FR3102569A1 - Afficheur tête-haute - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un afficheur tête-haute (1) comprenant : - un dispositif de génération d’images (5) adapté à générer un faisceau lumineux (15), - un dispositif de projection (7) adapté à projeter le faisceau lumineux (15) généré en direction d’une lame partiellement transparente (3) selon un trajet donné (P), et - un filtre spectral (19) situé dans le trajet (P) du faisceau lumineux (15), et configuré pour permettre une propagation selon ledit trajet donné (P) en direction de la lame partiellement transparente (3) de deux composantes spectrales spectralement disjointes du faisceau lumineux (15), et pour empêcher une propagation, selon un trajet inverse (PD) audit trajet donné (P) et en direction du dispositif de génération d’images (5), d’une autre composante spectrale située spectralement entre les deux composantes spectrales disjointes. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne le domaine technique des afficheurs tête-haute, notamment dans un véhicule.
Elle concerne plus particulièrement un afficheur tête-haute comprenant un filtre spectral.
Le principe des afficheurs tête-haute pour véhicule est de projeter des images, notamment utiles à la conduite, directement dans le champ de vision d’un conducteur.
Pour cela, les afficheurs tête-haute comprennent, en général, un dispositif de génération d’images adapté à émettre un faisceau lumineux et un dispositif de projection d’images adapté à projeter le faisceau lumineux selon un trajet donné vers une lame partiellement transparente placée dans le champ de vision du conducteur. La lame partiellement transparente réfléchit le faisceau lumineux en direction du conducteur de sorte que ce dernier voit une image virtuelle (définie par le faisceau lumineux) « flottant » à une distance de projection, typiquement à une dizaine de mètres.
Pour que le conducteur puisse effectivement visualiser cette image virtuelle, ses yeux doivent être situés dans une zone de l’espace atteinte, en sortie de l’afficheur tête-haute, par une partie au moins des rayons lumineux émis par le dispositif de génération d’images. De manière classique, la zone atteinte (appelée « eye box » en anglais) mesure 120 millimètres de largeur pour 60 millimètres de hauteur.
Les données anthropologiques indiquent que pour couvrir toutes les hauteurs de positions des yeux, la zone atteinte doit pouvoir s’étendre sur une hauteur de 120 millimètres.
On souhaite donc, soit de pouvoir modifier la position de la zone atteinte d’une hauteur de 60 millimètre sur une bande de plus ou moins 30 millimètres, voire de plus ou mois 60 millimètres, soit de générer directement une zone atteinte de 120 millimètres de hauteur.
Afin de répondre aux exigences de taille zone atteinte, mais aussi de taille de l’image virtuelle ainsi que de distance de projection, le dispositif de projection de l’afficheur tête-haute comprend au moins un miroir de grande taille et présentant une forte focale.
Par construction d’un tel afficheur tête-haute, un rayonnement extérieur (tel que le rayonnement solaire sous certaines incidences) peut arriver sur le miroir du dispositif de projection et, selon un trajet inverse à celui utilisé par le faisceau lumineux précité, être transmis vers l’unité de génération d’image, échauffant celle-ci au risque de l’endommager.
Ce problème de « charge solaire » (« sunload » en anglais) est accentué du fait de la forte focale du miroir du dispositif de projection. En effet, le rayonnement extérieur se trouve focalisé sensiblement au niveau d’un écran de l’unité de génération d’images. Une charge solaire importante peut alors entrainer la fonte de l’écran, par exemple si celui-ci est en plastique.
On connait des afficheurs tête-haute équipés d’un filtre infrarouge permettant d’empêcher la partie infrarouge du spectre solaire d’atteindre l’unité de génération d’images. La charge solaire reste néanmoins importante.
Dans ce contexte, la présente invention propose un afficheur tête-haute comprenant :
- un dispositif de génération d’images adapté à générer un faisceau lumineux,
- un dispositif de projection adapté à projeter le faisceau lumineux généré en direction d’une lame partiellement transparente selon un trajet donné, et
- un filtre spectral situé dans le trajet du faisceau lumineux, et configuré pour permettre une propagation selon ledit trajet en direction de la lame partiellement transparente de deux composantes spectrales spectralement disjointes du faisceau lumineux, et pour empêcher une propagation, selon un trajet inverse audit trajet donné et en direction du dispositif de génération d’images, d’une autre composante spectrale située spectralement entre les deux composantes spectrales disjointes.
- un dispositif de projection adapté à projeter le faisceau lumineux généré en direction d’une lame partiellement transparente selon un trajet donné, et
- un filtre spectral situé dans le trajet du faisceau lumineux, et configuré pour permettre une propagation selon ledit trajet en direction de la lame partiellement transparente de deux composantes spectrales spectralement disjointes du faisceau lumineux, et pour empêcher une propagation, selon un trajet inverse audit trajet donné et en direction du dispositif de génération d’images, d’une autre composante spectrale située spectralement entre les deux composantes spectrales disjointes.
En permettant la propagation de composantes spectrales disjointes prédéterminées et en empêchant la propagation de l’autre composante spectrale située entre les deux composantes spectrales disjointes, le filtre spectral permet de réduire la charge solaire du dispositif de génération d’images.
En effet, le filtre spectral reçoit deux types de rayonnements : le faisceau lumineux généré par le dispositif de génération d’images et un rayonnement parasite extérieur, par exemple le rayonnement solaire. Le spectre du faisceau lumineux est très étroit en comparaison avec le spectre solaire.
Le filtre spectral présente des bandes de longueurs d’onde non chevauchantes qui permettent la propagation des composantes spectrales distinctes selon un trajet donné. Les valeurs de ces bandes de longueurs d’onde sont déterminées de façon à ne laisser se propager que des composantes spectrales du faisceau lumineux, et à empêcher la propagation du reste du spectre électromagnétique selon le trajet donné. Ainsi, le filtre spectral ne laisse se propager selon le trajet donné que les composantes spectrales utiles à la formation de l’image.
En d’autres termes, le filtre spectral de l’invention arrête non seulement le rayonnement infrarouge, mais aussi partiellement la lumière visible, ce qui permet de réduire la charge solaire par rapport aux filtres de l’art antérieur qui ne filtraient que le rayonnement infrarouge.
Selon d’autres modes de réalisation avantageux, un tel afficheur tête-haute peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, lequel les deux composantes spectrales sont situées dans le domaine visible.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de génération d’image comprend au moins deux sources lumineuses monochromatiques présentant respectivement des longueurs d’onde distinctes, le dispositif de génération d’image étant configuré pour former le faisceau lumineux au moyen des deux sources monochromatiques.
La largeur des bandes de longueurs d’onde du filtre spectral est adaptée à ne laisser se propager que les composantes spectrales du faisceau lumineux. Les sources monochromatiques ont un spectre d’émission étroit, ce qui permet de réduire la largeur des bandes de longueurs d’onde du filtre spectral, et donc de réduire d’autant plus la charge solaire.
Selon un mode de réalisation, le filtre spectral permet la propagation selon ledit trajet d’une composante spectrale supplémentaire spectralement disjointe de chacune des deux composantes spectrales, ladite composante spectrale supplémentaire disjointe étant située dans le domaine visible.
Selon un mode de réalisation, le filtre spectral permet la propagation des composantes spectrales spectralement disjointes selon le trajet en réfléchissant lesdites composantes spectrales disjointes, et empêche la propagation de l’autre composante spectrale selon le trajet inverse en transmettant ladite autre composante spectrale dans une direction distincte de la direction du dispositif de génération d’images.
Selon un mode de réalisation, le filtre spectral permet la propagation des composantes spectrales spectralement disjointes selon le trajet en réfléchissant lesdites composantes spectrales disjointes, et empêche la propagation de l’autre composante spectrale en absorbant ladite autre composante spectrale.
Selon un mode de réalisation, le filtre spectral est disposé à l’intérieur d’un boitier dans lequel est situé le dispositif de génération d’images.
Selon un mode de réalisation, le filtre spectral est un miroir dichroïque.
Selon un mode de réalisation, le filtre spectral permet la propagation des composantes spectrales spectralement disjointes selon le trajet en transmettant lesdites composantes spectrales disjointes, et empêche la propagation de l’autre composante spectrale en absorbant (ou, en variante, en réfléchissant) ladite autre composante spectrale.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de génération d’images est disposé dans un boîtier présentant une fenêtre adaptée à laisser sortir le faisceau lumineux du boîtier en direction de la lame partiellement transparente ; le filtre spectral peut alors s’étendre au niveau de la fenêtre.
Grâce au filtre spectral s’étendant au niveau de la fenêtre, le rayonnement solaire ne pénètre plus dans le boîtier de l’afficheur tête-haute. Ainsi aucun des éléments situés dans le boîtier ne subit la charge solaire.
Ce mode de réalisation du filtre spectral permet de simplifier l’afficheur tête-haute. En effet, afin de réduire la charge solaire, les filtres spectraux de types miroirs sont généralement associés à des dispositifs mécaniques permettant de réduire la charge solaire sur le dispositif de génération d’images quand l’afficheur tête-haute n’est pas en utilisation, par exemple des moyens de pivot permettant de basculer le miroir ou bien à une trappe amovible de protection ou un volet permettant d’empêcher le rayonnement solaire d’atteindre le dispositif de génération d’images. Ces dispositifs mécaniques ne sont plus nécessaires dans le cas mentionné ci-dessus d’un filtre spectral s’étendant au niveau de la fenêtre.
De plus, les afficheurs tête-haute peuvent aussi comprendre des écrans de protection permettant d’isoler le faisceau lumineux à l’intérieur du boîtier afin que les rayons parasites n’atteignent pas le dispositif de génération d’images quand l’afficheur tête-haute est en utilisation. Il n’est plus nécessaire d’utiliser ces écrans de protections avec le filtre spectral selon ce mode de réalisation. Les écrans de protection présentant une épaisseur de plusieurs millimètres, ceci permet de libérer un espace appréciable à l’intérieur du boîtier.
Un tel filtre spectral permet aussi de ne pas utiliser de dispositif de pivot du dispositif de génération d’images, qui est généralement utilisé pour éviter que le rayonnement solaire se réfléchisse sur le dispositif de génération d’images et éblouisse ou gêne le conducteur du véhicule. Ceci permet de simplifier l’afficheur tête-haute.
Le filtre spectral s’étendant au niveau de la fenêtre permet de plus d’améliorer l’esthétisme de l’afficheur tête haute. En effet, étant donné que seules quelques bandes de longueurs d’onde étroite peuvent passer, la fenêtre a un aspect opaque (lorsque l’autre composante spectrale est absorbée) qui permet de dissimuler les éléments situés dans le boîtier de l’afficheur tête-haute. Dans la variante mentionnée plus haut où l’autre composante spectrale est réfléchie, la fenêtre a un aspect miroir.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où :
Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références.
Sur la figure 1, on a schématiquement représenté les éléments principaux d’un afficheur tête-haute 1 destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile.
Un tel afficheur tête-haute 1 est adapté à créer une image virtuelle I dans le champ de vision d’un conducteur du véhicule, de sorte que le conducteur puisse voir cette image virtuelle I et les informations éventuelles qu’elle contient sans avoir à détourner le regard de la route empruntée.
L’image virtuelle I est visualisée par le conducteur quand ses yeux se situent dans une zone atteinte Z par une partie au moins d’un faisceau lumineux 15 généré par l’afficheur tête-haute 1.
À cet effet, l’afficheur tête-haute 1 comprend une lame partiellement transparente 3 placée dans le champ de vision du conducteur, un dispositif de génération d’images 5 adapté à générer le faisceau lumineux 15, un dispositif de projection d’images 7 adapté à renvoyer, en direction de ladite lame partiellement transparente 3, le faisceau lumineux 15 générées par le dispositif de génération d’images 5.
La lame partiellement transparente 3 est ici un pare-brise 3 du véhicule.
En variante, la lame partiellement transparente 3 pourrait être un combineur, c’est-à-dire une lame partiellement transparente dédiée à l’afficheur tête-haute 1. Un tel combineur serait placé entre le pare-brise 3 et les yeux du conducteur.
Le dispositif de génération d’images 5 est par exemple du type à balayage laser (ou « laser scan » en anglais). Un tel dispositif de génération d’images 5 comprend un diffuseur 13 et une unité de balayage 12 qui génère le faisceau lumineux 15 de direction variable de manière à pouvoir balayer une face arrière du diffuseur 13.
L’unité de balayage 12 comprend un module de formation de faisceau 14 et un miroir mobile 16, par exemple réalisé sous forme d’un microsystème électromécanique (ou MEMS pour "MicroElectroMechanical System" en anglais).
Le module de formation de faisceau 14 comprend au moins deux sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17.
Les sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17 émettent respectivement un rayonnement électromagnétique monochromatique, chacun des rayonnements électromagnétiques présentant un spectre d’émission distinct dans le domaine du visible. Les sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17 émettent ainsi chacune un rayonnement électromagnétique qui présente, par exemple, un parmi :
- un premier spectre d’émission « bleu », c’est-à-dire centré autour d’une première longueur d’onde λ1de 450 nanomètres,
- un deuxième spectre d’émission « vert » c’est-à-dire centré autour d’une deuxième longueur λ2de 520 nanomètres,
- un troisième spectre d’émission « rouge » c’est-à-dire centré autour d’une troisième longueur d’onde λ3de 640 nanomètres.
- un premier spectre d’émission « bleu », c’est-à-dire centré autour d’une première longueur d’onde λ1de 450 nanomètres,
- un deuxième spectre d’émission « vert » c’est-à-dire centré autour d’une deuxième longueur λ2de 520 nanomètres,
- un troisième spectre d’émission « rouge » c’est-à-dire centré autour d’une troisième longueur d’onde λ3de 640 nanomètres.
Les termes « bleu », « vert » et « rouge » sont utilisés dans leur sens commun.
Alternativement, le dispositif de génération d’images 5 comprend trois sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17 présentant respectivement un spectre d’émission distinct dans le domaine du visible. Chacune des trois sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17 émet respectivement un rayonnement électromagnétique présentant chacun un des spectres d’émission précédemment décrits.
Les sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17 sont par exemple des diodes laser présentant un spectre d’émission étroit, par exemple un spectre d’émission compris entre 440 nm et 460 nm pour la source lumineuse monochromatique 9 et/ou un spectre d’émission compris entre 510 nm et 530 nm pour la source lumineuse monochromatique 11 et/ou un spectre d’émission compris entre 620 nm et 660 nm pour la source lumineuse monochromatique 17.
Le module de formation de faisceau 14 génère le faisceau lumineux 15 au moyen des sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17. Pour cela, le module de formation de faisceau 14 comprend par exemple des miroirs dichroïques 23, 25, 27combinant le rayonnement électromagnétique émis par les sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17 afin de former un faisceau lumineux 15 présentant un spectre polychromatique (comprenant trois composantes spectrales correspondant respectivement aux spectres d’émission des trois sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17).
Un spectre polychromatique donné du faisceau lumineux 15 polychromatique est obtenu en variant l’intensité de chacun des rayonnements électromagnétiques monochromatiques émis par les sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17. L’intensité des rayonnements électromagnétiques monochromatiques est commandée par un module de commande 20.
Par exemple, pour obtenir un spectre polychromatique de type « blanc D50 », le rayonnement électromagnétique de spectre d’émission bleu a une intensité de 40%, le rayonnement électromagnétique de spectre d’émission vert à une intensité de 60% et le rayonnement électromagnétique de spectre d’émission rouge a une intensité de 100%.
Ce faisceau lumineux 15 généré par le module de formation de faisceau 14 est dirigé vers le miroir mobile 16, dont l’orientation est commandée par le module de commande 20 de façon à ce que le faisceau lumineux réfléchi (par le miroir mobile 16) balaie la face arrière du diffuseur 13.Alternativement, le dispositif de génération d’images est de type « DLP » (pour « Digital Light Processing » en anglais). Un tel type de dispositif de génération d’image comprend un module de formation de faisceau tel que précédemment décrit et apte à générer un faisceau lumineux polychromatique.
En sortie du module de formation de faisceau, le faisceau lumineux polychromatique est dirigé vers une matrice de micro-miroirs (ou DMD pour « Digital Micromirror Device » en anglais). Chacun des micro-miroirs de la matrice représente un pixel de l’image virtuelle I. L’orientation de chaque micro-miroir est pilotée individuellement par un module de commande, et détermine si un micro-miroir donné réfléchit ou non la lumière qu’il reçoit en direction d’un écran du dispositif de génération d’images.
Le dispositif de projection d’images 7 projette le faisceau lumineux 15 généré en direction de la lame partiellement transparente 3 selon un trajet P donné. Sur la figure 1, la direction du faisceau lumineux 15 selon le trajet P est indiquée par des flèches.
Le dispositif de projection d’images comprend ici un miroir 7 agencé de manière à réfléchir le faisceau lumineux 15 généré par le dispositif de génération d’images 5 en direction de la lame partiellement transparente 3. Ici, ledit miroir 7 est un miroir concave.
Un tel miroir 7 présente une grande taille ainsi qu’une focale forte, permettant de répondre aux exigences de taille de la zone atteinte Z, de taille d’image virtuelle I et de distance de projection de l’image virtuelle I.
En variante, le dispositif de projection d’images 7 pourrait comprendre une pluralité de miroirs et/ou d’autres éléments optiques tels qu’une lentille par exemple.
L’afficheur tête-haute 1 comprend en outre un boîtier 18 dans lequel sont situés le dispositif de génération d’images 5 et le dispositif de projection 7. Le boîtier 18 protège les éléments qu’il contient contre des dégradations extérieures, telles que la poussière ou bien encore des chocs.
Le boîtier 18 présente une fenêtre 21 adaptée à laisser sortir le faisceau lumineux 15 du boîtier 18 en direction de la lame partiellement transparente 3.
Un filtre spectral 19 est situé dans le trajet P du faisceau lumineux 15. Le filtre spectral 19 permet une propagation selon le trajet P en direction de la lame partiellement transparente 3 de deux composantes spectrales spectralement disjointes du faisceau lumineux 15. Le filtre spectral 19 empêche en revanche une propagation, selon un trajet inverse au trajet donné P et en direction du dispositif de génération d’images 5, d’une autre composante spectrale située spectralement entre les deux composantes spectrales disjointes.
Pour cela, le filtre spectral 19 présente des propriétés optiques répondant à l’équation de la propagation d’un rayonnement électromagnétique au travers d’un milieu :
R + T + A = 1
où R est un coefficient de réflexion du rayonnement électromagnétique, T est un coefficient de transmission du rayonnement électromagnétique et A est un coefficient d’absorption du rayonnement électromagnétique.
Selon un premier mode de réalisation, le filtre spectral 19 a un coefficient d’absorption A négligeable. Le paramètre A de l’équation peut donc être négligé. Un tel filtre spectral 19 est par exemple un filtre dichroïque.
Selon ce mode de réalisation, le filtre spectral 19 est disposé à l’intérieur du boîtier 18. Le filtre spectral 19 est, par exemple, le miroir 7 du dispositif de projection 7.
La figure 2 illustre le taux en transmission en pourcentage ainsi que le taux en réflexion en fonction de la longueur d’onde en nanomètres d’un rayonnement électromagnétique incident sur le filtre spectral 19.
Sur ce graphique, une courbe C101 représente un gabarit du filtre spectral 19, c’est-à-dire, un profil idéal de filtrage du filtre spectral 19. Dans cet exemple, la courbe C101 représente le taux en réflexion R idéal.
La courbe C101 présente un taux en réflexion R de 100% pour au moins deux bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3, ici trois, d’une partie visible du spectre électromagnétique. Pour la partie du rayonnement électromagnétique présentant une longueur d’onde située hors d’une de ces bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 , la courbe C101 présente un taux en réflexion de 0, cette partie du rayonnement électromagnétique est donc transmise par le filtre spectral 19.
Les bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 ne se chevauchent pas (et sont donc disjointes).
Parmi ces bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3, une première bande de longueurs d’onde Δλ1située dans le bleu, une deuxième bande de longueurs d’onde Δλ2est située dans le vert, et une troisième bande de longueurs d’onde Δλ3est située dans le rouge.
Les valeurs des bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 du filtre spectral 19 sont choisies de façon à ce que chaque bande de longueur d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3recouvre le spectre d’émission d’une source lumineuse monochromatique 9, 11, 17 et que le rayonnement électromagnétique émis par chacune des sources lumineuses monochromatique 9, 11, 17 soit ainsi réfléchi selon le trajet P susmentionné, ici en direction de la lame semi-transparente 3.
Par exemple, chacune des bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 peut être respectivement centrée sur une des longueurs d’onde λ1, λ2, λ3d’une des sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17. Alternativement, les bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 ne sont pas centrées sur les longueurs d’onde λ1, λ2, λ3des sources lumineuses monochromatique 9, 11, 17.
Les valeurs des bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 énoncées ci-après sont données à titre d’exemple non limitatif.
La première bande de longueurs d’onde Δλ1s’étend, par exemple, de 440 nanomètres à 460 nanomètres.
La deuxième bande de longueurs d’onde Δλ2s’étend, par exemple, de 510 nanomètres à 530 nanomètres.
La troisième bande de longueurs d’onde Δλ3s’étend, par exemple, de 620 nanomètres à 660 nanomètres.
Sur la figure 2, une courbe C102 représente un spectre de réflexion en fonction de la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique incident sur le filtre spectral 19.
Une courbe C103 représente un spectre de transmission en fonction de la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique incident sur le filtre spectral 19.
Les courbes C102 et C103 montrent que les composantes spectrales du rayonnement électromagnétique présentant une longueur d’onde située dans l’une parmi les bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 sont réfléchies par le filtre spectral, tandis que les autres composantes spectrales du rayonnement électromagnétique sont transmises par le filtre spectral 19.
Ici, deux types de rayonnements électromagnétiques sont incidents sur le filtre spectral 19 : le faisceau lumineux 15 généré par l’unité de génération d’image et un rayonnement parasite, par exemple un rayonnement solaire 20, provenant de l’extérieur du boîtier 18.
Comme les bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 ont été déterminées de façon à comprendre les longueurs d’onde λ1, λ2, λ3des sources lumineuses monochromatiques 9, 11, 17, le filtre spectral 19 permet la propagation des composantes spectrales spectralement disjointes du faisceau lumineux 15 selon le trajet P en réfléchissant lesdites composantes spectrales spectralement disjointes en direction de la lame partiellement transparente 3.
D’autre part, le filtre spectral 19 empêche la propagation de l’autre composante spectrale située entre les composantes spectrales spectralement disjointes, selon le trajet inverse en transmettant ladite autre composante spectrale dans une direction PDdistincte de la direction du dispositif de génération d’images 5. La direction PDest représentée sur la figure 1.
Ainsi, le rayonnement solaire 20, pénétrant dans le boîtier 18 en se propageant selon le trajet inverse à celui du faisceau lumineux 15 et incident sur le filtre spectral 19, n’est pas totalement réfléchi en direction du dispositif de génération d’images 5. En effet, seules les composantes spectrales du rayonnement solaire 20 ayant une longueur d’onde située dans l’une des bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3sont réfléchies en direction du dispositif de génération d’images 5. La composante spectrale située entre les composantes spectrales disjointes du faisceau lumineux 15 est transmise par le filtre spectral 19, par exemple en direction d’une paroi du boîtier 18, ou bien d’un radiateur apte à évacuer la chaleur générée par le rayonnement solaire 20 vers l’extérieur du boîtier 18.
Selon un deuxième mode de réalisation, le filtre spectral 19 a un coefficient de transmission T négligeable. Le paramètre T de l’équation peut donc être négligé.
Selon cet autre mode de réalisation, le filtre spectral 19 est aussi disposé à l’intérieur du boîtier 18. Le filtre spectral 19 est par exemple le miroir 7 du dispositif de projection 7.
La figure 3 illustre le taux en réflexion ainsi que le taux en absorption en fonction de la longueur d’onde en nanomètre d’un rayonnement électromagnétique incident sur le filtre spectral 19.
Sur ce graphique, une courbe C201 représente un gabarit du filtre spectral 19, c’est-à-dire, un profil idéal de filtrage du filtre spectral 19. Dans cet exemple, la courbe C201 représente le taux en réflexion R idéal.
La courbe C201 présente un taux en réflexion de 100% pour au moins deux bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3, ici trois, d’une partie visible du spectre électromagnétique. Pour la partie du rayonnement électromagnétique présentant une longueur d’onde située hors d’une de ces trois bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3, la courbe C201 présente un taux en réflexion de 0, cette partie du rayonnement électromagnétique est absorbée par le filtre spectral 19.
Les bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 sont semblables à celles décrites dans le mode de réalisation précédent.
Une courbe C202 représente un spectre de réflexion en fonction de la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique incident sur le filtre spectral 19.
Une courbe C203 représente un spectre d’absorption en fonction de la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique incident sur le filtre spectral 19. En pratique, on essaye d’obtenir un taux d’absorption proche de 100%. Un taux d’absorption s’éloignant de 100% entraine non seulement une augmentation de la charge solaire, mais aussi une diminution du contraste de l’image.
Les courbes C202 et C203 montrent que les composantes spectrales du rayonnement électromagnétique présentant une longueur d’onde située dans l’une parmi les bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 est réfléchie par le filtre spectral, tandis que le reste du rayonnement électromagnétique est absorbé par le filtre spectral 19.
Ainsi, d’une part, le filtre spectral 19 permet la propagation des composantes spectrales spectralement disjointes du faisceau lumineux 15 selon le trajet P en réfléchissant lesdites composantes spectrales spectralement disjointes en direction de la lame partiellement transparente 3. D’autre part, le filtre spectral 19 empêche la propagation de l’autre composante spectrale, située entre les composantes spectrales spectralement disjointes, selon le trajet inverse en absorbant ladite autre composante spectrale.
Ainsi, le rayonnement solaire 20, se propageant selon le trajet inverse à celui du faisceau lumineux 15 et, incident sur le filtre spectral 19 sera majoritairement absorbé par le filtre spectral 19, ce qui permet d’éviter l’échauffement du dispositif de génération d’image 5. En effet, seules les composantes spectrales du rayonnement solaire 20 ayant une longueur d’onde située dans l’une des trois bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 sont réfléchies en direction du dispositif de génération d’images 5. La composante spectrale située entre les composantes spectrales disjointes du faisceau lumineux est absorbée par le filtre spectral.
Selon un troisième mode de réalisation, le filtre spectral 19 présente un coefficient de réflexion R négligeable. Le paramètre R de l’équation peut donc être négligé.
Comme cela est représenté sur la figure 4, un tel filtre spectral 19 s’étend au niveau de la fenêtre 21 du boîtier 18 de l’afficheur tête-haute 1.
La figure 5 illustre des propriétés du filtre spectral 19 selon ce mode de réalisation. Plus précisément, la figure 4 est un graphique représentant la variation de l’absorption et de la transmission de la lumière incidente sur le filtre spectral 19 en fonction de sa longueur d’onde.
Sur ce graphique, une courbe C301 représente un gabarit du filtre spectral 19 selon ce mode de réalisation, c’est-à-dire un profil idéal de filtrage.
La courbe C301 présente un taux en transmission de 100% pour au moins deux bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3, ici trois, d’une partie visible du spectre électromagnétique. Pour la partie du rayonnement électromagnétique présentant une longueur d’onde située hors d’une de ces trois bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3, la courbe C301 présente un taux en transmission de 0, cette partie du rayonnement électromagnétique est absorbée par le filtre spectral 19.
Les bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3sont semblables à celles décrites dans les modes de réalisation précédents.
Une courbe C302 représente un spectre de transmission en fonction de la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique incident sur le filtre spectral 19. En pratique, le taux de transmission est supérieur à 90% pour les bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3.
Une courbe C303 représente un spectre d’absorption en fonction de la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique incident sur le filtre spectral 19.
Les courbes C302 et C303 montrent que la partie du rayonnement électromagnétique présentant une longueur d’onde située dans l’une parmi les bandes de longueurs d’onde Δλ1, Δλ2, Δλ3 est transmise par le filtre spectral, tandis que le reste du rayonnement électromagnétique est absorbé par le filtre spectral 19.
Ainsi, d’une part, le filtre spectral 19 permet la propagation des composantes spectrales spectralement disjointes du faisceau lumineux 15 selon le trajet P en transmettant lesdites composantes spectrales spectralement disjointes en direction de la lame partiellement transparente 3. D’autre part, le filtre spectral 19 empêche la propagation de l’autre composante spectrale, située entre les composantes spectrales spectralement disjointes, selon le trajet inverse en absorbant ladite autre composante spectrale.
Ainsi, le rayonnement solaire 20, se propageant selon le trajet inverse à celui du faisceau lumineux 15 et, incident sur le filtre spectral 19 sera majoritairement absorbé par le filtre spectral 19. En effet, seules les composantes spectrales du rayonnement solaire 20 ayant une longueur d’onde située dans l’une des trois bandes de longueurs d’onde sont réfléchies en direction du dispositif de génération d’images 5. La composante spectrale située entre les composantes spectrales disjointes du faisceau lumineux est absorbée par le filtre spectral. Ainsi, la majeure partie du rayonnement solaire 20 ne pénètre pas dans le boîtier 18, ce qui évite l’échauffement de tous les éléments situés dans le boîtier 18.
De plus, comme le filtre spectral 19 absorbe la majeure partie du spectre électromagnétique visible, la fenêtre 21 a un aspect opaque, ce qui permet d’améliorer l’esthétique de l’afficheur tête-haute 1.
Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l’invention dans le cadre des revendications annexées.
Claims (10)
- Afficheur tête-haute (1) comprenant :
- un dispositif de génération d’images (5) adapté à générer un faisceau lumineux (15),
- un dispositif de projection (7) adapté à projeter le faisceau lumineux (15) généré en direction d’une lame partiellement transparente (3) selon un trajet (P) donné, et
- un filtre spectral (19) situé dans le trajet du faisceau lumineux (15), et configuré pour permettre une propagation selon ledit trajet (P) en direction de la lame partiellement transparente (3) de deux composantes spectrales spectralement disjointes du faisceau lumineux (15), et pour empêcher une propagation, selon un trajet inverse (PD) audit trajet (P) donné et en direction du dispositif de génération d’images (5), d’une autre composante spectrale située spectralement entre les deux composantes spectrales disjointes. - Afficheur tête-haute (1) selon la revendication 1, dans lequel les deux composantes spectrales sont situées dans le domaine visible.
- Afficheur tête-haute (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif de génération d’images (5) comprend au moins deux sources lumineuses monochromatiques (9, 11, 17) présentant respectivement des longueurs d’onde distinctes (λ1, λ2, λ3), le dispositif de génération d’images (5) étant configuré pour former le faisceau lumineux (15) au moyen des deux sources monochromatiques (9, 11, 17).
- Afficheur tête-haute (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le filtre spectral (19) permet la propagation selon ledit trajet (P) d’une composante spectrale supplémentaire spectralement disjointe de chacune des deux composantes spectrales, ladite composante spectrale supplémentaire disjointe étant située dans le domaine visible.
- Afficheur tête-haute (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le filtre spectral (19) permet la propagation des composantes spectrales spectralement disjointes selon le trajet (P) en réfléchissant lesdites composantes spectrales disjointes, et empêche la propagation de l’autre composante spectrale selon le trajet inverse (PD) en transmettant ladite autre composante spectrale dans une direction distincte de la direction du dispositif de génération d’images (5).
- Afficheur tête-haute (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le filtre spectral (19) permet la propagation des composantes spectrales spectralement disjointes selon le trajet (P) en réfléchissant lesdites composantes spectrales disjointes, et empêche la propagation de l’autre composante spectrale en absorbant ladite autre composante spectrale.
- Afficheur tête-haute (1) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le filtre spectral (19) est disposé à l’intérieur d’un boitier (18) dans lequel est situé le dispositif de génération d’images (5).
- Afficheur tête-haute selon l’une des revendications 5 à 7, dans lequel le filtre spectral (19) est un miroir dichroïque.
- Afficheur tête-haute selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le filtre spectral (19) permet la propagation des composantes spectrales spectralement disjointes selon le trajet (P) en transmettant lesdites composantes spectrales disjointes, et empêche la propagation de l’autre composante spectrale en absorbant ou en réfléchissant ladite autre composante spectrale.
- Afficheur tête-haute (1) selon la revendication 9, dans lequel le dispositif de génération d’images (5) est disposé dans un boîtier (18) présentant une fenêtre adaptée (21) à laisser sortir le faisceau lumineux (15) du boîtier (18) en direction de la lame partiellement transparente (3), et dans lequel le filtre spectral (19) s’étend au niveau de la fenêtre (21).
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011170084A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Nippon Seiki Co Ltd | 表示装置 |
| US20150219894A1 (en) * | 2012-08-04 | 2015-08-06 | Johnson Controls Gmbh | Head-up display |
| DE102014214946A1 (de) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | Robert Bosch Gmbh | Anzeigevorrichtung für insbesondere ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer solchen Anzeigevorrichtung |
| JP2016133700A (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | パイオニア株式会社 | ヘッドアップディスプレイ |
| US20190041641A1 (en) * | 2017-08-02 | 2019-02-07 | Envisics Ltd. | Display device and system |
-
2019
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-
2020
- 2020-10-07 WO PCT/EP2020/078058 patent/WO2021078513A1/fr active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011170084A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Nippon Seiki Co Ltd | 表示装置 |
| US20150219894A1 (en) * | 2012-08-04 | 2015-08-06 | Johnson Controls Gmbh | Head-up display |
| DE102014214946A1 (de) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | Robert Bosch Gmbh | Anzeigevorrichtung für insbesondere ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer solchen Anzeigevorrichtung |
| JP2016133700A (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | パイオニア株式会社 | ヘッドアップディスプレイ |
| US20190041641A1 (en) * | 2017-08-02 | 2019-02-07 | Envisics Ltd. | Display device and system |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023111149A1 (fr) * | 2021-12-16 | 2023-06-22 | Valeo Comfort And Driving Assistance | Afficheur tête haute |
| FR3131013A1 (fr) * | 2021-12-16 | 2023-06-23 | Valeo Comfort And Driving Assistance | Afficheur tête haute |
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|---|---|
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