WO2018024863A1 - Dispositif de génération d'images tridimensionnelles et afficheur tête haute associé - Google Patents

Dispositif de génération d'images tridimensionnelles et afficheur tête haute associé Download PDF

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Bruno ALBESA
Gérard Guenin
Alexandre CAMENEN
Jean-David Lafferayrie
Pierre Mermillod
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Definitions

  • the auto-stereoscopic filter of the image generation device makes it possible to generate three-dimensional (3D) images.
  • said cylindrical lenses are arranged so as to generate, at the output of said image generation device, at least a first two-dimensional image intended to be observed from a first point of view, and a second two-dimensional image intended to be observed from a second point of view; point of view ;
  • This image generation device comprises a scanning unit 22 which generates a light beam of variable direction, a diffuser 25 of which a main input face 25A is scanned by said light beam, and an auto-stereoscopic filter 26.
  • the main input face 25A of the diffuser 25 is the face of the diffuser 25 receiving the light beam incident on said diffuser 25.
  • the auto-stereoscopic filter 26 and the diffuser 25 form a single piece.
  • the diffusion structure 24, the substrate 27 and the autostereoscopic filter 26 together form a single piece called the auto-stereoscopic diffuser 25.
  • the auto-stereoscopic filter 26, the diffusion structure 24 and the substrate 27 are molded in one piece to form the auto-stereoscopic effect diffuser 25.
  • the diffusion structure 24 makes the use of the display 1 comfortable for the driver.
  • the pixels form parallel lines between them and columns parallel to each other, according to the same organization as the organization of microlenses in the matrix.
  • the auto-stereoscopic filter 26 generates a first two-dimensional image intended to be seen by the driver from a first point of view, and a second two-dimensional image intended to be seen by the driver from a second point of view.
  • extension axes of the cylindrical lenses are here parallel to the lines formed by the pixels of the intermediate image and perpendicular to the columns formed by these pixels.
  • this variant makes it possible to improve the two-dimensional images obtained at the output of the display 1, by breaking the structural effects related to the alignment of the pixels.
  • the pixels of the intermediate image are combined with each other so as to generate the two-dimensional images, each two-dimensional image being observable by the driver from a distinct point of view (right eye on the one hand and left eye on the other hand).

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de génération (20) d'images comprenant: - un diffuseur (25), et - une unité de balayage (22) conçue pour générer un faisceau lumineux balayant une face dudit diffuseur. Selon l'invention, ledit dispositif de génération d'images comprend en outre un filtre auto-stéréoscopique (26).

Description

DISPOSITIF DE GENERATION D'IMAGES TRIDIMENSIONNELLES ET
AFFICHEUR TETE HAUTE ASSOCIE
DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des afficheurs tête haute, notamment pour véhicules automobiles.
Elle concerne plus particulièrement les dispositifs de génération d'images de tels afficheurs tête haute.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Le principe des afficheurs tête haute pour véhicule est de projeter des images, notamment utiles à la conduite, directement dans le champ de vision d'un conducteur.
Pour cela, les afficheurs tête haute comprennent en général un dispositif de génération d'images adapté à générer des images et un dispositif de projection des images générées adapté à transmettre ces images vers une lame partiellement transparente placée dans le champ de vision du conducteur.
A ce jour, la plupart des afficheurs tête haute génère des images en deux dimensions (2D) dans le champ de vision du conducteur.
Il a par ailleurs été développé un système permettant d'afficher deux images dans deux plans différents, afin que le conducteur puisse percevoir les informations comme si elles se trouvaient affichées dans deux plans plus ou moins éloignés de lui.
Ce système utilise notamment deux écrans associés à deux prismes qui permettent d'afficher deux images distinctes à des distances différentes du conducteur, dont l'une est visible par l'œil droit du conducteur et dont l'autre est visible par l'œil gauche du conducteur.
Ce système présente deux inconvénients majeurs du fait de la pluralité d'éléments utilisés : son coût est élevé et son encombrement est conséquent.
OBJET DE L'INVENTION
Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif de génération d'images tridimensionnelles.
Plus particulièrement, on propose selon l'invention un dispositif de génération d'images comprenant un diffuseur et une unité de balayage conçue pour générer un faisceau lumineux balayant une face dudit diffuseur, et comprenant en outre un filtre auto-stéréoscopique.
Le filtre auto-stéréoscopique du dispositif de génération d'images permet de générer des images tridimensionnelles (3D).
Dans le dispositif de génération selon l'invention, ledit filtre auto- stéréoscopique peut être intégré au diffuseur de sorte que ledit diffuseur et ledit filtre auto-stéréoscopique forment une seule pièce.
Avantageusement, l'encombrement du dispositif de génération d'images est alors réduit. En outre, la conception mécanique dudit dispositif de génération d'images est simplifiée.
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositif de génération d'images conforme à l'invention sont les suivantes :
- le diffuseur comporte un substrat présentant deux faces principales opposées, une structure de diffusion disposée sur la face principale du substrat balayée par le faisceau lumineux, et, ledit filtre auto-stéréoscopique disposé sur la face principale opposée à celle balayée par le faisceau lumineux ;
- la structure de diffusion comprend une matrice de microlentilles ;
- le diamètre de chaque microlentille de la structure de diffusion est compris entre 80 et 120 micromètres ;
- lesdites microlentilles sont agencées dans la matrice sous forme de lignes parallèles entre elles et de colonnes parallèles entre elles (de manière que ledit faisceau lumineux balayant le diffuseur génère dans un plan focal image de ladite matrice de microlentilles un ensemble de pixel formant une image intermédiaire) ;
- ladite unité de génération d'images comprend en outre un module de commande adapté à synchroniser le balayage du faisceau lumineux sur la matrice de microlentilles ;
- ledit filtre auto-stéréoscopique comprend un réseau lenticulaire comportant un arrangement de lentilles cylindriques ;
- le réseau lenticulaire présente un plan focal objet confondu avec un plan focal image de la matrice de microlentilles ;
- lesdites lentilles cylindriques sont agencées de manière à générer, en sortie dudit dispositif de génération d'images, au moins une première image bidimensionnelle destinée à être observée depuis un premier point de vue, et une deuxième image bidimensionnelle destinée à être observée depuis un deuxième point de vue ;
- le pas de chaque lentille cylindrique du filtre auto-stéréoscopique est égal à la largeur de deux pixels de l'image intermédiaire ;
- l'unité de balayage comprend un module de formation du faisceau lumineux et un miroir mobile adapté à générer le balayage dudit faisceau lumineux sur le diffuseur ;
- le faisceau laser généré par l'unité de balayage est focalisé sur le diffuseur avec un diamètre compris entre 90 et 1 10 micromètres ;
- le diffuseur est réalisé en un matériau transparent ;
- le filtre auto-stéréoscopique et la structure de diffusion sont moulés en une seule pièce pour former le diffuseur.
L'invention propose également un afficheur tête haute comprenant un dispositif de génération d'images selon l'invention et un dispositif de projection d'images adapté à transmettre en direction d'une lame partiellement transparente (ou partiellement réfléchissante) les images générées par le dispositif de génération d'images.
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.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un afficheur tête haute selon l'invention en position dans le véhicule ;
- la figure 2 est un dispositif de formation d'images selon l'invention utilisable dans l'afficheur tête haute de la figure 1 .
Sur la figure 1 , on a représenté les éléments principaux d'un afficheur 1 tête haute destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile.
Un tel afficheur 1 est adapté à créer une image virtuelle I dans le champ de vision d'un conducteur du véhicule, de sorte que le conducteur puisse voir cette image virtuelle I et les informations éventuelles qu'elle contient sans avoir à détourner le regard.
A cet effet, l'afficheur 1 comprend une lame partiellement transparente 10 placée dans le champ de vision du conducteur (voir figure 1 ), un dispositif de génération d'images 20 adapté à générer des images et un dispositif de projection 30 d'images adapté à transmettre en direction de ladite lame partiellement transparente 10 les images générées par l'unité de génération d'images 20.
Plus précisément, la lame partiellement transparente 10 est ici un combineur 10, c'est-à-dire une lame partiellement transparente dédiée à l'afficheur tête haute 1 . En pratique, la lame partiellement transparente est aussi dénommée lame semi-transparente.
Un tel combineur 10 est ici placé entre le parebrise 2 du véhicule et les yeux du conducteur.
En variante, la lame partiellement transparente peut être confondue avec le parebrise du véhicule. Autrement dit, dans cette variante, c'est le parebrise du véhicule qui a la fonction de lame partiellement transparente pour l'afficheur tête haute.
Par ailleurs, ici, le dispositif de projection 30 d'images comprend un miroir de repliement agencé de manière à réfléchir les images générées par le dispositif de génération 20 d'images en direction de la lame partiellement transparente 10. Ici, ledit miroir de repliement est un miroir plan.
En variante, le dispositif de projection d'images pourrait comprendre une pluralité de miroirs et/ou d'autres éléments optiques tels qu'une lentille par exemple.
L'afficheur 1 tête haute selon l'invention est en outre conçu de telle sorte que les images virtuelles I projetées dans le champ de vision du conducteur soient des images tridimensionnelles. Ces images sont plus précisément prévues pour être vues en trois dimensions par le conducteur, sans nécessiter le port de lunettes stéréoscopiques (plus connues sous le nom de « lunettes 3D »).
En pratique, l'afficheur 1 crée de telles images virtuelles I tridimensionnelles grâce au dispositif de génération 20 d'images représenté schématiquement sur la figure 2.
Ce dispositif de génération 20 d'images comprend une unité de balayage 22 qui génère un faisceau lumineux de direction variable, un diffuseur 25 dont une face principale d'entrée 25A est balayée par ledit faisceau lumineux, et un filtre auto-stéréoscopique 26.
L'unité de balayage 22 comprend un module de formation de faisceau 21 et un miroir mobile 23, par exemple réalisé sous forme d'un microsystème électromécanique (ou MEMS pour " MicroElectroMechanical System"). Le module de formation de faisceau 21 comprend typiquement trois sources de lumière monochromatique 21 A, telles que des sources laser, dont les faisceaux lumineux respectifs (monochromatiques) sont combinés, par exemple à l'aide de miroirs dichroïques 21 B, afin de former le faisceau lumineux polychromatique (ici laser) émis en sortie du module de formation de faisceau 21 .
Ce faisceau lumineux généré par le module de formation de faisceau 21 est dirigé vers le miroir mobile 23, dont l'orientation est commandée par un module de commande 50 de façon à ce que le faisceau lumineux réfléchi par le miroir mobile 23 balaie la face principale d'entrée 25A du diffuseur 25.
En pratique, la face principale d'entrée 25A du diffuseur 25 est la face du diffuseur 25 recevant le faisceau lumineux incident sur ledit diffuseur 25.
Le faisceau lumineux généré par le module de formation de faisceau 21 est focalisé (ou collimaté) sur cette face principale d'entrée 25A du diffuseur 25.
Le faisceau lumineux présente alors sur ladite face principale d'entrée 25A un diamètre compris entre 90 micromètres et 1 10 micromètres.
Le module de commande 50 de l'unité de génération 20 d'images comprend par exemple un processeur et une unité de mémorisation telle qu'une mémoire non volatile réinscriptible ou un disque dur.
L'unité de mémorisation mémorise notamment une application informatique, constituée d'au moins un programme d'ordinateur comprenant des instructions exécutables par le processeur.
L'unité de commande 50 est ainsi adaptée à commander le miroir mobile 23 pour qu'il dirige le faisceau lumineux vers une zone précise de la face principale d'entrée 25A du diffuseur 25.
Le diffuseur 25 comporte ici un substrat 27 présentant deux faces principales opposées et une structure de diffusion 24 disposée du côté d'une des faces principales dudit substrat 27.
Plus précisément, la structure de diffusion 24 est disposée du côté de la face principale du substrat 27 balayée par le faisceau lumineux.
En pratique, la structure de diffusion 24 est ici disposée sur la face principale du substrat balayée par le faisceau lumineux.
Ainsi, la structure de diffusion 24 fait partie intégrante du substrat 27 et forme la face principale d'entrée 25A dudit diffuseur 25. Autrement dit, ici, le substrat 27 et la structure de diffusion 24 forment une seule pièce, appelée diffuseur 25.
Le filtre auto-stéréoscopique 26 est disposé du côté de la face principale du substrat 27 par laquelle émerge le faisceau lumineux ayant traversé le diffuseur 25.
En pratique, le filtre auto-stéréoscopique 26 est ici disposé sur la face principale du substrat 27 par laquelle émerge le faisceau lumineux ayant traversé ledit diffuseur 25.
Ainsi, ledit filtre auto-stéréoscopique 26 est ici intégré au diffuseur 25 et forme une face principale de sortie 25B dudit diffuseur 25, ladite face principale de sortie 25B étant celle par laquelle le faisceau lumineux ayant traversé le diffuseur 25 ressort du diffuseur 25.
Autrement dit, le filtre auto-stéréoscopique 26 et le diffuseur 25 forment une seule pièce.
Ainsi, la structure de diffusion 24, le substrat 27 et le filtre auto- stéréoscopique 26 forment ensemble une seule pièce appelée diffuseur 25 à effet auto-stéréoscopique.
En pratique, le filtre auto-stéréoscopique 26, la structure de diffusion 24 et le substrat 27 sont moulés en une seule pièce pour former le diffuseur 25 à effet auto-stéréoscopique.
Le diffuseur 25 à effet auto-stéréoscopique est réalisé en un matériau transparent (ou translucide), par exemple en verre ou en polycarbonate.
La structure de diffusion 24 a pour effet d'augmenter la taille de la pupille de sortie (ou EPE pour « Exit Pupil Expander ») du diffuseur 25. Autrement dit, par un effet de diffusion ou de redistribution des faisceaux dans différentes directions, la structure de diffusion 24 ouvre le faisceau lumineux émergent du diffuseur 25.
En d'autres termes, l'ouverture du faisceau lumineux crée un cône de diffusion en sortie du diffuseur 25 de sorte que les images en sortie du diffuseur 25 peuvent être vues selon plusieurs directions.
Ainsi, la structure de diffusion 24 rend l'utilisation de l'afficheur 1 confortable pour le conducteur.
La structure de diffusion 24 a également pour effet de créer une image réelle du faisceau lumineux (laser) incident, dans le substrat 27 du diffuseur 25. Cette image réelle du faisceau forme alors un pixel d'une image intermédiaire du dispositif de génération d'images. Une telle structure de diffusion 24 est par exemple formée par un réseau.
En pratique, la structure de diffusion 24 comprend ici une matrice de microlentilles (ou MLA pour « Multi Lens Array »).
Ici, les microlentilles sont agencées dans la matrice sous forme de lignes parallèles entre elles et de colonnes parallèles entre elles.
Le diamètre d'ouverture de chaque microlentille de la matrice est compris entre 80 micromètres et 120 micromètres (μιτι). Il est par exemple de 100 μηι.
Ainsi, avantageusement, le diamètre d'ouverture de chaque microlentille est adapté au diamètre du faisceau lumineux laser focalisé sur la face principale d'entrée 25A du diffuseur 25.
En outre, toutes les microlentilles de la matrice présentent de préférence la même distance focale, relativement courte, égale à la distance focale de la matrice de microlentilles. En pratique, la distance focale de chaque microlentille est comprise entre 0,25 mm et 0,4 mm.
Le faisceau lumineux balayant le diffuseur 25 génère alors dans un plan focal image Pi de ladite matrice de microlentilles un ensemble de pixels, cet ensemble de pixels formant ladite image intermédiaire.
Les pixels forment des lignes parallèles entre elles et des colonnes parallèles entre elles, selon la même organisation que l'organisation des microlentilles dans la matrice.
En pratique, on considère ici que les lignes de pixels sont horizontales, à savoir perpendiculaires au plan de la figure 2, et que les colonnes sont verticales dans le plan de la figure 2.
Il est prévu ici que le plan focal image Pi de la matrice de microlentilles soit compris à l'intérieur du substrat 27 du diffuseur 25.
Par ailleurs, la courbure des microlentilles a un effet direct sur la taille du cône de diffusion en sortie du diffuseur 25. Autrement dit, la courbure de chaque microlentille est choisie de manière à obtenir le cône de diffusion souhaité en sortie du diffuseur 25.
Ici, de manière préférentielle, le filtre auto-stéréoscopique 26 comprend un réseau de lentilles convergentes.
Grâce au filtre auto-stéréoscopique 26 du module de génération 20 d'images, l'afficheur 1 est adapté à simultanément afficher dans le champ de vision du conducteur deux images bidimensionnelles distinctes, chacune de ces images bidimensionnelles pouvant être observée de manière individuelle depuis un point de vue distinct.
En pratique, le filtre auto-stéréoscopique 26 génère une première image bidimensionnelle destinée à être vue par le conducteur depuis un premier point de vue, et une deuxième image bidimensionnelle destinée à être vue par le conducteur depuis un deuxième point de vue.
Autrement dit, chaque image bidimensionnelle générée dans le champ de vision du conducteur peut être vue sous un angle propre, l'angle propre d'observation de la première image bidimensionnelle étant différent de l'angle propre d'observation de la deuxième image bidimensionnelle.
En pratique, les angles d'observation, ou les points de vue, du conducteur correspondent à ce que son œil droit, d'une part, et son œil gauche, d'autre part, sont susceptibles d'observer indépendamment l'un de l'autre.
Le conducteur peut ainsi observer simultanément la première image bidimensionnelle avec son œil droit et la deuxième image bidimensionnelle avec son œil gauche, et son cerveau reconstruit alors fictivement une unique image tridimensionnelle à partir des deux images bidimensionnelles observées.
Le filtre auto-stéréoscopique 26 comprend à cet effet un réseau lenticulaire comportant un arrangement de lentilles cylindriques convergentes.
En pratique, chaque lentille cylindrique est une lentille profilée selon un axe principal, ici perpendiculaire au plan de la figure 2, et de section transversale convexe.
Comme le montre la figure 2, les lentilles cylindriques sont agencées les unes au-dessus des autres de sorte que les axes principaux d'extension desdites lentilles sont parallèles entre eux. Ici, ces axes sont horizontaux par rapport au sens de la figure 2, c'est-à-dire perpendiculaires au plan de la figure 2.
Autrement dit, les axes d'extension des lentilles cylindriques sont ici parallèles aux lignes formées par les pixels de l'image intermédiaire et perpendiculaires aux colonnes formées par ces pixels.
En variante, les lentilles cylindriques pourraient être agencées les unes à côté des autres de sorte que chaque axe d'extension de chaque lentille soit vertical dans le plan de la figure 2.
En outre, la courbure de chaque lentille cylindrique est choisie de manière à obtenir l'effet stéréoscopique final souhaité. Toutes les lentilles cylindriques du réseau lenticulaire présentent ici une même distance focale, relativement courte, égale à la distance focale du réseau lenticulaire.
Le plan focal image Pi de la matrice de microlentilles formant la structure de diffusion 24 est confondu avec un plan focal objet Po du réseau lenticulaire formant le filtre auto-stéréoscopique 26.
L'épaisseur du diffuseur 25, à savoir la distance séparant orthogonalement la structure de diffusion 24 et le filtre auto-stéréoscopique 26, est choisie en fonction desdites distances focales respectives de la matrice de microlentilles et du réseau lenticulaire. Autrement dit, l'épaisseur du diffuseur 25 est telle que l'image intermédiaire est formée à l'intérieur dudit diffuseur 25.
L'épaisseur du diffuseur 25 est également choisie de manière à obtenir l'effet stéréoscopique final souhaité.
Le plan focal image Pi de la matrice de microlentilles et le plan focal objet Po du réseau lenticulaire étant confondus, les lentilles cylindriques grossissent les pixels de l'image intermédiaire comprise dans le plan focal image de la matrice de microlentilles et renvoient à l'infini ces pixels.
Ici, le grossissement des pixels est globalement vertical par rapport au sens de la figure 2, dans la mesure où les lentilles cylindriques sont agencées avec leur axe respectif s'étendant globalement horizontalement (perpendiculairement au plan de la figure 2).
Les lentilles cylindriques sont agencées dans le réseau lenticulaire de manière à générer, en sortie dudit dispositif de génération 20 d'images, au moins la première image bidimensionnelle destinée à être vue depuis le premier point de vue (un des yeux du conducteur), et la deuxième image bidimensionnelle destinée à être vue depuis le deuxième point de vue (l'autre œil du conducteur).
En pratique, dans le cas d'une unité de génération 20 d'images générant exactement deux images bidimensionnelles (cas de la figure 2), le pas p de chaque lentille cylindrique du filtre auto-stéréoscopique 26 est égal à la largeur L verticale de deux pixels de l'image intermédiaire. Le pas p de la lentille cylindrique s'entend ici comme la distance orthogonale à l'axe d'extension de ladite lentille cylindrique, sur la face principale de sortie 25B du diffuseur 25. La largeur L du pixel est la dimension du pixel s'étendant selon la même direction que le pas p de la lentille cylindrique. Ici, le réseau lenticulaire est parfaitement aligné sur les pixels, de sorte que les axes d'extension de chaque lentille cylindrique coïncident avec la jonction de deux lignes de pixels consécutives.
En variante, il est envisageable d'incliner légèrement le réseau lenticulaire par rapport aux pixels, de sorte que les axes d'extension de chaque lentille cylindrique, toujours parallèles entre eux, soient légèrement inclinés par rapport aux lignes horizontales formées par les pixels. L'angle d'inclinaison de l'axe d'extension d'une lentille cylindrique par rapport à une ligne de pixels peut par exemple être de 18°43.
Avantageusement, cette variante permet d'améliorer les images bidimensionnelles obtenues en sortie de l'afficheur 1 , en cassant les effets structurels liés à l'alignement des pixels.
Comme il l'a été dit, le réseau lenticulaire et la matrice de microlentilles sont moulés en une seule pièce avec le substrat 27 du diffuseur 25. Cela garantit un bon alignement des lentilles cylindriques sur les microlentilles, et donc sur les pixels de l'image intermédiaire.
On décrit à présent le fonctionnement du dispositif de génération 20 d'images qui vient d'être décrit.
Le faisceau lumineux généré par le module de formation de faisceau 21 se réfléchit sur le miroir mobile 23 qui est commandé par le module de commande 50.
Grâce au module de commande 50, le faisceau lumineux incident sur la structure de diffusion 24 du diffuseur 25 est toujours centré sur la microlentille qu'il éclaire.
Le faisceau lumineux traverse ensuite la microlentille et est focalisé dans le plan focal image Pi de cette microlentille pour former un pixel de l'image intermédiaire.
Le module de commande 50 commande également chacune des sources de lumière monochromatique 21 A, notamment l'intensité respective de ces sources, de manière à obtenir les valeurs de luminance et chrominance souhaitées pour le pixel de l'image intermédiaire.
En outre, le module de commande 50 synchronise le balayage du faisceau lumineux sur la matrice de microlentilles formant la structure de diffusion 24. La synchronisation consiste ici à assurer que le faisceau lumineux soit toujours centré sur une microlentille, c'est-à-dire que le faisceau soit éteint lorsqu'il est orienté sur une zone de la face principale d'entrée 25A du diffuseur 25 située entre deux microlentilles adjacentes.
Pour ce faire, le module de commande 50 impose notamment une vitesse de déplacement (par exemple une vitesse de rotation) au miroir mobile 23 et une vitesse de scintillement (allumage et extinction successifs) au faisceau lumineux.
Ainsi, le faisceau lumineux est momentanément éteint pendant le déplacement du miroir mobile 23 permettant d'amener le faisceau d'une microlentille à la microlentille adjacente.
Ici, le déplacement du faisceau lumineux est assuré ligne par ligne, de manière à balayer l'ensemble de la matrice de microlentille.
Le balayage complet de la matrice de microlentilles est assuré en un lapse de temps très bref de manière à former de manière persistante un ensemble de pixels, cet ensemble de pixels formant l'image intermédiaire.
Grâce au filtre auto-stéréoscopique 26, les pixels de l'image intermédiaire sont combinés entre eux de manière à générer les deux images bidimensionnelles, chaque image bidimensionnelle étant observable par le conducteur depuis un point de vue distinct (œil droit d'une part et œil gauche d'autre part).
Ces deux images bidimensionnelles issues de l'image intermédiaire sont alors interprétées par le cerveau du conducteur comme étant une seule image tridimensionnelle.
L'unité de génération 20 d'images décrite précédemment et son principe de fonctionnement sont également utilisables dans les écrans d'affichage, par exemple dans les écrans de télévision.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de génération (20) d'images comprenant :
- un diffuseur (25), et
- une unité de balayage (22) conçue pour générer un faisceau lumineux balayant une face dudit diffuseur (25),
caractérisé en ce que ledit dispositif de génération (20) d'images comprend en outre un filtre auto-stéréoscopique (26).
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel ledit filtre auto- stéréoscopique (26) est intégré au diffuseur (25) de sorte que ledit diffuseur (25) et ledit filtre auto-stéréoscopique (26) forment une seule pièce.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le diffuseur (25) comporte :
- un substrat (27) présentant deux faces principales opposées,
- une structure de diffusion (24) disposée sur la face principale du substrat balayée par le faisceau lumineux, et,
- ledit filtre auto-stéréoscopique (26) disposé sur la face principale opposée à celle balayée par le faisceau lumineux.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la structure de diffusion
(24) comprend une matrice de microlentilles.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel lesdites microlentilles sont agencées dans la matrice sous forme de lignes parallèles entre elles et de colonnes parallèles entre elles.
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, comprenant en outre un module de commande (50) adapté à synchroniser le balayage du faisceau lumineux sur la matrice de microlentilles.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit filtre auto-stéréoscopique (26) comprend un réseau lenticulaire comportant un arrangement de lentilles cylindriques.
8. Dispositif selon la revendication 7 prise dans la dépendance de l'une des revendications 4 à 6, dans lequel le réseau lenticulaire présente un plan focal objet (Po) confondu avec un plan focal image (Pi) de la matrice de microlentilles.
9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel lesdites lentilles cylindriques sont agencées de manière à générer, en sortie dudit dispositif de génération (20) d'images, au moins une première image bidimensionnelle destinée à être observée depuis un premier point de vue, et une deuxième image bidimensionnelle destinée à être observée depuis un deuxième point de vue.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'unité de balayage (22) comprend un module de formation du faisceau (21 ) lumineux et un miroir mobile (23) adapté à générer le balayage dudit faisceau lumineux sur le diffuseur (25).
1 1 . Afficheur (1 ) tête haute comprenant un dispositif de génération (20) d'images selon l'une des revendications 1 à 10 et un dispositif de projection (30) d'images adapté à transmettre en direction d'une lame partiellement transparente (10) les images générées par le dispositif de génération (20) d'images.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3667400A1 (fr) * 2018-12-12 2020-06-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Appareil et procédé d'affichage d'images tridimensionnelles
WO2025132446A1 (fr) * 2023-12-21 2025-06-26 Valeo Vision Système optique comprenant un émetteur laser et un écran translucide

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130057954A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-07 Hironori Nakahara Three-dimensional image display apparatus
JP2013068886A (ja) * 2011-09-26 2013-04-18 Nhk Media Technology Inc 映像表示装置
JP2013235224A (ja) * 2012-05-11 2013-11-21 Samsung R&D Institute Japan Co Ltd 画像表示モジュール及び画像表示装置
CN103513438B (zh) * 2013-09-25 2015-11-04 清华大学深圳研究生院 一种多视角裸眼立体显示系统及其显示方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8345087B2 (en) * 2006-02-27 2013-01-01 Parellel Consulting Limited Liability Company Image enhancement for three-dimensional displays
CN103257379B (zh) * 2007-11-27 2015-08-05 3M创新有限公司 形成具有悬浮合成图像的片材的母模
US20110080472A1 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 Eric Gagneraud Autostereoscopic status display
JP5601092B2 (ja) * 2010-08-27 2014-10-08 セイコーエプソン株式会社 照明装置及びプロジェクター
CA2891391A1 (fr) * 2012-11-16 2014-05-22 Koninklijke Philips N.V. Afficheur autostereoscopique reflexif ou transflectif a effets de traine reduits
JP6304068B2 (ja) * 2015-02-24 2018-04-04 株式会社Ｊｖｃケンウッド 画像描画装置、ヘッドアップディスプレイ及び画像輝度調整方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130057954A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-07 Hironori Nakahara Three-dimensional image display apparatus
JP2013068886A (ja) * 2011-09-26 2013-04-18 Nhk Media Technology Inc 映像表示装置
JP2013235224A (ja) * 2012-05-11 2013-11-21 Samsung R&D Institute Japan Co Ltd 画像表示モジュール及び画像表示装置
CN103513438B (zh) * 2013-09-25 2015-11-04 清华大学深圳研究生院 一种多视角裸眼立体显示系统及其显示方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3667400A1 (fr) * 2018-12-12 2020-06-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Appareil et procédé d'affichage d'images tridimensionnelles
CN111308704A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 三星电子株式会社 三维显示设备和方法
KR20200072623A (ko) * 2018-12-12 2020-06-23 삼성전자주식회사 3차원 영상을 표시하는 장치 및 방법
US11733539B2 (en) 2018-12-12 2023-08-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for displaying three-dimensional image
KR102650332B1 (ko) * 2018-12-12 2024-03-22 삼성전자주식회사 3차원 영상을 표시하는 장치 및 방법
WO2025132446A1 (fr) * 2023-12-21 2025-06-26 Valeo Vision Système optique comprenant un émetteur laser et un écran translucide

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