WO2014013144A1 - Dispositif et procede d'emission d'un faisceau lumineux destine a former une image, systeme de projection et afficheur utilisant ledit dispositif - Google Patents

Dispositif et procede d'emission d'un faisceau lumineux destine a former une image, systeme de projection et afficheur utilisant ledit dispositif Download PDF

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laser beams
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Definitions

  • the invention relates to a device and a method for transmitting a light beam for forming an image, a projection system using said device and a display using said system.
  • the invention will find applications, for example, in automotive vehicles to inform users of the vehicle, especially its driver.
  • the brightness of the projected image is adapted to the ambient brightness.
  • the optical power of the projected image be significantly different during a daytime trip and a night path or when passing through a tunnel.
  • the object of the invention is to solve the above problems by proposing a device for emitting a light beam intended to form an image, said device comprising one or more sources, each emitting a beam of the laser type, said device being configured to forming said light beam from or pooling by combining said laser beams.
  • Pooling means that said laser beams form with the naked eye, after combination, a single light beam although they are still present individually in said beam.
  • the term light beam to designate the combination of laser beams after pooling.
  • said device comprises attenuation means, located downstream of said source or sources, making it possible to vary the optical power of the light beam, said attenuation means comprising one or more retractable filters, suitable for coming interpose in the beam or beams.
  • optical power is meant the luminous power of the luminous flux emitted by the source or sources. It can also be measured, for example in milliwatt
  • said device comprises an actuator, able to move said or each of said filters relative to said bundle or beams.
  • Said filter may have a progressive filtration capacity.
  • said filter is a blade having a filtration capacity increasing in a given direction D and said filter is movable in said given direction.
  • said filter is a disk having a filtration capacity increasing angularly around the center of said disk and said filter is rotatable about the center of said disk.
  • said transmission device may comprise means for controlling the current supply of said sources, said control means being configured to provide additional control of the optical power of said light beam. In this way, the optical power adjustment capabilities provided by the attenuation means and the drive means are combined to achieve the desired attenuation factor, in particular at least 1000 or even 2000.
  • Said control means may be configured to linearly regulate current of the optical power of said laser beams so as to ensure a color choice of the light beam according to a proportion of optical power attributed to each of said laser beams.
  • Said control means may also be configured to provide pulse width modulation regulation of the optical power of said laser beams so as to perform said additional adjustment of the optical power of said light beam.
  • the attenuation factor may result from the combined action of said attenuation means and pulse width modulation of the supply current of said laser sources, said modulation being carried out using said means piloting.
  • said control means are configured so that said pulse width modulation control provides said additional adjustment, for example, according to an attenuation factor of between 5 and 20, in particular of 10.
  • the attenuation means may make it possible to obtain an attenuation factor of between 100 and 300, in particular of about 200, in particular by placing in series several of said filters.
  • said attenuation means are configured to vary the optical power of at least one of said laser beams before it is combined with at least one of said other laser beams, and / or said attenuation means is configured to varying the optical power of said light beam resulting from the combination of said laser beams,
  • said device further comprises means for detecting an ambient luminosity and processing means making it possible to act on said attenuation means as a function of the ambient luminosity detected by said detection means.
  • said transmission device comprises at least three laser sources, each of the three sources being able to emit a monochromatic light beam.
  • the invention also relates to an image projection system comprising a device for emitting a light beam as described above.
  • Said system comprises, for example, means for forming an image from said light beam.
  • Said attenuation means may be located upstream and / or downstream of said image forming means.
  • Said image forming means comprise, for example, a diffuser screen on which an image produced from the light source or sources of said transmitting device is formed.
  • said image forming means further comprise a laser scanning projector generating a light beam forming an image on the diffuser screen from the light beam generated by said transmitting device .
  • said image forming means comprise a projector comprising a matrix of micro-mirrors interposed between the light source (s) and the diffuser screen, the matrix of micro-mirrors forming a first image projected on the diffuser screen where a second projected image is formed.
  • the invention also covers a head-up display system comprising a projection system as described above.
  • Such a system comprises, for example, a semi-reflective blade, adapted to be disposed between the steering wheel and the windshield of a vehicle, or the windshield thereof. as such.
  • the system according to the invention may also comprise a reflection device interposed on the path of the image between the diffuser screen and the semi-reflecting plate.
  • a reflection device makes it easier to install the projection device while returning the image to the desired location, from a given location of the transmission device.
  • the invention also relates to a method for transmitting a light beam for forming an image, in which method one or more sources are provided, each emitting a beam of the laser type, said light beam is formed from the pooling by combining said laser beams and varying the optical power of said light beam by means of attenuation, located downstream of said source or sources.
  • said method exploits the transmission device described above.
  • FIG. 1 is a schematic view of an emission device according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of a first type of filter of the device 0 of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a diagrammatic view of a second type of filter of the device of FIG. 1
  • - Figure 4 is a schematic view of a head-up display system according to the invention.
  • the invention relates firstly to a device 1 for transmitting a light beam, intended to form an image.
  • a device is more particularly intended to equip a head-up display of a motor vehicle, where at least one information related to the vehicle is projected.
  • Said device comprises one or more sources 4, 5, 6 each emitting a beam 7, 8, 9 of the laser type.
  • sources 4, 5, 6 each emitting a beam 7, 8, 9 of the laser type.
  • laser sources typically laser diodes, each laser source emitting a monochromatic beam, that is to say consisting of a single color.
  • Said device here comprises a plurality of sources 4, 5, 6, in this case three, said device being configured to form the light beam 10 by means of pooling by combining the beams 7, 8, 9 individually. emitted by each of said sources 4, 5, 6. More specifically, it may be sources emitting a beam of a different color from one source to another. Colors are, for example, red, green, or blue (RGB).
  • the optical power of each of the sources is controlled, independently, using the power supply of the laser source or sources. At a given optical power, the color of the light beam 10 is determined by the way in which a power ratio is established between the different laser diodes.
  • the optical powers, in proportion, must be established according to the following distribution: 60 for the green diode, 30 for the blue diode, 10 for the red diode.
  • the optical power of each of the sources can also be controlled to modulate the optical power of the light beam 10.
  • the beams 7, 8, 9 emitted by each of the sources are oriented, for example, parallel to each other and reflects in the same direction to form by combination said common light beam 10.
  • Said device 1 here comprises in this sense optical elements semi-transparent, over a wavelength range, such as dichroic mirrors or combination blades 1 1, intercepting the beams 7, 8, 9 emitted by each of said sources and combining them in the direction of said beam 10.
  • said device 1 is configured to form said light beam 10 from said laser beam or beams 7, 8, 9, regardless of the number of sources 4, 5, 6 involved.
  • the light beam 10 is composed of the laser beam emitted by the only source used and the resulting image will then be monochrome, composed of the different levels of optical power applied to each of the points that compose it, according to a gradient of said color.
  • said common beam 10 which then forms said light beam will allow the establishment of an image according to a color spectrum whose resolution will correspond to the fineness driving the supply of said sources 4, 5, 6.
  • said device 1 comprises attenuation means 12 situated downstream of said source or sources 4, 5, 6, making it possible to vary the optical power of the light beam 10.
  • Said attenuation means 12 comprise, this one or more retractable filters 20, adapted to come interpose in the or said beams 7, 8, 9, 10.
  • a single filter 20 in the path of the light beam 10.
  • said attenuation means 12 make it possible to vary the optical power of the beam or beams 7, 8, 9, 10 as a function of the position of said filter (s) relative thereto.
  • Said device may include means for controlling the current supply of said sources. As mentioned above, they may allow a choice of the color of the light beam 10.
  • said control means are configured, for example, to provide a linear current regulation of the optical power of said laser beams 7, 8, 9 so as to ensure said choice of color of the light beam 10, in a proportion of power. assigned to each of said laser beams 7, 8, 9.
  • a linear current regulation of the optical power of said laser beams 7, 8, 9 so as to ensure said choice of color of the light beam 10, in a proportion of power. assigned to each of said laser beams 7, 8, 9.
  • six-bit color coding corresponding to sixty four optical power levels for each of said laser beams 7, 8, 9, may be provided.
  • Said control means may also be configured to provide additional adjustment of the optical power of said light beam. In this way, a particularly high attenuation rate can be achieved. More specifically, said control means are configured to provide pulse width modulation regulation of the optical power of said laser beams 7, 8, 9 so as to perform said additional adjustment of the optical power of said light beam 10, in particular according to an attenuation factor of between 5 and 20, in particular of about 10.
  • Said control means comprise, for example, a microcontroller, not shown.
  • said filter 20 has a progressive filtration capacity. More precisely, according to the embodiment of FIG. 2, said filter 20 is a blade having a filtering capacity increasing in a given direction D. Said blade is, for example, rectangular, and has an increasing opacity to have a filter capacity increasing along the length of the rectangle. Said filter 20 is also movable in translation along said given direction.
  • Said blade is oriented transversely, in particular orthogonal, to the beam and it is understood that, depending on the position of said blade in the given direction, the filtering capacity of the filter 20 and therefore the attenuation factor of the beam vary to pass an attenuation rate corresponding to an almost complete transmission of the beam at one end 21a of the blade at a rate of attenuation corresponding to a very low transmission of the beam at the other end 21 b.
  • said filter 20 is a disk having a filtration capacity increasing angularly around the center of said disk.
  • Said filter 20 is further rotatable about the center of said disk.
  • Said disk is oriented transversely, in particular orthogonal, to the beam and it is understood that, according to the angular position of said disk, the filtering capacity of the filter 20 and therefore the attenuation factor of the beam vary to pass a rate attenuation corresponding to an almost complete transmission of the beam at a rate of attenuation corresponding to a very low transmission of the beam for a given rotation of said disk, here 360 °.
  • said device may further comprise an actuator 22 capable of moving said or each of said filters 20 with respect to said beam. According to the previous embodiments, it may be, respectively, a micro cylinder or a stepper motor.
  • Said attenuation means by means of said filter or by putting in series of several filters, may make it possible to obtain an attenuation factor of approximately 200 which, combined with the attenuation factor from the control means, in particular the pulse width modulation, will achieve the level of 2000 mentioned above. That being so, according to the illustrated configuration, said attenuation means 12 are placed in the path of the common light beam 10. In other words, said attenuation means 12 are configured to vary the optical power of said common light beam 10. More precisely , as already said, the said filter or filters are placed on the path of the common light beam 10.
  • said attenuation means 12 are placed at least partly on the path of the beams emitted by the sources 4, 5, 6, here, between said sources 4, 5, 6 and said mirrors 1 1. Otherwise said, said attenuation means 12 are configured to vary the optical power of the laser beam emitted by each of said sources 4, 5, 6. More specifically, said one or more filters are placed between said sources 4, 5, 6 and said mirrors Of course, these two variants can be combined.
  • Said device may further comprise means for detecting an ambient luminosity and processing means for acting on said attenuation means as a function of the ambient luminosity detected by said detection means.
  • Said ambient light detection means comprise, for example, a light detector, such as that causing a modification of the screens of the dashboard of a vehicle.
  • Said processing means are integrated, for example, at the micro controller mentioned above.
  • the invention also relates to an image projection system 100 comprising a transmission device 1 as described above.
  • the projection system 00 further comprises means 102 for forming an image from said light beam 10.
  • Said image forming means 102 comprise, for example, a scanning generator 110 whose function is to move the light beam 10 horizontally and vertically in order to perform a scanning according to a frequency, in particular equal to 60 Hz, as a non-limiting example.
  • the scanning generator 1 10 comprises, in particular, a scanning mirror with a micro-electro-mechanical system (hereinafter called MEMS mirror) on which the light beam 10 is reflected in a scanning beam 103.
  • MEMS mirror micro-electro-mechanical system
  • the MEMS mirror is able to rotate about two axes of rotation to perform a scan, for example at the refresh rate of 60 Hz, a diffuser screen 1 11 of said means 102 for forming an image. Said image is then formed on said diffuser 1 1 1.
  • the MEMS mirror can be replaced by two planar and movable mirrors, whose movements are associated. One of these mirrors can be dedicated to a scan along a horizontal axis while the other mirror can be dedicated to a scan along a vertical axis.
  • the diffuser 111 where the image is formed may be a transparent projection screen with a complex structure for projection by transparency. It can alternatively be translucent. It is made, for example, of glass, especially frosted, or polycarbonate.
  • the diffuser screen is of the exit pupil type ("Exit Pupil Expander"). It allows to have an expanded observation cone. It extends in a plane traversed by the light beam, the image resulting from this scanning beam 103 being formed in the plane of a face of the diffuser screen 11.
  • This diffuser screen receives the scanning beam 103. It is arranged to cause a dispersion of this scanning beam 103 according to an angular sector, for example, equal to 30 ° with respect to the direction of the scanning beam 103 at the moment when it comes hit the diffuser screen 1 1 1.
  • a face 1 12 of the diffuser screen is rough, in that it has asperities that cause the dispersion of the scanning beam 103.
  • the rough face 1 12 corresponds to that by which the beam exits, that is to say the face on which the image is formed.
  • said image forming means do not comprise a scanning generator, as previously described, but a matrix of micro mirrors (also called Digital micro mirrors Systems).
  • a matrix of micro mirrors also called Digital micro mirrors Systems.
  • the image is formed at the level of the mirror array and then projected onto the diffuser screen.
  • a projection optics is placed between the matrix and the screen.
  • Each micro mirror corresponds to a pixel of the image.
  • the image is not formed on the display screen for the first time, but receives an image previously formed on the mirror array.
  • said attenuation means 12 may be, as in the example illustrated, upstream of said image forming means 102. They can still be downstream. In a variant, they may be placed between the scanning generator 110 or the matrix of micro-mirrors, on the one hand, and, on the other hand, the diffuser screen 11 1.
  • Said projection system may also comprise different mirrors 104, 06, especially on the trajectory of the scanning beam 103.
  • the invention also relates to a display, including a head-up, comprising a projection system 100 according to any of the variants detailed above.
  • said display Downstream of the diffuser screen 1 1 1 according to the direction of movement of the light beam, said display comprises at least one semi-reflecting plate 26 and a reflection device 125 interposed on the path of the image between the diffuser screen 111 and in this figure, the path of the image is symbolized by three dotted arrows 30 which are reflected on the reflection device 125 before being displayed through the semi-reflecting plate 126.
  • the latter allows a magnification and / or, by transparency, a displaying the image beyond said semi-reflecting plate, in particular beyond the windshield of the equipped vehicle, at a virtual screen 130, obtained using said semi-reflecting plate 126.
  • This transparent blade has a power of reflection at least equal to
  • the display of the image can take place at the windshield of the vehicle equipped with said display.
  • said attenuation means may be located downstream of the image forming device 102, this up to said semi-reflective plate 126.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'émission d'un faisceau lumineux (10) destiné à former une image, ledit dispositif comprenant une ou plusieurs sources (4, 5, 6), émettant chacune un faisceau (7, 8, 9) du type laser, ledit dispositif étant configuré pour former ledit faisceau lumineux (10) à partir du ou de la mise en commun par combinaison desdits faisceaux laser (7, 8, 9), ledit dispositif comprenant des moyens (12) d'atténuation, situés en aval de la ou desdites sources (3, 4, 5), permettant de faire varier la puissance optique du faisceau lumineux (10), lesdits moyens d'atténuation (12) comprenant un ou plusieurs filtres escamotables (20), aptes à venir s'interposer dans le ou lesdits faisceaux (7, 8, 9, 10).

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE D'EMISSION D'UN FAISCEAU LUMINEUX DESTINE A FORMER UNE IMAGE, SYSTEME DE PROJECTION ET
AFFICHEUR UTILISANT LEDIT DISPOSITIF
5 L'invention concerne un dispositif et un procédé d'émission d'un faisceau lumineux destiné à former une image, un système de projection utilisant ledit dispositif et un afficheur utilisant ledit système.
L'invention trouvera ses applications, par exemple, dans les véhicules i o automobiles pour informer les utilisateurs du véhicule, en particulier son conducteur.
Il est connu d'équiper un véhicule automobile avec un système d'affichage, dit tête haute. Un tel système est placé dans le champ de vision du conducteur 15 automobile et affiche une information relative à l'état du véhicule automobile, du trafic ou autre.
Afin de ne pas perturber la conduite, il est nécessaire que la luminosité de l'image projetée soit adaptée à la luminosité ambiante. Il est en particulier 0 nécessaire que la puissance optique de l'image projetée soit fortement différente lors d'un trajet diurne et d'un trajet nocturne ou lors d'un passage dans un tunnel.
Avec les afficheurs tête haute utilisant des diodes électroluminescentes, il a déjà été proposé de faire varier la luminosité de l'image projetée en contrôlant le 5 courant d'alimentation des diodes. De tels dispositifs permettent une adaptation satisfaisante de la luminosité. Cependant, leur luminosité diurne reste insuffisante.
Pour pallier ce défaut, on connaît des afficheurs utilisant des sources 0 lumineuses du type laser. Cependant l'adaptation de la luminosité offerte dans un tel cas en contrôlant la quantité de courant alimentant les sources ne permet pas de réduire suffisamment la puissance optique de l'image. A titre d'exemple, si l'on considère que l'on souhaite disposer d'une puissance optique de l'ordre de 10000 Cd/m2 dans des conditions de roulage diurne et de l'ordre de 5 Cd/m2 dans des conditions de roulage nocturne, on constate qu'il faut faire diminuer la luminosité d'un facteur 2000 lors d'un passage de l'une des conditions de roulage à l'autre.
Des recherches menées par la titulaire sur l'adaptation de la luminosité de l'image projetée par le contrôle de l'alimentation en courant des sources lumineuses, par exemple à l'aide de technologies de modulation de largeur d'impulsions ou de contrôle de l'intensité du courant utilisé, montrent que ces technologies présentent des limites. Il est notamment nécessaire d'avoir une durée minimum d'impulsion et une intensité minimum du courant pour le fonctionnement linéaire des diodes.
L'invention a pour objet de résoudre les problèmes précédents en proposant un dispositif d'émission d'un faisceau lumineux destiné à former une image, ledit dispositif comprenant une ou plusieurs sources, émettant chacune un faisceau du type laser, ledit dispositif étant configuré pour former ledit faisceau lumineux à partir du ou de la mise en commun par combinaison desdits faisceaux laser. Par mise en commun, on entend que lesdits faisceaux laser forment à l'œil nu, après combinaison, un seul faisceau lumineux bien qu'ils soient encore présents individuellement dans ledit faisceau. Par simplicité, on continuera d'utiliser dans la suite, le terme faisceau lumineux pour désigner la combinaison des faisceaux laser après mise en commun. Selon l'invention, ledit dispositif comprend des moyens d'atténuation, situés en aval de la ou desdites sources, permettant de faire varier la puissance optique du faisceau lumineux, lesdits moyens d'atténuation comprenant un ou plusieurs filtres escamotables, aptes à venir s'interposer dans le ou lesdits faisceaux. On entend par puissance optique la puissance lumineuse du flux lumineux émis par la ou les sources. Elle pourra aussi bien être mesurée, par exemple en milliwatt
(mW), à partir du courant généré par une photodiode recevant le flux lumineux ou, en candela par mètre carré (Cd/m2), à partir de l'éclairement produit par le flux lumineux sur une surface donnée.
En atténuant le faisceau émis par les sources laser par des moyens spécifiques agissant de façon disctincte d'un pilotage de leur alimentation en 5 courant, on dispose de plus grandes possibilités de réduction de la puissance optique. Par suite, on peut à la fois bénéficier d'une forte luminosité diurne et d'une faible luminosité nocturne.
Selon un aspect de l'invention, ledit dispositif comprend un actionneur, apte î o à déplacer ledit ou chacun desdits filtres par rapport au ou auxdits faisceaux.
Ledit filtre pourra présenter une capacité de filtration progressive. Selon un premier mode de réalisation, ledit filtre est une lame présentant une capacité de filtration croissant selon une direction D donnée et ledit filtre est mobile selon 15 ladite direction donnée. Selon un autre mode de réalisation, ledit filtre est un disque présentant une capacité de filtration croissant angulairement autour du centre dudit disque et ledit filtre est mobile en rotation autour du centre dudit disque. 0 Selon un autre aspect de l'invention qui pourra être combiné avec le précédent, ledit dispositif d'émission pourra comprendre des moyens de pilotage de l'alimentation en courant desdites sources, lesdits moyens de pilotage étant configurés pour assurer un complément de réglage de la puissance optique dudit faisceau lumineux. On associe de la sorte les capacités de réglage de la 5 puissance optique apportées par les moyens d'atténuation et les moyens de pilotage pour atteindre le facteur d'atténuation désiré, en particulier au moins 1000, voire 2000.
Lesdits moyens de pilotage pourront être configurés pour assurer une 0 régulation linéaire en courant de la puissance optique desdits faisceaux laser de façon à assurer un choix de couleur du faisceau lumineux selon une proportion de puissance optique attribuée à chacun desdits faisceaux laser. On dispose de la sorte d'un mode de régulation dédié au choix de la couleur.
Lesdits moyens de pilotage pourront aussi être configurés pour assurer une régulation par modulation de largeur d'impulsion de la puissance optique desdits 5 faisceaux laser de façon à réaliser ledit complément de réglage de la puissance optique dudit faisceau lumineux. On dispose de la sorte d'un mode de régulation dédié au complément de réglage de la puissance optique. Autrement dit, le facteur d'atténuation pourra résulter de l'action combinée desdits moyens d'atténuation et d'une modulation de largeur d'impulsion du courant d'alimentation i o desdites sources laser, ladite modulation étant réalisée à l'aide desdits moyens de pilotage.
Plus précisément, lesdits moyens de pilotage sont configurés pour que ladite régulation par modulation de largeur d'impulsion assure ledit complément de 15 réglage, par exemple, selon un facteur d'atténuation compris entre 5 et 20, notamment de 10. De leur côté, les moyens d'atténuation pourront permettre d'obtenir un facteur d'atténuation compris entre 100 et 300, notamment d'environ 200, en particulier par disposition en série de plusieurs dits filtres.
20 Selon d'autres caractéristiques de l'invention qui pourront être prises ensemble ou séparément, éventuellement combinées à tout ou parties des caractéristiques précédentes:
- lesdits moyens d'atténuation sont configurés pour faire varier la puissance optique de l'un au moins desdits faisceaux laser avant sa combinaison avec l'un 5 au moins des autres dits faisceaux laser, et/ou lesdits moyens d'atténuation sont configurés pour faire varier la puissance optique dudit faisceau lumineux issu de la combinaison desdits faisceaux laser,
- ledit dispositif comprend en outre des moyens de détection d'une luminosité ambiante et des moyens de traitement permettant d'agir sur lesdits 0 moyens d'atténuation en fonction de la luminosité ambiante relevée par lesdits moyens de détection. De manière avantageuse, ledit dispositif d'émission comprend au moins trois sources laser, chacune des trois sources étant apte à émettre un faisceau lumineux monochromatique. Cela étant, l'invention concerne encore un système de projection d'image comprenant un dispositif d'émission d'un faisceau lumineux tel que décrit plus haut.
Ledit système comprend, par exemple, des moyens de formation d'une image à partir dudit faisceau lumineux. Lesdits moyens d'atténuation pourront être situés en amont et/ou en aval desdits moyens de formation d'image.
Lesdits moyens de formation d'image comprennent, par exemple, un écran diffuseur sur lequel se forme une image produite à partir de la ou des sources lumineuses dudit dispositif d'émission.
Selon une premier mode de mise en oeuvre, lesdits moyens de formation d'image comprennent en outre un projecteur à balayage laser générateur d'un faisceau lumineux formant une image sur l'écran diffuseur à partir du faisceau lumineux généré par ledit dispositif d'émission.
Selon un autre de mode de réalisation, lesdits moyens de formation d'image comportent un projecteur comportant une matrice de micro miroirs interposée entre la ou les sources lumineuses et l'écran diffuseur, la matrice de micro miroirs formant une première image projetée sur l'écran diffuseur où se forme une seconde image projetée.
L'invention couvre aussi un système d'affichage tête haute comprenant un système de projection tel que décrit plus haut.
Un tel système comprend, par exemple, une lame semi-réfléchissante, apte à être disposée entre le volant et le pare-brise d'un véhicule, ou le pare-brise en tant que tel.
Le système selon l'invention pourra encore comprendre un dispositif de réflexion interposé sur le trajet de l'image entre l'écran diffuseur et la lame semi- 5 réfléchissante. Un tel dispositif de réflexion permet d'installer plus facilement le dispositif de projection tout en renvoyant l'image à l'endroit souhaité, à partir d'un emplacement donné du dispositif d'émission.
L'invention concerne encore un procédé d'émission d'un faisceau lumineux î o destiné à former une image, procédé dans lequel on prévoit une ou plusieurs sources, émettant chacune un faisceau du type laser, on forme ledit faisceau lumineux à partir du ou de la mise en commun par combinaison desdits faisceaux laser et on fait varier la puissance optique dudit faisceau lumineux à l'aide de moyens d'atténuation, situés en aval de la ou desdites sources.
15
On pourra en outre assurer un complément de réglage de la puissance optique dudit faisceau lumineux à l'aide de moyens de pilotage d'une alimentation en courant de la ou desdites sources, notamment selon les caractéristiques déjà évoquées plus haut.
0
Avantageusement, ledit procédé exploite le dispositif d'émission décrit précédemment.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront 5 plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'émission selon l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique d'un premier type de filtre du dispositif 0 de la figure 1 ,
- la figure 3 une vue schématique d'un second type de filtre du dispositif de la figure 1 , - la figure 4 est une vue schématique d'un système d'affichage tête haute selon l'invention.
Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant.
Comme illustré à la figure 1 , l'invention concerne tout d'abord un dispositif 1 d'émission d'un faisceau lumineux, destiné à former une image. Un tel dispositif est plus particulièrement destiné à équiper un afficheur tête haute d'un véhicule automobile, où au moins une information en rapport avec le véhicule est projetée.
Ledit dispositif comprend une ou plusieurs sources 4, 5, 6 émettant chacune un faisceau 7, 8, 9 du type laser. Il s'agit, par exemple, de sources laser, typiquement des diodes laser, chaque source laser émettant un faisceau monochromatique, c'est-à-dire consistant en une seule couleur.
Ledit dispositif comprend ici une pluralité de sources 4, 5, 6, en l'occurrence trois, ledit dispositif étant configuré pour former le faisceau lumineux 10 à l'aide d'une mise en commun par combinaison des faisceaux 7, 8, 9 individuellement émis par chacune desdits sources 4, 5, 6. Plus précisément, il pourra s'agir de sources émettant un faisceau d'une couleur différente d'une source à l'autre. Les couleurs sont, par exemple, un rouge, un vert ou un bleu (RVB). La puissance optique de chacune des sources est pilotée, de manière indépendante, à l'aide du courant d'alimentation de la ou des sources laser. A puissance optique donnée, la couleur du faisceau lumineux 10 est déterminée par la manière dont un ratio de puissance est établi entre les différentes diodes laser. Par exemple, pour obtenir une lumière blanche, les puissances optiques, en proportion, doivent être établies selon la distribution suivante : 60 pour la diode verte, 30 pour la diode bleue, 10 pour la diode rouge. Comme développé plus loin, la puissance optique de chacune des sources pourra également être pilotée pour moduler la puissance optique du faisceau lumineux 10.
Les faisceaux 7, 8, 9 émis par chacune des sources sont orientés, par exemple, parallèlement les uns aux autres et réfléchit dans une même direction pour former par combinaison ledit faisceau lumineux commun 10. Ledit dispositif 1 comprend ici en ce sens des éléments optiques semi-transparent, sur une plage de longueur d'onde, tels que des miroirs dichroïque ou lames de combinaison 1 1 , interceptant les faisceaux 7, 8, 9 émis par chacune desdites sources et les combinant selon la direction dudit faisceau 10.
De façon plus générale, ledit dispositif 1 est configuré pour former ledit faisceau lumineux 10 à partir du ou desdits faisceaux laser 7, 8, 9, quel que soit le nombre de sources 4, 5, 6 en jeux. En cas de source unique, le faisceau lumineux 10 est composé du faisceau laser émis par la seule source employée et l'image obtenue sera alors monochrome, composée des différents niveaux de puissances optiques appliquées à chacun des points qui la compose, selon un dégradé de ladite couleur. En cas de pluralité de sources, typiquement les trois sources 4, 5, 6 évoquées plus haut, ledit faisceau commun 10 qui forme alors ledit faisceau lumineux permettra l'établissement d'une image selon un spectre de couleur dont la résolution correspondra à la finesse de pilotage de l'alimentation desdites sources 4, 5, 6.
Selon l'invention, ledit dispositif 1 comprend des moyens 12 d'atténuation, situés en aval de la ou desdites sources 4, 5, 6, permettant de faire varier la puissance optique du faisceau lumineux 10. Lesdits moyens d'atténuation 12 comprennent pour cela un ou plusieurs filtres escamotables 20, aptes à venir s'interposer dans le ou lesdits faisceaux 7, 8, 9, 10. Ici, il est prévu un seul filtre 20 dans la trajectoire du faisceau lumineux 10. Autrement dit, une couleur et/ou une intensité étant conférées au faisceau lumineux 10 par le contrôle de l'alimentation en courant des sources, lesdits moyens 12 d'atténuation permettent de faire varier la puissance optique du ou des faisceaux 7, 8, 9, 10 en fonction de la position du ou desdits filtres par rapport à ces derniers. On pourra en particulier adapter la puissance optique du faisceau à des conditions de roulage diurne et des conditions de roulage nocturne.
Ledit dispositif pourra comprendre des moyens de pilotage de l'alimentation en courant desdites sources. Comme évoqué plus haut, ils pourront permettre un choix de la couleur du faisceau lumineux 10.
Plus précisément, lesdits moyens de pilotage sont configurés, par exemple, pour assurer une régulation linéaire en courant de la puissance optique desdits faisceaux laser 7, 8, 9 de façon à assurer ledit choix de couleur du faisceau lumineux 10, selon une proportion de puissance optique attribuée à chacun desdits faisceaux laser 7, 8, 9. On pourra, par exemple, prévoir un codage de la couleur sur six bits, correspondant à soixante quatre niveaux de puissance optique pour chacun desdits faisceaux laser 7, 8, 9.
Lesdits moyens de pilotage pourront aussi être configurés pour assurer un complément de réglage de la puissance optique dudit faisceau lumineux. On peut de la sorte atteindre un taux d'atténuation particulièrement élevé. Plus précisément, lesdits moyens de pilotage sont configurés pour assurer une régulation par modulation de largeur d'impulsion de la puissance optique desdits faisceaux laser 7, 8, 9 de façon à réaliser ledit complément de réglage de la puissance optique dudit faisceau lumineux 10, notamment selon un facteur d'atténuation compris entre 5 et 20, en particulier d'environ 10.
On peut de la sorte régler la couleur et/ou la puissance optique dudit faisceau lumineux 10. Lesdits moyens de pilotage comprennent, par exemple, un micro contrôleur, non représenté. Comme illustré aux figures 2 et 3, ledit filtre 20 présente une capacité de filtration progressive. Plus précisément, selon le mode de réalisation de la figure 2, ledit filtre 20 est une lame présentant une capacité de filtration croissant selon une direction D donnée. Ladite lame est, par exemple, rectangulaire, et présente une opacité croissante permettant de disposer d'une capacité de filtration augmentant le long de la longueur du rectangle. Ledit filtre 20 est en outre mobile en translation selon ladite direction donnée. Ladite lame est orientée de façon transversale, notamment orthogonale, au faisceau et l'on comprend que, selon la position de ladite lame dans la direction donnée, la capacité de filtration du filtre 20 et donc le facteur d'atténuation du faisceau varient pour passer d'un taux d'atténuation correspondant à une transmission quasi complète du faisceau à une extrémité 21a de la lame à un taux d'atténuation correspondant à une transmission très faible du faisceau à l'autre extrémité 21 b.
Selon le mode de réalisation de la figure 3, ledit filtre 20 est un disque présentant une capacité de filtration croissant angulairement autour du centre dudit disque. Ledit filtre 20 est en outre mobile en rotation autour du centre dudit disque. Ledit disque est orienté de façon transversale, notamment orthogonale, au faisceau et l'on comprend que, selon la position angulaire dudit disque, la capacité de filtration du filtre 20 et donc le facteur d'atténuation du faisceau varient pour passer d'un taux d'atténuation correspondant à une transmission quasi complète du faisceau à un taux d'atténuation correspondant à une transmission très faible du faisceau pour une rotation donnée dudit disque, ici de 360°. Si l'on se reporte de nouveau à la figure 1 , on constate que ledit dispositif pourra en outre comprendre un actionneur 22, apte à déplacer ledit ou chacun desdits filtres 20 par rapport audit faisceau. Selon les modes de réalisation précédents, il pourra s'agir, respectivement, d'un micro vérin ou d'un moteur pas à pas.
Lesdits moyens d'atténuation, grâce audit filtre ou par mise en série de plusieurs filtres pourront permettre d'obtenir un facteur d'atténuation d'environ 200 qui, combiné au facteur d'atténuation provenant des moyens de pilotage, en particulier de la modulation de largeur d'impulsion, permettra d'atteindre le niveau de 2000 évoqué plus haut. Cela étant, selon la configuration illustrée, lesdits moyens d'atténuation 12 sont placés sur la trajectoire du faisceau lumineux commun 10. Autrement dit, lesdits moyens d'atténuation 12 sont configurés pour faire varier la puissance optique dudit faisceau lumineux commun 10. Plus précisément, comme déjà dit, le ou lesdits filtres sont placés sur la trajectoire du faisceau lumineux commun 10.
Selon une variante non illustrée, lesdits moyens d'atténuation 12 sont placés au moins en partie sur la trajectoire des faisceaux émis par les sources 4, 5, 6, ici, entres lesdites sources 4, 5, 6 et lesdits miroirs 1 1. Autrement dit, lesdits moyens d'atténuation 12 sont configurés pour faire varier la puissance optique du faisceau laser émis par chacune desdites sources 4, 5, 6. Plus précisément, le ou lesdits filtres sont placés entres lesdites sources 4, 5, 6 et lesdits miroirs 1 1. Bien sûr, ces deux variantes pourront être combinées.
Ledit dispositif pourra en outre comprendre des moyens de détection d'une luminosité ambiante et des moyens de traitement permettant d'agir sur lesdits moyens d'atténuation en fonction de la luminosité ambiante relevée par lesdits moyens de détection. Lesdits moyens de détection de la luminosité ambiante comprennent, par exemple, un détecteur de lumière, tel que celui provoquant une modification des écrans du tableau de bord d'un véhicule. Lesdits moyens de traitement sont intégrés, par exemple, au niveau du micro contrôleur évoqué plus haut.
Comme illustré à la figure 4 l'invention concerne aussi un système 100 de projection d'image comprenant un dispositif d'émission 1 tel que décrit plus haut. Le système de projection 00 comprend en outre des moyens 102 de formation d'une image à partir dudit faisceau lumineux 10. Lesdits moyens 102 de formation d'image comprennent, par exemple, un générateur de balayage 110 dont la fonction est de déplacer horizontalement et verticalement le faisceau lumineux 10 en vue de réaliser un balayage selon une fréquence, notamment égale à 60 Hz, à titre d'exemple non limitatif. Le générateur de balayage 1 10 comprend, notamment, un miroir à balayage à système micro-électro-mécanique (ci-après appelé miroir MEMS) sur lequel le faisceau lumineux 10 se réfléchit en un faisceau de balayage 103. Un tel miroir MEMS présente par exemple un diamètre de 1 mm. Le miroir MEMS est apte à tourner autour de deux axes de rotation pour réaliser un balayage, par exemple à la fréquence de rafraîchissement de 60 Hz, d'un écran diffuseur 1 11 desdits moyens 102 de formation d'une image. Ladite image se forme alors sur ledit diffuseur 1 1 1. Alternativement, le miroir MEMS peut être remplacé par deux miroirs plans et déplaçables, dont les mouvements sont associés. L'un de ces miroirs peut être dédié à un balayage selon un axe horizontal alors que l'autre miroir peut être dédié à un balayage selon un axe vertical.
Le diffuseur 111 où se forme l'image pourra être un écran de projection transparent à structure complexe pour une projection par transparence. Il pourra alternativement être translucide. Il est réalisé, par exemple, en verre, notamment dépoli, ou en polycarbonate. A titre d'exemple, l'écran diffuseur est du type à pupille de sortie (« Exit Pupil Expander »). Il permet de disposer d'un cône d'observation élargi. Il s'étend dans un plan traversé par le faisceau lumineux, l'image résultant de ce faisceau de balayage 103 étant formée dans le plan d'une face de l'écran diffuseur 1 11.
Cet écran diffuseur reçoit le faisceau de balayage 103. Il est agencé pour provoquer une dispersion de ce faisceau de balayage 103 selon un secteur angulaire, par exemple, égal à 30° par rapport à la direction du faisceau de balayage 103 au moment où il vient frapper l'écran diffuseur 1 1 1 . Pour ce faire, selon un exemple non limitatif, une face 1 12 de l'écran diffuseur est rugueuse, en ce sens qu'elle comporte des aspérités qui provoquent la dispersion du faisceau de balayage 103. La face rugueuse 1 12 correspond à celle par laquelle le faisceau sort, c'est-à-dire la face sur laquelle l'image se forme.
Selon une autre variante non illustré, lesdits moyens de formation d'image ne comportent pas de générateur de balayage, tel que précédemment décrit, mais 5 une matrice de micro miroirs (aussi appelée Digital micro mirrors Systems). Dans cette configuration l'image est formée au niveau de la matrice à micro miroirs puis projetée sur l'écran diffuseur. De manière générale, on place une optique de projection entre la matrice et l'écran. Chaque micro miroir correspond à un pixel de l'image. Dans ce mode de réalisation, l'image n'est pas formée sur l'écran î o diffuseur pour la première fois, mais reçoit une image préalablement formée sur la matrice à micro miroirs.
Il est à noter que lesdits moyens 12 d'atténuation pourront être, comme dans l'exemple illustré, en amont desdits moyens 102 de formation d'image. Ils 15 pourront encore être en aval. Dans une variante, ils pourront être placés entre le générateur de balayage 110 ou la matrice de micro miroirs, d'une part, et, d'autre part, l'écran diffuseur 11 1.
Ledit système de projection pourra encore comprendre différents miroirs 20 104, 06, notamment sur la trajectoire du faisceau de balayage 103.
L'invention concerne encore un afficheur, notamment tête haute, comprenant un système de projection 100 selon l'une quelconque des variantes détaillées ci-dessus.
5
En aval de l'écran diffuseur 1 1 1 selon le sens de déplacement du faisceau lumineux, ledit afficheur comprend au moins une lame semi-réfléchissante 26 et un dispositif de réflexion 125 interposé sur le trajet de l'image entre l'écran diffuseur 111 et la lame semi-réfléchissante 126. Sur cette figure, le trajet de 0 l'image est symbolisé par trois flèches 30 en pointillé qui se réfléchissent sur le dispositif de réflexion 125 avant de s'afficher à travers la lame semi-réfléchissante 126. Cette dernière permet un grossissement et/ou, par transparence, un affichage de l'image au-delà de ladite lame semi-réfléchissante, notamment au- delà du pare-brise du véhicule équipé, au niveau d'un écran virtuel 130, obtenu à l'aide de ladite lame semi-réfléchissante 126. Cette lame transparente présente un pouvoir de réflexion au moins égale à
20%, ce qui permet à l'utilisateur de voir au travers de la lame la route empruntée par le véhicule, tout en bénéficiant d'un contraste élevé permettant de voir l'image affichée. De manière alternative, l'affichage de l'image peut avoir lieu au niveau du pare-brise du véhicule équipé dudit afficheur.
Comme déjà dit, lesdits moyens d'atténuation pourront être situés en aval du dispositif de formation d'image 102, ceci jusqu'à ladite lame semi-réfléchissante 126.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'émission d'un faisceau lumineux (10) destiné à former une image, ledit dispositif comprenant une ou plusieurs sources (4, 5, 6), émettant
5 chacune un faisceau (7, 8, 9) du type laser, ledit dispositif étant configuré pour former ledit faisceau lumineux (10) à partir du ou de la mise en commun par combinaison desdits faisceaux laser (7, 8, 9), ledit dispositif comprenant des moyens (12) d'atténuation, situés en aval de la ou desdites sources (3, 4, 5), permettant de faire varier la puissance optique du faisceau lumineux (10), lesdits î o moyens d'atténuation (12) comprenant un ou plusieurs filtres escamotables (20), aptes à venir s'interposer dans le ou lesdits faisceaux (7, 8, 9, 10).
2. Dispositif selon la revendication 1 comprenant un actionneur (22), apte à déplacer ledit ou chacun desdits filtres (20) par rapport au ou auxdits faisceaux
15 . (7, 8, 9, 10).
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 dans lequel ledit filtre (20) présente une capacité de filtration progressive. 0
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 dans lequel ledit filtre (20) est une lame présentant une capacité de filtration croissant selon une direction D donnée et ledit filtre (20) est mobile selon ladite direction donnée.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 dans lequel 5 ledit filtre (20) est un disque présentant une capacité de filtration croissant angulairement autour du centre dudit disque et ledit filtre (20) est mobile en rotation autour du centre dudit disque.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 0 comprenant des moyens de pilotage de l'alimentation en courant desdites sources (4, 5, 6), lesdits moyens de pilotage étant configurés pour assurer un complément de réglage de la puissance optique dudit faisceau lumineux (10).
7. Dispositif selon la revendication 6 dans lequel lesdits moyens de pilotage sont configurés pour assurer une régulation linéaire en courant de la puissance optique desdits faisceaux laser (7, 8, 9) de façon à assurer un choix de couleur du
5 faisceau lumineux (10) selon une proportion de puissance optique attribuée à chacun desdits faisceaux laser (7, 8, 9).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 dans lequel lesdits moyens de pilotage sont configurés pour assurer une régulation par î o modulation de largeur d'impulsion de la puissance optique desdits faisceaux laser (7, 8, 9) de façon à réaliser ledit complément de réglage de la puissance optique dudit faisceau lumineux (10).
9. Dispositif selon la revendication 8 dans lequel lesdits moyens de pilotage 15 sont configurés pour que ladite régulation par modulation de largeur d'impulsion assure ledit complément de réglage selon un facteur d'atténuation compris entre 5 et 20.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans 0 lequel lesdits moyens (12) d'atténuation sont configurés pour faire varier la puissance optique de l'un au moins desdits faisceaux laser (7, 8, 9) avant sa combinaison avec l'un au moins des autres dits faisceaux laser (7, 8, 9).
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel 5 lesdits moyens (12) d'atténuation sont configurés pour faire varier la puissance optique dudit faisceau lumineux (10) issu de la combinaison desdits faisceaux laser (7, 8, 9).
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 0 comprenant en outre des moyens de détection d'une luminosité ambiante et des moyens de traitement permettant d'agir sur lesdits moyens (12) d'atténuation en fonction de la luminosité ambiante relevée par lesdits moyens de détection.
13. Système de projection d'image comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
5 14. Système selon la revendication 13 comprenant des moyens (102) de formation d'une image à partir dudit faisceau lumineux (10) et dans lequel lesdits moyens d'atténuation (12) sont situés en aval desdits moyens (102) de formation d'image. î o
15. Afficheur, notamment afficheur tête haute, comprenant au moins un système de projection selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14.
16. Procédé d'émission d'un faisceau lumineux (10) destiné à former une image, procédé dans lequel on prévoit une ou plusieurs sources (4, 5, 6),
15 émettant chacune un faisceau (7, 8, 9) du type laser, on forme ledit faisceau lumineux (10) à partir du ou de la mise en commun par combinaison desdits faisceaux laser (7, 8, 9) et on fait varier la puissance optique dudit faisceau lumineux (10) à l'aide de moyens (12) d'atténuation, situés en aval de la ou desdites sources (3, 4, 5).
0
17. Procédé selon la revendication 16 dans lequel on assure un complément de réglage de la puissance optique dudit faisceau lumineux (10) à l'aide de moyens de pilotage d'une alimentation en courant de la ou desdites sources (4, 5, 6).
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