WO2020126352A1 - Miroir de puissance pour dispositif d'affichage tete-haute, dispositif d'affichage tete-haute comportant un tel miroir et moule de fabrication d'un tel miroir - Google Patents

Miroir de puissance pour dispositif d'affichage tete-haute, dispositif d'affichage tete-haute comportant un tel miroir et moule de fabrication d'un tel miroir Download PDF

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mirror
power
power mirror
head
display device
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Armand Divine
François GRANDCLERC
Pierre Mermillod
Pierre-Alain Tremblin
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Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
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Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/10—Mirrors with curved faces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features

Definitions

  • TITLE M A KING OF POWER FOR THE HEAD-UP DISPLAY F, DISPOSITI F
  • the present invention relates generally to the field of driver assistance systems for vehicles.
  • It relates more particularly to a power mirror for a head-up display device intended to be mounted in a left-hand drive vehicle and in a right-hand drive vehicle.
  • Vehicles which are fitted with a head-up display device comprising a power mirror which is designed to enlarge and focus a virtual image to be projected to an occupant of the vehicle.
  • the expression “power mirror” will be understood to mean a mirror having a non-zero optical power. In practice, such a power mirror is a mirror which is non-planar.
  • Such a power mirror includes a reflecting surface whose shape (ie its geometry) is determined as a function not only of the size, of the distance of the desired virtual image, but also of the optical design internal to the head display device. -high.
  • head-up display devices known as “on windshields” are known in which the projection of the virtual image to the occupant of the vehicle is carried out ultimately by optical reflection on the windshield of said vehicle ( actually on its internal sheet).
  • the shape of the power mirror is therefore also determined as a function of the geometry and the inclination of the vehicle windshield to guarantee good image quality of the virtual image projected to the occupant.
  • such a power mirror has a reflecting surface, a representative equation of which, in a frame (W, C, U, Z) linked to said power mirror where the Z axis corresponds to a normal to said sound reflecting surface center W, includes a polynomial component of the type: ⁇ m, n pm, nx m y n , where m and n are natural whole numbers (0, 1, 2, 3, etc 7) and the polynomial coefficients pm, n of said representative equation are real numbers (positive or negative).
  • the X and Y axes are two axes orthogonal to each other and each with the Z axis also.
  • the representative equation above describes the location of the points M which belong to the reflecting surface of the power mirror: the variables (x, y, z) of this equation correspond to the coordinates (x, y, z) of these points M in the frame of reference (W, C, U, Z) linked to the power mirror. These coordinates (x, y, z) therefore verify said representative equation.
  • the polynomial component mentioned above is for example a contribution to the expression of the z coordinate (coordinate along the Z axis).
  • the equation representative of the reflecting surface can be written as an expression of the coordinate z as a function of the coordinates x and y, this expression comprising the polynomial component ⁇ m, n pm, nx m y n .
  • the symbol " ⁇ m, n" corresponds to the double summation operation on the indices m and n.
  • the power mirror obviously has a determined finite size, its dimensions Lx, LY respectively along the axes X and Y of the reference frame (W, C, U, Z) linked to said power mirror are therefore limited.
  • the power mirrors known for display device on windshield are different for left-hand drive vehicles (vehicle driver on the left) and right-hand drive vehicles.
  • the areas of the windshield used for head-up display devices mounted on the left and those mounted on the right are different.
  • a solution for obtaining good image quality at left and right is to mirror the entire display device, and in particular the power mirror.
  • the "right" power mirror of a head-up display device intended for a right-hand drive vehicle is the symmetrical - with respect to this plane separating the left and the right - of the "left" power mirror a head-up display device for a left-hand drive vehicle.
  • the present invention provides a power mirror for a head-up display device which has a reflective surface of suitable shape and which is equally suitable for a driving vehicle. on the left than for a right-hand drive vehicle.
  • a first alternative of the invention is proposed a power mirror as defined in the introduction, in which said polynomial coefficients pm, n in odd power of are substantially affected.
  • a power mirror in which the polynomial coefficients pm, n of the polynomial component of the equation representative of its reflecting surface in odd power of y are substantially affected can be integrated into a head-up display device on the screen. -brise for left-hand drive vehicle, or to a head-up display device on windshield for right-hand drive vehicle simply by turning it 180 ° around its Z axis (normal to the center W of the mirror) .
  • the "left" power mirror and the "right” power mirror perfectly overlap (i.e. they are no longer “enantiomers”).
  • the reflecting surface of such a power mirror is symmetrical with respect to the plane (X, Z) of its linked frame (W, C, U, Z).
  • the power mirror of the invention it is possible to use only one manufacturing tool (eg a mold) to make this "freeform" power mirror, which is equally suitable for a head-up display device on a windscreen for left-hand drive vehicles than for a device head-up display on windshield for right-hand drive vehicle.
  • one manufacturing tool eg a mold
  • the same mirror can be used in both types of vehicles to have only one mold.
  • the reflecting surfaces of the two power mirrors are therefore defined by the same representative equation.
  • a power mirror of which all the polynomial coefficients pm, n in odd power of x are substantially harmful - corresponds to a technical solution where the "left" power mirror and the "power mirror” right ”are the image of each other by a translation from left to right (or vice versa), that is to say parallel to the windshield or perpendicular to the plane separating the left and the right.
  • the reflecting surface of the power mirror is symmetrical with respect to the plane (Y, Z) of its linked frame (W, C, U, Z).
  • the “left” power mirror and the “right” power mirror can be superimposed perfectly, and therefore only one tool is necessary for their manufacture.
  • these are the following polynomial coefficients: p m, i , pm, 3, pm.s, etc ... (m being any natural integer, even or odd).
  • the polynomial coefficient po, o is strictly zero insofar as the center W of the power mirror, of coordinates ( 0,0,0), is the origin of the coordinate system (W, C, U, Z).
  • the polynomial coefficients po, i and pi, o of the polynomial component of the representative equation are also harmful since they correspond to an inclination of the power mirror relative to the Z axis (normal to the reflecting surface).
  • the polynomial term p m , 2i + ix m y 2l + 1 is negligible compared to the contributions of the polynomial terms in even power of y (respectively of x), ie the polynomial terms pm, nx m y n with n even (respectively the polynomial terms pm, nx m y n with m even).
  • the quantities Xmax and ymax are the quantities defined above in connection with the dimensions of the power mirror.
  • the type (1) corresponds to a power mirror according to the invention where the polynomial coefficients pm, n in odd power of y are substantially harmful (we have therefore omitted above the corresponding polynomial terms in the equation) and the type (2) to the one where the polynomial coefficients pm, n in odd power of x are substantially harmful (corresponding polynomial terms also omitted).
  • the real constant a can be non-zero, being positive or negative.
  • the constant c corresponds to a curvature of the surface associated with the function of revolution K. This curvature is equal to the inverse of the radius of curvature of this surface of revolution around the axis Z of the power mirror.
  • the constant k (or "conical” constant) determines the type of conical surface of revolution around the Z axis.
  • the aspheric coefficients a ⁇ are such that ai 0 for i> io, io being a non-zero natural integer.
  • the invention also provides a head-up display device intended to be mounted in a left-hand drive vehicle and in a right-hand drive vehicle, said device comprising:
  • an image generation unit adapted to emit a light beam representative of a scene
  • At least one power mirror according to the invention.
  • said power mirror is configured to reflect said light beam emitted towards a windshield of said vehicle, said windshield projecting said scene to an occupant of said vehicle .
  • said image generation unit may comprise either a screen module of the TFT-LCD type, or a laser module of the laser-scan type, or a projection module of the DLP type.
  • the invention finally proposes an injection or forming mold designed for the manufacture of such a power mirror.
  • such a mold allows the manufacture of a power mirror which is suitable for both a left-hand drive vehicle and a right-hand drive vehicle.
  • such a mold has a particular surface, a characteristic equation of which is written in the same form as the representative equation of the reflecting surface of the power mirror to be manufactured.
  • the particular surface of the mold can be adapted so as to take into account the variation in the shape of the reflecting surface after molding, for example because of its cooling.
  • FIG. 1 is a schematic overall view of a motor vehicle comprising a head-up display device according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a power mirror according to the invention entering into the architecture of the head-up display device of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view showing a power mirror according to a first embodiment when the mirror is mounted in a left-hand drive vehicle and in a right-hand drive vehicle;
  • FIG. 4 is a view showing a power mirror according to a second embodiment when the mirror is mounted in a left-hand drive vehicle and in a right-hand drive vehicle.
  • FIG. 1 there is shown a vehicle 1, here a motor vehicle, in which is mounted a head-up display device 10, hereinafter called “head-up display” or more simply “display”.
  • vehicle here a motor vehicle, in which is mounted a head-up display device 10, hereinafter called “head-up display” or more simply “display”.
  • head-up display or more simply “display”.
  • this display 10 can be mounted as well in a left-hand drive vehicle (ie with the driver and the steering wheel positioned in the left part of the passenger compartment of the vehicle 1) as in a right-hand drive vehicle (ie with the driver and the steering wheel positioned in the right-hand part of the passenger compartment of vehicle 1). Consequently, the vehicle 1 in FIG. 1 can be both a left-hand drive vehicle and a right-hand drive vehicle.
  • the display 10 projects information in the form of images 6 into the field of vision of an individual 4 located inside the vehicle 1 (left or right).
  • the individual 4 is represented diagrammatically in the form of one of his eyes.
  • images 6 are formed at an image distance from the individual 4 which is generally between 1.5 and 5 meters (up to 12 meters for head-up displays of the "augmented reality" type).
  • the individual 4 is here the driver (left or right) of the vehicle 1. As a variant, this could be a front or rear passenger of the vehicle.
  • the projected images may include, for example, information relating to vehicle 1 (speed, engine speed, fuel level, distance from other vehicles, etc.), to its environment (presence of pedestrians, traffic signs, etc. ...), or even instructions as to the route to be followed by vehicle 1 (in combination with an on-board navigation system for example).
  • the display 10 As shown in FIG. 1, the display 10 according to the invention comprises an image generation unit 11 and a power mirror 14.
  • the image generation unit 11 emits a light beam 13 (in FIG. 1, only a primary light ray is shown) in the direction of the power mirror 14 of the display 10.
  • This light beam 13 is representative of a light scene, including the images to be displayed to occupant 4 of vehicle 1.
  • the image generation unit 1 1 here comprises a screen module 12 of the TFT-LCD type (hereinafter designated "screen” 12) which is a type of 'thin film transistor liquid crystal display (' TFT-LCD 'means' Thin-Film Transistors-Liquid Crystal Display' in English).
  • screen 12 is a type of 'thin film transistor liquid crystal display (' TFT-LCD 'means' Thin-Film Transistors-Liquid Crystal Display' in English).
  • the screen 12 forms a display surface, generally substantially planar, of the image generation unit 1 1 on which said light scene is displayed, this light scene therefore corresponding to the emission of the light beam 13.
  • the image generation unit 1 1 is generally connected to a control module (not shown) of the screen 12, this control module receiving signals from the on-board computer (not shown) of the vehicle 1 and consequently driving the screen 12 to display the light scene thereon.
  • the image generation unit 11 when the screen 12 is controlled by the control module, the image generation unit 11 generates a light beam 13 representing the scene to be projected in the driver's field of vision 4.
  • the image generation unit may include a laser module of the "laser-scan" type.
  • the light scene is then produced on a diffuser whose surface is scanned by a fine laser beam which generally comes from an illumination system comprising scanning optics (including, for example, galvanometric mirrors and one or more lenses) and one or more laser diodes (e.g. red, green, blue diodes).
  • scanning optics including, for example, galvanometric mirrors and one or more lenses
  • laser diodes e.g. red, green, blue diodes
  • the image generation unit may include a projection module of the DLP (“Digital Light Processing” in English) type.
  • the display 10 also includes a power mirror 14 having a particular shape (see below with reference to FIGS. 2 to 4) so that it can be used both in a display 10 for a vehicle driving with left than in a display 10 for right-hand drive vehicles.
  • This power mirror 14 is here formed of a curved blade of small thickness, typically between 2 and 5 millimeters, having a rear face 15 and a front face 16, the latter facing the screen 12 (see FIG. 1). .
  • the power mirror 14 can be made of transparent plastic, for example polycarbonate, polymethyl methacrylate (PMMA), or cycloolefin copolymers (COC).
  • transparent plastic for example polycarbonate, polymethyl methacrylate (PMMA), or cycloolefin copolymers (COC).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • COC cycloolefin copolymers
  • it can be manufactured hot using an injection molding process or else a reaction injection molding process (“Reactive Injection Molding”). This then requires the use of an injection mold having a cavity whose shape is adjusted very precisely to be complementary to that of the power mirror 14 to be manufactured.
  • such an injection mold is advantageously designed for the manufacture of the power mirror s.
  • the cavity used for the injection of the plastic material intended to produce the power mirror 14 has a particular surface, a characteristic equation of which is written in the same form as the equation representative of the reflecting surface 16 of the reflecting mirror. power 14.
  • the shape of the power mirror 14 - and therefore of its reflecting surface - changes when it cools after demolding to reach room temperature (typically between 20 ° and 25 °).
  • the particular surface of the cavity of the injection mold is slightly different from that of the power mirror 14 to precisely take account of variations in shape with temperature.
  • the power mirror 14 can be made of mineral glass, for example a silica-based glass (“soda lime” glass) or else a borosilicate glass (N-BK7 glass from the company Schott for example).
  • silica-based glass soda lime” glass
  • N-BK7 glass borosilicate glass from the company Schott for example.
  • it can be manufactured by forming from a flat blade of glass (as can be the two layers of the windshield 3) which, brought to high temperature, softens and collapses on a form mold. adjusted.
  • This forming mold can advantageously be designed for the manufacture of the power mirror s.
  • a forming mold comprises, for example, a "skeleton", a particular surface of which has an equation characteristic of the same shape as the equation representative of the reflecting surface 16 of the power mirror 14.
  • the particular surface of the skeleton can be adapted so that the reflecting surface 16 of the power mirror 14 has the desired shape after cooling to room temperature.
  • the front face 16 of the power mirror s is covered with a reflective coating (not visible in the figures) so as to form a reflective surface of the power mirror 14.
  • This reflective coating here comprises a thin layer of silver or aluminum (typically a few tens of nanometers) deposited on the front face 16 (possibly by means of a primary layer) and then covered with a coating (silicon or titanium coating) to prevent its oxidation.
  • the rear face 15 is - for its part - covered with an anti-reflection treatment (AR) intended to reduce parasitic reflections on this rear face 15 (these parasitic reflections can create “ghost” images of the light scene at project).
  • AR anti-reflection treatment
  • the reflective coating of the reflecting surface 16 and the AR treatment of the rear face 15 are adapted as a function of the spectral content of the light beam 13 source emitted by the screen 12 in the direction of the mirror. power 14.
  • the reflective coating is such that the average reflectivity over the wavelength range of the light beam 13 is greater than 50%, preferably greater than 90%, for example equal to 95%.
  • the light beam 13 then having a light spectrum comprising three “peaks” More or less wide and intense around three different lengths, the reflective coating (respectively the AR treatment) is then optimized to reflect (respectively to minimize the reflection) in each band of wavelengths associated with each of these peaks.
  • the image generation unit includes a laser module of the laser-scan type.
  • the relevant wavelength bands are those of the emission of the laser diodes from the laser module.
  • the power mirror 14 is configured (ie arranged) to reflect the light beam 13 emitted towards the windshield 3 of the vehicle 1, the windshield 3 projecting the scene at occupant 4 of vehicle 1.
  • the light beam 13 is reflected by the power mirror 14 (more precisely by its reflecting surface 16) in a first reflected beam 17 which is then itself reflected by the windshield 3 (in fact by the internal sheet of the windshield breeze 3) in a second reflected beam 18 to the driver 4 of the vehicle 1.
  • This second reflected beam 18 is oriented in the direction of observation 5 (direction of gaze of the individual 4), the image 6 of the projected light scene then being a virtual image generally formed above the hood 2 of the vehicle 1 .
  • the geometry of the power mirror 14, and more particularly of its reflecting surface 16 is firstly determined so that the image 6 of the scene projected by the display 10 on the windshield of the invention:
  • K is a function of revolution around the Z axis and has a real constant (positive, negative or zero);
  • n and n are natural whole numbers (0, 1, 2, 3, etc ...); and pm, n are polynomial coefficients of the representative equation, these polynomial coefficients pm, n being real numbers.
  • the X and Y axes of the coordinate system are two axes orthogonal to each other and to the Z axis.
  • the representative equation above describes the location of the points M which belong to the reflecting surface 16 of the power mirror s (see FIG. 2): the variables (x, y, z) of this equation correspond to the coordinates (x, y , z) of these points M in the coordinate system (W, C, U, Z) linked to the power mirror 14. These coordinates (x, y, z) therefore verify the representative equation.
  • the reflecting surface 16 of the power mirror 14 has a representative equation in the coordinate system (W, C, U, Z) which is written in the following form (the coefficients ro, o, pi, o and po, i being zero, see explanation above):
  • the representative equation therefore includes a polynomial component of the type:
  • the reflecting surface 16 has, along the axes X and Y of the reference frame (W, C, U, Z) which are linked to it, of the respective dimensions Lx and LY.
  • the dimensions Lx and LY are such that the reflecting surface 16 typically has the size of a sheet A5 (148 mm x 210 mm), or even A4 (210 mm x 297 mm).
  • the coordinates (x, y, z) in the coordinate system (W, C, U, Z) of a point M belonging to the reflecting surface 16 are such that (the coordinate system (W, C, U, Z) originating from the center W of the power mirror 14): -Xmax ⁇ x ⁇ + Xmax and -ymax ⁇ y ⁇ + y ma x.
  • the power mirror of the display 10 is such that the polynomial coefficients p m, n in odd power of y are substantially affected (the meaning of the expression "substantially affected" is the one given in the introduction).
  • a power mirror of this type can be used both in a windshield display for a left-hand drive vehicle (case of the 14G "left” power mirror) as in a display on windshield for a right-hand drive vehicle (case of the 14D “right” power mirror).
  • the respective positions of the two power mirrors 14G, 14D are then symmetrical with respect to a separation plane 7 separating the left and the right part of the windshield 3 of the vehicle 1 (the mark (Cn, Un, Zn) corresponds to a reference linked to the vehicle 1).
  • the power mirror 14D "Right" is obtained by 180 ° rotation of the power mirror 14G "left” around its normal Z.
  • the two power mirrors 14G, 14D have exactly the same geometry (ie the shape of the reflecting surface is identical) and can be manufactured with a single production tool, for example a single injection mold (in the case of plastic power mirrors).
  • the power mirror 14 is designed so that the polynomial coefficients pm, n of the equation representative of its reflecting surface 16 are appreciably affected if the indices m and n of said polynomial coefficients pm, n are such that m + n > 6 (ie m + n> 7).
  • the power mirror 14 "freeform" can be described as mirror "of the 6th order.”
  • the power mirror of the display 10 is such that the polynomial coefficients pm, n of the equation representative of the reflecting surface 16 which are in odd power of x are substantially harmful (same meaning as before).
  • a power mirror of this type can be used both in a windshield display for a left-hand drive vehicle (case of the 14G "left” power mirror) as in a display on windshield for a right-hand drive vehicle (case of the 14D “right” power mirror).
  • the respective positions of the two power mirrors 14G, 14D are always symmetrical with respect to a separation plane 7 separating the left and the right part of the windshield 3 of the vehicle 1 (the mark (Cn, Un, Zn ) corresponds to a reference linked to the vehicle 1).
  • the “right” power mirror 14D is obtained simply by translation of the “left” power mirror 14G along the axis Yv of the vehicle (see FIG. 4).
  • the two power mirrors 14G, 14D therefore have the same geometry and can be manufactured with the same production tool.
  • the mirror power s of the second embodiment may be designed to be a mirror "of the 6th order 'polynomial coefficients am, n in the equation representative of its reflective surface 16 are then substantially harm if the indices m and n of said polynomial coefficients pm, n are such that m + n> 6.
  • the equation representative of the reflecting surface 16 can therefore be written (approximately, considering pm, n " 0 if m + n> 6 or if m is odd) in the following simplified polynomial form:
  • the present invention is not limited to the embodiment described and shown.

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Abstract

L'invention concerne un miroir de puissance (14) pour un dispositif d'affichage tête-haute (10) destiné à être monté dans un véhicule (1) à conduite à gauche et dans un véhicule à conduite à droite, le miroir de puissance ayant une surface réfléchissante (16) dont une équation représentative, dans un repère (Ω,Χ,Υ,Ζ) lié au miroir de puissance, l'axe Z correspondant à une normale à la surface réfléchissante en son centre Ω, comprend une composante polynômiale du type : ∑m,n ρm,n xm yn, où m et n sont des nombres entiers naturels et les coefficients polynomiaux ρm,n de l'équation représentative sont des nombres réels. Selon l'invention, les coefficients polynomiaux ρm,n en puissance impaire de y ou bien les coefficients polynomiaux ρm,n en puissance impaire de x sont sensiblement nuis. L'invention concerne également un dispositif d'affichage tête-haute comportant un tel miroir. L'invention concerne enfin un moule conçu pour la fabrication d'un tel miroir.

Description

DESCRI PTION
TITRE : MI ROI R DE PUISSANCE POU R DISPOSITI F D’AFFICHAGE TETE-HAUTE, DISPOSITI F
D’AFFICHAGE TETE-HAUTE COMPORTANT UN TEL MIROIR ET MOULE DE FABRICATION D’UN
TEL MIROIR
DOMAINE TECHN IQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
La présente invention concerne de manière générale le domaine des systèmes d’aide à la conduite pour véhicule.
Elle concerne plus particulièrement un miroir de puissance pour un dispositif d’affichage tête-haute destiné à être monté dans un véhicule à conduite à gauche et dans un véhicule à conduite à droite.
Elle concerne également un dispositif d’affichage tête-haute comportant un tel miroir de puissance.
Elle concerne enfin un moule conçu pour la fabrication d’un tel miroir de puissance.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
On connaît des véhicules équipés d’un dispositif d’affichage tête-haute comportant un miroir de puissance qui est conçu pour agrandir et focaliser une image virtuelle à projeter à un occupant du véhicule.
Dans la présente demande, on entendra par « miroir de puissance » un miroir présentant une puissance optique non nulle. En pratique, un tel miroir de puissance est un miroir qui est non plan.
Un tel miroir de puissance comprend une surface réfléchissante dont la forme (i.e. sa géométrie) est déterminée en fonction non seulement de la taille, de la distance de l’image virtuelle voulue, mais aussi de la conception optique interne au dispositif d’affichage tête-haute.
On connaît en particulier des dispositifs d’affichage tête-haute dit « sur pare-brise » dans lesquels la projection de l’image virtuelle à l’occupant du véhicule est réalisée de manière ultime par réflexion optique sur le pare-brise dudit véhicule (en fait sur son feuillet interne).
Dans ce cas particulier, la forme du miroir de puissance est donc également déterminée en fonction de la géométrie et de l’inclinaison du pare-brise du véhicule pour garantir une bonne qualité d’image de l’image virtuelle projetée à l’occupant.
On connaît alors des miroirs de puissance de type « freeform » qui sont particulièrement adaptés pour obtenir une qualité d’image satisfaisante à la bonne distance de projection.
De manière connue, une tel miroir de puissance présente une surface réfléchissante dont une équation représentative, dans un repère (W,C,U,Z) lié audit miroir de puissance où l’axe Z correspond à une normale à ladite surface réfléchissante en son centre W, comprend une composante polynomiale du type : åm,n pm,n xm yn, où m et n sont des nombres entiers naturels (0, 1 , 2, 3, etc...) et les coefficients polynomiaux pm,n de ladite équation représentative sont des nombres réels (positifs ou négatifs).
Dans le repère (W,C,U,Z), les axes X et Y sont deux axes orthogonaux entre eux et chacun avec l’axe Z également.
L’équation représentative ci-dessus décrit le lieu des points M qui appartiennent à la surface réfléchissante du miroir de puissance : les variables (x,y,z) de cette équation correspondent aux coordonnées (x,y,z) de ces points M dans le repère (W,C,U,Z) lié au miroir de puissance. Ces coordonnées (x,y,z) vérifient donc ladite équation représentative.
La composante polynomiale mentionnée ci-dessus est par exemple une contribution à l’expression de la coordonnée z (coordonnée selon l’axe Z). Autrement dit, l’équation représentative de la surface réfléchissante peut s’écrire comme une expression de la coordonnée z en fonction des coordonnées x et y, cette expression comprenant la composante polynomiale åm,n pm,n xm yn.
Toujours dans l’équation représentative, le symbole « åm,n » correspond à l’opération de double sommation sur les indices m et n.
En d’autres termes, la composante polynomiale de l’équation représentative de la surface réfléchissante du miroir de puissance s’écrit (seuls les quelques premiers termes polynomiaux sont reportés) :
po,o + pi,o x + po,i y + p2,o x2 + pu x y + po,2 y2 + ...
p3,o x3 + p2,i x2 y + p 1 ,2 x y2 + po,3 y3 + p4,o x4 + p3,i x3 y + ....
En pratique, l’équation représentative ci-dessous présente des degrés mo et no finis pour les termes polynomiaux, mo et no étant des entiers naturels non nuis.
En d’autres termes, on peut considérer que les coefficients polynomiaux pm,n pour lesquels m > mo ou n > no sont rigoureusement nuis (mo et no étant deux entiers naturels non nuis). Ceci traduit le fait que la géométrie exacte de la surface réfléchissante du miroir de puissance ne peut être déterminée avec une précision illimitée, les instruments de mesure de cette surface (profilomètre mécanique ou interféromètre optique par exemple) ayant toujours une précision limitée.
Dans la réalité, le miroir de puissance a bien évidemment une taille finie déterminée, ses dimensions Lx, LY respectivement selon les axes X et Y du repère (W,C,U,Z) lié audit miroir de puissance sont donc limitées.
En conséquence, les coordonnées (x,y,z) dans le repère (W,C,U,Z) d’un point M appartenant à la surface réfléchissante du miroir de puissance (ces coordonnées (x,y,z) vérifiant alors l’équation représentative ci-dessus) sont telles que (le repère (W,C,U,Z) ayant pour origine le centre W du miroir de puissance) :
-Xmax £ X £ +Xmax et -ymax— y— +ymax.
Les grandeurs Xmax et ymax sont liées aux dimensions Lx, LY selon les axes X et Y du miroir de puissance par les relations : Xmax = Lx/2 et ymax = LY/2.
On notera toutefois que même si la forme d’un miroir de puissance se rapproche généralement d’un rectangle (de dimensions Lx et LY), il peut parfois être découpé selon une forme plus complexe.
Les miroirs de puissance connus pour dispositif d’affichage sur pare-brise sont différents pour les véhicules à conduite à gauche (conducteur du véhicule à gauche) et ceux à conduite à droite.
En effet, les zones utilisées du pare-brise pour les dispositifs d’affichage tête-haute montés à gauche et pour ceux montés à droite sont différentes.
Comme les pare-brises de véhicule sont généralement symétriques par rapport à un plan séparant la gauche et la droite (voir par exemple plan (Cn,Zn) sur les figures 3 et 4), une solution pour obtenir une bonne qualité d’image à gauche et à droite est de symétriser l’ensemble du dispositif d’affichage, et en particulier le miroir de puissance.
Ainsi, le miroir de puissance « droite » d’un dispositif d’affichage tête- haute destiné à un véhicule à conduite à droite est le symétrique - par rapport à ce plan séparant la gauche et la droite - du miroir de puissance « gauche » d’un dispositif d’affichage tête-haute destiné à un véhicule à conduite à gauche.
Comme une molécule chirale en chimie qui possède deux énantiomères, le miroir de puissance « gauche » n'est pas superposable au miroir de puissance « droite ».
En conséquence, il est nécessaire d’utiliser deux types d’outils (par ex. : des moules d’injection pour des miroirs de puissance en plastique ou des moules de formage pour des miroirs de puissance en verre) qui sont différents pour fabriquer, d’un côté, un miroir de puissance pour un dispositif d’affichage tête-haute sur pare-brise destiné à être monté dans un véhicule à conduite à gauche, et, d’un autre côté, un miroir de puissance pour un dispositif d’affichage tête-haute sur pare- brise destiné à être monté dans un véhicule à conduite à droite.
Ceci engendre une complexité de mise en oeuvre industrielle ainsi que des coûts de fabrication supplémentaires.
OBJET DE L’INVENTION
Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un miroir de puissance pour dispositif d’affichage tête- haute qui a une surface réfléchissante de forme adaptée et qui convient aussi bien pour un véhicule à conduite à gauche que pour un véhicule à conduite à droite.
Plus particulièrement, on propose selon une première alternative de l’invention un miroir de puissance tel que défini en introduction, dans lequel lesdits coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de y sont sensiblement nuis.
Selon une deuxième alternative de l’invention, on propose également un miroir de puissance tel que défini en introduction, dans lequel lesdits coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de x sont sensiblement nuis.
En effet, un miroir de puissance dans lequel les coefficients polynomiaux pm,n de la composante polynomiale de l’équation représentative de sa surface réfléchissante en puissance impaire de y sont sensiblement nuis peut être intégré à un dispositif d’affichage tête-haute sur pare-brise pour véhicule à conduite à gauche, ou bien à un dispositif d’affichage tête-haute sur pare-brise pour véhicule à conduite à droite simplement en le tournant de 180° autour de son axe Z (normale au centre W du miroir).
En d’autres termes, le miroir de puissance « gauche » et le miroir de puissance « droite » se superposent parfaitement (i.e. ils ne sont plus « énantiomères »). Autrement dit, la surface réfléchissante d’un tel miroir de puissance est symétrique par rapport au plan (X,Z) de son repère (W,C,U,Z) lié.
Ainsi, grâce au miroir de puissance de l’invention, il est possible de n’utiliser qu’un seul outil de fabrication (par ex. un moule) pour réaliser ce miroir de puissance « freeform », celui-ci convenant aussi bien pour un dispositif d’affichage tête-haute sur pare-brise pour véhicule à conduite à gauche que pour un dispositif d’affichage tête-haute sur pare-brise pour véhicule à conduite à droite.
En d’autres termes, le même miroir peut être utilisé dans les deux types de véhicules pour n’avoir qu’un seul moule. Les surfaces réfléchissantes des deux miroirs de puissance (« gauche » et « droite ») sont donc définies par la même équation représentative.
En conséquence, la fabrication d’un tel miroir de puissance est plus simple à mettre en œuvre et on réduit les coûts de fabrication d’un tel miroir.
On notera enfin que, lors de la conception du miroir de puissance de l’invention, il est nécessaire de prendre en compte ses deux utilisations - en conduite à droite et à gauche - pour ne pas avoir de dégradation de la qualité d’image.
L’autre alternative proposée dans l’invention - un miroir de puissance dont tous les coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de x sont sensiblement nuis - correspond à une solution technique où le miroir de puissance « gauche » et le miroir de puissance « droite » sont l’image l’un de l’autre par une translation de gauche à droite (ou inversement), c’est-à-dire parallèlement au pare-brise ou encore perpendiculairement au plan séparant la gauche et la droite.
Autrement dit, selon cette autre alternative, la surface réfléchissante du miroir de puissance est symétrique par rapport au plan (Y, Z) de son repère (W,C,U,Z) lié.
Encore une fois, selon cette solution, le miroir de puissance « gauche » et le miroir de puissance « droite » peuvent se superposer parfaitement, et donc un seul outil est nécessaire pour leur fabrication.
Par « coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de y », on entendra tous les coefficients polynomiaux pm,n de l’équation représentative pour lesquels n est un entier naturel impair (n = 1 , 3, 5, etc...), c’est-à-dire qu’il existe un entier naturel I (I = 0, 1 , 2, etc...) tel que n = 21+1. En d’autres termes, il s’agit des coefficients polynomiaux suivants : pm,i, pm,3, pm.s, etc... (m étant un entier naturel quelconque, pair ou impair).
De la même manière, par « coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de x », on entendra tous les coefficients polynomiaux pm,n de l’équation représentative pour lesquels m est un entier naturel impair (m = 1 , 3, 5, etc...), c’est- à-dire qu’il existe un entier naturel k (k = 0, 1 , 2, etc...) tel que m = 2k+1. En d’autres termes, il s’agit des coefficients polynomiaux suivants : pi,n, p3,n, ps.n, etc... (n étant un entier naturel quelconque, pair ou impair).
En pratique, on remarquera par ailleurs que dans toutes les équations représentatives de la surface réfléchissante du miroir de puissance de l’invention, le coefficient polynomial po,o est rigoureusement nul dans la mesure où le centre W du miroir de puissance, de coordonnées (0,0,0), est l’origine du repère (W,C,U,Z).
Les coefficients polynomiaux po,i et pi,o de la composante polynomiale de l’équation représentative sont également nuis car ils correspondent à une inclinaison du miroir de puissance par rapport à l’axe Z (normale à la surface réfléchissante).
Par « coefficient polynomial pm,n en puissance impaire de y (respectivement de x) sensiblement nul », on entendra que, dans la composante polynomiale de l’équation représentative de la surface réfléchissante du miroir de puissance, la contribution du terme polynomial en puissance impaire de y (respectivement de x) associé à ce coefficient polynomial pm,n=2i+i (respectivement pm=2k+i ,n), c’est-à-dire le terme polynomial pm,2i+i xm y2l+1 (respectivement le terme polynomial p2k+i ,n x2k+1 yn), est négligeable par rapport aux contributions des termes polynomiaux en puissance paire de y (respectivement de x), i.e. les termes polynomiaux pm,n xm yn avec n pair (respectivement les termes polynomiaux pm,n xm yn avec m pair).
Dit autrement, cela signifie que la composante polynomiale de la surface réfléchissante du miroir de puissance n’est pas (ou peu) définie par les coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de y (respectivement de x).
Mathématiquement, on considérera qu’un coefficient polynomial pm,n en puissance impaire de y pour m entier naturel quelconque (pair ou impair) et n entier naturel impair (i.e. h = 2I+1 , I entier naturel) est sensiblement nul, si la relation suivante est vérifiée (m et n étant donc fixés) :
Figure imgf000008_0001
naturel et tout r entier naturel pair (i.e. r = 2t, t entier naturel quelconque).
Les grandeurs Xmax et ymax sont les grandeurs définies ci-dessus en lien avec les dimensions du miroir de puissance. Le symbole « | | » correspond à la valeur absolue.
De la même manière, la relation mathématique que doit vérifier un coefficient polynomial pm,n en puissance impaire de x pour m entier naturel impair (i.e. m = 2k+1 , k entier naturel) et n entier naturel quelconque (pair ou impair), pour qu’il soit considéré comme « sensiblement nul » est la suivante :
Figure imgf000009_0001
naturel pair (i.e. q = 2s, s entier naturel quelconque) et tout r entier naturel.
Le symbole « « >> dans les deux relations précédentes signifie « très inférieur à / négligeable par rapport à ».
Ainsi, on pourra dire que le coefficient polynomial pm,n en puissance impaire de y (n = 21+1 ) est sensiblement nul s’il existe un nombre réel e strictement positif suffisamment petit, tel que pour tout q entier naturel et tout r entier naturel pair (r = 2t), la relation suivante est vérifiée :
(|pm,n=2l+l | / |pq,r=2t|) . (|Xmaxm_q . ymax(2l+1 )_2t|) < £.
De façon analogue, on pourra dire que le coefficient polynomial pm,n en puissance impaire de x (m = 2k+1 ) est sensiblement nul s’il existe un nombre réel e’ strictement positif suffisamment petit, tel que pour tout q entier naturel pair (q = 2s) et tout r entier naturel, la relation suivante est vérifiée :
Figure imgf000009_0002
En théorie, les nombres réels e et e' peuvent dépendre de m et n.
Toutefois, en pratique, on prendra des nombres réels e et e' fixes (i.e. indépendants de m et n) et égaux, par exemple égaux à 0,01 , de préférence égaux à 0,001 , mieux égaux à 0,0001 .
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, lesdits coefficients polynomiaux pm,n de la composante polynomiale de l’équation représentative de la surface réfléchissante du miroir de puissance sont sensiblement nuis lorsque l’inégalité m + n > 6 est vérifiée (par ex. m = n = 4, m+n = 8 > 6) pour les indices m et n (pairs ou impairs) des coefficients polynomiaux pm,n.
L’expression « sensiblement nuis » revêt ici la même signification que précédemment (voir ci-dessus).
Dans ce mode de réalisation préféré, la composante polynomiale de la surface réfléchissante du miroir de puissance est une surface « d’ordre 6 » et est donc représentée par une équation du type (ro,o = ri,o = po,i = 0, cf. ci-dessus) :
(1 ) : p2,o x2 + po,2 y2 + p3,o x3 + pi,2 x y2 + p4,o x4 + p2,2 x2 y2 + po,4 y4 + p5,o x5 + p3,2 x3 y2 + pi,4 x y4
+ pe,o x6 + p4,2 x4 y2 + p2,4 x2 y4 + po,e y6; ou
(2) : p2,o x2 + po,2 y2 + p2,i x2 y + po,3 y3 + p4,o x4 + p2,2 x2 y2 + po,4 y4 + P4,i x4 y + p2,3 x2 y3 + po,s y5 + pe,o x6 + p4,2 x4 y2 + p2,4 x2 y4 + po,e y6.
Le type (1 ) correspond à un miroir de puissance selon l’invention où les coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de y sont sensiblement nuis (nous avons donc omis ci-dessus les termes polynomiaux correspondants dans l’équation) et le type (2) à celui où les coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de x sont sensiblement nuis (termes polynomiaux correspondants également omis).
L’équation représentative de la surface réfléchissante du miroir de puissance s’écrit par exemple sous une forme du type : z = a K(x,y) + åm,n pm,n xm yn, où K est une fonction de révolution autour dudit axe Z et a une constante réelle
Par « fonction de révolution », on entend que la fonction K ne dépend que de la variable r2 = x2 + y2, r étant la distance du point M à l’axe Z.
Dans l’équation représentative, la constante réelle a peut être non-nulle, en étant positive ou négative.
Dans les deux alternatives proposées plus haut, il n’y a pas de condition particulière à laquelle devrait satisfaire la fonction de révolution K. En effet, celle-ci étant - par définition - de révolution, elle correspond à une surface qui est aussi bien symétrique par rapport au plan (X,Z) que par rapport au plan (Y, Z) du repère (W,C,U,Z) lié au miroir de puissance.
Dans un mode de réalisation particulier, la fonction de révolution K est une fonction conique de la forme : K(x,y) = c(x2+y2) / {1 + [1 - (1 +k)c2(x2+y2)]1/2}, où c est une constante réelle, et k une constante réelle telle que k.
En pratique, la constante c correspond à une courbure de la surface associée à la fonction de révolution K. Cette courbure est égale à l’inverse du rayon de courbure de cette surface de révolution autour de l’axe Z du miroir de puissance.
La constante k (ou constante « conique ») détermine quant à elle le type de surface conique de révolution autour de l’axe Z.
Dans un autre mode de réalisation particulier, la fonction de révolution K peut comprendre une fonction asphérique (de révolution autour de l’axe Z) de la forme : K(x,y) = åi a\ (x2+y2)', où i est un entier naturel non nul (i = 1 , 2, 3, etc...), et les coefficients asphériques a\ sont des nombres réels (positifs ou négatifs).
En pratique, pour les mêmes raisons de précision de mesure évoquées plus haut pour les coefficients polynomiaux pm,n, les coefficients asphériques a\ sont tels que ai 0 pour i > io, io étant un entier naturel non nul.
L’invention propose également un dispositif d’affichage tête-haute destiné à être monté dans un véhicule à conduite à gauche et dans un véhicule à conduite à droite, ledit dispositif comportant :
une unité de génération d’images adaptée à émettre un faisceau lumineux représentatif d’une scène ; et
au moins un miroir de puissance selon l’invention.
Dans un mode de réalisation préféré dudit dispositif d’affichage tête-haute, ledit miroir de puissance est configuré pour réfléchir ledit faisceau lumineux émis en direction d’un pare-brise dudit véhicule, ledit pare-brise projetant ladite scène à un occupant dudit véhicule.
Dans les différents modes de réalisation du dispositif présenté ci-dessus, ladite unité de génération d’images peut comporter soit un module d’écran du type TFT-LCD, soit un module laser du type laser-scan, soit un module de projection du type DLP.
L’invention propose enfin un moule d’injection ou de formage conçu pour la fabrication d’un tel miroir de puissance.
Comme expliqué précédemment, un tel moule permet la fabrication d’un miroir de puissance qui convient aussi bien pour un véhicule à conduite à gauche que pour un véhicule à conduite à droite.
En pratique, un tel moule présente une surface particulière dont une équation caractéristique s’écrit sous la même forme que l’équation représentative de la surface réfléchissante du miroir de puissance à fabriquer.
En d’autres termes, lorsque le miroir de puissance est symétrique par rapport au plan (X,Z) de son repère, cette équation caractéristique est telle que les contributions en puissance impaire de y sont nulles. Lorsque le miroir de puissance est symétrique par rapport à son plan (Y, Z), ce sont les contributions en puissance impaire de x qui sont nulles.
De manière avantageuse, la surface particulière du moule peut être adaptée de manière à prendre en compte la variation de la forme de la surface réfléchissante après moulage, par exemple à cause de son refroidissement.
DESCRIPTION DETAILLEE 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 :
[Fig. 1 ] est une vue schématique d’ensemble d’un véhicule automobile comportant un dispositif d’affichage tête-haute selon l’invention ;
[Fig. 2] est une vue en perspective d’un miroir de puissance selon l’invention entrant dans l’architecture du dispositif d’affichage tête-haute de la figure 1 ;
[Fig. 3] est une vue montrant un miroir de puissance selon un premier mode de réalisation lorsque le miroir est monté dans un véhicule à conduite à gauche et dans un véhicule à conduite à droite ; et
[Fig. 4] est une vue montrant un miroir de puissance selon un deuxième mode de réalisation lorsque le miroir est monté dans un véhicule à conduite à gauche et dans un véhicule à conduite à droite.
En préambule, on notera que les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation représentés sur les différentes figures seront référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois.
Sur la figure 1 , on a représenté un véhicule 1 , ici un véhicule automobile, dans lequel est monté un dispositif d’affichage tête-haute 10, ci-après dénommé « afficheur tête-haute » ou plus simplement « afficheur ».
Comme nous le verrons dans la suite de la description, cet afficheur 10 peut être aussi bien monté dans un véhicule à conduite à gauche (i.e. avec le conducteur et le volant positionnés dans la partie gauche de l’habitacle du véhicule 1 ) que dans un véhicule à conduite à droite (i.e. avec le conducteur et le volant positionnés dans la partie droite de l’habitacle du véhicule 1 ). En conséquence, le véhicule 1 de la figure 1 peut être aussi bien un véhicule à conduite à gauche qu’un véhicule à conduite à droite.
En fonctionnement, l’afficheur 10 projette des informations sous forme d’images 6 dans le champ de vision d’un individu 4 situé à l’intérieur du véhicule 1 (à gauche ou à droite). Sur la figure 1 , on a représenté schématiquement l’individu 4 sous la forme de l’un de ses yeux.
Cet individu 4 observe, au travers du pare-brise 3 du véhicule 1 , les images 6 qui sont projetées dans une direction d’observation 5, à l’extérieur du véhicule 1 , ici au niveau du capot 2 du véhicule 1 . En pratique, les images 6 sont formées à une distance-image de l’individu 4 qui est généralement comprise entre 1 ,5 et 5 mètres (jusqu’à 12 mètres pour les afficheurs tête-haute du type « à réalité augmentée »).
On considérera dans la suite de la description que l’individu 4 est ici le conducteur (à gauche ou à droite) du véhicule 1. En variante, cela pourrait être un passager avant ou arrière du véhicule.
Les images projetées peuvent comprendre par exemple des informations relatives au véhicule 1 (vitesse, régime moteur, niveau d’essence, distance par rapport aux autres véhicules, etc...), à son environnement (présence de piétons, panneaux de signalisation, etc...), ou encore des instructions quant à l’itinéraire à suivre par le véhicule 1 (en association avec un système de navigation embarquée par exemple).
Comme représenté sur la figure 1 , l’afficheur 10 selon l’invention comporte une unité de génération d’images 1 1 et un miroir de puissance 14.
L’unité de génération d’images 1 1 émet un faisceau lumineux 13 (sur la figure 1 , seul un rayon lumineux primaire est représenté) en direction du miroir de puissance 14 de l’afficheur 10. Ce faisceau lumineux 13 est représentatif d’une scène lumineuse, incluant les images à afficher à l’occupant 4 du véhicule 1.
Dans le mode de réalisation particulier illustré sur la figure 1 , l’unité de génération d’images 1 1 comporte ici un module d’écran 12 du type TFT-LCD (ci- après désigné « écran » 12) qui est un type d’écran à cristaux liquides à transistors en couche mince (« TFT-LCD » signifie « Thin-Film Transistors-Liquid Crystal Display » en anglais).
L’écran 12 forme une surface d’affichage, généralement sensiblement plane, de l’unité de génération d’images 1 1 sur laquelle est affichée ladite scène lumineuse, cette scène lumineuse correspondant donc à l’émission du faisceau lumineux 13.
L’unité de génération d’images 1 1 est généralement connectée à un module de commande (non représenté) de l’écran 12, ce module de commande recevant des signaux en provenance de l’ordinateur de bord (non représenté) du véhicule 1 et pilotant en conséquence l’écran 12 pour afficher la scène lumineuse sur celui-ci.
En d’autres termes, lorsque l’écran 12 est piloté par le module de commande, l’unité de génération d’images 1 1 génère un faisceau lumineux 13 représentant la scène à projeter dans le champ de vision du conducteur 4.
En variante, l’unité de génération d’images peut comporter un module laser du type « laser-scan ». Dans ce cas, la scène lumineuse est alors produite sur un diffuseur dont la surface est balayée par un fin faisceau laser qui est issu généralement d’un système d’illumination comprenant une optique de balayage (incluant par exemple des miroirs galvanométriques et une ou plusieurs lentilles) et une ou plusieurs diodes laser (par ex. : des diodes rouge, vert, bleu).
En variante encore, l’unité de génération d’images peut comporter un module de projection du type DLP (« Digital Light Processing » en anglais).
Comme vu précédemment, l’afficheur 10 comporte également un miroir de puissance 14 présentant une forme particulière (voir ci-dessous en référence aux figures 2 à 4) afin qu’il puisse être utilisé aussi bien dans un afficheur 10 pour véhicule à conduite à gauche que dans un afficheur 10 pour véhicule à conduite à droite.
Ce miroir de puissance 14 est ici formé d’une lame courbée de faible épaisseur, typiquement comprise entre 2 et 5 millimètres, présentant une face arrière 15 et une face avant 16, cette dernière étant tournée vers l’écran 12 (voir figure 1 ).
Dans certains modes de réalisation, le miroir de puissance 14 peut être en matière plastique transparente, par exemple en polycarbonate, en polyméthacrylate de méthyle (PMMA), ou en copolymères de cyclo-oléfines (COC). Dans ce cas, il peut être fabriqué à chaud grâce à un procédé de moulage par injection ou bien un procédé de moulage par injection de réaction (« Reactive Injection Molding » en anglais). Ceci nécessite alors l’utilisation d’un moule d’injection ayant une cavité dont la forme est ajustée très précisément pour être complémentaire de celle du miroir de puissance 14 à fabriquer.
Selon l’invention, un tel moule d’injection est avantageusement conçu pour la fabrication du miroir de puissance s. En particulier, la cavité utilisée pour l’injection de la matière plastique destinée à réaliser le miroir de puissance 14 présente une surface particulière dont une équation caractéristique s’écrit sous la même forme que l’équation représentative de la surface réfléchissante 16 du miroir de puissance 14.
Le moulage par injection étant un procédé réalisé à température élevée, la forme du miroir de puissance 14 - et donc de sa surface réfléchissante - change lorsqu’il se refroidit après démoulage pour atteindre la température ambiante (typiquement comprise entre 20° et 25°).
Ainsi, on peut prévoir que la surface particulière de la cavité du moule d’injection soit légèrement différente de celle du miroir de puissance 14 pour tenir justement compte des variations de forme avec la température.
Dans d’autres modes de réalisation, le miroir de puissance 14 peut être en verre minéral, par exemple un verre à base de silice (verre « soda lime »)ou bien un verre boro-silicate (verre N-BK7 de la société Schott par exemple). Dans ce cas, il peut être fabriqué par formage à partir d’une lame plane de verre (comme peuvent l’être les deux feuillets du pare-brise 3) qui portée à haute température se ramollit et s’effondre sur un moule de forme ajustée.
Ce moule de formage peut être avantageusement conçu pour la fabrication du miroir de puissance s. Un tel moule de formage comprend par exemple un « squelette » dont une surface particulière a une équation caractéristique de la même forme que l’équation représentative de la surface réfléchissante 16 du miroir de puissance 14.
Comme pour le moule d’injection décrit plus haut, la surface particulière du squelette peut être adaptée de sorte que la surface réfléchissante 16 du miroir de puissance 14 présente la forme souhaitée après refroidissement à température ambiante.
La face avant 16 du miroir de puissance s est recouverte d’un revêtement réfléchissant (non visible sur les figures) de manière à former une surface réfléchissante du miroir de puissance 14. Ce revêtement réfléchissant comprend ici une fine couche d’argent ou d’aluminium (typiquement quelques dizaines de nanomètres) déposée sur la face avant 16 (éventuellement au moyen d’une couche primaire) puis recouverte d’un revêtement (coating silicium ou titane) pour éviter son oxydation.
Avantageusement, la face arrière 15 est - quant à elle - recouverte d’un traitement anti-reflet (AR) destiné à réduire les réflexions parasites sur cette face arrière 15 (ces réflexions parasites peuvent créer des images « fantômes » de la scène lumineuse à projeter).
Le revêtement réfléchissant de la surface réfléchissante 16 et le traitement AR de la face arrière 15 sont adaptés en fonction du contenu spectral du faisceau lumineux 13 source émis par l’écran 12 en direction du miroir de puissance 14.
En pratique, le revêtement réfléchissant est tel que la réflectivité moyenne sur la gamme de longueurs d’onde du faisceau lumineux 13 est supérieure à 50%, de préférence supérieure à 90%, par exemple égale à 95%.
Dans le cas d’un écran 12 « tri-chromatique », c’est-à-dire formé de pixels de trois couleurs différentes (typiquement rouge, vert et bleu), le faisceau lumineux 13 ayant alors un spectre lumineux comprenant trois « pics » plus ou moins larges et intenses autour de trois longueurs différentes, le revêtement réfléchissant (respectivement le traitement AR) est alors optimisé pour réfléchir (respectivement pour minimiser la réflexion) dans chaque bande de longueurs d’onde associée à chacun de ces pics.
Il en est de même lorsque l’unité de génération d’images comprend un module laser du type laser-scan. Dans ce cas, les bandes de longueurs d’onde pertinentes sont celles de l’émission des diodes laser du module laser.
De manière avantageuse, et comme représenté sur la figure 1 , le miroir de puissance 14 est configuré (i.e. agencé) pour réfléchir le faisceau lumineux 13 émis en direction du pare-brise 3 du véhicule 1 , le pare-brise 3 projetant la scène à l’occupant 4 du véhicule 1 .
Le faisceau lumineux 13 est réfléchi par le miroir de puissance 14 (plus précisément par sa surface réfléchissante 16) en un premier faisceau réfléchi 17 qui est alors lui-même réfléchi par le pare-brise 3 (en fait par le feuillet interne du pare- brise 3) en un deuxième faisceau réfléchi 18 jusqu’au conducteur 4 du véhicule 1 . Ce deuxième faisceau réfléchi 18 est orienté selon la direction d’observation 5 (direction de regard de l’individu 4), l’image 6 de la scène lumineuse projetée étant alors une image virtuelle formée généralement au-dessus du capot 2 du véhicule 1 .
On notera ici que la géométrie du miroir de puissance 14, et plus particulièrement de sa surface réfléchissante 16 est en premier lieu déterminée pour que l’image 6 de la scène projetée par l’afficheur 10 sur pare-brise de l’invention :
soit située à une distance nominale prédéterminée du conducteur 4 du véhicule 1 ;
ait des dimensions (largeur et hauteur) voulues vue à cette distance nominale ; et
présente une qualité optique d’image satisfaisante pour l’individu 4.
Pour satisfaire ces différents critères, on utilise ici un miroir de puissance 14 qui soit de type « freeform », c’est-à-dire ayant une surface réfléchissante 16 dont une équation représentative, dans un repère (W,C,U,Z) lié au miroir de puissance s où l’axe Z correspond à une normale à la surface réfléchissante 16 en son centre W (voir figure 2), s’écrit sous une forme du type : z = a K(x,y) + åm,n pm,n xm yn, où :
K est une fonction de révolution autour de l’axe Z et a une constante réelle (positive, négative ou nulle) ;
m et n sont des nombres entiers naturels (0, 1 , 2, 3, etc...) ; et pm,n sont des coefficients polynomiaux de l’équation représentative, ces coefficients polynomiaux pm,n étant des nombres réels.
Comme le montre la figure 2, les axes X et Y du repère (W,C,U,Z) sont deux axes orthogonaux entre eux et avec l’axe Z.
L’équation représentative ci-dessus décrit le lieu des points M qui appartiennent à la surface réfléchissante 16 du miroir de puissance s (voir figure 2) : les variables (x,y,z) de cette équation correspondent aux coordonnées (x,y,z) de ces points M dans le repère (W,C,U,Z) lié au miroir de puissance 14. Ces coordonnées (x,y,z) vérifient donc l’équation représentative.
Ainsi, comme expliqué en introduction, la surface réfléchissante 16 du miroir de puissance 14 a une équation représentative dans le repère (W,C,U,Z) qui s’écrit sous la forme suivante (les coefficients ro,o, pi,o et po,i étant nul, voir explication ci-dessus) :
z = a K(x,y) + p2,o x2 + pu x y + po,2 y2
+ p3,o x3 + p2,i x2 y + pi,2 x y2 + po,3 y3 + p4,o x4 + p3,i x3 y + ....
L’équation représentative comprend donc une composante polynomiale du type :
p2,o x2 + pu x y + po,2 y2+ p3,o x3 + p2,i x2 y
+ pi,2 x y2 + po,3 y3 + p4,o x4 + p3,i x3 y + ....
Comme représenté sur la figure 2, la surface réfléchissante 16 a, selon les axes X et Y du repère (W,C,U,Z) qui lui sont liés, des dimensions respectives Lx et LY.
On s’intéresse ci-dessous par souci de simplification à des modes de réalisation pour lesquels l’équation représentative ne comprend que la composante polynomiale précitée (ce qui revient à prendre a = 0 dans l’équation ci-dessus). Dans d’autres modes de réalisation toutefois, la constant a pourrait être non-nulle (en étant positive ou négative).
En d’autres termes, dans ces modes de réalisation, il n’y aucune contribution de la fonction K à l’équation de la surface réfléchissante 16.
Ceci ne nuit pas à la généralité de l’exposé dans la mesure où cette contribution est de révolution autour de l’axe Z, et est donc symétrique selon les plans (X,Z) et (Y, Z) du miroir de puissance 14.
Dans le mode de réalisation présenté sur la figure 2, les dimensions Lx et LY sont telles que la surface réfléchissante 16 a typiquement la taille d’une feuille A5 (148 mm x 210 mm), voire A4 (210 mm x 297 mm).
Les coordonnées (x,y,z) dans le repère (W,C,U,Z) d’un point M appartenant à la surface réfléchissante 16 (qui vérifient donc l’équation représentative ci-dessus) sont telles que (le repère (W,C,U,Z) ayant pour origine le centre W du miroir de puissance 14) : -Xmax < x < +Xmax et -ymax < y < +ymax.
Autrement dit, les grandeurs Xmax et ymax sont liées aux dimensions Lx, LY selon les axes X et Y du miroir de puissance 14 par les relations : Xmax = Lx/2 et ymax = LY/2.
Selon un premier mode de réalisation illustré sur la figure 3, le miroir de puissance de l’afficheur 10 est tel que les coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de y sont sensiblement nuis (la signification de l’expression « sensiblement nuis » est celle donnée en introduction).
En conséquence, l’équation représentative de la surface réfléchissante 16 s’écrit sous la forme polynomiale suivante :
z = p2,o x2 + po,2 y2 + p3,o x3 + pi,2 x y2
+ p4,o x4 + p2,2 x2 y2 + po,4 y4 + ....
Comme le montre la figure 3 de manière schématique, un miroir de puissance de ce type peut être utilisé aussi bien dans un afficheur sur pare-brise pour un véhicule à conduite à gauche (cas du miroir de puissance 14G « gauche ») que dans un afficheur sur pare-brise pour un véhicule à conduite à droite (cas du miroir de puissance 14D « droite »).
Les positions respectives des deux miroirs de puissance 14G, 14D sont alors symétriques par rapport à un plan de séparation 7 séparant la partie gauche et la partie droite du pare-brise 3 du véhicule 1 (le repère (Cn,Un,Zn) correspond à un repère lié au véhicule 1 ).
Par ailleurs, on peut montrer dans ce cas que le miroir de puissance 14D « droite » est obtenu par rotation de 180° du miroir de puissance 14G « gauche » autour de sa normale Z. Ainsi, les deux miroirs de puissance 14G, 14D ont exactement la même géométrie (i.e. la forme de la surface réfléchissante est identique) et peuvent être fabriqués avec un outil de production unique, par exemple un unique moule d’injection (dans le cas de miroirs de puissance en plastique).
De préférence, le miroir de puissance 14 est conçu de sorte que les coefficients polynomiaux pm,n de l’équation représentative de sa surface réfléchissante 16 sont sensiblement nuis si les indices m et n desdits coefficients polynomiaux pm,n sont tels que m + n > 6 (i.e. m + n > 7). Dans ce cas préféré, le miroir de puissance 14 « freeform » peut être qualifié de miroir « du 6ème ordre ».
L’équation représentative de la surface réfléchissante 16 peut alors s’écrire (de manière approchée, considérant pm,n « 0 si m + n > 6 ou si n est impair) sous la forme polynomiale simplifiée suivante :
z = p2,o x2 + po,2 y2 + p3,o x3 + pi,2 x y2 + p4,o x4 + p2,2 x2 y2 + po,4 y4 + p5,o x5 + p3,2 x3 y2 + pi,4 x y4
+ pe,o x6 + p4,2 x4 y2 + p2,4 x2 y4 + po,e y6.
À titre d’exemple illustratif, on a reporté dans le tableau ci-dessous (Tableau 1 ) les coefficients polynomiaux pm,n (pour m + n < 6) de la surface réfléchissante 16 d’un miroir de puissance 14 (du 6ème ordre) selon le premier mode de réalisation décrit ci-dessus :
[Tableau 1]
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000020_0001
On vérifie bien dans le Tableau 1 ci-dessus que les coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de y (i.e. les coefficients pi,i , p2,i , po,3, etc...) sont sensiblement nuis (dans le sens défini plus haut).
Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 4, le miroir de puissance de l’afficheur 10 est tel que les coefficients polynomiaux pm,n de l’équation représentative de la surface réfléchissante 16 qui sont en puissance impaire de x sont sensiblement nuis (même signification que précédemment).
En conséquence, l’équation représentative de la surface réfléchissante 16 s’écrit sous la forme polynomiale suivante :
z = p2,o x2 + po,2 y2 + p2,i x2 y + po,3 y3
+ p4,o x4 + p2,2 x2 y2 + po,4 y4 + ....
Comme le montre la figure 4 de manière schématique, un miroir de puissance de ce type peut être utilisé aussi bien dans un afficheur sur pare-brise pour un véhicule à conduite à gauche (cas du miroir de puissance 14G « gauche ») que dans un afficheur sur pare-brise pour un véhicule à conduite à droite (cas du miroir de puissance 14D « droite »).
Comme précédemment, les positions respectives des deux miroirs de puissance 14G, 14D sont toujours symétriques par rapport à un plan de séparation 7 séparant la partie gauche et la partie droite du pare-brise 3 du véhicule 1 (le repère (Cn,Un,Zn) correspond à un repère lié au véhicule 1 ).
On peut montrer dans ce mode de réalisation particulier que le miroir de puissance 14D « droite » est obtenu simplement par translation du miroir de puissance 14G « gauche » selon l’axe Yv du véhicule (voir figure 4).
Les deux miroirs de puissance 14G, 14D ont donc la même géométrie et peuvent être fabriqués avec le même outil de production.
De la même façon que précédemment, le miroir de puissance s du deuxième mode de réalisation peut être conçu pour être un miroir « du 6ème ordre » : les coefficients polynomiaux pm,n de l’équation représentative de sa surface réfléchissante 16 sont alors sensiblement nuis si les indices m et n desdits coefficients polynomiaux pm,n sont tels que m + n > 6. L’équation représentative de la surface réfléchissante 16 peut donc s’écrire (de manière approchée, considérant pm,n « 0 si m + n > 6 ou si m est impair) sous la forme polynomiale simplifiée suivante :
z = p2,o x2 + po,2 y2 + p2,i x2 y + po,3 y3 + p4,o x4 + p2,2 x2 y2+ po,4 y4 + p4,i x4 y1 + p2,3 x2 y3+ po,sy5
+ pe,o x6 + p4,2 x4 y2+ p2,4 x2 y4+ po,e y6.
À titre d’exemple illustratif supplémentaire, on a reporté dans le tableau ci- dessous (Tableau 2) les coefficients polynomiaux pm,n (pour m + n < 6) de la surface réfléchissante 16 d’un miroir de puissance s (du 6ème ordre) selon le deuxième mode de réalisation décrit ci-dessous :
[Tableau 2]
Figure imgf000021_0001
On vérifie encore une fois dans le Tableau 2 ci-dessus que les coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de x (i.e. les coefficients pi,o, pu, p3,o et p 1 ,2) sont sensiblement nuis (dans le sens défini plus haut).
La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Miroir de puissance (14) pour un dispositif d’affichage tête-haute (10) destiné à être monté dans un véhicule (1 ) à conduite à gauche et dans un véhicule (1 ) à conduite à droite, ledit miroir de puissance (14) ayant une surface réfléchissante (16) dont une équation représentative, dans un repère (W,C,U,Z) lié audit miroir de puissance (14) où l’axe Z correspond à une normale à ladite surface réfléchissante (16) en son centre W, comprend une composante polynômiale du type : åm,n pm,n xm yn, où m et n sont des nombres entiers naturels et les coefficients polynomiaux pm,n de ladite équation représentative sont des nombres réels,
caractérisé en ce que lesdits coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de y sont sensiblement nuis.
2. Miroir de puissance (14) pour un dispositif d’affichage tête-haute (10) destiné à être monté dans un véhicule (1 ) à conduite à gauche et dans un véhicule (1 ) à conduite à droite, ledit miroir de puissance (14) ayant une surface réfléchissante (16) dont une équation représentative, dans un repère (W,C,U,Z) lié audit miroir de puissance (14) où l’axe Z correspond à une normale à ladite surface réfléchissante (16) en son centre W, comprend une composante polynômiale du type : åm,n pm,n xm yn, où m et n sont des nombres entiers naturels et les coefficients polynomiaux pm,n de ladite équation représentative sont des nombres réels,
caractérisé en ce que lesdits coefficients polynomiaux pm,n en puissance impaire de x sont sensiblement nuis.
3. Miroir de puissance (14) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits coefficients polynomiaux pm,n de l’équation représentative de la surface réfléchissante (16) du miroir de puissance (14) sont sensiblement nuis lorsque m + n > 6.
4. Miroir de puissance (14) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite équation représentative s’écrit sous une forme du type : z = a K(x,y) + åm,n pm,n xm yn, où K est une fonction de révolution autour dudit axe Z et a une constante réelle.
5. Dispositif d’affichage tête-haute (10) destiné à être monté dans un véhicule (1 ) à conduite à gauche et dans un véhicule (1 ) à conduite à droite, ledit dispositif (10) comportant :
une unité de génération d’images (1 1 ) adaptée à émettre un faisceau lumineux (13) représentatif d’une scène ; et
au moins un miroir de puissance (14) selon l’une des revendications 1 à 4.
6. Dispositif d’affichage tête-haute (10) selon la revendication s, dans lequel ledit miroir de puissance (14) est configuré pour réfléchir ledit faisceau lumineux (13) émis en direction d’un pare-brise (3) dudit véhicule (1 ), ledit pare- brise (3) projetant ladite scène à un occupant (4) dudit véhicule (1 ).
7. Dispositif d’affichage tête-haute (10) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ladite unité de génération d’images (1 1 ) comporte un module d’écran (12) du type TFT-LCD.
8. Dispositif d’affichage tête-haute selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ladite unité de génération d’images comporte un module laser du type laser- scan.
9. Dispositif d’affichage tête-haute selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ladite unité de génération d’images comporte un module de projection du type DLP.
10. Moule caractérisé en ce qu’il est conçu pour la fabrication d’un miroir de puissance selon l’une des revendications 1 à 4.
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