FR3115894A1 - Appareil de projection d’images et unité de pilotage associée - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un appareil (1) de projection d’images destiné à afficher une image (28) et comportant : - une unité de génération d’images (8) émettant un faisceau lumineux (11) déterminé en fonction de l’image à afficher ; - une unité de pilotage (9) ; et - un système optique (10) comprenant un ensemble optique de puissance (12, 13) formant l’image, à partir du faisceau lumineux émis et un dispositif optique de correction (14) de front d’onde corrigeant au moins partiellement des aberrations optiques dans l’image formée, le dispositif optique étant commandé par l’unité de pilotage pour modifier une partie au moins d’un front d’onde du faisceau lumineux. Selon l’invention, l’unité de pilotage est configurée pour : - déterminer dans l’image à afficher une ou plusieurs zones d’intérêt (28A, 28G, 28H), chaque zone d’intérêt de l’image ayant une position de zone et une taille de zone ; et - commander le dispositif optique en fonction de la ou les positions et tailles de zones déterminées. Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

APPAREIL DE PROJECTION D’IMAGES ET UNITÉ DE PILOTAGE ASSOCIÉE
Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne de manière générale le domaine de l’affichage.
Elle concerne plus particulièrement un appareil de projection d’images destiné à afficher une image, par exemple à un individu.
Elle concerne également une unité de pilotage pour un tel appareil de projection d’images.
Elle s’applique de manière particulièrement intéressante dans un afficheur tête-haute (« head-up display »ou HUD en anglais) par exemple pour véhicule automobile, en particulier du type à réalité augmentée (projection d’images en superposition du paysage observé par le conducteur dudit véhicule comportant des« motifs momentané s »en rapport avec des éléments du paysage environnant détectés par des capteurs du véhicule, par exemple des caméras ou des lidars). Dans cette application particulière, le HUD reçoit un flux vidéo comprenant les motifs à afficher préalablement calculés à partir des données reçues des différents capteurs dédiés à la réalité augmentée. Il peut aussi afficher des« motifs fixes »calculés à partir d’informations issues de capteurs véhicule tels que capteur de vitesse, capteur de température (intérieure ou extérieure), jauge de carburant, etc.
Arrière-plan technologique
Concevoir un appareil de projection d’images ayant une haute résolution sur un large champ de vision (« Field of View », ou FOV en anglais) et présentant un encombrement réduit n’est pas chose aisée.
En effet, dans un appareil de projection d’images classique, utilisant par exemple soit une optique adaptative, soit une optique asphérique (notamment de type« freeform »), les aberrations optiques, en particulier la distorsion, sont d’autant plus grandes que l’angle de champ (i.e.la taille angulaire du FOV) est élevé de sorte qu’il est difficile d’avoir une bonne résolution dans l’image projetée pour les angles de vue élevés (bord du champ). Il en est également de même pour l’encombrement qui augmente également avec l’angle de champ.
Pour pallier ce problème, il est possible de concevoir un appareil de projection d’images dit« à optique fovéale », dans lequel l’appareil projette, de manière dynamique, une image avec une haute résolution dans une région d’intérêt (« Region Of Interest »ou ROI en anglais) à l’aide d’un dispositif optique de correction de front d’onde. Ceci est particulièrement intéressant lorsque la région d’intérêt correspond à un angle de champ relativement élevé, là où les aberrations optiques sont les plus importantes.
Le correcteur de front d’onde peut être fixe (élément diffractif fixe du type« diffractive optical element »en anglais) ou dynamique (par exemple : modulateur spatial de lumière ou« spatial light modulator »en anglais ou bien miroir déformable).
De manière connue, un tel appareil de projection d’images, destiné à afficher une image, comporte :
- une unité de génération d’images émettant un faisceau lumineux déterminé en fonction de ladite image à afficher ;
- une unité de pilotage ; et
- un système optique comprenant un ensemble optique de puissance formant ladite image à partir dudit faisceau lumineux émis et un dispositif optique de correction de front d’onde corrigeant au moins partiellement des aberrations optiques dans ladite image formée, ledit dispositif optique de correction étant commandé par ladite unité de pilotage pour modifier une partie au moins d’un front d’onde dudit faisceau lumineux.
Selon un exemple de réalisation d’un tel appareil de projection d’images dans le champ de vision d’un individu, l’unité de pilotage peut être alors configurée pour faire du suivi oculaire,i.e.déterminer la position de l’œil / des yeux de l’individu et/ou la direction de son regard, et commander le dispositif optique de correction de front d’onde pour que celui-ci corrige les aberrations optiques en fonction de cette position/direction, en particulier dans la ou les régions d’intérêt regardées par l’individu.
En pratique, le suivi oculaire est réalisé dans ce cas au moyen d’un dispositif auxiliaire à l’appareil de projection, appelé« oculomètre ». Cet oculomètre consiste généralement en une paire de caméras montées ou non sur des lunettes portées par l’individu et adaptées à détecter la position des yeux et la direction du regard de l’individu, afin de transmettre l’information à l’unité de pilotage qui va ensuite calculer et envoyer la bonne résolution (i.e.commander le dispositif optique de correction) là où le regard est porté. Dès que la direction du regard change, cela est immédiatement détecté par l’oculomètre et envoyé aussitôt à l’unité de pilotage qui commande alors le correcteur de front d’onde.
Ainsi, un tel appareil de projection d’images n’est pas autonome et dépend d’une mesure extérieure à l’appareil pour fonctionner.
Objet de l’invention
Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un appareil de projection d’images pouvant s’affranchir de l’oculomètre pour fonctionner.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un appareil de projection d’images destiné à afficher une image tel que défini en introduction, dans lequel ladite unité de pilotage est configurée pour :
déterminer dans ladite image à afficher une ou plusieurs zones d’intérêt, chaque zone d’intérêt de l’image ayant une position et une taille de zone d’intérêt ; et
commander ledit dispositif optique de correction de front d’onde en fonction de ladite ou desdites positions et tailles de zone d’intérêt.
Ainsi, dans l’invention, il est prévu de corriger localement des cibles (i.e.des zones prédéfinies dans l’image) dans la scène projetée à l’individu et non pas de la détection de directions de regard avec un oculomètre auxiliaire. L’appareil de l’invention ne dépend donc plus de la rétroaction venant d’un oculomètre auxiliaire.
En d’autres termes, on peut dire que l’appareil de projection d’images selon l’invention est piloté« par le contenu »et non« par l’individu », puisque c’est en effet l’identification (ou non) de zones d’intérêt dans l’image projetée par le système optique qui détermine la correction appliquée par le correcteur de front d’onde sur le faisceau lumineux associée à cette image.
Dans un autre mode de réalisation, l’appareil selon l’invention pourrait être tel que le dispositif de correction de front d’onde est également piloté par l’unité de pilotage non seulement en fonction du contenu, mais également en fonction de la position relative de l’individu par rapport au système optique de projection (réglage de la boîte à œil, dit« eyebox », réglage unique et statique à chaque individu). Par exemple, dans un afficheur tête-haute pour véhicule automobile intégrant l’appareil de l’invention, l’unité de pilotage pourrait piloter le dispositif optique de correction de front d’onde également en fonction de la position et de l’orientation relatives de la boîte à œil du conducteur du véhicule.
De manière générale, l’invention repose sur l’idée simple que l’individu auquel est affichée la scène lumineuse par l’appareil va prioritairement porter son regard vers les régions de l’image projetée qui sont dignes d’intérêt.
En pratique, lorsque l’appareil de projection d’images affiche « peu de contenu », par exemple quelques zones d’intérêt de taille réduite (20% ou moins de la surface d’affichage est utilisée, le reste étant noir), on exploite cet effet (petites zones) pour corriger le contenu indépendamment de l’observateur (i.e.l’individu) de la scène lumineuse.
Selon un premier exemple de réalisation, ladite unité de pilotage est conçue pour déterminer la ou les zones d’intérêt par analyse d’images de ladite image à afficher.
Selon un deuxième exemple de réalisation, ladite unité de pilotage est conçue pour déterminer la ou les zones d’intérêt par association des différentes zones d’intérêt de l’image à afficher avec le contenu d’une scène lumineuse.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l’appareil de projection d’images, ladite unité de pilotage est configurée pour déterminer au moins une première zone d'intérêt et une deuxième zone d'intérêt dans ladite image et ladite unité de pilotage est programmée pour commander le dispositif optique de correction de front d’onde pour effectuer une première correction des aberrations optiques lors de l'affichage d’une première image comprenant une première portion d’image à afficher dans la première zone d'intérêt et pour effectuer une seconde correction des aberrations optiques, différente de la première correction, lors de l'affichage d’une seconde image comprenant une deuxième portion d’image à afficher dans la seconde zone d'intérêt.
L’idée est alors de garantir une netteté et une résolution élevées dans la première et la deuxième zone d’intérêt où les images sont affichées avec une fréquence donnée de sorte que la fréquence d’affichage d’une image soit suffisamment élevée pour que l’œil humain voie toutes les images pareilles et de bonne qualité.
Selon une première variante de ce mode de réalisation, la première image à afficher comprend également la deuxième portion d’image dans la deuxième zone d’intérêt.
Selon une deuxième variante, lors de l’affichage de la première image, la deuxième portion d’image est absente de la première image à afficher et, lors de l’affichage de la deuxième image, la première portion d’image est absente de la deuxième image à afficher.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de l’appareil de projection d’images conforme à l’invention sont les suivantes :
- ladite unité de génération d’images fonctionne à une fréquence vidéo supérieure ou égale à 50 Hz, ladite unité de pilotage commandant ledit dispositif optique à une fréquence de correction des images qui est fonction de l’un au moins desdits paramètres suivants : fréquence vidéo, nombre de zones d’intérêt, positions et tailles des zones d’intérêt déterminées ;
- ledit dispositif optique de correction de front d’onde comprend un ou plusieurs éléments d’optique diffractive et/ou un modulateur de phase reconfigurable ;
- ladite unité de pilotage est conçue pour décomposer ladite image en portions d’image sur la base du nombre de dispositifs optiques de correction de front d’onde ;
- ladite unité de génération d’images émettant deux faisceaux lumineux à une première et à une deuxième longueur d’onde différentes, il est prévu un deuxième dispositif optique de correction de front d’onde pour corriger des aberrations optiques à la deuxième longueur d’onde.
L’invention propose également une unité de pilotage pour un appareil de projection. Selon l’invention, cette unité de pilotage est configurée pour :
- déterminer dans ladite image à afficher une ou plusieurs zones d’intérêt, chaque zone d’intérêt de l’image ayant une position et une taille de zone d’intérêt ; et
- commander ledit dispositif optique de correction de front d’onde en fonction de ladite ou desdites positions et tailles de zones d’intérêt.
L’invention propose enfin un afficheur tête-haute comportant un appareil de projection d’images tel que défini ci-dessus.
Description détaillée 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. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation illustrés sur les dessins. Par conséquent, il faut comprendre que, lorsque les caractéristiques mentionnées dans les revendications sont suivies de signes de référence, ces signes sont inclus uniquement dans le but d'améliorer l'intelligibilité des revendications et ne limitent aucunement la portée des revendications.
Sur les dessins annexés :
est une vue d’ensemble d’un afficheur tête-haute pour automobile comportant un appareil de projection d’images conforme à l’invention ;
est un exemple de scène lumineuse pouvant être projetée par l’appareil de la figure 1 ;
représente la superposition de la scène lumineuse de la figure 2 avec un paysage routier vu par le conducteur de la voiture ;
est un chronogramme expliquant comment est réalisé le multiplexage temporel des zones d’intérêt dans la scène lumineuse de la figure 2 par un premier mode de réalisation de l’appareil de projection ;
est un chronogramme expliquant comment est réalisé le multiplexage temporel des zones d’intérêt dans la scène lumineuse de la figure 2 par un deuxième mode de réalisation de l’appareil de projection ;
illustre un premier mode de réalisation de l’appareil de la figure 1 dans lequel le dispositif optique de correction comprend des éléments d’optique diffractive ;
illustre un deuxième mode de réalisation de l’appareil de la figure 1 dans lequel le dispositif optique de correction comprend un modulateur spatial de lumière en forme de glissière ;
est une vue de détail du modulateur spatial de lumière de la figure 7 ;
illustre une variante du deuxième mode de réalisation dans lequel le dispositif optique de correction comprend un modulateur spatial de lumière en forme de disque ;
est une vue de détail du modulateur spatial de lumière de la figure 9 ;
illustre un troisième mode de réalisation de l’appareil de la figure 1 dans lequel le dispositif optique de correction comprend des éléments d’optique diffractive et un modulateur spatial de lumière.
En préambule, on notera que les éléments identiques ou correspondant des différents modes de réalisation seront autant que possible identifiés par les mêmes signes de références, et ne seront pas décrits à chaque fois.
On a représenté sur la figure 1 un appareil 1 de projection d’images selon l’invention, qui fait partie d’un afficheur tête-haute 30 pour un véhicule automobile 2. Cet afficheur tête-haute 30 (HUD ou« Head - Up Display »en anglais) est ici du type à réalité augmentée (on parle alors de HUD AR/ER pour« Augmented / Enhanced Reality ») et comporte en plus de l’appareil 1 de projection d’images, le pare-brise 5 du véhicule 2.
Dans l’afficheur tête-haute 30 représenté ici, l’appareil 1 de projection d’images projette une scène lumineuse 3 à un individu 4 situé dans l’habitacle du véhicule automobile 2, ici à la position du conducteur du véhicule 2, sur un siège avant (non représenté) de celui-ci, derrière le pare-brise 5 de la voiture 2.
Par « scène lumineuse » 3, on entend ici l’impression visuelle ressentie par le conducteur 4 qui voit une séquence d’images (vidéo) projetées par l’appareil 1 de l’invention. Chaque image de la scène lumineuse 3 doit normalement être affichée suffisamment longtemps pour que l’individu 4 perçoive quelque chose au niveau visuel. En pratique, cette persistance rétinienne est assurée dès qu’une image est affichée pour une durée supérieure à environ 40 millisecondes (correspondant à une cadence vidéo de 25 Hertz). On expliquera cela en détail ci-dessous en référence à la figure 5. En pratique, la cadence d’affichage est de préférence supérieure à 30Hz, mieux supérieure ou égale à 60 Hz, et encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 90 Hz.
On décrira ci-après en référence aux figures 2 et 3, le contenu et de cette scène lumineuse 3 et comment elle est projetée par l’appareil 1 de l’invention.
La scène lumineuse 3 est ici formée (voir figure 1) à l’avant du véhicule automobile 2, au-dessus du capot, après réflexion d’un faisceau principal 6 image émis par l’appareil 1 de projection d’images en direction du pare-brise 5 de la voiture 2.
De manière générale, la scène lumineuse 3 est centrée autour d’une direction principale 7 correspondantgrosso modoà la direction principale de regard du conducteur 4 observant la scène lumineuse 3 à travers le pare-brise 5. En pratique, cette scène lumineuse 3 se trouve à une distance D (voir figure 1) du conducteur 4 qui est comprise entre 2 et 20 mètres, de préférence entre 5 et 12 mètres, mieux autour de 10 mètres.
Comme représenté schématiquement sur la figure 1, l’appareil 1 de projection d’images comporte une unité de génération d’images 8, une unité de pilotage 9 et un système optique 10 de projection (représenté en pointillés sur la figure 1).
L’unité de génération d’images 8 comprend ici un générateur de faisceaux, par exemple un projecteur de type DLP (« Digital Light Projector »en anglais) qui émet un faisceau lumineux source 11 (i.e.rayon laser) à une longueur d’onde principale λ0, par exemple à λ0= 540 nm.
En variante, l’unité de génération d’images pourrait comprendre un écran lumineux, par exemple une dalle LCD avec rétroéclairage, un afficheur OLED, ou bien un diffuseur dont la surface est balayée par un faisceau laser ou LED pour former une image.
Le faisceau lumineux 11 source émis par l’unité de génération d’images 8 est déterminé en fonction de l’image ou de la scène lumineuse 3 à afficher à l’individu 4. À cet effet, l’unité de génération d’images 8 peut être commandée par un micro-contrôleur ou bien aussi directement par l’unité de pilotage 9 de l’appareil 1 (cf.la flèche à double-sens entre 8 et 9 sur la figure 1).
Sans que cela soit limitatif pour les différents modes de réalisation de l’appareil 1 de l’invention décrits ici, l’unité de pilotage 9 de l’appareil 1 est connectée à l’unité de génération d’images 8 pour la commander, c’est-à-dire pour lui délivrer un signal électrique propre à générer un faisceau lumineux source 11 adéquat,i.e.en lien avec la scène lumineuse 3 que l’on souhaite afficher. Dans d’autres modes de réalisation, l’unité de génération d’images peut être commandée par un autre contrôleur ou processeur, par exemple l’ordinateur de bord du véhicule.
Comme le montre la figure 1, le système optique 10 de projection comprend un ensemble optique de puissance 12, 13.
L’ensemble optique de puissance 12, 13 est représenté sur la figure 1 de manière schématique, ici avec un premier dioptre 12 (dioptre d’entrée du système optique 10) et un deuxième dioptre 13 (dioptre de sortie du système optique 10).
L’ensemble optique 12, 13 est dit ici« de puissance »dans le sens où ce sont les différents éléments optiques de cet ensemble qui forment (au sens de l’optique géométrique ou stigmatique) l’image 3 dans le champ de vision de l’individu 4, à partir dudit faisceau lumineux 11 émis par l’unité de génération d’images 8.
Sur la figure 1, le système optique 10 de projection est représenté sous la forme d’un système dioptrique en transmission mais en variante il pourrait très bien être un système catoptrique n’incluant que des miroirs, ou catadioptrique incluant lentilles, miroirs ou d’autres éléments.
De manière générale, à cause du caractère non-stigmatique ou dispersif des éléments optiques utilisés dans le système optique 10 de projection, celui-ci n’est jamais parfait (i.e.« stigmatique »). En d’autres termes, les images formées par l’ensemble optique de puissance 12, 13 restent toujours entachées d’aberrations optiques, en particulier d’aberration sphérique, de coma, de distorsion, ou bien encore d’aberration chromatique (surtout dans le cas d’une unité de génération d’images polychromatique ou multi-longueurs d’onde). Et ceci est vrai malgré le fait que l’ensemble optique 12, 13 de puissance peut être conçu optiquement pour limiter autant que faire se peut les aberrations optiques du système optique 10 de l’appareil 1.
Ces aberrations optiques (surtout coma et distorsion) sont d’autant plus grandes que le champ de projection de la scène lumineuse 3 est grand. En d’autres termes, pour la projection d’une scène lumineuse 3 à une distance D de l’individu 4, plus la taille de la scène lumineuse 3 observée par l’individu est étendue, plus les aberrations sont importantes. Ainsi, il y a peu d’aberration dans la région centrale de la scène lumineuse 3 (système optique 10 partiellement corrigé) alors que dans les régions périphériques de la scène lumineuse 3 les aberrations sont plus grandes de sorte que les images de la scène lumineuse 3 peuvent être de mauvaise qualité, par exemple déformées voire floues.
Ainsi, pour corriger au moins partiellement des aberrations optiques résiduelles dans l’image formée par l’ensemble optique de puissance 12, 13, il est prévu en plus dans le système optique 10 un dispositif optique de correction 14 de front d’onde.
Par « dispositif optique de correction de front d’onde », on entend un dispositif qui modifie les caractéristiques (en particulier la phase) du front d’onde incident associé à chaque image projetée par le système optique 10, afin de réduire les défauts de champs, nommés plus généralement « aberrations optiques ».
De manière générale, le dispositif optique de correction 14 ne modifie pas les caractéristiques « géométriques » des images projetées telles que distance focale ou ouverture numérique du système optique 10 de projection, tailles et positions relatives dans la scène lumineuse 3, distance de projection par rapport à l’individu 4, etc….
Le dispositif optique de correction 14 de front d’onde est ainsi un « correcteur d’aberrations » conçu pour corriger – au moins partiellement – les aberrations optiques dans l’image formée par l’ensemble optique de puissance 12, 13. La correction a pour but d’améliorer la qualité de l’image (netteté, distorsion) : elle ne modifie ni les dimensions de l’image projetée ni la géométrie de la scène lumineuse.
En pratique, lorsque l’appareil 1 de projection est un projecteur à grand champ (grand nombre d’ouverture, NA ou« f-number »en anglais), le dispositif optique de projection 14 corrige les défauts de front d’onde, que l’on peut associer – par décomposition – à des défauts de type aberration sphérique, courbure de champ, défocalisation (« defocus aberration ») et astigmatisme dans la scène lumineuse 3 projetée par l’appareil 1 à l’individu 4.
À cette fin, l’unité de pilotage 9 de l’appareil 1 est connectée au dispositif optique de correction 14 de front d’onde afin de commander celui-ci pour qu’il modifie – une partie au moins – du front d’onde du faisceau lumineux 11 émis par l’unité de génération d’images 8 et transmis par l’ensemble optique de puissance 12 (ici, de manière schématique, uniquement à travers le premier dioptre 12).
De manière connue, le front d’onde d’un faisceau lumineux correspond à la surface optique (on pourrait dire la surface« iso-phase ») dont tous les points sont en phase (d’un point de vue ondulatoire de la lumière) les uns avec les autres et qui est perpendiculaire à tous les rayons formant ledit faisceau lumineux. Ainsi, modifier le front d’onde (ou la« surface d’onde ») du faisceau lumineux 11 revient ici à remettre les différents rayons lumineux du faisceau en phase de sorte qu’ils forment une image moins aberrante et mieux résolue.
On verra, en référence aux figures 6 à 11, différentes façons possibles d’implémenter le dispositif optique de correction 14 de front d’onde dans l’appareil 1 de l’invention.
Pour comprendre plus précisément en quoi consiste l’invention, on a représenté sur la figure 2 un exemple de scène lumineuse 3 pouvant être projetée par l’appareil 1 de projection d’images de la figure 1.
Dans le cas d’un afficheur tête-haute comme celui de la figure 1, cette scène lumineuse 3 comprend ici une image« virtuelle »28 pour l’individu 4 qui l’observe à la distance D après réflexion sur le pare-brise 5. Cette image virtuelle 28 est destinée dans le cas présent de la figure 2 à être vue en superposition avec une scène« réelle »21 (voir figure 3) par le conducteur 4 du véhicule 2 au travers du pare-brise 5.
On remarquera que l’image 28 projetée par l’appareil 1 est, du point de vue de l’optique géométrique, une image virtuelle pour l’œil / les yeux de l’individu 4 : il n’est donc pas possible de la matérialiser, par exemple en plaçant une feuille de papier blanc au niveau du plan de la scène lumineuse 3.
Un exemple de scène réelle 21 est représenté sur la figure 3 en superposition avec la scène virtuelle 3. Cette scène réelle 21 comprend ici un paysage routier classique avec une route 15, des arbres 16, des véhicules 17, une ligne de séparation de chaussée 18, des lignes d’accotements 19 et un panneau de signalisation 20.
Comme le montre bien la figure 2, l’image virtuelle 28 comporte différents motifs lumineux : un indicateur météo 22, un indicateur de température 23, une flèche de direction 24, un indicateur de vitesse limite 25, un indicateur de vitesse instantanée 26, et un indicateur de jauge d’essence 27. Cette liste est évidemment non exhaustive et non limitative, les différents motifs lumineux affichés dépendant de l’application (automobile, aviation, autre…) et d’autres contraintes propres à l’appareil 1 ou au véhicule 2.
Bien évidemment, la figure 2 n’est qu’un exemple particulier de scène lumineuse 3 pouvant être projetée à un instanttpar l’appareil 1 de l’invention. Car le type, la taille et la position des différents motifs lumineux dans l’image virtuelle 28 peuvent varier au cours du temps en fonction de différents paramètres, comme varient également l’itinéraire (flèche de direction 24), la météo (indicateur 22) et la température (indicateur 23), la vitesse (indicateurs 25 et 26) ou le niveau d’essence du véhicule (indicateur 27) par exemple. Toutefois, pour le bien de la compréhension de l’invention, nous utiliserons ici l’image virtuelle 28 telle que représentée sur la figure 2 et l’image réelle 21 de la figure 3.
Comme indiqué plus haut, l’unité de pilotage 9 de l’appareil 1 de projection est de manière avantageuse connectée à une unité de commande électronique 29 du véhicule 2, généralement dénommée« ECU »(pour« Electronic Control Unit »en anglais) ou« ordinateur de bord »du véhicule 2. Cette unité de commande électronique 29 ne fait pas ici partie de l’appareil 1 de l’invention.
Toutefois, dans un mode de réalisation alternatif, l’unité de commande électronique pourrait être intégrée à l’appareil de projection d’images. Dans une variante, l’unité de pilotage de l’appareil de projection d’images pourrait former un composant électronique intégré à l’ordinateur de bord du véhicule. Dans une autre variante avantageuse, l’unité de pilotage pourrait n’être autre que l’unité de commande électronique du véhicule intégré à l’appareil de projection d’images.
En fonction de différentes données reçues de la part de l’unité de commande électronique 29, l’unité de génération d’images 8 génère donc le faisceau lumineux source 6 en lien avec l’image virtuelle 28 destinée à être projeté par le système optique 10 à l’individu 4.
Selon l’invention, l’unité de pilotage 9 de l’appareil 1 est configurée pour :
- déterminer dans chaque image (par ex. : image virtuelle 28 de la figure 2) de la scène lumineuse 3 à afficher à l’individu 4 une ou plusieurs zones d’intérêt, chaque zone d’intérêt de l’image 28 ayant une position de zone et une taille de zone ; et
- commander le dispositif optique de correction 14 de front d’onde en fonction de la ou des positions et tailles de zone.
Selon un premier exemple de réalisation, la première étape de détermination des zones d’intérêt comprend une étape d’analyse d’images réalisée sur la base de la scène lumineuse 3 affichée. Ce premier exemple de réalisation est intéressant lorsque l’on ne connaît pasa priorile contenu de l’image virtuelle 28 projetée à l’individu 4. Ceci peut être le cas en particulier lorsque cette image virtuelle 28 est « dynamique » et comporte des motifs momentanés superposés aux éléments du paysage qui sont détectés par l’unité de pilotage 9 ou l’ordinateur de bord du véhicule 2 (par exemple par une chaîne optronique incluant, entre autres, une caméra visible ou infrarouge située derrière le pare-brise 5). À titre d'exemple, en période de nuit, si un piéton apparaît momentanément dans le paysage (piéton le plus souvent difficile à voir par le conducteur), par exemple sur le bord de la route, alors l’ordinateur de bord détecte grâce à une caméra infrarouge (proche ou thermique) ce piéton et un « surlignage » de ce piéton est projeté quelque part dans la scène lumineuse 3 (souvent en bord du champ de vision du conducteur) et l’unité de pilotage 9 identifie par analyse d’images ce surlignage de sorte qu’une correction de front d’onde est activée pour la zone d’intérêt identifiée et associée à ce piéton.
Selon un deuxième exemple de réalisation, la première étape de détermination des zones d’intérêt comprend une étape d’association consistant à associer le contenu de la scène lumineuse 3 à différentes zones d’intérêt bien particulières (voir description détaillée ci-dessous en référence aux figures 2 à 5). Ce deuxième exemple de réalisation est intéressant lorsque le contenu de la scène lumineuse est figé ou presque, en particulier lorsque l’image virtuelle ne fait que « recopier » le tableau de bord et ses différents indicateurs/signaux qui sont alors projetés dans le champ de vision de l’individu.
On comprendra mieux le deuxième exemple de réalisation de l’invention en contemplant ici l’exemple d’image virtuelle 28 représentée sur la figure 2 qui – on le rappelle ici – est une image monochromatique à une seule longueur d’onde λ0= 540 nm. Nous verrons dans la suite de la description comment une scène lumineuse« colorée »(polychromatique ou« blanche ») peut être traitée par l’appareil de l’invention.
Dans ce deuxième exemple de réalisation, la scène lumineuse 3 comprend donc différents motifs lumineux 22-27 (ici motifs permanents ouquasipermanents) de même longueur d’onde qui peuvent être identifiés par l’unité de pilotage 9 qui reçoit, de la part de l’unité de génération d’images 8, le contenu de l’image virtuelle 28 à afficher.
Ici, l’unité de pilotage 9 associe l’image générée pour être projetée et identifie quatre zones d’intérêt 28A, 28G, 28H, 28E (voir figure 2) dans la scène lumineuse 3 :
- une première zone d’intérêt 28A située en haut à gauche de l’image 28 et comprenant l’indicateur météo 22 et l’indicateur de température 23 extérieure ;
- une deuxième zone d’intérêt 28G située en bas à gauche de l’image 28 et comprenant l’indicateur de vitesse limite 25 et l’indicateur de vitesse instantanée 26 ;
- une troisième zone d’intérêt 28H située en bas et au milieu de l’image 28 et comprenant l’indicateur de jauge d’essence 27 ;
- une quatrième zone d’intérêt 28E située au centre de l’image 28 et comprenant l’indicateur de direction 24 (flèche de la figure 2, motifquasipermanent).
Dans un autre mode de réalisation, on pourrait plus simplement adresser une commande de correction de chaque zone d’intérêt associée à un affichage. Dans ce cas, l’unité de génération d’images peut par exemple envoyer une image avec les zones d’intérêt à corriger associées.
L’intérêt de l’invention est de garantir une netteté et une résolution élevées dans les zones d’intérêt de l’image 28 où les motifs lumineux sont affichées avec une fréquence donnée (voir explications des figures 4 et 5) de sorte que la fréquence d’affichage (ci-après notéef 0 ) d’une image 28 soit suffisamment élevée pour que l’individu 4 perçoive tout le contenu des différentes zones d’intérêt 28A-I de la même manière et avec une bonne qualité,i.e.sans déformation ou flou excessifs dus aux aberrations optiques présentes dans la scène lumineuse 3 pour les zones d’intérêt situées à des grands angles de champ de l’appareil 1 de projection.
En général, les aberrations optiques n’étant pas linéaires avec l’angle de champ, la taille de chaque zone d’intérêt dépend de son angle de projection vu par l’individu 4. Ceci signifie que si une zone d’intérêt identifiée dans l’image a une taille plus grande que la taille limite théorique permise par le dispositif optique de correction, alors il est nécessaire de considérer que cette zone d’intérêt est constituée de deux portions de zone d’intérêt nécessitant une correction séparée.
Dans certains modes de réalisation, la région de l’image virtuelle 28 située au centre de la scène lumineuse 3 peut être exclue des zones d’intérêt de l’image 28, dans la mesure où les différents éléments lumineux (ici la flèche de direction 24) projetés dans cette région 28E par l’appareil 1 sont peu entachés d’aberrations optiques puisqu’ils correspondent à des angles de champ réduits sinon faibles. L’unité de pilotage 9 ne commande donc pas le dispositif optique de correction 14 pour corriger cette région centrale 28E de l’image 28. Dans le cas présent de la figure 2, seuls trois zones d’intérêt 28A, 28G, 28H sont donc finalement identifiées.
Si le dispositif optique 14 de correction de l’appareil 1 est adapté pour corriger simultanément toutes les zones d’intérêt 28A, 28G, 28H de l’image virtuelle 28, alors l’unité de pilotage est programmée pour commander le dispositif optique de correction 14 de sorte que toutes les zones d’intérêt 28A, 28G, 28H identifiées sont corrigées en même temps.
Toutefois, généralement, le dispositif optique de correction 14 ne peut pas être conçu pour corriger plusieurs zones d’intérêt de l’image 28 en même temps. En revanche, il peut corriger séquentiellement (i.e.les unes après les autres) les différentes zones d’intérêt identifiées dans l’image 28, de préférence avec une fréquence de correction suffisamment élevée pour que l’individu 4 perçoive l’intégralité de l’image virtuelle 28 de bonne qualité, c’est-à-dire ici corrigée des aberrations optiques.
Avantageusement, l’unité de pilotage 9 peut « utiliser » des symétries présentes dans l’image virtuelle (par exemple si deux zones d’intérêt sont situées de part et d’autre de la zone centrale de l’image) projetée pour gagner du temps de traitement.
Ainsi, dans un mode de réalisation préféré, l’unité de pilotage 9 est configurée pour, lors de l'analyse d'image, identifier une première zone d'intérêt 28A, une deuxième zone d'intérêt 28G, et une troisième zone d’intérêt 28H dans l’image 28 et elle est programmée pour commander le dispositif optique de correction 14 pour effectuer :
- une première correction des aberrations optiques lors de l'affichage d’une première image comprenant une première portion d’image à afficher dans la première zone d'intérêt 28A ;
- une seconde correction des aberrations optiques, différente de la première correction, lors de l'affichage d’une seconde image comprenant une deuxième portion d’image à afficher dans la seconde zone d'intérêt 28G ; et
- une troisième correction des aberrations optiques, différente de la première et de la deuxième correction, lors de l'affichage d’une troisième image comprenant une troisième portion d’image à afficher dans la troisième zone d'intérêt 28H.
En d’autres termes, l’unité de pilotage 9 de l’appareil 1 peut être programmée pour réaliser un multiplexage temporel des différentes zones d’intérêt 28A, 28G, 28H identifiées dans l’image virtuelle 28. La façon de corriger séquentiellement les différentes zones d’intérêt dépend du nombre de zones d’intérêt identifiées, de leur positionnement dans la scène lumineuse 3 (i.e.angle de projection par rapport au centre de l’image) et aussi de leurs dimensions (i.e.taille angulaire du point de vue optique).
Une fois les zones d’intérêt 28A, 28G, 28H identifiées dans l’image virtuelle 28, l’unité de pilotage 9 envoie un signal électrique approprié au dispositif optique de correction 14 de front d’onde pour contrôler celui-ci et faire qu’il corrige pour chaque zone d’intérêt 28A, 28G, 28H identifiée les aberrations optiques dans la scène lumineuse 3. Avantageusement, le signal électrique est déterminé par l’unité de pilotage 9 en fonction du nombre de zones identifiées et surtout de leurs tailles et de leurs positions dans l’image virtuelle 28.
En pratique, le dispositif optique de correction 14 de front d'onde produit une « carte de phase » pour corriger les aberrations optiques présentes dans chaque zone d'intérêt 28A, 28G, 28H déterminée. Sur la figure 2, il y a 9 zones : 28A-I : il faut donc 9 cartes de phase différentes à envoyer au dispositif 14. Ce nombre de 9 peut être réduit à 4 si on ne corrige pas la zone centrale 28E et si on joue sur les symétries comme expliqué plus haut en référence à la figure 2.
Avantageusement, l’image virtuelle 28 est affichée avec une fréquence d’affichage f0égale au moins à 25 Hz, de préférence au moins égale à 50 Hz de sorte qu’elle apparaisse continue à l’individu 4. Ceci implique que les motifs lumineux dans chaque zone d’intérêt 28A, 28G, 28H doivent être également affichés à cette fréquence d’affichage f0pour que l’œil humain 4 ne perçoive pas de différence entre les différentes zones d’intérêt.
Ainsi, en théorie, si l’unité de pilotage 9 identifie N zones d’intérêt dans l’image virtuelle 28 (N = 1, 2, 3, …) projetée par l’appareil 1, alors il est nécessaire de choisir un dispositif optique de correction 14 pouvant être piloté à une fréquence de correction fcminimale telle que fc= N x f0. Ainsi, pour une image virtuelle pouvant comprendre jusqu’à 9 zones d’intérêt (ce qui est le cas par exemple de la figure 2) peuvent être identifiées, il faudrait théoriquement que le dispositif optique de correction puisse fonctionner avec une fréquence de correction d’au moins 9 x 50 = 450 Hz, ce qui est relativement élevé.
En pratique ici, comme le dispositif optique de correction 14 est de révolution autour de son axe optique (correspondantgrosso modoà la zone centrale 28E), on peut se servir des symétries dans l’image virtuelle pour réduire la fréquence de correction et corriger simultanément deux zones d’intérêt qui sont symétriques l’une de l’autre par rapport au centre de l’image. C’est par exemple le cas des couples de zones d’intérêt suivants : 28A et 28I, 28B et 28H, 28C et 28G, 28D et 28F. Il ne reste donc que 4 couples de zones d’intérêt à corriger : la fréquence de correction peut donc être réduite à 4 x 50 = 200 Hz.
Dans le cas d’exemple de la figure 2, seules trois zones d’intérêt 28A, 28G, 28H ont été identifiées par l’unité de pilotage 9 lors de l’analyse de l’image virtuelle 28 si bien qu’on peut se contenter d’un dispositif optique de correction 14 de front d’onde fonctionnant à une fréquence de correction fc= 3 x 50 = 150 Hz, ce qui est une fréquence accessible pour des dispositifs standards (voir exemples ci-dessous).
Nous allons voir maintenant, en référence aux figures 4 et 5, deux manières différentes de réaliser le multiplexage temporel et la correction séquentielle des différentes zones d’intérêt 28A, 28G, 28H.
Dans la première variante de réalisation représentée par le chronogramme de la figure 4, on affiche toutes les portions d’images : celles se trouvant dans la zone de correction ainsi que le reste de l’image non corrigée simultanément.
Sur le chronogramme de la figure 4, on a représenté sur un axe horizontal le tempsten secondes (s), et selon une direction verticale, trois lignes correspondant respectivement à la première zone d’intérêt 28A, à la deuxième zone d’intérêt 28G et à la troisième zone d’intérêt 28H. La période T0correspond à la période d’affichage d’une image telle que T0= 1/f0= 20 ms, f0= 50 Hz étant la fréquence d’affichage. Par ailleurs, les périodes T1, T2et T3correspondent aux périodes de correction par le dispositif optique de correction 14 de front d’onde, respectivement de la première image 31, de la deuxième image 32 et de la troisième image 33. Comme vu ci-dessus, les 3 périodes de correction sont telles que T1= T2= T3= 1/fc≈ 6,7 ms (= T0/3, voir ci-dessus).
Comme le montre le chronogramme de la figure 4, lors de la première période T1de correction, la première image 31 comprend :
- une première portion d’image avec les motifs lumineux 22, 23 (ici représenté symboliquement par un soleil) présents dans la première zone d’intérêt 28A, ces motifs lumineux étant affichés avec la correction appliquée par le dispositif optique de correction 14 ;
- les motifs lumineux 25, 26 (ici représentés symboliquement par le panneau « 50 » en pointillés) de la deuxième zone d’intérêt 28G non corrigée ;
- le motif lumineux 27 (ici représenté symboliquement par la pompe à essence en pointillés) de la troisième zone d’intérêt 28G non corrigée.
De la même manière, lors de la deuxième période T2de correction, c’est la deuxième portion d’image avec la deuxième portion d’image 28G qui est corrigée ; et lors de la troisième période T3de correction, c’est la troisième portion d’image avec la troisième zone d’intérêt 28H qui est corrigée.
Cette méthode de sommation fait que toutes les portions d’images paraissent corrigées simultanément. Cette méthode est intéressante lorsque les zones d’intérêt sont restreintes en nombre et en taille. En effet, plus le nombre de zones d’intérêt identifiées augmente, plus la qualité de l’image totale perçue par le conducteur 4 se détériore, sachant que pour une zone d’intérêt donnée, l’œil percera la moyenne temporelle des portions d’images, corrigées et non corrigées.
Dans ce cas, la deuxième variante de réalisation est intéressante.
Dans cette variante représentée par le chronogramme de la figure 5, on affiche uniquement les portions d’images corrigées et on« éteint »les portions d’images qui ne le sont pas. Ceci permet d’avoir un bon rendement de contraste, mais ceci au détriment d’une luminance réduite (ici d’un tiers).
Le chronogramme de la figure 5 est quasi identique à celui de la figure 4 : on a représenté sur un axe horizontal le tempsten secondes (s), et selon une direction verticale, trois lignes correspondant respectivement à la première zone d’intérêt 28A, à la deuxième zone d’intérêt 28G et à la troisième zone d’intérêt 28H. La période T0correspond à la période d’affichage d’une image telle que T0= 1/f0= 20 ms, f0= 50 Hz étant la fréquence d’affichage. Par ailleurs, les périodes T1, T2et T3correspondent aux périodes de correction par le dispositif optique de correction 14, respectivement de la première image 31, de la deuxième image 32 et de la troisième image 33. Comme vu ci-dessus, les 3 périodes de correction sont telles que T1=T2=T3=1/fc.
Comme le montre le chronogramme de la figure 5, lors de la première période T1de correction, la première image 31 comprend uniquement une première portion d’image avec les motifs lumineux 22, 23 (ici également représentés symboliquement par un soleil) présents dans la première zone d’intérêt 28A, ces motifs lumineux étant affichés avec la correction appliquée par le dispositif optique de correction 14. Ainsi, lors de la correction de la première zone d’intérêt 28A, les motifs lumineux 25, 26, 27 ne sont pas affichés par l’appareil 1 : ils sont donc absents de la première image 31 de la figure 5.
De la même manière, lors de la deuxième période T2de correction, c’est uniquement la deuxième portion d’image avec la deuxième zone d’intérêt 28G qui est corrigée ; et lors de la troisième période T3de correction, c’est uniquement la troisième portion d’image avec la troisième zone d’intérêt 28H qui est corrigée.
Cette méthode de« sommation par exclusion »(on parle aussi d’« obturation radiométrique ») est intéressante lorsque plusieurs zones d’intérêt sont présentes dans l’image 28. La perte d’intensité lumineuse de l’image virtuelle 28 finale (avec chaque zone d’intérêt parfaitement corrigé) peut être compensée, par exemple par une augmentation correspondante de la puissance d’illumination de l’unité de génération d’images 8 dans les zones d’intérêt corrigées.
On va maintenant décrire en référence aux figures 6 à 11, trois modes de réalisation de l’appareil 1 de l’invention avec à chaque fois un dispositif optique de correction 14 de front d’onde.
Sur la figure 6, l’appareil 1 de projection d’images comprend l’unité de génération d’images 8, l’unité de pilotage 9 et le système optique 10 de projection. L’appareil 1 comprend ici également un filtre 34 placé entre l’unité de génération d’images 8 et le système optique 10. Le filtre 34 est un filtre spectral destiné à filtrer la longueur d’onde d’émission de l’afficheur et améliorer la pureté de la source lumineuse, car l’efficacité de diffraction du dispositif optique de correction 14 (SLM ou DOE) est optimisée à cette longueur d’onde.
Comme expliqué précédemment, l’unité de génération d’images 8 et l’unité de pilotage 9 de l’appareil 1 sont reliées à l’unité de contrôle électronique 29 du véhicule 2 (non représenté) pour être pilotées par celle-ci.
Dans le mode de réalisation de la figure 6, le dispositif optique de correction 14 comprend un modulateur spatial de lumière (SLMen anglais pour« spatial light modulator ») fonctionnant en réflexion. Cela peut être un composant matriciel à base de cristaux liquides où l’indice de réfraction de chaque pixel peut être modulé, ce qui modifie la phase de l’onde se réfléchissant sur ce pixel, de sorte que l’on peut modifier le front d’onde qui est incident et se réfléchit sur le SLM. On appelle généralement ce type de modulateur un modulateur de phase reconfigurable. Dans une variante, le dispositif optique de correction 14 pourrait fonctionner en transmission et non en réflexion.
En fonctionnement, le modulateur spatial de lumière 14 produit une carte de phase pour chacune des zones d’intérêt déterminée par l’unité de pilotage 9 comme nécessitant d’être corriger. Ces différentes cartes de phase sont alors « activées » séquentiellement par l’unité de pilotage 9 de sorte que le SLM 14 corrige successivement tous les zones d’intérêt identifiées. Dans l’exemple de la figure 2, la scène lumineuse 3 est divisée en 9 zones potentiellement intéressantes et il y a donc a priori autant de zones d’intérêt à corriger potentiellement. Toutefois, comme vu précédemment, les symétries dans l’image virtuelle permettent de réduire les zones à corriger au nombre de 4. Ici, seules les 3 zones d’intérêt 28A, 28G, 28H sont identifiées dans la scène lumineuse 3.
Comme le montre bien la figure 6, l’ensemble optique de puissance du système optique 10 de projection comprend ici :
- une première lentille 35, ici asphérique pour réduire l’aberration sphérique, qui reçoit et transmet le faisceau lumineux source 11 ;
- un cube séparateur de faisceau 36 (« cube beam splitter »en anglais) qui réfléchit le faisceau lumineux 11 transmis par la première lentille 35 vers le dispositif optique de correction 14 ; et
- une deuxième lentille 37 pour projeter le faisceau réfléchi 6 vers le pare-brise 5 (non représenté) du véhicule 2.
Dans le mode de réalisation des figures 7 et 8, l’appareil 1 est quasiment identique sauf qu’il ne comprend pas de filtre et que le dispositif optique de correction 14 comprend plusieurs (ici trois) éléments 38, 39, 40 (voir figure 8) d’optique diffractive (« Diffractive Optical Elements »ou DOE en anglais). Comme le montre la figure 8, chaque élément 38, 39, 40 est rectangulaire et a des dimensions L x ℓ qui sont liées à la taille de l’unité de génération d’images 8 (par ex. : la taille de l’écran LCD dans le cas d’un afficheur TFT).
Ces trois éléments 38, 39, 40 d’optique diffractive permettent ici de corriger les trois zones d’intérêts 28A, 28G et 28H de la figure 2. Dans une variante, ces trois DOEs pourraient corriger les zones d’intérêt 28B, 28C et 28F si des motifs temporaires ou permanents apparaissaient dans ces zones.
Les trois éléments 38, 39, 40 d’optique diffractive sont ici arrangés linéairement sur un rail linéaire et peuvent coulisser ou glisser le long de ce rail (voir flèches sur la figure 7) pour être placés en position pour réfléchir le faisceau réfléchi par le cube séparateur 36. Le mouvement du rail est commandé par l’unité de pilotage 9 de l’appareil 1 en fonction de la zone d’intérêt à corriger.
Dans une variante du deuxième mode de réalisation représentée sur les figures 9 et 10, l’appareil 1 comporte un dispositif optique de correction 14 avec trois éléments 38, 39, 40 (voir figure 10) d’optique diffractive cette fois-ci angulairement distribués sur un disque 14 d’axe Δ. Dans la figure 9, seul est représenté le disque 14 d’axe Δ faisant apparaître l’élément 38 lorsque le disque 14 est dans la position de la figure 10 (avec l’élément 38 en haut). Comme le montre la figure 10, chaque élément 38, 39, 40 a la forme d’un secteur angulaire de taille L x ℓ quasi rectangulaire. Dans cette variante, il est prévu un moteur commandé par l’unité de pilotage 9 pour faire tourner le dispositif optique de correction 14 autour de l’axe Δ et de placer le disque 14 de telle sorte que le faisceau soit transmis ou réfléchi par l’élément 38, 39, 40 adéquat en fonction de la zone d’intérêt à corriger. Ceci suppose donc que l’axe Δ du disque 14 est parallèle et décalé transversalement par rapport à la direction du faisceau lumineux source 6.
Dans le troisième mode de réalisation représenté sur la figure 11, le dispositif optique de correction 14 est« hybride »en ce sens qu’il comprend à la fois un modulateur de phase reconfigurable 41 (ici en réflexion) et à la fois des éléments 42 d’optique diffractive (ici assemblés sur un rail linéaire comme précédemment, voir figures 7 et 8) qui fonctionnent ici en transmission.
Ce dernier mode de réalisation permet en particulier de corriger le front d’onde de manière grossière grâce aux éléments 42 d’optique diffractive (qui sont des composants statiques) et d’affiner la correction de front d’onde grâce au modulateur de phase reconfigurable 41 (qui est un composant dynamique).
Par exemple, on peut grâce à un élément d’optique diffractive 42 corriger globalement la distorsion dans une zone d’intérêt en bord de champ (par ex. : zone 28D ou 28F) et améliorer grandement la netteté de l’image projetée correspondant à cette zone d’intérêt.
Dans une variante, l’unité de pilotage pourrait être conçue pour décomposer l’image virtuelle à projeter en portions d’image sur la base du nombre de dispositifs optiques de correction de front d’onde (par exemple 9 DOE pour le type d’image représentée sur la figure 2).
Dans une autre variante, le modulateur de phase et les éléments d’optique diffractive pourraient fonctionner en transmission : dans ce cas, ils pourraient être alignés sur un seul bras avec les éléments diffractifs dans la pupille d’entrée du système optique (dans ce cas, il n’est pas besoin d’utiliser un cube séparateur dans le système optique).
Dans l’ensemble des modes de réalisation décrits jusqu’à présent, nous avons supposé que l’appareil 1 était monochromatique, c’est-à-dire que l’image virtuelle 28 projetée par l’appareil 1 à l’individu 4 était formée d’une seule longueur d’onde (ici à 540 nm). Comme expliqué, il est alors juste nécessaire de corriger les aberrations optiques à cette longueur d’onde pour que la scène lumineuse 3 affichée par l’appareil 1 soit de bonne qualité, en particulier dans les zones d’intérêt 28A, 28G, 28H de l’image virtuelle 28 qui sont susceptibles d’attirer le regard du conducteur 4.
Toutefois, le principe de l’invention s’applique tout à fait au cas où l’appareil 1 projette :
- une image polychromatique par exemple en utilisant comme unité de génération d’images un afficheur de type DLP avec trois diodes lasers à trois longueurs d’onde différentes, typiquement dans le bleu (470 nm), le vert (540 nm) et le rouge (650 nm) ;
- une image colorée ou blanche par exemple en utilisant comme unité de génération d’images un écran lumineux de type LCD ou OLED qui utilisent généralement des ensembles de trois pixels bleus, verts et rouges (affichage RGB) ayant des spectres larges d’émission.
Dans le cas d’une image polychromatique ou blanche, il est juste nécessaire de multiplexer les corrections d’aberrations optiques pour chaque longueur d’onde (cas polychromatique) ou autour de trois longueurs d’onde (cas blanc), et de corriger également l’aberration chromatique pour que le multiplexage de couleurs ne donne pas une image floutée.
Pour une image polychromatique, on peut par exemple utiliser un dispositif de correction de front d’onde très rapide avec une fréquence de rafraîchissement fcégale à M x N x f0, où M est le nombre de longueurs d’onde que l’on souhaite corriger et N x f0la fréquence de correction minimale pour une image monochrome (cas général précédent) lorsque N zones d’intérêt ont été identifiées dans l’image par l’unité de pilotage.
Dans un autre mode de réalisation, on peut multiplier les dispositifs optiques de correction de front d’onde en utilisant un premier dispositif optique de correction de front d’onde qui est destiné à corriger les zones d’intérêt identifiées dans l’image virtuelle à une première longueur d’onde, et un deuxième dispositif optique de correction de front d’onde qui est destiné à corriger les zones d’intérêt identifiées dans l’image virtuelle à une deuxième longueur d’onde.
En fonction de contraintes optiques ou mécaniques particulières, on peut bien évidemment combiner une solution avec multiplexage temporel et une solution avec plusieurs dispositifs optiques de correction de front d’onde.

Claims (11)

  1. Appareil (1) de projection d’images destiné à afficher une image (28), ledit appareil (1) de projection d’images comportant :
    - une unité de génération d’images (8) émettant un faisceau lumineux (11) déterminé en fonction de ladite image (28) à afficher ;
    - une unité de pilotage (9); et
    - un système optique (10) comprenant un ensemble optique de puissance (12, 13) formant, à partir dudit faisceau lumineux (11) émis, ladite image (28) et un dispositif optique de correction (14) de front d’onde corrigeant au moins partiellement des aberrations optiques dans ladite image (28) formée, ledit dispositif optique de correction (14) de front d’onde étant commandé par ladite unité de pilotage (9) pour modifier une partie au moins d’un front d’onde dudit faisceau lumineux (11),
    caractérisé en ce que ladite unité de pilotage (9) est configurée pour :
    - déterminer dans ladite image (28) à afficher une ou plusieurs zones d’intérêt (28A, 28G, 28H), chaque zone d’intérêt (28A, 28G, 28H) de l’image (28) ayant une position et une taille de zone d’intérêt ; et
    - commander ledit dispositif optique de correction (14) de front d’onde en fonction de ladite ou desdites positions et tailles de zones d’intérêt (28A, 28G, 28H).
  2. Appareil (1) de projection selon la revendication 1, dans lequel ladite unité de pilotage (9) est conçue pour déterminer la ou les zones d’intérêt (28A, 28G, 28H) par analyse d’images de ladite image (28) à afficher.
  3. Appareil (1) de projection selon la revendication 1, dans lequel ladite unité de pilotage (9) est conçue pour déterminer la ou les zones d’intérêt (28A, 28G, 28H) par association des différentes zones d’intérêt (28A, 28G, 28H) de l’image (28) à afficher avec le contenu d’une scène lumineuse (3).
  4. Appareil (1) de projection selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite unité de pilotage (9) est configurée pour déterminer au moins une première zone d'intérêt et une deuxième zone d'intérêt dans ladite image (28) et dans lequel ladite unité de pilotage (9) est programmée pour commander le dispositif optique de correction (14) de front d’onde pour effectuer une première correction des aberrations optiques lors de l'affichage d’une première image comprenant une première portion d’image à afficher dans la première zone d'intérêt et pour effectuer une seconde correction des aberrations optiques, différente de la première correction, lors de l'affichage d’une seconde image comprenant une deuxième portion d’image à afficher dans la seconde zone d'intérêt.
  5. Appareil (1) de projection selon la revendication 4, dans lequel la première image à afficher comprend également la deuxième portion d’image dans la deuxième zone d’intérêt.
  6. Appareil (1) de projection selon la revendication 4, dans lequel, lors de l’affichage de la première image, la deuxième portion d’image est absente de la première image à afficher et, lors de l’affichage de la deuxième image, la première portion d’image est absente de la deuxième image à afficher.
  7. Appareil (1) de projection selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel ladite unité de génération d’images (8) fonctionne à une fréquence vidéo supérieure ou égale à 50 Hz, ladite unité de pilotage (9) commandant ledit dispositif optique de correction (14) de front d’onde à une fréquence de correction des images qui est fonction de l’un au moins desdits paramètres suivants : fréquence vidéo, nombre de zones d’intérêt, positions et tailles des zones d’intérêt déterminées.
  8. Appareil (1) de projection selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel ledit dispositif optique de correction (14) de front d’onde comprend un ou plusieurs éléments d’optique diffractive (38, 39, 40) et/ou un modulateur de phase reconfigurable (41).
  9. Appareil (1) de projection selon la revendication 8, dans lequel ladite unité de pilotage (9) est conçue pour décomposer ladite image (28) en portions d’image sur la base du nombre de dispositifs optiques de correction de front d’onde.
  10. Appareil (1) de projection selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel ladite unité de génération d’images (8) émettant deux faisceaux lumineux à une première et à une deuxième longueur d’onde différentes, il est prévu un deuxième dispositif optique de correction de front d’onde pour corriger des aberrations optiques à la deuxième longueur d’onde.
  11. Unité de pilotage (9) pour un appareil (1) de projection destiné à afficher une image (28) selon l’une des revendications 1 à 10, ladite unité de pilotage (9) étant adaptée à commander ledit dispositif optique de correction (14) de front d’onde pour modifier une partie au moins d’un front d’onde dudit faisceau lumineux (11),
    caractérisée en ce que ladite unité de pilotage (9) est configurée pour :
    - déterminer dans ladite image (28) à afficher une ou plusieurs zones d’intérêt (28A, 28G, 28H), chaque zone d’intérêt de l’image (28) ayant une position et une taille de zone d’intérêt ; et
    - commander ledit dispositif optique de correction (14) de front d’onde en fonction de ladite ou desdites positions et tailles de zones d’intérêt (28A, 28G, 28H).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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