FR3068143B1 - 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 desafficheurs tête-haute.
Elle s’applique en particulier à un système d’affichage tête-hautecomprenant : un dispositif de génération d’image conçu pour générer un faisceaulumineux, et un miroir de repliement disposé de manière à réfléchir le faisceaulumineux en direction d’une lame partiellement transparente.
Arriere-plan technologique
Pour faciliter et rendre plus sûre la conduite d’un véhicule automobile, onsouhaite éviter que le conducteur ne soit forcé de détourner son regard de la routequ’il emprunte.
Pour cela, il est connu d’utiliser un afficheur tête-haute, adapté à afficherdes informations élémentaires (vitesse du véhicule, direction à suivre, ...) et desinformations de sécurité (dysfonctionnement du moteur, présence d’obstacle, ...) àla hauteur du regard du conducteur.
Un tel afficheur tête-haute comprend généralement un dispositif degénération d’images qui produit des rayons lumineux transportant des images, etune lame partiellement transparente qui réfléchit ces rayons lumineux en directiondu conducteur de manière à former des images virtuelles dans le champ de visiondu conducteur. Les images virtuelles, comportant les informations à afficher, sesuperposent alors visuellement à l’environnement faisant face au véhicule.
Entre le dispositif de génération d’images et le combineur se situegénéralement un dispositif de réflexion à un ou plusieurs miroirs plans ouconcaves.
Pour que le conducteur puisse effectivement visualiser ces imagesvirtuelles, ses yeux doivent être situés dans une zone de l’espace atteinte, ensortie de l’afficheur, par une partie au moins des rayons lumineux émis par l’unitéde génération d’image.
Pour permettre au conducteur de visualiser de telles images virtuellespour 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 enrotation 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.
Il est déjà connu de l’art antérieur d’effectuer ce réglage par des moyensmotorisés.
Cependant, un afficheur tête-haute comprenant des moyens de réglagesmotorisés est onéreux.
Objet de l’invention
Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, laprésente invention propose un système d’affichage tête-haute comprenant undispositif de génération d’image conçu pour générer un faisceau lumineux, et unmiroir de repliement disposé de manière à réfléchir le faisceau lumineux endirection d’une lame partiellement transparente.
Selon l’invention, le système d’affichage tête-haute comprend en outredes moyens de manoeuvre manuelle du miroir de repliement.
En permettant le réglage du miroir de repliement par des moyens demanoeuvre manuelle, on obtient un système d’affichage moins onéreux et plusrobuste qu’un système comprenant des moyens de réglages motorisés. D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositifconforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisonstechniquement possibles, sont les suivantes : lesdits moyens de manoeuvre manuelle comprennent un boutonrotatif et un dispositif d’entrainement mécanique apte à déplacer le miroir derepliement et actionnable par le bouton rotatif ; le dispositif d’entrainement mécanique comprend deux parties, unepremière partie étant solidaire du bouton rotatif, et une deuxième partie étantsolidaire du miroir de repliement ; le dispositif d’entrainement mécanique comprend une tige présentantune extrémité supérieure et une extrémité inférieure, le bouton rotatif étantdisposé sur l’extrémité supérieure, un premier engrenage étant disposé surl’extrémité inférieure ; le premier engrenage comprend une roue dentée ; le dispositif d’entrainement mécanique comprend un deuxièmeengrenage solidaire du miroir de repliement ; le deuxième engrenage comprend une crémaillère. le dispositif d’entrainement déplace le miroir de repliement autourd’un premier axe de rotation ; - le système d’affichage tête haute comprend en outre un dispositif deréglage supplémentaire pour l’orientation de la lame partiellement transparente (cedispositif pouvant être manuel ou piloté électriquement, par exemple par unmoteur à courant continu ou un moteur pas à pas) ; le dispositif de génération d'images et le miroir de repliement sontlogés 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 àtitre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention etcomment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement un système d’affichage tête-haute selon l’invention, - la figure 2 représente un dispositif d’entrainement mécanique du miroirde repliement du système d’affichage tête-haute, - la figure 3 représente le dispositif d’entrainement mécanique du miroirde 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 unafficheur tête haute en position normale d’utilisation dans un véhicule. Ainsi, leterme « avant » désignera le côté de l’afficheur tête haute le plus proche duconducteur, tandis que le terme « arrière » désignera le côté de l’afficheur tête àl’opposé de celui-ci, plus éloigné du conducteur.
Les termes « supérieur » et « inférieur » désigneront quant à eux leséléments décrits en position dans le véhicule automobile, par rapport à la directionverticale dudit véhicule automobile. La partie inférieure d’un élément désignera lapartie de cet élément qui est située du côté du plancher du véhicule et la partiesupérieure 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, unbateau tel qu’une péniche, un tramway ou un bus.
Le système d’affichage tête-haute 1 comprend un dispositif degénération d’image 10 qui comporte un écran 11 duquel émerge un faisceau derayons lumineux. L’écran 11 est par exemple réalisé au moyen d’un écran à cristauxliquides ; le dispositif de génération d’image 10 comprend alors un système derétro-éclairage de l’écran. L’écran 11 peut aussi être réalisé au moyen d’un écran diffusant, aumoins partiellement translucide, le dispositif de génération d’image comprenantalors 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 unrayon principal 2. Ce rayon principal 2 est le rayon lumineux moyen défini par cefaisceau de rayon lumineux. En particulier, la direction du rayon principalcorrespond à la direction d’émission moyenne de l’indicatrice de rayonnement ensortie de l’écran 11.
Le rayon principal 2 est émis ici dans une direction déterminée donnéepar rapport à l’écran 11 (par exemple perpendiculairement à l’écran 11).
Le dispositif de génération d’image 10 peut comprendre, en aval del’écran, un ou plusieurs composants optiques optionnels (non représentés), telsqu’une fenêtre de protection ou un filtre polarisant.
Le système d’affichage tête-haute 1 comprend également un systèmeoptique de projection, projetant le faisceau de rayons lumineux émergeant del’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 réfléchirle 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 rayonslumineux) entre l’écran 11 et la lame partiellement transparente 13.
On définit : - une première partie 21 du rayon principal 2, s'étendant depuis l'écran11 jusqu'au miroir de repliement 12, - une deuxième partie 22 du rayon principal 2, s'étendant depuis le miroirde repliement 12 jusqu'à la lame partiellement transparente 13, et - une troisième partie 23 du rayon principal 2, s'étendant à partir de lalame partiellement transparente.
Le miroir de repliement 12 reçoit la première partie 21 du rayon principalémergeant de l’écran et la réfléchit directement en direction de la lamepartiellement transparente 13 suivant la deuxième partie 22 du rayon principal. Lalame partiellement transparente 13 reçoit le rayon principal en un point d’incidence24.
Le miroir de repliement 12 peut être plat ou concave. De manièreoptionnelle, le miroir de repliement 12 peut être conformé de manière àcompenser des distorsions ou aberrations optiques qui pourraient être causéespar la réflexion sur la lame partiellement transparente 13.
Le miroir de repliement 12 est monté mobile en rotation par rapport ausystème d’affichage tête-haute 1, autour d’un premier axe de rotation Z12. Lemiroir de repliement 12 est monté mobile par rapport au système d’affichage tête-haute 1 en ce sens qu’il est monté mobile par rapport à un élément fixe de lastructure du système d’affichage tête-haute 1, tel qu’un boîtier ou un châssis dusystème d’affichage, comme expliqué plus loin. Le mouvement de rotationcorrespondant est symbolisé schématiquement par la flèche F12 de la figure 1.
En faisant tourner le miroir de repliement 12, on varie la direction depropagation du rayon principal 2 dans le système d’affichage tête-haute 1, plusprécisément, 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 13varie selon les lois bien connues de la réflexion.
La lame partiellement transparente 13 réfléchit le faisceau de rayonslumineux qu'il reçoit, au moins partiellement, vers un utilisateur du systèmed’affichage suivant une troisième partie 23 de rayon principal qui dépend de ladirection de la deuxième partie du rayon 22 ainsi que de la position du pointd’incidence 24.
Le système optique de projection forme ainsi, avec la lame partiellementtransparente 13, une image virtuelle IMV. L’image virtuelle IMV se forme, parrapport 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 12permet de varier la position de l’image virtuelle IMV.
Comme la lame partiellement transparente 13 est partiellementtransparente, elle permet à l’utilisateur de visualiser un environnement, parexemple un environnement routier. L’image virtuelle IMV, formée par l’ensemble comprenant le systèmed’affichage tête-haute 1 et la lame partiellement transparente 13, se superposeainsi visuellement à cet environnement, si bien que l’utilisateur peut la visualisersans 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 habituellementoccupée par la tête de l’utilisateur. Cette lame est parfois appelée « combineur »(du mot anglais « combiner »).
Alternativement, la lame partiellement transparente 13 peut-être forméepar le pare-brise du véhicule.
Des moyens de manoeuvre manuelle 3, 35 représentés en figure 2,permettent de déplacer le miroir de repliement 12 autour du premier axe derotation Zi2.
Les moyens de manoeuvre manuelle 3, 35 comprennent un bouton rotatif35 et un dispositif d’entrainement mécanique 3. Le dispositif d’entrainementmécanique est apte à déplacer le miroir de repliement 12 et est actionnable par lebouton rotatif 35.
Le dispositif d’entrainement mécanique 3 comprend deux parties. Unepremière partie est solidaire du bouton rotatif 35, et une deuxième partie estsolidaire du miroir de repliement 12. Les deux parties sont couplées dans uneliaison de type pignon/crémaillère.
Dans l’exemple décrit, le dispositif d’entrainement mécanique 3comprend une tige 34 disposée sensiblement verticalement et présentant uneextrémité 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 rouedentée ou une vis sans fin.
La tige 34 est apte à être mise en rotation autour d’un deuxième axe derotation Z34 par actionnement du bouton rotatif 35 par l’utilisateur. Le deuxièmeaxe 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 repliement12. Par exemple le deuxième engrenage est porté par un bras 31 qui s’étendd’une partie supérieure du miroir de repliement 12 parallèlement au premier axede rotation ΖΊ2. Le deuxième engrenage 32 s’étend depuis le bras 31, dans unedirection perpendiculaire au bras 31 (et substantiellement perpendiculaire audeuxième 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 pivot33a, 33b alignés de part et d’autre du miroir de repliement 12 de façon à définir lepremier axe de rotation Z12.
Afin de permettre la rotation du miroir de repliement 12 dans le boîtier 4,les deux éléments de pivot 33a, 33b sont par exemple insérés respectivementdans deux ouvertures du boîtier, comme visible en figure 3.
Le premier engrenage 36 est couplé avec le deuxième engrenage 32, iciselon une liaison du type pignon/crémaillère.
Quand l’utilisateur tourne le bouton rotatif 35 et entraîne ainsi en rotationle premier engrenage 36, le deuxième engrenage 32 se déplace vers l’avant ouvers l’arrière (selon une direction perpendiculaire au premier axe de rotation Z12 etau second axe de rotation Z34) en fonction du sens de rotation du bouton rotatif35, et le miroir de repliement 12 tourne ainsi vers l’avant ou vers l’arrière autour dupremier axe de rotation ΖΊ2.
Grâce au dispositif d’entrainement mécanique 3 actionné manuellementpar le bouton rotatif 35, l’utilisateur peut donc opérer un réglage fin de la positionverticale de l’image virtuelle IMV afin qu’elle satisfasse au mieux ses besoins.
De plus, un tel dispositif d’entrainement mécanique 3 actionnémanuellement permet de baisser le coût d’un système d’affichage tête-haute 1 parrapport 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 auboîtier 4. La lame mobile est dans ce cas par exemple équipée d’un dispositifd’entrainement mécanique supplémentaire actionné manuellement ou pilotéélectriquement, par exemple par un moteur à courant continu ou un moteur pas àpas (non représenté). Ledit dispositif d’entrainement mécanique supplémentairepermet 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 dansun boîtier 4 qui délimite un logement de protection.
Le boîtier 4 est ici fixé de façon immobile dans le tableau de bord duvéhicule. Il est par exemple réalisé en une matière plastique rigide et opaque.
Le dispositif de génération d’images 10 ainsi que le miroir de repliement12 sont logés dans le boîtier 4. De plus, la lame partiellement transparente 13 peutêtre montée sur le boîtier 4 de manière à pouvoir être escamotée à l’intérieur duboîtier 4.
Ainsi, avantageusement, le boîtier 4 permet de protéger et de cacher leséléments optiques du dispositif de génération d’image 10 ainsi que le miroir derepliement 12.
Une première ouverture 41 est prévue sur une paroi supérieure du boîtierpour laisser sortir les rayons lumineux réfléchis par le miroir de repliement 12 versla lame partiellement transparente 13.
La paroi supérieure du boîtier comprend en outre une deuxièmeouverture 42 adaptée à recevoir la lame mobile partiellement transparente. Enfin,la tige 34 traverse la paroi supérieure du boîtier par une troisième ouverture. Ainsi,le bouton rotatif 35 est saillant du boîtier et facilement accessible à l’utilisateur.
Le bouton rotatif 35 est d’ailleurs ici monté en rotation dans le boîtier 4afin de permettre de régler la position de l’image comme décrit précédemment.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système d’affichage tête-haute (1 ) comprenant : un dispositif de génération d’image (10) conçu pour générer unfaisceau lumineux, et un miroir de repliement (12) disposé de manière à réfléchir lefaisceau lumineux (2) en direction d’une lame partiellement transparente (13),caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de manoeuvre manuelle (3,35) du miroir de repliement (12), lesdits moyens de manoeuvre manuellecomprennent 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).
  2. 2. Système d’affichage tête-haute (1) selon la revendication 1, danslequel le dispositif d’entrainement mécanique (3) comprend deux parties, unepremière partie étant solidaire du bouton rotatif (35), et une deuxième partie étantsolidaire du miroir de repliement (12). 3. Système d’affichage tête haute (1) selon l’une des revendications 1et 2, dans lequel le dispositif d’entrainement mécanique (3) comprend une tige(34) présentant une extrémité supérieure et une extrémité inférieure, le boutonrotatif (35) étant disposé sur l’extrémité supérieure, un premier engrenage (36)étant disposé sur l’extrémité inférieure. 4. Système d’affichage tête-haute (1) selon la revendication 3, danslequel le premier engrenage (36) comprend une roue dentée. 5. Système d’affichage tête-haute (1) selon l’une des revendications 1 à4, dans lequel le dispositif d’entrainement mécanique (3) comprend un deuxièmeengrenage (32) solidaire du miroir de repliement (12). 6. Système d’affichage tête-haute (1) selon la revendication 5, dans lequel le deuxième engrenage (32) comprend une crémaillère.
  3. 7. Système d’affichage tête-haute (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le dispositif d’entrainement (3) déplace le miroir de repliement (12)autour d’un premier axe de rotation (Z12).
  4. 8. Système d’affichage tête-haute (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif de génération d'images (10) et le miroir de repliement (12) sont logés dans un boîtier (4), et dans lequel le bouton rotatif (35) est saillantdu boîtier (4).
  5. 9. Système d’affichage tête-haute (1) selon la revendication 8, danslequel le bouton rotatif (35) est monté en rotation dans le boîtier (4). 10. Système d’affichage tête-haute (1) selon l’une des revendicationsprécédentes, dans lequel le système d’affichage tête haute comprend en outre undispositif de réglage supplémentaire d’une orientation de la lame partiellementtransparente (13).
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