane, parallèle au plan du réseau de diodes électroluminescentes, et tournée vers ces diodes électroluminescentes. Il présente également une face de sortie 13B opposée, qui est plane et par laquelle l’image peut être observée.
Comme le montre la figure 1, cet écran d’affichage 13 permet, sous le contrôle du calculateur 20, de générer une image que le système optique de projection 17 va pouvoir projeter dans le champ de vision du conducteur lorsque le regard de ce dernier sera tourné vers la route.
Ce système optique de projection 17 est plus précisément conçu pour projeter une image virtuelle Img dans le champ de vision du conducteur du véhicule.
II comporte à cet effet un système optique de renvoi 18 et un combineur 19 placé dans le champ de vision du conducteur du véhicule. II pourrait éventuellement aussi comporter une lentille de grossissement (non représentée).
Le système optique de renvoi 18, qui comporte ici uniquement un miroir de repliement, permet de renvoyer l’image générée par le dispositif de génération d’images 11 vers le combineur 19.
Le combineur 19 permet de réfléchir cette image de telle manière qu’elle apparaisse au conducteur.
Ici, ce combineur 19 est de préférence disposé dans l’habitacle du véhicule automobile, entre le pare-brise 1 du véhicule et les yeux du conducteur. En variante, le combineur pourrait être formé par le pare-brise lui-même.
Ce combineur 19 comporte une vitre optique courbe transparente et semi-réfléchissante réalisant une fonction de grandissement. Ici, il s’agit d’une pièce injectée en polycarbonate, qui est incurvée de manière à agrandir la taille de l’image virtuelle Img vue par le conducteur.
Le calculateur 20 comprend quant à lui un processeur et une unité de mémorisation, par exemple une mémoire non-volatile réinscriptible ou un disque dur.
L’unité de mémorisation mémorise notamment une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le processeur permet de piloter le dispositif de génération d’images 11 de manière à ce que le conducteur puisse voir des informations s’afficher au travers du combineur 19.
Ici, et c’est plus précisément l’objet de la présente invention, l’afficheur tête-haute 10 est conçu de telle manière que les images virtuelles Img projetées dans le champ de vision du conducteur soient perçues par le conducteur comme étant partiellement tridimensionnelles. Ces images sont plus précisément prévues pour être vues en trois dimensions par le conducteur, sans nécessiter le port de lunettes stéréoscopiques (plus connues sous le nom de « lunettes 3D »).
Pour cela, selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l’invention, le dispositif de génération d’images 11 comporte :
- un filtre auto-stéréoscopique 14, dont une face d’entrée 14A est tournée vers la face de sortie 13B de l’écran d’affichage 13, et qui s’étend en regard d’une partie seulement de la face de sortie 13B de l’écran d’affichage 13, et
- une plaque de décalage de plan-image 15 qui est située en regard uniquement de la partie restante de la face de sortie 13B de l’écran d’affichage 13.
Autrement formulé, le filtre auto-stéréoscopique 14 recouvre une partie de l’écran d’affichage 13 et la plaque de décalage de plan-image 15 recouvre au moins partiellement la partie restante de l’écran d’affichage 13.
De cette manière, l’image générée par le dispositif de génération d’images 11 comporte une zone perçue par le conducteur comme étant tridimensionnelle, et une autre zone perçue par le conducteur comme étant bidimensionnelle.
Le calculateur 20 est alors prévu pour commander l’affichage d’images par l’écran d’affichage 13 compte tenu des caractéristiques du filtre autostéréoscopique 14 et de sa position, de manière que les images virtuelles Img vues par le conducteur soient nettes.
Comme le montrent les figures 2 et 3, le filtre auto-stéréoscopique 14 se présente globalement sous la forme d’une plaque, avec une face d’entrée 14A tournée du côté de la face de sortie 13B de l’écran d’affichage 13, et une face de sortie 14B tournée à l’opposée, par laquelle l’image est observable.
Ce filtre auto-stéréoscopique 14 pourrait se présenter sous la forme d’une barrière de parallaxe.
Ici, de manière préférentielle, le filtre auto-stéréoscopique 14 se présente plutôt sous la forme d’un réseau de microlentilles convergentes offrant au moins deux points de vue distincts.
Par « points de vue distincts », on entend que le dispositif de génération d’images 11 est adapté à afficher simultanément (dans la partie 3D de l’image) deux images bidimensionnelles différentes superposées, pouvant chacune être observée de manière individuelle sous un angle différent de l’angle sous lequel on pourra observer l’autre image.
De cette manière, le conducteur pourra observer simultanément ces deux images bidimensionnelles avec ses deux yeux, de manière que son cerveau puisse reconstruire une image tridimensionnelle.
Dans un premier mode de réalisation, on pourra prévoir que le nombre de points de vue soit égal à deux. Dans ce mode, on fera en sorte que l’angle sous lequel chaque point de vue est observable soit suffisamment grand pour que la partie 3D de l’image reste observable lorsque la tête du conducteur est légèrement décalée par rapport à l’image.
Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de génération d’images 11 offrira plus de deux points de vue, par exemple huit points de vue. De cette manière, le conducteur pourra observer deux images bidimensionnelles avec ses deux yeux, non seulement lorsque sa tête est exactement positionnée dans l’axe du combineur 19, mais également lorsqu’elle est décalé par rapport à cet axe.
Le nombre de points de vue offerts sera toutefois choisi de manière à rester restreint, pour ne pas dégrader trop fortement la définition de la partie 3D de l’image.
Ce filtre auto-stéréoscopique 14 est situé à distance de la face de sortie
13B de l’écran d’affichage 13.
Un élément optiquement neutre 16 est alors interposé entre la face de sortie 13B de l’écran d’affichage 13 et la face d’entrée 14A du filtre autostéréoscopique 14, pour servir de support à ce dernier. II s’agit ici d’une simple plaque de verre, dont les faces contre lesquelles s’appliquent le filtre autostéréoscopique 14 et l’écran d’affichage 13 sont planes et parallèles entre elles.
Le fonctionnement du filtre auto-stéréoscopique 14 sera décrit plus en détail par la suite, en référence aux figures 4 et 5.
Comme cela a été expliqué ci-dessus, l’écran d’affichage 13 crée une image bidimensionnelle dont une partie 2D est prévue pour être directement observée (au travers de la plaque de décalage de plan-image 15) et dont une partie 3D est prévue pour être observée via le filtre auto-stéréoscopique 14.
On notera ici que ce filtre auto-stéréoscopique 14 ne crée pas une image tridimensionnelle mais il permet de partitionner la partie 3D de l’image de manière que les deux yeux du conducteur ne voient pas la même chose et que le cerveau du conducteur puisse reconstruire une image tridimensionnelle. C’est donc par simplification linguistique que dans cet exposé, nous parlerons de la partie 3D de l’image. On comprend donc également que la partie 3D de l’image présente de la même manière que la partie 2D de l’image un plan-image (ou « plan principal image »).
Pour que les parties 2D et 3D de l’image soient vues de manière nette par le conducteur, il est nécessaire qu’elles s’affichent dans un même et unique plan-image situé dans le plan focal du système optique de projection 17.
Or, comme le montrent les figures 2 et 3, le réseau de microlentilles du filtre auto-stéréoscopique 14 a pour effet de décaler le plan-image P1 de la partie 3D de l’image à l’avant du plan-image de la partie 2D de l’image (qui est ici confondu avec la face de sortie 13B de l’écran d’affichage 13).
C’est la raison pour laquelle la plaque de décalage de plan-image 15 est prévue à l’avant de la partie de la face de sortie 13B de l’écran d’affichage 13 qui n’est pas recouverte par le filtre auto-stéréoscopique 14.
Cette plaque permet en effet de décaler le plan-image de la partie 2D de l’image, initialement situé sur la face de sortie 13B de l’écran d’affichage 13, dans le plan-image P1 de la partie 3D de l’image.
De cette manière l’ensemble de l’image générée par le dispositif de génération d’images 11 est située dans un seul et même plan-image P1.
Ici, la plaque de décalage de plan-image 15 est une plaque de fibres optiques (plus connu sous la dénomination anglaise « fiber optical taper »). Une telle plaque est constituée d’un ensemble de fibres optiques cohérentes (parallèles) transmettant avec précision une image depuis sa face d’entrée jusqu’à sa surface de sortie. Elle permet donc bien de décaler le plan-image de la partie 2D de l’image, initialement situé sur la face de sortie 13B de l’écran d’affichage 13, dans le plan-image P1 de la partie 3D de l’image.
L’une des faces de cette plaque de décalage est située au contact de la face de sortie 13B de l’écran d’affichage 13, tandis que sa face opposée s’étend dans le plan-image P1.
On notera, comme le montrent les figures 2 et 3, que ce plan-image P1 pourra être situé à l’avant (figure 2), au niveau ou à l’arrière (figure 3) du réseau de microlentilles, selon les caractéristiques de ce dernier.
La plaque de décalage de plan-image 15 présentera alors une épaisseur ε1, ε2 déterminée en fonction notamment de la focale du réseau de microlentilles.
Sur la figure 1, on a représenté le dispositif de génération d’images 11 comme si le filtre auto-stéréoscopique 14 s’étendait sur une moitié inférieure de l’écran d’affichage 13 et comme si la plaque de décalage de plan-image 15 sur la partie restante de l’écran d’affichage 13.
En pratique, le filtre auto-stéréoscopique 14 pourra être localisé sur une ou des zone(s) bien localisée(s) de l’écran d’affichage 13, où l’on souhaite pouvoir afficher des informations dans des plans différents du plan dans lequel les autres informations s’affichent.
Ainsi, à titre d’exemple, le filtre auto-stéréoscopique 14 pourra s’étendre sur l’ensemble d’un bord de l’écran d’affichage 13.
On peut maintenant décrire de manière plus détaillée, en référence aux figures 4 et 5, comment la partie 3D de l’image est élaborée.
Pour cela, sur la figure 4, on a représenté de manière très schématique, en coupe, une partie de l’écran d’affichage 13 et du filtre auto-stéréoscopique 14.
On y observe que l’écran d’affichage 13 comporte une succession périodique de sous-pixels de couleurs différentes : Rouges (R), Verts (V) et Bleus (B). Chaque triplet de sous-pixels forme un pixel P1, P2, P3, P4.
Chaque sous-pixel présente, de face, une forme rectangulaire ou, comme cela sera décrit ci-après, une forme de parallélogramme.
Chaque sous-pixel est commandé par le calculateur 20 pour transmettre vers le filtre auto-stéréoscopique 14 de la lumière avec une intensité lumineuse déterminée, la sensation colorée résultant alors du mélange des trois couleurs élémentaires dans l'œil du conducteur.
Le filtre auto-stéréoscopique 14 est quant à lui composé de microlentilles L1, L2, L3 dites cylindriques. Il s’agit en pratique de lentilles profilées selon un axe vertical, de sections transversales convexes. Dans l’exemple illustré sur les figures, ces lentilles présentent une face arrière (orientée vers l’écran d’affichage 13) plane et une face avant convexe. En variante, il pourrait en être autrement.
Le réseau de microlentilles est placé devant une partie de l'écran d’affichage 13, parallèlement à celui, à une distance égale à la longueur focale des microlentilles. De la sorte, les microlentilles L1, L2, L3 du réseau grossissent les points horizontalement et elles renvoient à l'infini les informations visuelles présentes sur l'écran.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, pour des raisons de clarté, on a représenté un dispositif de génération d’images 11 qui offre un nombre de points de vue TR1, TR2, TR3, TR4 égal à 4.
On a représenté sur cette figure quatre pixels P1, P2, P3, P4 juxtaposés horizontalement.
On a également représenté trois microlentilles L1, L2, L3. Le pas de ces microlentilles L1, L2, L3 est ici choisi égal à la largeur (prise horizontalement) de quatre sous-pixels.
On a également représenté les quatre points de vue TR1, TR2, TR3, TR4 sous lesquels il est possible d’observer le dispositif de génération d’images 11. Pour la clarté de la figure 4, ces quatre points de vue sont représentés du côté de l’écran d’affichage 13 alors qu’en pratique, cet écran sera vu depuis le côté opposé.
Un œil (unique) qui observe l'écran d’affichage 13 à travers le réseau de microlentilles 14 verra alors, suivant sa position :
- soit la juxtaposition de la composante rouge R du pixel P1, de la composante verte V du pixel P2 et la composante bleue B du pixel P3 (point de vue TR1),
- soit la juxtaposition de la composante verte V du pixel P1, de la composante bleue B du pixel P2 et de la composante rouge R du pixel P4 (point de vue TR2),
- soit la juxtaposition de la composante bleue B du pixel P1, de la composante rouge R du pixel P3, et de la composante verte V du pixel P4 (point de vue TR3),
- soit enfin la juxtaposition de la composante rouge R du pixel P2, de la composante verte V du pixel P3 et de la composante bleue B du pixel P4 (point de vue TR4).
En d'autres termes, chaque œil du conducteur est susceptible de mélanger visuellement les composantes rouge, verte et bleue de différents pixels de l'image.
De cette façon, en commandant habilement l’intensité lumineuse émise par chaque sous-pixel, le calculateur peut afficher des images qui, par ce qu’elles ne seront pas vues sous le même angle (c’est-à-dire avec le même point de vue) par les deux yeux du conducteur, pourront être interprétées par le cerveau comme des images tridimensionnelles.
Comme cela a été exposé supra, le dispositif de génération d’images 11 sera préférentiellement conçu pour offrir le nombre i de points de vue souhaité. Pour cela, on utilisera des microlentilles qui couvriront chacune, non pas quatre, mais i sous-pixels.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l’invention, les microlentilles seront allongées selon un axe vertical mais, comme le montre la figure 5, les sous-pixels seront allongés selon un axe incliné d’un angle a par rapport à l’axe vertical.
Dans ce mode de réalisation, chaque sous-pixel présente une forme de parallélogramme.
Par rapport à un sous pixel qui serait rectangulaire, les côtés courts supérieurs et inférieurs de chaque sous-pixel sont déplacés, respectivement, vers la gauche et vers la droite, et les côtés longs sont inclinés d'un angle a qui vaut ici 18°43 par rapport à la verticale.
Le déplacement relatif des côtés courts est sensiblement égal à la largeur d'un sous-pixel. Ainsi, le côté court en haut du sous-pixel (bleu) de la ligne « L » et de la colonne « C » se trouve en regard du côté court d'en bas du souspixel (vert) de la ligne « L-1 » et de la colonne « C-1 ». De même, le côté court en bas du sous-pixel de la ligne « L » et de la colonne « C » se trouve en regard du côté court d'en haut du sous-pixel (rouge) de la ligne « L+1 » et de la colonne « C+1 ».
De cette façon, les lignes noires séparant verticalement les sous-pixels deviennent des lignes brisées constituées de petits segments formant un angle de 18°43 environ avec la verticale. Néanmoins, si l'on considère les barycentres BC des sous-pixels d'une même couleur (par exemple rouge), on peut considérer qu'ils demeurent alignés selon un axe vertical, comme dans le cas de la figure 1.
L'utilité de ce système est double. D'une part, il s'agit de briser l'aspect vertical et continu des espaces inter sous-pixels, qui pourrait sinon être visible de près. D'autre part, il s'agit de réduire très significativement les artéfacts tels que les moirés.
On peut maintenant décrire un exemple d’utilisation du dispositif de génération d’images 11.
Pour cela, on définira tout d’abord les « plan frontaux » comme les plans qui s’étendent sensiblement orthogonalement à la direction du regard du conducteur. Chaque plan frontal sera alors défini par une « profondeur », c’est-àdire par une distance le séparant des yeux du conducteur.
Comme le montre la figure 1, le calculateur 20 commande le dispositif de génération d’images 11 de telle manière que chaque image virtuelle Img projetée par le système optique de projection 17 soit vue par le conducteur comme étant constituée de points situés dans un nombre fini de plans frontaux distincts, ce nombre étant par exemple égal à trois.
Chaque image Img sera alors élaborée de telle manière qu’elle comporte trois parties (appelées « calque Img1, Img2, Img3 ») qui seront interprétées par le cerveau du conducteur comme se trouvant comprises dans trois plans frontaux distincts.
Ainsi, le calque intermédiaire Img2 pourra être formé par la partie 2D de l’image. II pourra notamment permettre d’afficher en continu des informations usuelles telles que la vitesse du véhicule ou la direction à suivre.
Les deux autres calques Img1, Img3 pourront quant à eux être formés par la partie 3D de l’image. Ils pourront notamment permettre d’afficher épisodiquement des informations. Le calque Img1 le plus éloigné pourra ainsi être utilisé pour signaler des obstacles, par exemple en affichant un cadre rouge entourant chaque obstacle. Le calque Img3 le plus proche du conducteur pourra quant à lui par exemple être utilisé pour signaler des problèmes relatif au moteur ou à la circulation sur le trajet emprunté.
La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.
Ainsi, on pourrait prévoir de n’utiliser qu’une partie de l’écran d’affichage pour afficher des informations, auquel cas la plaque de décalage de plan-image 15 et le filtre auto-stéréoscopique 14 pourront ne pas recouvrir l’ensemble de l’écran mais une partie seulement de ce dernier.
Selon une autre variante, comme cela a été expliqué supra, le modulateur de lumière pourra être non pas un écran transmissif, mais un système réflectif. Un tel système réflectif peut par exemple fonctionner selon une technologie Lcos (cristaux liquides sur silicium) ou DLP (traitement numérique de la lumière). Dans ces deux technologies, il est prévu d’utiliser un ensemble de « volets », formant une sorte de panneau réflectif. Chaque volet est alors conçu pour prendre deux états distincts afin de réfléchir ou non la lumière vers le système optique de projection 17.
Encore en variante, on pourrait prévoir que le dispositif de génération d’images soit non pas du type « à modulation de lumière », mais plutôt du type « émissif ». Il comprendrait alors un diffuseur (la « plaque d’affichage ») et une unité de balayage (la « source de lumière ») qui serait pilotée par un calculateur de façon à générer un faisceau lumineux de direction variable balayant la face arrière du diffuseur. L’unité de balayage comprendrait plus précisément un module de formation de faisceau et au moins un miroir mobile, par exemple réalisé sous forme d’un microsystème électromécanique (ou MEMS pour MicroElectroMechanical System). Le module de formation de faisceau comprendrait typiquement trois sources de lumière monochromatiques, telles que des sources laser, dont les faisceaux lumineux respectifs (monochromatiques) seraient combinés (par exemple à l’aide de miroirs dichroïques) afin de former un faisceau lumineux polychromatique (ici laser) émis en sortie du module de formation de faisceau. Ce faisceau lumineux généré par le module de formation de faisceau serait dirigé vers le miroir mobile, dont l’orientation serait commandée de façon à ce que le faisceau lumineux réfléchi (par le miroir mobile) balaie la face arrière du diffuseur.
Selon une autre variante de l’invention, on pourrait prévoir d’utiliser le dispositif de génération d’images non pas dans un afficheur tête-haute mais plutôt dans un écran d’affichage situé dans l’habitacle d’un véhicule automobile. Cet écran d’affichage comporterait alors un châssis ouvert à l’avant et équipé de moyens de fixation au véhicule, un dispositif de génération d’images tel que précité enchâssé dans le châssis, un calculateur adapté à piloter ce dispositif de génération d’images, et un écran de protection (tactile ou non) fermant l’ouverture avant du châssis. Cet écran d’affichage pourrait par exemple être intégré dans la planche de bord du véhicule, à l’arrière du volant, ou dans la console centrale du véhicule, entre le siège conducteur et le siège passager.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de génération d’images (11), comprenant :- une source de lumière (12),- une plaque d’affichage éclairée par la source de lumière (12) et comprenant une face de sortie (13B) sur laquelle peut s’afficher une image, et- un filtre auto-stéréoscopique (14) dont une face d’entrée (14A) est tournée vers la face de sortie (13B) de la plaque d’affichage, caractérisé en ce que le filtre auto-stéréoscopique (14) s’étend en regard d’une partie seulement de la face de sortie (13B) de la plaque d’affichage, et en ce qu’il est prévu une plaque de décalage de plan-image (15) qui est située en regard uniquement de la partie restante de la face de sortie (13B) de la plaque d’affichage.
- 2. Dispositif de génération d’images (11) selon la revendication précédente, dans lequel la plaque de décalage de plan-image (15) est une plaque optique de fibres.
- 3. Dispositif de génération d’images (11) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la plaque de décalage de plan-image (15) est située au contact de la face de sortie (13B) de la plaque d’affichage.
- 4. Dispositif de génération d’images (11) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le filtre auto-stéréoscopique (14) est situé à distance de la face de sortie (13B) de la plaque d’affichage.
- 5. Dispositif de génération d’images (11) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le filtre auto-stéréoscopique (14) comporte un réseau de microlentilles.
- 6. Dispositif de génération d’images (11) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la plaque de décalage de plan-image (15) présente une épaisseur (ει, cf qui est fonction des caractéristiques du filtre auto-stéréoscopique (14).
- 7. Dispositif de génération d’images (11) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la source de lumière est une unité de balayage et dans lequel la plaque d’affichage est un diffuseur dont une face d’entrée est éclairée par ladite unité de balayage.
- 8. Dispositif de génération d’images (11) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la plaque d’affichage est un modulateur de lumière (13) qui est adapté à moduler spatialement la lumière émise par la source de lumière (12).
- 9. Dispositif de génération d’images (11) selon la revendication 8, dans lequel le modulateur de lumière (13) comporte un écran transmissif dont une face d’entrée (13A) est tournée vers la source de lumière (12).
- 10. Ecran d’affichage pour habitacle de véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte :- un châssis ouvert à l’avant,- un dispositif de génération d’images conforme à l’une des revendications 8 et 9, enchâssé dans le châssis,- un calculateur adapté à piloter le dispositif de génération d’images de telle manière qu’il génère une image, et- un écran de protection dudit dispositif de génération d’images, qui ferme l’ouverture avant du châssis.
- 11. Afficheur tête-haute (10) pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte :- un dispositif de génération d’images (11) conforme à l’une des revendications 1 à 9,- un calculateur (20) adapté à piloter le dispositif de génération d’images (11) de telle manière qu’il génère une image, et- un système de projection (17) adapté à projeter ladite image dans le champ de vision du conducteur du véhicule automobile.
- 12. Afficheur tête-haute (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit système de projection (17) comporte au moins un composant optique de grandissement.
- 13. Afficheur tête-haute (10) selon l’une des revendications 11 et 12, dans lequel ledit système de projection (17) comporte un combineur (19) se présentant sous la forme d’une vitre optique transparente et partiellement réfléchissante.
- 14. Afficheur tête-haute (10) selon l’une des revendications 11 et 12, dans lequel ledit système de projection (17) comporte le pare-brise du véhicule automobile, qui est partiellement réfléchissant.1/2L+1
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