FR3101962A1 - Système d’affichage tête haute pour véhicule générant deux images virtuelles au devant du pare-brise - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système d'affichage tête haute pour véhicule comportant un premier et un second dispositifs d’affichage (200, 300) comprenant chacun un module de projection (210, 310) apte à générer un faisceau lumineux source porteur d’informations, ainsi qu’un élément réfléchissant (220, 320) apte à réfléchir ledit faisceau lumineux vers le conducteur de sorte que celui-ci perçoive lesdites informations dans une image virtuelle (V1, V2) positionnée dans son champ de vision au devant dudit pare-brise et à une distance prédéterminée (d1, d2) de ses yeux (Y), l’élément réfléchissant (220) dudit premier dispositif d’affichage (200) étant constitué par le pare-brise et celui dudit second dispositif étant constitué par une lame concave grossissante (320) saillant au moins partiellement au dessus de la planche de bord (2) dudit véhicule.
Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne de manière générale un système d’affichage tête-haute pour véhicule ainsi qu’un véhicule muni d’un tel dispositif.
Dans le cadre de l'amélioration de la sécurité routière, les constructeurs d'automobiles utilisent depuis quelques années des dispositifs d'affichage conçus selon le principe de la vision à tête haute mis en œuvre depuis plusieurs décennies dans l'aviation.
Les dispositifs d'affichage à vision à tête haute ou (ATH pour Afficheur Tête Haute ou HUD pour Head Up Display) permettent de projeter une information dans le champ de vision du conducteur devant le véhicule automobile afin que le conducteur du véhicule automobile puisse lire cette information sans quitter des yeux l'espace devant le véhicule automobile. En même temps, l'information peut être lue sans modification de l'accommodation des yeux du conducteur du véhicule.
Un tel dispositif d’affichage comporte classiquement un module de projection apte à générer un faisceau lumineux source porteur d’informations, ainsi qu’un élément réfléchissant apte à réfléchir ledit faisceau lumineux vers le conducteur de sorte que celui-ci perçoive lesdites informations dans une image virtuelle positionnée dans son champ de vision au devant dudit pare-brise et à une certaine distance prédéterminée de ses yeux.
Suivant les dispositifs d’affichage tête haute, l’élément réfléchissant est constitué soit par le pare-brise du véhicule, soit par une lame indépendante de ce pare-brise et saillant de la planche de bord.
On connaît de l’art antérieur et en particulier du document EP 2 960 095 A1 des systèmes d’affichage tête-haute comportant deux modules de projection aptes à générer respectivement un premier et un second faisceaux lumineux sources porteurs d’information en direction du pare-brise du véhicule.
Ces deux faisceaux sont réfléchis vers les yeux du conducteur par le pare-brise de telle sorte à former une première et une seconde images virtuelles se trouvant dans le champ de vision de ce conducteur au devant dudit pare-brise et positionnées à des distances différentes de ses yeux.
Dans un tel système d’affichage tête haute, la première image virtuelle proche affiche généralement des informations textuelles, par exemple la vitesse du véhicule, la limitation de vitesse sur la route parcourue par le véhicule ainsi que la direction à prendre, comme une flèche et une distance.
La seconde image virtuelle affiche quant à elles des informations non textuelles de type « réalité augmentée » se matérialisant par des flèches ou des encadrements intégrés à la scène routière.
Malheureusement, ces systèmes à deux images virtuelles situées à des distances différentes des yeux du conducteur sont très difficilement implantables sous la planche de bord des véhicules automobiles de part l’encombrement trop important des deux modules de projection nécessaires comprenant chacun un projecteur associé à des moyens optiques de renvoi et de grossissement du faisceau.
La présente invention vise donc à améliorer la situation.
Elle propose à cet effet un système d'affichage tête haute pour véhicule comportant :
- un premier dispositif d’affichage comprenant un premier module de projection apte à générer un premier faisceau lumineux source porteur d’informations, ainsi qu’un premier élément réfléchissant constitué par le pare-brise dudit véhicule et apte à réfléchir ledit premier faisceau lumineux vers le conducteur de sorte que celui-ci perçoive lesdites informations dans une première image virtuelle positionnée dans son champ de vision au devant dudit pare-brise et à une première distance prédéterminée de ses yeux ; et
- un second dispositif d’affichage comprenant un second module de projection apte à générer un second faisceau lumineux source porteur d’informations, ainsi qu’un second élément réfléchissant apte à réfléchir ledit second faisceau lumineux vers le conducteur de sorte que celui-ci perçoive lesdites informations dans une second image virtuelle positionnée dans son champ de vision au devant dudit pare-brise et à une seconde distance prédéterminée de ses yeux inférieure à ladite première distance ;
caractérisé en ce que ledit second élément réfléchissant est constitué par une lame concave grossissante saillant au moins partiellement au dessus de la planche de bord dudit véhicule.
- un premier dispositif d’affichage comprenant un premier module de projection apte à générer un premier faisceau lumineux source porteur d’informations, ainsi qu’un premier élément réfléchissant constitué par le pare-brise dudit véhicule et apte à réfléchir ledit premier faisceau lumineux vers le conducteur de sorte que celui-ci perçoive lesdites informations dans une première image virtuelle positionnée dans son champ de vision au devant dudit pare-brise et à une première distance prédéterminée de ses yeux ; et
- un second dispositif d’affichage comprenant un second module de projection apte à générer un second faisceau lumineux source porteur d’informations, ainsi qu’un second élément réfléchissant apte à réfléchir ledit second faisceau lumineux vers le conducteur de sorte que celui-ci perçoive lesdites informations dans une second image virtuelle positionnée dans son champ de vision au devant dudit pare-brise et à une seconde distance prédéterminée de ses yeux inférieure à ladite première distance ;
caractérisé en ce que ledit second élément réfléchissant est constitué par une lame concave grossissante saillant au moins partiellement au dessus de la planche de bord dudit véhicule.
Le système d'affichage tête haute selon l’invention présente l’avantage d’être nettement plus compact que les systèmes existants car le second module de projection ne nécessite pas de moyens optiques grossissant couplés au projecteur, le grossissement de la seconde image virtuelle étant réalisé par la lame concave saillant au dessus de la planche de bord du véhicule.
Selon des caractéristiques préférées dudit système d’affichage selon l’invention :
- les premier et second dispositifs d’affichage sont configurés de sorte que les première et seconde images virtuelles soient également décalées en hauteur l’une de l’autre, la seconde image virtuelle plus proche des yeux dudit conducteur se situant en dessous de la première image virtuelle. ;
- lesdits premier et second modules de projection comportent respectivement des premiers et second moyens de réglage motorisés permettant d’ajuster la position en hauteur desdites première et seconde images ;
- lesdits premiers et second moyens de réglage motorisés fonctionnent de manière synchrone de sorte à éviter toute superposition partielle desdites première et seconde images ;
- ledit premier module de projection comporte un projecteur couplé à des moyens optiques grossissant ;
- lesdits moyens optiques grossissant comprennent un miroir de repliement plan et un miroir de sortie concave grossissant monté pivotant autour d’un axe transversal ; et/ou
- les informations contenues dans la première image virtuelle sont constituées par des indications non textuelles venant se superposer visuellement sur des objets environnants du monde réel.
- les premier et second dispositifs d’affichage sont configurés de sorte que les première et seconde images virtuelles soient également décalées en hauteur l’une de l’autre, la seconde image virtuelle plus proche des yeux dudit conducteur se situant en dessous de la première image virtuelle. ;
- lesdits premier et second modules de projection comportent respectivement des premiers et second moyens de réglage motorisés permettant d’ajuster la position en hauteur desdites première et seconde images ;
- lesdits premiers et second moyens de réglage motorisés fonctionnent de manière synchrone de sorte à éviter toute superposition partielle desdites première et seconde images ;
- ledit premier module de projection comporte un projecteur couplé à des moyens optiques grossissant ;
- lesdits moyens optiques grossissant comprennent un miroir de repliement plan et un miroir de sortie concave grossissant monté pivotant autour d’un axe transversal ; et/ou
- les informations contenues dans la première image virtuelle sont constituées par des indications non textuelles venant se superposer visuellement sur des objets environnants du monde réel.
L’invention vise également sous un second aspect un véhicule automobile comportant un tel système d'affichage tête haute.
Dans un premier mode de réalisation, ladite lame concave grossissante est transparente et saille entièrement au dessus de la planche de bord.
Dans un autre mode de réalisation, ladite lame concave grossissante est opaque, celle-ci étant en outre partiellement enterrée dans la planche de bord de sorte que sa face avant se trouve en vis-à-vis avec une portion de cette dernière.
L’exposé de l’invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d’un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1 représente une vue schématique d’une partie de planche de bord 2 d’un véhicule automobile intégrant un système d’affichage tête haute 100 selon la présente invention.
Dans la description qui va suivre et par convention, les termes « avant », « arrière », « inférieur », « supérieur », « longitudinal » et « transversal » seront définis par rapport à la position de montage de ce système d’affichage 100 dans le véhicule.
Ce système 100 comporte deux dispositifs d’affichage 200, 300 intégrés dans un véhicule automobile et aptes à afficher respectivement une première et une seconde images virtuelles V1 et V2 à deux distances différentes du pare-brise 5 de ce véhicule, c’est-à-dire deux images perçues par le conducteur comme décalées longitudinalement (c’est-à-dire en profondeur).
Le premier dispositif d’affichage 200 comprend un premier module de projection 210 logé dans un boîtier 3 ménagé sous la planche de bord 2 et apte à générer un premier faisceau lumineux source porteur d’informations, ainsi qu’un premier élément réfléchissant 220 apte à réfléchir une partie des rayons lumineux provenant de ce premier module de projection 210 vers les yeux Y du conducteur du véhicule automobile, de sorte que ce dernier visualise ces informations sous la forme d’une première image virtuelle V1 positionnée dans son champ de vision au devant du pare-brise 5 et à une première distance prédéterminée d1 de ses yeux.
Tel qu’illustré sur la figure 1, le premier élément réfléchissant 220 est constitué par le pare-brise 5 du véhicule présentant un taux de réflexion compris par exemple entre 5 et 10 %.
Le premier module de projection 210 comporte un projecteur 211 comprenant une source lumineuse (par exemple, une diode laser ou une LED de forte puissance) émettant un faisceau dirigé vers un panneau afficheur (par exemple, une dalle LCD ou une matrice de micro-miroirs DMD) qui affiche l’image source à projeter.
Ce module de projection 210 comprend également des moyens optiques permettant de renvoyer avec un grossissement prédéterminé le faisceau lumineux issu du projecteur 211 sur le pare-brise 5. Ces moyens optiques sont constitués en l’espèce par un miroir de repliement plan 212 et un miroir de sortie concave grossissant 213 monté pivotant autour d’un axe transversal T par des moyens motorisés 214.
Afin de permettre au faisceau lumineux généré par le module de projection 210 de traverser la planche de bord 2, cette dernière présente une première ouverture 6 à l’aplomb de ce module de projection 210, cette ouverture 6 étant avantageusement obturée par un élément de couverture transparent 7 éventuellement recouvert sur l’une de ces faces d’un revêtement réfléchissant les rayons infrarouges afin que ces derniers ne puissent atteindre ce module le projection 210 de sorte à limiter sa montée en température.
Tel qu’illustré par la figure 2, les informations contenues dans l’image virtuelle V1 sont de type « réalité augmentée », c'est-à-dire qu’elles sont constituées par des indications non textuelles I1 (lignes, flèches encadrements, etc..) venant se superposer visuellement sur des objets environnants du monde réel (véhicules, lignes de démarcation de voies de circulation, marques de signalisation au sol, etc…) situés dans le champ de vision du conducteur.
Ce premier dispositif d’affichage 200 est configuré de sorte que la distance d1 entre la première image virtuelle V1 et les yeux Y du conducteur soit supérieure à 5 mètres et avantageusement comprise entre 8 et 10 mètres.
Le second dispositif d’affichage 300 comprend un second module de projection 310, logé également dans le boîtier 3 ménagé sous la planche de bord 2 en arrière du premier module de projection 210, et apte à générer un second faisceau lumineux source porteur d’informations, ainsi qu’un second élément réfléchissant 320 apte à réfléchir au moins une partie des rayons lumineux provenant de ce second module de projection 310 vers les yeux Y du conducteur du véhicule automobile, de sorte que ce dernier visualise ces informations sous la forme d’une seconde image virtuelle V2 positionnée dans son champ de vision au devant du pare-brise 5 et à une seconde distance prédéterminée d2 de ses yeux Y.
Le second élément de renvoi 320 est ici constitué par une lame inclinée concave grossissante saillant entièrement au dessus de la planche de bord 2 du véhicule et étant montée pivotante autour d’un axe transversal par des moyens motorisés 321 de sorte à permettre au conducteur de régler la hauteur d’affichage de cette seconde image virtuelle V2.
Cette lame 320 est suffisamment transparente pour laisser passer une partie des rayons lumineux ambiants provenant de l’environnement tout en étant suffisamment réfléchissante pour renvoyer une partie des rayons lumineux provenant de ce module de projection 310.
Dépourvu de moyens optiques de renvoi et de grossissement, le second module de projection 310 est uniquement constitué par un projecteur 311 semblable au projecteur 211.
Afin de permettre au faisceau lumineux généré par le module de projection 310 de traverser la planche de bord 2, cette dernière présente une seconde ouverture 8 à l’aplomb de ce module de projection 310.
Tel qu’illustré par la figure 3, les informations I2 contenues dans l’image virtuelle V2 sont essentiellement des informations textuelles reprenant celles que l’on trouve habituellement sur le combiné d’instruments du véhicule, telles que notamment la vitesse maximale autorisée sur la voie de circulation empruntée, le nombre de kilomètres effectués depuis la dernière mise à zéro du compteur kilométrique journalier ou encore l'autonomie du véhicule en terme de quantité de carburant ou de kilomètre.
Cette seconde image virtuelle V2 peut également comprendre des informations précisant la direction à prendre (telles qu’une flèche associée à une distance comme illustré sur la partie droite de cette figure 3), des alertes relatives au distances de sécurité ou au respect de la voie de circulation, ou encore des aides au stationnement.
Le second dispositif d’affichage 200 est configuré de sorte que distance d2 entre la seconde image virtuelle V2 et les yeux Y du conducteur soit inférieure à la distance d1. Cette distance d2 est de préférence comprise entre 1,5 et 3 mètres et encore plus avantageusement entre 2 et 3 mètres.
Les deux dispositifs d’affichage 200, 300 sont en outre configurés de sorte que les deux images virtuelles V1, V2 soient également décalées en hauteur l’une de l’autre, la seconde image virtuelle V2 (la plus proche) étant située en dessous de la première image virtuelle V1 (la plus éloignée).
Par ailleurs, les premier et second moyens motorisés 214, 321 couplés respectivement au miroir concave grossissant 213 et à la lame 320 permettent d’ajuster, via au moins un organe de commande actionnable par le conducteur, la position en hauteur desdites première et seconde images virtuelles V1, V2.
Ces premier et second moyens motorisés 214, 321 fonctionnement avantageusement de manière synchrone de sorte à éviter toute superposition partielle des première et seconde images virtuelles V1, V2.
Selon des variantes de réalisation non représentées, les moyens optiques du module de projection 210 du premier dispositif d’affichage 200 sont différents, notamment le nombre, l’agencement et/ou le grossissement des miroirs utilisés.
Selon d’autres variantes de réalisation non représentées, l’agencement et/ou le grossissement de la lame 320 du second dispositif d’affichage 300 sont également différents. Cette lame 320 peut notamment être partiellement enterrée dans la planche de bord 2 de sorte que sa face avant se trouve en vis-à-vis avec une portion de cette dernière. Dans ce cas de figure, la lame 320 sera avantageusement opaque (sa face avant étant recouverte par exemple par une couche de peinture noire) de sorte à dissimuler cette portion de planche de bord 2 au conducteur la regardant.
Selon encore d’autres variantes de réalisation non représentées, les deux modules de projection 210, 310 sont logés dans des boîtiers distincts.
On peut également prévoir que les faisceaux lumineux sources soient générés par un unique projecteur dont le panneau afficheur (par exemple une dalle LCD) affiche deux images différentes séparées par une bande de séparation de couleur noire.
Claims (10)
- Système d'affichage tête haute pour véhicule comportant :
- un premier dispositif d’affichage (200) comprenant un premier module de projection (210) apte à générer un premier faisceau lumineux source porteur d’informations (I1), ainsi qu’un premier élément réfléchissant (220) constitué par le pare-brise (5) dudit véhicule et apte à réfléchir ledit premier faisceau lumineux vers le conducteur de sorte que celui-ci perçoive lesdites informations (I1) dans une première image virtuelle (V1) positionnée dans son champ de vision au devant dudit pare-brise (5) et à une première distance prédéterminée (d1) de ses yeux (Y) ; et
- un second dispositif d’affichage (300) comprenant un second module de projection (310) apte à générer un second faisceau lumineux source porteur d’informations (I2), ainsi qu’un second élément réfléchissant (320) apte à réfléchir ledit second faisceau lumineux vers le conducteur de sorte que celui-ci perçoive lesdites informations (I2) dans une second image virtuelle (V2) positionnée dans son champ de vision au devant dudit pare-brise (5) et à une seconde distance prédéterminée (d2) de ses yeux (Y) inférieure à ladite première distance (d1) ;
caractérisé en ce que ledit second élément réfléchissant est constitué par une lame concave grossissante (320) saillant au moins partiellement au dessus de la planche de bord (2) dudit véhicule. - Système d'affichage tête haute selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second dispositifs d’affichage (200, 300) sont configurés de sorte que les première et seconde images virtuelles (V1, V2) soient également décalées en hauteur l’une de l’autre, la seconde image virtuelle (V2) plus proche des yeux (Y) dudit conducteur se situant en dessous de la première image virtuelle (V1).
- Système d'affichage tête haute selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits premier et second modules de projection (210, 310) comportent respectivement des premiers et second moyens de réglage motorisés (214, 321) permettant d’ajuster la position en hauteur desdites première et seconde images (V1, V2).
- Système d'affichage tête haute selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premiers et second moyens de réglage motorisés (214, 310) fonctionnent de manière synchrone de sorte à éviter toute superposition partielle desdites première et seconde images (V1, V2).
- Système d'affichage tête haute selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier module de projection (210) comporte un projecteur (211) couplé à des moyens optiques grossissant (212, 213).
- Système d'affichage tête haute selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens optiques grossissant comprennent un miroir de repliement plan (212) et un miroir de sortie concave grossissant (213) monté pivotant autour d’un axe transversal.
- Système d'affichage tête haute selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les informations (I1) contenues dans la première image virtuelle (V1) sont constituées par des indications non textuelles venant se superposer visuellement sur des objets environnants du monde réel.
- Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comporte un système d'affichage tête haute selon l’une des revendications 1 à 7.
- Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite lame concave grossissante (320) est transparente et en ce qu’elle saille entièrement au dessus de la planche de bord (2).
- Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite lame concave grossissante (320) est opaque et en ce qu’elle est partiellement enterrée dans la planche de bord (2) de sorte que sa face avant se trouve en vis-à-vis avec une portion de cette dernière.
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Citations (3)
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2019
- 2019-10-09 FR FR1911178A patent/FR3101962A1/fr not_active Withdrawn
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