FR3068143A1 - Systeme d'affichage tete-haute - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un système d'affichage tête-haute comprenant : - un dispositif de génération d'image conçu pour générer un faisceau lumineux, et - un miroir de repliement (12) disposé de manière à réfléchir le faisceau lumineux en direction d'une lame partiellement transparente, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de manœuvre manuelle (3, 35) du miroir de repliement (12).

Description

SYSTEME D’AFFICHAGE TETE-HAUTE
Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne de manière générale le domaine des afficheurs tête-haute.
Elle s’applique en particulier à un système d’affichage tête-haute comprenant :
un dispositif de génération d’image conçu pour générer un faisceau lumineux, et un miroir de repliement disposé de manière à réfléchir le faisceau lumineux en direction d’une lame partiellement transparente.
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 afficher des informations élémentaires (vitesse du véhicule, direction à suivre, ...) et des informations de sécurité (dysfonctionnement du moteur, présence d’obstacle, ...) à la hauteur du regard du conducteur.
Un tel afficheur tête-haute comprend généralement un dispositif de génération d’images qui produit des rayons lumineux transportant des images, et une lame partiellement transparente qui réfléchit ces rayons lumineux en direction du conducteur de manière à former des images virtuelles dans le champ de vision du conducteur. Les images virtuelles, comportant les informations à afficher, se superposent alors visuellement à l’environnement faisant face au véhicule.
Entre le dispositif de génération d’images et le combineur se situe généralement un dispositif de réflexion à un ou plusieurs miroirs plans ou concaves.
Pour que le conducteur puisse effectivement visualiser ces images virtuelles, ses yeux doivent être situés dans une zone de l’espace atteinte, en sortie de l’afficheur, par une partie au moins des rayons lumineux émis par l’unité de génération d’image.
Pour permettre au conducteur de visualiser de telles images virtuelles pour différentes positions de ses yeux, il est connu de munir l’afficheur de moyens de rotation du ou des miroirs du dispositif de réflexion. Déplacer ce miroir en rotation permet de décaler verticalement les rayons lumineux sortant de l’afficheur, pour adapter leur position (en sortie de l’afficheur) à celle des yeux du conducteur.
II est déjà connu de l’art antérieur d’effectuer ce réglage par des moyens motorisés.
Cependant, un afficheur tête-haute comprenant des moyens de réglages motorisés est onéreux.
Objet de l’invention
Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un système d’affichage tête-haute comprenant un dispositif de génération d’image conçu pour générer un faisceau lumineux, et un miroir de repliement disposé de manière à réfléchir le faisceau lumineux en direction d’une lame partiellement transparente.
Selon l’invention, le système d’affichage tête-haute comprend en outre des moyens de manœuvre manuelle du miroir de repliement.
En permettant le réglage du miroir de repliement par des moyens de manœuvre manuelle, on obtient un système d’affichage moins onéreux et plus robuste qu’un système comprenant des moyens de réglages motorisés.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositif conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
lesdits moyens de manœuvre manuelle comprennent un bouton rotatif et un dispositif d’entrainement mécanique apte à déplacer le miroir de repliement et actionnable par le bouton rotatif ;
le dispositif d’entrainement mécanique comprend deux parties, une première partie étant solidaire du bouton rotatif, et une deuxième partie étant solidaire du miroir de repliement ;
le dispositif d’entrainement mécanique comprend une tige présentant une extrémité supérieure et une extrémité inférieure, le bouton rotatif étant disposé sur l’extrémité supérieure, un premier engrenage étant disposé sur l’extrémité inférieure ;
le premier engrenage comprend une roue dentée ;
le dispositif d’entrainement mécanique comprend un deuxième engrenage solidaire du miroir de repliement ;
le deuxième engrenage comprend une crémaillère.
le dispositif d’entrainement déplace le miroir de repliement autour d’un premier axe de rotation ;
- le système d’affichage tête haute comprend en outre un dispositif de réglage supplémentaire pour l’orientation de la lame partiellement transparente (ce dispositif pouvant être manuel ou piloté électriquement, par exemple par un moteur à courant continu ou un moteur pas à pas) ;
le dispositif de génération d'images et le miroir de repliement sont logés dans un boîtier ;
le bouton rotatif est saillant du boîtier ;
le bouton rotatif est monté en rotation dans le boîtier.
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 système d’affichage têtehaute selon l’invention,
- la figure 2 représente un dispositif d’entrainement mécanique du miroir de repliement du système d’affichage tête-haute,
- la figure 3 représente le dispositif d’entrainement mécanique du miroir de repliement disposé dans un boîtier du système d’affichage tête-haute.
Par convention, dans la suite de la description, les termes « avant >> et « arrière >> seront définis par rapport au regard du conducteur tourné vers un afficheur tête haute en position normale d’utilisation dans un véhicule. Ainsi, le terme « avant >> désignera le côté de l’afficheur tête haute le plus proche du conducteur, tandis que le terme « arrière >> désignera le côté de l’afficheur tête à l’opposé de celui-ci, plus éloigné du conducteur.
Les termes « supérieur >> et « inférieur >> désigneront quant à eux les éléments décrits en position dans le véhicule automobile, par rapport à la direction verticale dudit véhicule automobile. La partie inférieure d’un élément désignera la partie de cet élément qui est située du côté du plancher du véhicule et la partie supérieure désignera la partie de cet élément qui est située du côté du toit.
La figure 1 représente schématiquement système d’affichage tête-haute
1, destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile, un train, un bateau tel qu’une péniche, un tramway ou un bus.
Le système d’affichage tête-haute 1 comprend un dispositif de génération d’image 10 qui comporte un écran 11 duquel émerge un faisceau de rayons lumineux.
L’écran 11 est par exemple réalisé au moyen d’un écran à cristaux liquides ; le dispositif de génération d’image 10 comprend alors un système de rétro-éclairage de l’écran.
L’écran 11 peut aussi être réalisé au moyen d’un écran diffusant, au moins partiellement translucide, le dispositif de génération d’image comprenant alors un système de balayage d’une face arrière de l’écran par un faisceau laser.
Le faisceau de rayons lumineux qui émerge de l’écran 11 présente un rayon principal 2. Ce rayon principal 2 est le rayon lumineux moyen défini par ce faisceau de rayon lumineux. En particulier, la direction du rayon principal correspond à la direction d’émission moyenne de l’indicatrice de rayonnement en sortie de l’écran 11.
Le rayon principal 2 est émis ici dans une direction déterminée donnée par rapport à l’écran 11 (par exemple perpendiculairement à l’écran 11).
Le dispositif de génération d’image 10 peut comprendre, en aval de l’écran, un ou plusieurs composants optiques optionnels (non représentés), tels qu’une fenêtre de protection ou un filtre polarisant.
Le système d’affichage tête-haute 1 comprend également un système optique de projection, projetant le faisceau de rayons lumineux émergeant de l’écran 11 vers une lame partiellement transparente 13.
Le système optique de projection comprend un miroir de repliement 12, disposé sur le trajet optique du faisceau de rayons lumineux de manière à réfléchir le faisceau lumineux en direction de la lame partiellement transparente 13. Ainsi, le miroir de repliement 12 est situé (sur le trajet optique du faisceau de rayons lumineux) entre l’écran 11 et la lame partiellement transparente 13.
On définit :
- une première partie 21 du rayon principal 2, s'étendant depuis l'écran 11 jusqu'au miroir de repliement 12,
- une deuxième partie 22 du rayon principal 2, s'étendant depuis le miroir de repliement 12 jusqu'à la lame partiellement transparente 13, et
- une troisième partie 23 du rayon principal 2, s'étendant à partir de la lame partiellement transparente.
Le miroir de repliement 12 reçoit la première partie 21 du rayon principal émergeant de l’écran et la réfléchit directement en direction de la lame partiellement transparente 13 suivant la deuxième partie 22 du rayon principal. La lame partiellement transparente 13 reçoit le rayon principal en un point d’incidence 24.
Le miroir de repliement 12 peut être plat ou concave. De manière optionnelle, le miroir de repliement 12 peut être conformé de manière à compenser des distorsions ou aberrations optiques qui pourraient être causées par la réflexion sur la lame partiellement transparente 13.
Le miroir de repliement 12 est monté mobile en rotation par rapport au système d’affichage tête-haute 1, autour d’un premier axe de rotation Z12. Le miroir de repliement 12 est monté mobile par rapport au système d’affichage têtehaute 1 en ce sens qu’il est monté mobile par rapport à un élément fixe de la structure du système d’affichage tête-haute 1, tel qu’un boîtier ou un châssis du système d’affichage, comme expliqué plus loin. Le mouvement de rotation correspondant est symbolisé schématiquement par la flèche F12 de la figure 1.
En faisant tourner le miroir de repliement 12, on varie la direction de propagation du rayon principal 2 dans le système d’affichage tête-haute 1, plus précisément, on varie la direction de la deuxième partie 22 du rayon principal. Ainsi, la position du point d’incidence 24 sur la lame partiellement transparente 13 varie selon les lois bien connues de la réflexion.
La lame partiellement transparente 13 réfléchit le faisceau de rayons lumineux qu'il reçoit, au moins partiellement, vers un utilisateur du système d’affichage suivant une troisième partie 23 de rayon principal qui dépend de la direction de la deuxième partie du rayon 22 ainsi que de la position du point d’incidence 24.
Le système optique de projection forme ainsi, avec la lame partiellement transparente 13, une image virtuelle IMV. L’image virtuelle IMV se forme, par rapport à la lame partiellement transparente 13, à l’opposé de l’utilisateur. Ici, l’utilisateur correspond au conducteur du véhicule.
On comprend donc comment la rotation du miroir de repliement 12 permet de varier la position de l’image virtuelle IMV.
Comme la lame partiellement transparente 13 est partiellement transparente, elle permet à l’utilisateur de visualiser un environnement, par exemple un environnement routier.
L’image virtuelle IMV, formée par l’ensemble comprenant le système d’affichage tête-haute 1 et la lame partiellement transparente 13, se superpose ainsi visuellement à cet environnement, si bien que l’utilisateur peut la visualiser sans détourner son regard de l’environnement.
La lame partiellement transparente 13 est formée ici par une lame, éventuellement mobile, disposée entre le pare-brise et la position habituellement occupée par la tête de l’utilisateur. Cette lame est parfois appelée « combineur >> (du mot anglais « combiner »).
Alternativement, la lame partiellement transparente 13 peut-être formée par le pare-brise du véhicule.
Des moyens de manœuvre manuelle 3, 35 représentés en figure 2, permettent de déplacer le miroir de repliement 12 autour du premier axe de rotation Zi2.
Les moyens de manœuvre manuelle 3, 35 comprennent un bouton rotatif 35 et un dispositif d’entrainement mécanique 3. Le dispositif d’entrainement mécanique est apte à déplacer le miroir de repliement 12 et est actionnable par le bouton rotatif 35.
Le dispositif d’entrainement mécanique 3 comprend deux parties. Une première partie est solidaire du bouton rotatif 35, et une deuxième partie est solidaire du miroir de repliement 12. Les deux parties sont couplées dans une liaison de type pignon/crémaillère.
Dans l’exemple décrit, le dispositif d’entrainement mécanique 3 comprend une tige 34 disposée sensiblement verticalement et présentant une extrémité supérieure et une extrémité inférieure.
L’extrémité supérieure de la tige comprend un bouton rotatif 35. L’extrémité inférieure comprend un premier engrenage 36, par exemple une roue dentée ou une vis sans fin.
La tige 34 est apte à être mise en rotation autour d’un deuxième axe de rotation Z34 par actionnement du bouton rotatif 35 par l’utilisateur. Le deuxième axe de rotation Z34 est ici sensiblement vertical.
Le dispositif d’entrainement mécanique comprend de plus un deuxième engrenage 32. Le deuxième engrenage 32 est solidaire du miroir de repliement 12. Par exemple le deuxième engrenage est porté par un bras 31 qui s’étend d’une partie supérieure du miroir de repliement 12 parallèlement au premier axe de rotation ΖΊ2. Le deuxième engrenage 32 s’étend depuis le bras 31, dans une direction perpendiculaire au bras 31 (et substantiellement perpendiculaire au deuxième axe de rotation Z34), en formant un léger arrondi.
Le deuxième engrenage 32 comprend par exemple une crémaillère.
Le miroir de repliement 12 comprend en outre deux éléments de pivot 33a, 33b alignés de part et d’autre du miroir de repliement 12 de façon à définir le premier axe de rotation Z12.
Afin de permettre la rotation du miroir de repliement 12 dans le boitier 4, les deux éléments de pivot 33a, 33b sont par exemple insérés respectivement dans deux ouvertures du boitier, comme visible en figure 3.
Le premier engrenage 36 est couplé avec le deuxième engrenage 32, ici selon une liaison du type pignon/crémaillère.
Quand l’utilisateur tourne le bouton rotatif 35 et entraîne ainsi en rotation le premier engrenage 36, le deuxième engrenage 32 se déplace vers l’avant ou vers l’arrière (selon une direction perpendiculaire au premier axe de rotation Z12 et au second axe de rotation Z34) en fonction du sens de rotation du bouton rotatif 35, et le miroir de repliement 12 tourne ainsi vers l’avant ou vers l’arrière autour du premier axe de rotation ΖΊ2.
Grâce au dispositif d’entrainement mécanique 3 actionné manuellement par le bouton rotatif 35, l’utilisateur peut donc opérer un réglage fin de la position verticale de l’image virtuelle IMV afin qu’elle satisfasse au mieux ses besoins.
De plus, un tel dispositif d’entrainement mécanique 3 actionné manuellement permet de baisser le coût d’un système d’affichage tête-haute 1 par rapport à un réglage effectué par des moyens motorisés.
Comme mentionné précédemment, la lame partiellement transparente 13 (ou combineur) peut être mobile, par exemple montée mobile par rapport au boitier 4. La lame mobile est dans ce cas par exemple équipée d’un dispositif d’entrainement mécanique supplémentaire actionné manuellement ou piloté électriquement, par exemple par un moteur à courant continu ou un moteur pas à pas (non représenté). Ledit dispositif d’entrainement mécanique supplémentaire permet de régler l’orientation de la lame mobile afin de changer la position de l’image virtuelle.
Comme le montre la figure 3, le miroir de repliement 12 est disposé dans un boîtier 4 qui délimite un logement de protection.
Le boîtier 4 est ici fixé de façon immobile dans le tableau de bord du véhicule. II est par exemple réalisé en une matière plastique rigide et opaque.
Le dispositif de génération d’images 10 ainsi que le miroir de repliement 12 sont logés dans le boitier 4. De plus, la lame partiellement transparente 13 peut être montée sur le boîtier 4 de manière à pouvoir être escamotée à l’intérieur du boitier 4.
Ainsi, avantageusement, le boîtier 4 permet de protéger et de cacher les éléments optiques du dispositif de génération d’image 10 ainsi que le miroir de repliement 12.
Une première ouverture 41 est prévue sur une paroi supérieure du boitier pour laisser sortir les rayons lumineux réfléchis par le miroir de repliement 12 vers la lame partiellement transparente 13.
La paroi supérieure du boitier comprend en outre une deuxième ouverture 42 adaptée à recevoir la lame mobile partiellement transparente. Enfin, la tige 34 traverse la paroi supérieure du boitier par une troisième ouverture. Ainsi, le bouton rotatif 35 est saillant du boitier et facilement accessible à l’utilisateur.
Le bouton rotatif 35 est d’ailleurs ici monté en rotation dans le boitier 4 afin de permettre de régler la position de l’image comme décrit précédemment.

Claims (11)

1. Système d’affichage tête-haute (1 ) comprenant :
un dispositif de génération d’image (10) conçu pour générer un faisceau lumineux, et un miroir de repliement (12) disposé de manière à réfléchir le faisceau lumineux (2) en direction d’une lame partiellement transparente (13), caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de manœuvre manuelle (3, 35) du miroir de repliement (12).
2. Système d’affichage tête-haute (1), dans lequel lesdits moyens de manœuvre manuelle comprennent un bouton rotatif (35) et un dispositif d’entrainement mécanique (3) apte à déplacer le miroir de repliement (12) et actionnable par le bouton rotatif (35).
3. Système d’affichage tête-haute (1) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif d’entrainement mécanique (3) comprend deux parties, une première partie étant solidaire du bouton rotatif (35), et une deuxième partie étant solidaire du miroir de repliement (12).
4. Système d’affichage tête haute (1) selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel le dispositif d’entrainement mécanique (3) comprend une tige (34) présentant une extrémité supérieure et une extrémité inférieure, le bouton rotatif (35) étant disposé sur l’extrémité supérieure, un premier engrenage (36) étant disposé sur l’extrémité inférieure.
5. Système d’affichage tête-haute (1) selon la revendication 4, dans lequel le premier engrenage (36) comprend une roue dentée.
6. Système d’affichage tête-haute (1) selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel le dispositif d’entrainement mécanique (3) comprend un deuxième engrenage (32) solidaire du miroir de repliement (12).
7. Système d’affichage tête-haute (1) selon la revendication 6, dans lequel le deuxième engrenage (32) comprend une crémaillère.
8. Système d’affichage tête-haute (1) selon l’une des revendications 2 à
7, dans lequel le dispositif d’entrainement (3) déplace le miroir de repliement (12) autour d’un premier axe de rotation (Z12).
9. Système d’affichage tête-haute (1) selon l’une des revendications 2 à
8, dans lequel le dispositif de génération d'images (10) et le miroir de repliement (12) sont logés dans un boitier (4), et dans lequel le bouton rotatif (35) est saillant du boitier (4).
10. Système d’affichage tête-haute (1) selon la revendication 9, dans lequel le bouton rotatif (35) est monté en rotation dans le boitier (4).
11. Système d’affichage tête-haute (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système d’affichage tête haute comprend en outre un dispositif de réglage supplémentaire d’une orientation de la lame partiellement transparente (13).
RÉPUBLIQUE FRANÇAISE irai — I INSTITUT NATIONAL
DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
RAPPORT DE RECHERCHE PRÉLIMINAIRE établi sur la base des dernières revendications déposées avant le commencement de la recherche
N° d'enregistrement national
FA 839732 FR 1755916
EPO FORM 1503 12.99 (P04C14)
DOCUMENTS CONSIDÉRÉS COMME PERTINENTS Revend ication(s) concernée(s) Classement attribué à l'invention par ΙΊΝΡΙ Catégorie Citation du document avec indication, en cas de besoin, des parties pertinentes X Y X Y X Y Y Y US 2002/012173 Al (AOKI KUNIMITSU [JP] ET AL) 31 janvier 2002 (2002-01-31) * alinéas [0073], [0079] * * figures 1, 3 * US 2016/320624 Al (YAMAOKA RYO [JP]) 3 novembre 2016 (2016-11-03) * alinéas [0025], [0083] * * figures 2, 4 * EP 2 434 329 Al (TOSHIBA KK [JP]) 28 mars 2012 (2012-03-28) * alinéa [0034] * * figure 1 * JP H06 115381 A (Y N S KK) 26 avril 1994 (1994-04-26) * alinéa [0006] * * figure 5 * EP 2 983 032 Al (NIPPON SEIKI C0 LTD [JP]) 10 février 2016 (2016-02-10) * figures 2, 3 * 1 2-11 1 2-11 1 2-11 2-11 2-11 G02B27/01 G02B5/08 DOMAINES TECHNIQUES RECHERCHÉS (IPC) G02B Date d'achèvement de la recherche Examinateur 8 février 2018 Denise, Christophe CATÉGORIE DES DOCUMENTS CITÉS T : théorie ou principe à la base de l'invention E : document de brevet bénéficiant d'une date antérieure X : particulièrement pertinent à lui seul à la date de dépôt et qui n'a été publié qu'à cette date Y : particulièrement pertinent en combinaison avec un de dépôt ou qu'à une date postérieure. autre document de la même catégorie D : cité dans la demande A : arrière-plan technologique L : cité pour d'autres raisons O : divulaation non-écrite P : document intercalaire & : membre de la même famille, document correspondant
ANNEXE AU RAPPORT DE RECHERCHE PRÉLIMINAIRE
RELATIF A LA DEMANDE DE BREVET FRANÇAIS NO. FR 1755916 FA 839732
EPO FORM P0465
La présente annexe indique les membres de la famille de brevets relatifs aux documents brevets cités dans le rapport de recherche préliminaire visé ci-dessus.
Les dits membres sont contenus au fichier informatique de l'Office européen des brevets à la date du08-0Z-Z018 Les renseignements fournis sont donnés à titre indicatif et n'engagent pas la responsabilité de l'Office européen des brevets, ni de l'Administration française
Document brevet cité au rapport de recherche Date de publication Membre(s) de la famille de brevet(s) Date de publication US 2002012173 Al 31-01-2002 DE 10135986 Al 21-02-2002 US 2002012173 Al 31-01-2002 US 2016320624 Al 03-11-2016 DE 112015002481 T5 16-02-2017 JP 6221942 B2 01-11-2017 JP 2015225119 A 14-12-2015 US 2016320624 Al 03-11-2016 W0 2015182026 Al 03-12-2015 EP 2434329 Al 28-03-2012 CN 102431502 A 02-05-2012 EP 2434329 Al 28-03-2012 JP 2012086831 A 10-05-2012 US 2012069446 Al 22-03-2012 JP H06115381 A 26-04-1994 AUCUN EP 2983032 Al 10-02-2016 CN 105074540 A 18-11-2015 EP 2983032 Al 10-02-2016 JP 6044838 B2 14-12-2016 JP 2014202884 A 27-10-2014 US 2016048026 Al 18-02-2016 W0 2014163128 Al 09-10-2014
Pour tout renseignement concernant oette annexe : voir Journal Officiel de l'Office européen des brevets, No.12/82
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