EP3452862A1 - Dispositif de génération d'une image multicolore et afficheur tête-haute comportant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de génération d'une image multicolore et afficheur tête-haute comportant un tel dispositif

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EP3452862A1
EP3452862A1 EP17720130.8A EP17720130A EP3452862A1 EP 3452862 A1 EP3452862 A1 EP 3452862A1 EP 17720130 A EP17720130 A EP 17720130A EP 3452862 A1 EP3452862 A1 EP 3452862A1
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EP
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source
oscillation
image
control unit
light beams
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17720130.8A
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German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Mermillod
François GRANDCLERC
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Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Original Assignee
Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
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Publication date
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    • G02B2027/0165—Head-up displays characterised by mechanical features associated with a head-down display

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of displays and screens for projecting multicolored images.
  • It relates more particularly to a device for generating a multicolored image formed of a set of pixels.
  • a device for generating a multicolored image formed of a set of pixels comprising:
  • control unit adapted to activate, for a given pixel of said image, each light source at respective activation times, each light source emitting, when activated by said control unit, a source light beam at said length emission wave;
  • a first optical system directing said source light beams emitted towards beam deflection means adapted to deflect each source light beam in a variable deviation direction as a function of time.
  • the source light beams are emitted simultaneously at identical activation times for a given pixel of the image and are deflected in the same direction of deflection towards a transparent display panel on which the light is formed. multicolored image.
  • provision may furthermore be made to use in the device, in place of the transparent display panel, a diffuser intercepting each source light beam deviated and generating, at from it, a diffused light beam having a main direction of diffusion.
  • the use of such a diffuser causes the light beams scattered at the same emission wavelength to exhibit different main directions of diffusion.
  • the multicolored image generated by the device therefore changes color depending on the angle of view under which an individual would look at the diffuser.
  • the device preferably comprises a second optical system arranged with respect to said beam deflection means so that the light beams scattered at the same emission wavelength have substantially parallel main directions of diffusion.
  • the second optical system generally has optical aberrations, and in particular chromatic aberrations, axial and transverse, so that the light beams scattered at different wavelengths are spatially separated downstream of the diffuser and the second optical system.
  • the multicolor image generated by the image generation device can then have iridescent pixels, which degrades the quality of the images generated.
  • the present invention proposes an image generation device making it possible to compensate for, or even eliminate, the effects of chromatic aberrations.
  • a device for generating a multicolored image formed of a set of pixels comprising:
  • control unit adapted to activate, for a given pixel of said image, each light source at respective activation times, each light source emitting, when activated by said control unit, a source light beam at said length emission wave;
  • a first optical system directing said emitted source light beams to beam deflection means adapted to deflect each source light beam in a variable deviation direction as a function of time;
  • a scattering module intercepting each source light beam deflected in a given deflection direction to generate a scattered light beam having a main direction of diffusion
  • said diffusion module comprising: a diffuser adapted to broadcast said deviated source light beams
  • a second optical system arranged with respect to said beam deflection means so that the light beams scattered at the same emission wavelength have substantially parallel main directions of diffusion.
  • said control unit activates, for said given pixel of the image, said light sources at respective activation times temporally offset with respect to one another so that the source light beams emitted towards said light sources Beam deflection are deflected in deflection directions angularly offset from one another.
  • the beam deflection directions for the different wavelengths can be shifted so that said main directions of diffusion at the different lengths of the wave are substantially parallel to each other.
  • the chromaticism of the second optical system is compensated by advancing or delaying the triggering of the light sources relative to one another.
  • the control unit is therefore adapted to calculate, for each given pixel, advances or delays in triggering the light sources so that the deviations between the beam deflection directions at the different wavelengths, i.e. finally say the deviations of the angles that these deviation directions make with an optical axis of the second optical system, compensate for the spatial shifts between the scattered light beams corresponding to said given pixel.
  • said beam deflection means comprises a plane mirror rotatable about a first axis of oscillation and a second axis of oscillation perpendicular to the first axis of oscillation, said plane mirror reflecting said source light beams in said directions of deviation depending on its orientation;
  • said beam deflection means comprises a first plane mirror rotatable about a first axis of oscillation and a second plane mirror rotatable about a second axis of oscillation perpendicular to the first axis of oscillation, said first axis of oscillation; plane mirror reflecting said source light beams towards said second plane mirror according to a first orientation and said second plane mirror reflecting said source light beams in said deflection directions according to a second orientation;
  • control unit determines, for said given pixel of the image, said respective activation instants of said light sources as a function of the oscillation speeds of the plane mirror or mirrors around the first and second oscillation axes;
  • control unit determines, for said given pixel of the image, said respective activation instants of said light sources as a function of the orientation of the plane mirror or mirrors around the first and second oscillation axes;
  • said second optical system comprises a single lens
  • said lens is placed downstream of said diffuser
  • said diffuser is plane and has a first face turned towards the beam deflection means and a second face opposite the first face, and said lens is contiguous on said second face;
  • control unit determines, for said given pixel of the image, said respective activation instants of said light sources as a function also of the optical and geometric characteristics of said lens.
  • the invention also proposes a head-up display comprising a device for generating a multicolored image as defined above.
  • FIG. 1 is an overall view in partial section of a motor vehicle comprising a head-up display comprising a device for image generation according to the invention
  • Figure 2 is a schematic view of the image generating device of Figure 1;
  • FIG. 3 represents a sectional view of a diffusion module incorporated in the image generation device of FIG. 2;
  • Fig. 4 is an exploded view showing the beam deflection means and the diffusion module of Fig. 3;
  • FIG. 5 is an optical diagram of FIG. 3 showing how the angular offset of the deflection directions makes it possible to compensate for the transverse offsets due to the chromatism of the diffusion module;
  • FIG. 6 represents a sectional view of a doublet of lenses that can be used in the production of a diffusion module according to another embodiment.
  • FIG 1 there is shown a head-up display 1 equipping a vehicle, here a motor vehicle 2.
  • this display 1 is intended to project images in the field of view of an individual 3 located inside the vehicle 2 (it is shown in Figure 1 that one of the eyes of the individual 3 ). It will be considered in the remainder of the description that this individual 3 is the driver of the motor vehicle 2.
  • These images may include, for example, information relating to the vehicle 2 (speed, engine speed, fuel level, distance to other vehicles, etc.) or instructions as to the route to be followed by the vehicle 2 (in combination with an onboard navigation system for example).
  • the display 1 comprises an image generating device for generating one or more images, in particular multicolored images, each image being formed of a set of pixels.
  • the image generation device 30 receives signals from the on-board computer (not shown) of the vehicle 2 and generates function of these signals, from each pixel of the generated image (see for example the pixel 4 of FIG. 1), a primary light beam 7 (only a primary light ray starting from the pixel 4 of the image is represented on FIG. 1) showing a scene to be projected in the driver's field of view 3.
  • the display 1 also comprises an optical projection system of the scene to the driver 3 located inside the vehicle 2.
  • This optical projection system comprises in particular a reflecting mirror 8 and a combiner 9 (see FIG. 1).
  • the reflecting mirror 8 is here a spherical mirror but alternatively, it could be a plane mirror or a mirror of parabolic, elliptical or aspherical shape.
  • the reflecting mirror e intercepts the primary light beam 7 generated and reflects the primary light beam 7 towards the combiner 9.
  • the combiner 9 is here disposed between the windshield 23 of the vehicle 2 and the eyes of the driver 3 and is mounted on a base 14 placed in an instrument panel 15 of the vehicle 2.
  • the combiner may be provided between the combiner and the base, the combiner adjusting means for changing its position and / or its orientation relative to the dashboard.
  • the combiner 9 intercepts the primary light beam 7 reflected by the reflecting mirror 8 and reflects it itself towards the conductor 3 so as to form an image 16 of the scene generated by the image generation device 30 which is visible by the driver 3.
  • the image generating device 30, the reflecting mirror 8 and the combiner 9 are arranged relative to one another so that the display 1 projects the image 16 of the scene into the field of view of the image. driver 3 but outside the vehicle 2, here at the front of the hood 17 of the vehicle 2.
  • This image 16 of the scene is formed, in a preferred direction 18, at a distance from the conductor 3 which is generally between 1, 8 and 2.5 meters.
  • the combiner 9 is partially transparent, the image 1 6 of the scene is visible by the driver 3 without it having to divert from way too much the look of the road when in driving situation.
  • this image generation device 30 firstly comprises a plurality of monochromatic light sources 31, 32, 33, here three in number.
  • these light sources 31, 32, 33 are monochromatic insofar as their emission spectrum has an emission peak (maximum intensity value) for a precise emission wavelength ⁇ 0 having a spectral width ⁇ 0 such that ( ⁇ 0 ) 2 / ⁇ 0 »1 micron.
  • a light source is monochromatic if its temporal coherence length is greater than 1 micron.
  • a light source emitting laser radiation is an example of a monochromatic source.
  • the emission wavelengths of the different light sources are chosen so as to maximize the space of accessible colors by superposing one or more wavelengths.
  • These light sources 31, 32, 33 are activated by a control unit 20 which receives signals from the on-board computer (not shown) of the vehicle 2.
  • Each light source 31, 32, 33 emits, when activated by the control unit 20, a source light beam 1 1, 1 2, 1 3 at the corresponding emission wavelength of the source.
  • the first light source Trunk group 1 1 is therefore blue to the wavelength ⁇ 0, B
  • the second source light beam 12 is therefore green to the wavelength ⁇ 0, ⁇
  • the third light beam source 13 is red at the wavelength ⁇ 0 , R.
  • collimation means are provided just downstream of the light sources 31, 32, 33 to collimate the light beams.
  • sources 1 1, 12, 13 which at the output of the light sources 31, 32, 33 are strongly divergent.
  • the source light beams 1 1, 12, 13 are here three parallel beams separated laterally from each other due to the separation of the light sources 31, 32, 33.
  • the image generation device 30 comprises a first optical system 34, 35, 36 for superimposing and directing the three source light beams 1 1, 12, 13 emitted by the light sources 31, 32, 33 towards beam deflection means 50.
  • this first optical system comprises three mirrors 34, 35, 36.
  • these mirrors 34, 35, 36 are plane dichroic mirrors, oriented for example at 45 ° with respect to the direction of propagation of the source light beams 1 1, 12, 13 so that they are reflected with an angle 90 ° to the beam deflection means 50.
  • the mirrors 35, 36, 37 are preferably arranged with respect to the light sources 1 1, 12, 13 and with respect to one another so that the source light beams 1 1, 12, 13 are superimposed and then form together a polychromatic light beam.
  • These beam deflection means 50 then deviate each source light beam 1 1, 12, 13 in a direction of deviation variable as a function of time.
  • the beam deflection means here comprise (see FIG. 2) an oscillating mirror 50 movable plane rotated about two crossed oscillation axes: a first oscillation axis 51 and a second oscillation axis 52 which is perpendicular to the first oscillation axis 51.
  • This two-dimensional oscillation mirror 50 may for example be of the "MEMS” (acronym for “Micro-Electromechanical System”) type.
  • Such oscillating mirror 50 MEMS has according to one of the oscillation axes 51, 52 a uniform oscillation movement at a low frequency, generally less than 1000 Hz, typically between 50 and 100 Hz.
  • the oscillating mirror 50 MEMS has a resonant oscillation movement at a high frequency, generally greater than 10 kHz, here between 20 and 30 kHz. Due to the resonance, the rotation speed of the oscillating mirror 50 along this last axis is not uniform but is non-linear:
  • the source light beams 1 1, 12, 13 are incident on the oscillating mirror 50 at the same point of intersection 53 of the oscillating mirror 50 corresponding to the intersection of the oscillation axes 51, 52.
  • the oscillating mirror 50 then reflects the source light beams 1 1, 12, 13 in respective deflection directions according to the orientation (ie angles) of the oscillating mirror 50 with respect to the oscillation axes 51, 52.
  • the beams bright sources 1 1, 12, 13 reflected and deflected by the oscillating mirror 50 will respectively referenced 71, 72, 73 in the following description.
  • the beam deflection means may comprise two MEMS mirrors: a first plane mirror movable in rotation about a first oscillation axis and a second plane mirror movable in rotation about a second oscillation axis perpendicular to the first oscillation axis.
  • the first plane mirror reflects the source light beams in the direction of the second plane mirror according to a first orientation relative to the first axis of oscillation and the second plane mirror reflects the source light beams reflected by the first plane mirror in deflection directions which depend on a second orientation with respect to the second oscillation axis.
  • the deviated source light beams 71, 72, 73 have variable directions of deviation as a function of time and in this case periodically as a function of the movement of oscillation of the oscillating mirror 50.
  • the deviated source light beams 71, 72, 73 thus perform a scanning movement (see line 5 in FIG. 2).
  • the image generation device 30 then also comprises a diffusion module 40 for intercepting each deviated source light beam 71, 72, 73 in a given deflection direction to generate a scattered light beam having a main direction of diffusion.
  • This diffusion module 40 comprises, on the one hand, a diffuser 41, and, on the other hand, a second optical system 42 (see FIG. 3) which is formed in the embodiment shown in FIGS. single lens, preferably convergent, for example of plano-convex type.
  • the lens 42 is here placed downstream of the diffuser 41 but, alternatively, it could be placed upstream of the diffuser.
  • the diffuser 41 is here a diffuser of the "Multi-Lens Array” (MLA) type.
  • Such a diffuser is composed of a multitude of microlenses, a given radius and arranged next to each other in a regular arrangement, for example of the honeycomb type, while respecting a gap between the center of each micro-lens about 100 ⁇ .
  • This type of diffuser makes it possible to open the diffusion indicator of the deviated source light beams 71, 72, 73 incident on the diffuser 41 by defocusing them, the angle of opening of the diffusion cone being directly related to the focal distance of each micro-lens).
  • FIG. 4 is an exploded view showing the oscillating mirror 50, and the diffusion module of FIG. 3 where the diffuser 41 has been separated from the lens 42
  • the diffuser 41 is preferably flat and has a first face 43 facing the oscillating mirror 50 and a second face 44 opposite the first face 43
  • the lens 42 is contiguous on the second face 44, here by the flat face 45 of the lens 42 opposite its convex face 46.
  • the diffuser 41 of the diffusion module 40 is intended to diffuse the source light beams deflected by the oscillating mirror 50.
  • FIG. 4 shows a deviated source light beam 74 (for example emitted by the second light source emitting in the green) by the oscillating mirror 50 towards the diffuser 41 in a given deflection direction. through the diffuser 41 (see rays 75 and 76 in Figure 4).
  • a deviated source light beam 74 for example emitted by the second light source emitting in the green
  • the lens 42 is arranged with respect to the oscillating mirror 50 so that the scattered light beams 7 at the same emission wavelength have directions mainly parallel diffusion patterns.
  • the lens 42 is arranged so that its object focus coincides with the point of intersection 53 of the oscillating mirror 50 from which all the source light beams are reflected. deflected 71, 72, 73.
  • the second optical system here the plano-convex lens 42 has chromatic aberration.
  • the control unit 20 activates the light sources 31, 32, 33 at activation times t B , t v , t R respective ones temporally offset from each other so that the source light beams 1 1, 12, 13 emitted towards the beam deflection means 50 are deflected in deviation directions angularly offset relative to each other.
  • control unit 20 is adapted to desynchronize the laser pulses between the red, green and blue laser diodes, so that for the same pixel on arrival, the scattered light beams emerge in the same direction of this same pixel. It is therefore a question of advancing or delaying the triggering of the light sources relative to each other as a function of the value of the chromaticism defect of the second optical system 42.
  • FIG. 5 makes it possible to understand how the time offsets between the different light sources 31, 32, 33 can be determined.
  • FIG. 5 only shows the lens 42 as well as the three deviated source light beams 71, 72, 73 coming respectively from the first light source 31 (blue laser diode), from the second light source 32 (green laser diode), and the third source bright 33 (red laser diode).
  • These three deviated source light beams 71, 72, 73 are deflected by the oscillating mirror 50 from the point of intersection 53 in three deflection directions angularly offset and respectively marked by the three angles ⁇ , ⁇ 2 , ⁇ 3 with respect to the optical axis 47 of the lens 42 of the diffusion module 40.
  • the transverse offsets respectively between the source light beam deviated 71 to the first wavelength (blue) and the source light beam deflected 72 to the second length d wave (green), and between the source light beam deflected 73 at the third wavelength (red) and the source light beam deflected 72 at the second wavelength (green).
  • the lens 42 is located at a distance D (referenced 80 in FIG. 5) from the point of intersection 53 equal to the objective focal length of the lens 42, and more precisely to the objective focal length of the lens 42 at the second emission wavelength ⁇ 0 , ⁇ which is taken here as the reference wavelength with respect to which all time offsets will be calculated.
  • transverse offsets 81, 83 depend in particular on:
  • the optical refractive index of the lens 42 as a function of the wavelength that is to say the material constituting this lens
  • the geometry of the lens 42 in particular the radii of curvature of its two faces 45, 46 and its thickness at the center 48 (see FIG. 5);
  • the deflection direction ⁇ 2 for the reference wavelength corresponding to the given pixel of the image.
  • the optical refractive index is higher in blue than in red, so that blue rays are more refracted than red rays through the lens 42.
  • the transverse offset 81 of the blue is positive (corresponding to an angular offset ⁇ 1 - ⁇ 2 positive, case of FIG. other transverse offsets, here the transverse offset 83 of the red is negative (corresponding to an angular offset ⁇ 3 - ⁇ 2 negative).
  • the third light source 33 (red) is activated by the control unit 20 before the second light source 32 (green). which is itself activated before the first light source 31 (blue).
  • the time offsets ⁇ ⁇ , At R respectively between the instant of activation te of the first light source 31 and the activation time tv of the second light source 32, and between the instant of activation RR of the third light source 33 and the activation time t v of the second light source 32 are determined by the control unit 20 as a function of the oscillation speeds with respect to the two oscillation axes 51, 52.
  • control unit 20 determines, for each pixel of the image, the activation instants t B , t v , t R as a function also of the optical and geometric characteristics of the lens 42, in particular as a function of its refractive index and its geometry (see above).
  • the resonance characteristics of the oscillating mirror 50 are known so that the variation of the rotational speed ⁇ ( ⁇ ) of the oscillating mirror 50 is known as a function of the time t (see above). It is therefore possible from the above relation to deduce the value of the time shift At R for the transverse shift dx R adapted to compensate for the chromaticism of the lens 42, here for the red. The same deduction can be made for the transverse shift dxe of blue compared to green.
  • the offsets temporal ⁇ , AÎR between the different activation times te,, ÎR are not linear either in time.
  • control unit 20 determines, in an advantageous embodiment, for each pixel of the image, the activation times ÎR, tv, and light sources 31, 32, 33 depending on the orientation of the oscillating plane mirror (s) 50 about the first and second oscillation axes 51, 52.
  • control unit 20 it is possible to provide a feedback loop enabling the control unit 20 to be servocontrolled as a function of a signal representative of the actual orientation of the oscillating mirror 50 with respect to a reference position, by example its rest position.
  • control unit can activate each light source independently of each other at temporally offset activation times which correspond exactly to the optimal deviation directions to compensate for the transverse color of the lens.
  • the second optical system could for example comprise several optical lenses.
  • the second optical system 90 may comprise two distinct optical lenses 91, 92 that have predetermined refractive indices and constringences so as to minimize the chromatic aberrations of the second optical system.
  • first optical lens 91 having a first constringence greater than 50 in absolute value
  • second optical lens 92 having a second constringence of less than 50%. absolute value
  • the first lens 91 may be made of crown glass and the second lens 92 of flint glass.
  • the radii of curvature and the thicknesses of the lenses 91, 92 can also be optimized.
  • the two lenses 91, 92 may be contiguous to each other (case of Figure 6) or separated. They may be made of an organic or polymeric material, such as polycarbonate or polymethylmethacrylate, or in a mineral material made of glass.
  • This may be advantageous for reducing, for the same pixel of the image, the angular offsets between the deflection directions of the different deviated source light beams, which avoids the overlap of the beams for two neighboring pixels.
  • the second optical system could include three or four thin lenses.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (30) de génération d'une image multicolore formée d'un ensemble de pixels (4) comportant des sources lumineuses (31, 32, 33), une unité de commande (20) activant, pour un pixel donné de l'image, chaque source à des instants d'activation (tB, tV, tR) respectifs, chaque source activée émettant un faisceau lumineux source (11, 12, 13) à une longueur d'onde d'émission (λ0,B, λ0,V, λ0,R), un premier système optique (34, 35, 36) dirigeant les faisceaux sources vers des moyens de déviation (50) déviant chaque faisceau source dans une direction de déviation (θ1, θ2, θ3), et un module de diffusion (40) interceptant chaque faisceau source dévié (71, 72, 73) pour générer un faisceau lumineux diffusé (7). Selon l'invention, l'unité de commande active les sources à des instants d'activation décalés temporellement de sorte que les faisceaux sources sont déviés dans des directions de déviation décalées angulairement.

Description

DISPOSITIF DE GENERATION D'UNE IMAGE MULTICOLORE ET AFFICHEUR TETE-HAUTE COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF
DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des afficheurs et des écrans destinés à projeter des images multicolores.
Elle concerne plus particulièrement un dispositif de génération d'une image multicolore formée d'un ensemble de pixels.
Elle concerne également un afficheur tête-haute comportant un tel dispositif.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
On connaît un dispositif de génération d'une image multicolore formée d'un ensemble de pixels comportant :
une pluralité de sources lumineuses monochromatiques à des longueurs d'onde d'émission différentes ;
une unité de commande adaptée à activer, pour un pixel donné de ladite image, chaque source lumineuse à des instants d'activation respectifs, chaque source lumineuse émettant, lorsqu'elle est activée par ladite unité de commande, un faisceau lumineux source à ladite longueur d'onde d'émission ;
- un premier système optique dirigeant lesdits faisceaux lumineux sources émis vers des moyens de déviation de faisceau adaptés à dévier chaque faisceau lumineux source dans une direction de déviation variable en fonction du temps.
Dans un dispositif de ce type, les faisceaux lumineux sources sont émis simultanément à des instants d'activation identiques pour un pixel donné de l'image et sont déviés dans la même direction de déviation vers un panneau d'affichage transparent sur lequel est formée l'image multicolore.
Afin d'augmenter l'ouverture d'illumination des faisceaux lumineux sources, on peut prévoir en outre d'utiliser dans le dispositif, en lieu et place du panneau d'affichage transparent, un diffuseur interceptant chaque faisceau lumineux source dévié et générant, à partir de celui-ci, un faisceau lumineux diffusé présentant une direction principale de diffusion.
Toutefois, l'utilisation d'un tel diffuseur entraîne que les faisceaux lumineux diffusés à une même longueur d'onde d'émission présentent des directions principales de diffusion différentes. L'image multicolore générée par le dispositif change donc de couleur en fonction de l'angle de vue sous lequel un individu regarderait le diffuseur.
Ainsi, le dispositif comporte de préférence un second système optique agencé par rapport auxdits moyens de déviation de faisceau de sorte que les faisceaux lumineux diffusés à une même longueur d'onde d'émission présentent des directions principales de diffusion sensiblement parallèles.
Cependant, le second système optique présente généralement des aberrations optiques, et en particulier des aberrations chromatiques, axiale et transversale, de sorte que les faisceaux lumineux diffusés aux différentes longueurs d'onde sont séparés spatialement en aval du diffuseur et du second système optique.
L'image multicolore générée par le dispositif de génération d'images peut alors présenter des pixels irisés, ce qui dégrade la qualité des images générées.
OBJET DE L'INVENTION
Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un dispositif de génération d'images permettant de compenser, voire d'éliminer, les effets des aberrations chromatiques.
Plus particulièrement, on propose selon l'invention un dispositif de génération d'une image multicolore formée d'un ensemble de pixels comportant :
une pluralité de sources lumineuses monochromatiques à des longueurs d'onde d'émission différentes ;
une unité de commande adaptée à activer, pour un pixel donné de ladite image, chaque source lumineuse à des instants d'activation respectifs, chaque source lumineuse émettant, lorsqu'elle est activée par ladite unité de commande, un faisceau lumineux source à ladite longueur d'onde d'émission ;
un premier système optique dirigeant lesdits faisceaux lumineux sources émis vers des moyens de déviation de faisceau adaptés à dévier chaque faisceau lumineux source dans une direction de déviation variable en fonction du temps ; et
un module de diffusion interceptant chaque faisceau lumineux source dévié dans une direction de déviation donnée pour générer un faisceau lumineux diffusé présentant une direction principale de diffusion, ledit module de diffusion comprenant : un diffuseur adapté à diffuser lesdits faisceaux lumineux sources déviés, et
un second système optique agencé par rapport auxdits moyens de déviation de faisceau de sorte que les faisceaux lumineux diffusés à une même longueur d'onde d'émission présentent des directions principales de diffusion sensiblement parallèles.
Selon l'invention, ladite unité de commande active, pour ledit pixel donné de l'image, lesdites sources lumineuses à des instants d'activation respectifs décalés temporellement les uns par rapport aux autres de sorte que les faisceaux lumineux sources émis vers lesdits moyens de déviation de faisceau sont déviés dans des directions de déviation décalées angulairement les unes par rapport aux autres.
Ainsi, grâce au décalage temporel des instants d'activation des différentes sources lumineuses par l'unité de commande, les directions de déviation de faisceau pour les différentes longueurs d'onde peuvent être décalés de sorte que lesdites directions principales de diffusion aux différentes longueurs d'onde soient sensiblement parallèles les unes aux autres.
En d'autres termes, on compense le chromatisme du second système optique en avançant ou retardant le déclenchement des sources lumineuses les unes par rapport aux autres.
L'unité de commande est donc adaptée à calculer, pour chaque pixel donné, des avances ou ces retards de déclenchement des sources lumineuses pour que les écarts entre les directions de déviation de faisceau aux différentes longueurs d'onde, c'est-à-dire finalement les écarts des angles que font ces directions de déviation avec un axe optique du second système optique, compensent les décalages spatiaux entre les faisceaux lumineux diffusés correspondant audit pixel donné.
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositif conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
lesdits moyens de déviation de faisceau comprennent un miroir plan mobile en rotation autour d'un premier axe d'oscillation et d'un deuxième axe d'oscillation perpendiculaire au premier axe d'oscillation, ledit miroir plan réfléchissant lesdits faisceaux lumineux sources dans lesdites directions de déviation en fonction de son orientation ;
lesdits moyens de déviation de faisceau comprennent un premier miroir plan mobile en rotation autour d'un premier axe d'oscillation et un deuxième miroir plan mobile en rotation autour d'un deuxième axe d'oscillation perpendiculaire au premier axe d'oscillation, ledit premier miroir plan réfléchissant lesdits faisceaux lumineux sources en direction dudit deuxième miroir plan en fonction d'une première orientation et ledit deuxième miroir plan réfléchissant lesdits faisceaux lumineux sources dans lesdites directions de déviation en fonction d'une deuxième orientation ;
- l'unité de commande détermine, pour ledit pixel donné de l'image, lesdits instants d'activation respectifs desdites sources lumineuses en fonction des vitesses d'oscillation du ou des miroirs plan autour du premier et du deuxième axe d'oscillation ;
l'unité de commande détermine, pour ledit pixel donné de l'image, lesdits instants d'activation respectifs desdites sources lumineuses en fonction de l'orientation du ou des miroirs plan autour du premier et du deuxième axe d'oscillation ;
ledit second système optique comprend une lentille unique ;
ladite lentille est placée en aval dudit diffuseur ;
- ledit diffuseur est plan et présente une première face tournée vers les moyens de déviation de faisceau et une deuxième face opposée à la première face, et ladite lentille est accolée sur ladite deuxième face ;
l'unité de commande détermine, pour ledit pixel donné de l'image, lesdits instants d'activation respectifs desdites sources lumineuses en fonction également des caractéristiques optiques et géométriques de ladite lentille.
L'invention propose également un afficheur tête-haute comportant un dispositif de génération d'une image multicolore tel que défini ci-dessus.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
la figure 1 est une vue d'ensemble en coupe partielle d'un véhicule automobile comportant un afficheur tête-haute comportant un dispositif de génération d'images selon l'invention ;
la figure 2 est une vue schématique du dispositif de génération d'images de la figure 1 ;
la figure 3 représente une vue en coupe d'un module de diffusion incorporé dans le dispositif de génération d'images de la figure 2 ;
la figure 4 est une vue éclatée montrant les moyens de déviation de faisceau et le module de diffusion de la figure 3 ;
la figure 5 est un schéma optique de la figure 3 montrant comment le décalage angulaire des directions de déviation permet de compenser les décalages transversaux dus au chromatisme du module de diffusion ;
la figure 6 représente une vue en coupe d'un doublet de lentilles pouvant entrer dans la réalisation d'un module de diffusion selon un autre mode de réalisation.
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 afficheur 1 tête-haute équipant un véhicule, ici un véhicule automobile 2.
De manière générale, cet afficheur 1 est destiné à projeter des images dans le champ de vision d'un individu 3 situé à l'intérieur du véhicule 2 (on a représenté sur la figure 1 que l'un des yeux de l'individu 3). On considérera dans la suite de la description que cet individu 3 est le conducteur du véhicule automobile 2.
Ces images peuvent comprendre par exemple des informations relatives au véhicule 2 (vitesse, régime moteur, niveau d'essence, distance par rapport aux autres véhicules, etc ..) ou encore des instructions quant à l'itinéraire à suivre par le véhicule 2 (en association avec un système de navigation embarquée par exemple).
Pour projeter ces images, l'afficheur 1 comporte un dispositif de génération d'images destiné à générer une ou plusieurs images, en particulier des images multicolores, chaque image étant formée d'un ensemble de pixels.
Le dispositif de génération d'images 30 reçoit des signaux en provenance de l'ordinateur de bord (non représenté) du véhicule 2 et génère en fonction de ces signaux, à partir de chaque pixel de l'image générée (voir par exemple le pixel 4 de la figure 1 ), un faisceau lumineux primaire 7 (seul un rayon lumineux primaire partant du pixel 4 de l'image est représenté sur la figure 1 ) représentant une scène à projeter dans le champ de vision du conducteur 3.
À cet effet, l'afficheur 1 comporte également un système optique de projection de la scène au conducteur 3 situé à l'intérieur du véhicule 2.
Ce système optique de projection comprend notamment un miroir de renvoi 8 et un combineur 9 (voir figure 1 ).
Le miroir de renvoi 8 est ici un miroir sphérique mais en variante, il pourrait être un miroir plan ou bien un miroir de forme parabolique, elliptique ou asphérique.
Comme représenté sur la figure 1 , le miroir de renvoi e intercepte le faisceau lumineux primaire 7 généré et réfléchit le faisceau lumineux primaire 7 vers le combineur 9.
Le combineur 9 est ici disposé entre le pare-brise 23 du véhicule 2 et les yeux du conducteur 3 et est monté sur un socle 14 placé dans une planche de bord 15 du véhicule 2.
Avantageusement, on pourrait prévoir entre le combineur et le socle, des moyens de réglage du combineur permettant de modifier sa position et/ou son orientation par rapport à la planche de bord.
Le combineur 9 intercepte le faisceau lumineux primaire 7 réfléchi par le miroir de renvoi 8 et le réfléchit lui-même en direction du conducteur 3 de manière à former une image 16 de la scène générée par le dispositif de génération d'images 30 qui est visible par le conducteur 3.
De manière avantageuse, le dispositif de génération d'images 30, le miroir de renvoi 8 et le combineur 9 sont agencés les uns par rapport aux autres pour que l'afficheur 1 projette l'image 16 de la scène dans le champ de vision du conducteur 3 mais à l'extérieur du véhicule 2, ici au niveau de l'avant du capot 17 du véhicule 2.
Cette image 16 de la scène est formée, dans une direction privilégiée 18, à une distance du conducteur 3 qui est généralement comprise entre 1 ,8 et 2,5 mètres.
Comme le combineur 9 est partiellement transparent, l'image 1 6 de la scène est visible par le conducteur 3 sans que celui-ci n'ait à détourner de manière trop importante le regard de la route lorsqu'il est en situation de conduite.
On va maintenant décrire plus en détail, en référence aux figures 2 à 5, la structure et le fonctionnement du dispositif de génération d'images selon l'invention.
Comme représenté sur la figure 2, ce dispositif de génération d'images 30 comporte tout d'abord une pluralité de sources lumineuses 31 , 32, 33 monochromatiques, ici au nombre de trois.
Dans la présente demande, on considère que ces sources lumineuses 31 , 32, 33 sont monochromatiques dans la mesure où leur spectre d'émission présente un pic d'émission (valeur maximale d'intensité) pour une longueur d'onde émission précise λ0 ayant une largeur spectrale Δλ0 tel que (λ0)2 / Δλ0 » 1 micron. En d'autres termes, on considéra qu'une source lumineuse est monochromatique si sa longueur de cohérence temporelle est supérieure à 1 micron.
Une source lumineuse émettant un rayonnement laser est un exemple de source monochromatique.
Les sources lumineuses 31 , 32, 33 du dispositif de génération d'images sont ici trois diodes laser émettant à des longueurs d'onde différentes, respectivement dans le bleu (Â0,B = 470 nm), le vert (λ0,ν = 532 nm), et le rouge
De préférence, les longueurs d'onde d'émission des différentes sources lumineuses sont choisies de manière à maximiser l'espace des couleurs accessibles par superposition d'une ou plusieurs longueurs d'onde.
Ces sources lumineuses 31 , 32, 33 sont activées par une unité de commande 20 qui reçoit des signaux de l'ordinateur de bord (non représenté) du véhicule 2.
Chaque source lumineuse 31 , 32, 33 émet, lorsqu'elle est activée par l'unité de commande 20, un faisceau lumineux source 1 1 , 1 2, 1 3 à la longueur d'onde d'émission correspondante de la source. Le premier faisceau lumineux source 1 1 est donc bleu à la longueur d'onde Â0,B, le deuxième faisceau lumineux source 12 est donc vert à la longueur d'onde λ0,ν, le troisième faisceau lumineux source 13 est donc rouge à la longueur d'onde Â0,R.
De préférence, il est prévu des moyens de collimation disposés juste en aval des sources lumineuses 31 , 32, 33 pour collimater les faisceaux lumineux sources 1 1 , 12, 13 qui en sortie des sources lumineuses 31 , 32, 33 sont fortement divergents.
Les faisceaux lumineux sources 1 1 , 12, 13 sont ici trois faisceaux parallèles séparés latéralement les uns des autres du fait de la séparation des sources lumineuses 31 , 32, 33.
Le dispositif de génération d'images 30 comporte un premier système optique 34, 35, 36 pour superposer et diriger les trois faisceaux lumineux sources 1 1 , 12, 13 émis par les sources lumineuses 31 , 32, 33 vers des moyens de déviation de faisceau 50.
Dans le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 2, ce premier système optique comprend trois miroirs 34, 35, 36.
De préférence, ces miroirs 34, 35, 36 sont des miroirs dichroïques plans, orientés par exemple à 45° par rapport à la direction de propagation des faisceaux lumineux sources 1 1 , 12, 13 de sorte que ceux-ci sont réfléchis avec un angle de 90° vers les moyens de déviation de faisceau 50.
De plus, les miroirs 35, 36, 37 sont de préférence agencés par rapport aux sources lumineuses 1 1 , 12, 13 et les uns par rapport aux autres de sorte que les faisceaux lumineux sources 1 1 , 12, 13 se superposent et forment alors ensemble un faisceau lumineux polychromatique.
Ces moyens de déviation de faisceau 50 dévient alors chaque faisceau lumineux source 1 1 , 12, 13 dans une direction de déviation variable en fonction du temps.
Les moyens de déviation de faisceau comprennent ici (voir figure 2) un miroir oscillant 50 plan mobile en rotation autour de deux axes d'oscillation croisés : un premier axe d'oscillation 51 et un deuxième axe d'oscillation 52 qui est perpendiculaire au premier axe d'oscillation 51 .
Ce miroir oscillant 50 bi-dimensionnel peut par exemple être du type « MEMS » (acronyme anglais pour « Micro-Electromechanical System »).
Un tel miroir oscillant 50 MEMS présente selon l'un des axes d'oscillation 51 , 52 un mouvement d'oscillation uniforme à une fréquence basse, généralement inférieure à 1000 Hz, typiquement comprise entre 50 et 100 Hz.
Selon l'autre des axes d'oscillation 51 , 52, le miroir oscillant 50 MEMS présente un mouvement d'oscillation résonant à une fréquence élevée, généralement supérieure à 10 kHz, ici comprise entre 20 et 30 kHz. Du fait de la résonance, la vitesse de rotation du miroir oscillant 50 selon ce dernier axe n'est pas uniforme mais est non linéaire :
elle est nulle en bord de mouvement, lorsque l'angle de rotation (par rapport à une position de repos) du miroir oscillant 50 est le plus grand, et
- elle augmente pour atteindre une valeur maximale à sa position de repos, puis
elle diminue pour atteindre une vitesse nulle sur l'autre bord du mouvement.
Comme représenté sur la figure 2, les faisceaux lumineux sources 1 1 , 12, 13 sont incidents sur le miroir oscillant 50 en un même point de croisement 53 du miroir oscillant 50 correspondant à l'intersection des axes d'oscillation 51 , 52.
Le miroir oscillant 50 réfléchit alors les faisceaux lumineux sources 1 1 , 12, 13 dans des directions de déviation respectives en fonction de l'orientation (i.e. des angles) du miroir oscillant 50 par rapport aux axes d'oscillation 51 , 52. Les faisceaux lumineux sources 1 1 , 12, 13 réfléchis et déviés par le miroir oscillant 50 seront respectivement référencés 71 , 72, 73 dans la suite de la description.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de déviation de faisceau peuvent comprendre deux miroirs MEMS : un premier miroir plan mobile en rotation autour d'un premier axe d'oscillation et un deuxième miroir plan mobile en rotation autour d'un deuxième axe d'oscillation perpendiculaire au premier axe d'oscillation. Dans ce cas, le premier miroir plan réfléchit les faisceaux lumineux sources en direction du deuxième miroir plan en fonction d'une première orientation par rapport au premier axe d'oscillation et le deuxième miroir plan réfléchit les faisceaux lumineux sources réfléchis par le premier miroir plan dans des directions de déviation qui dépendent d'une deuxième orientation par rapport au deuxième axe d'oscillation.
Grâce aux mouvements de rotation croisés du miroir oscillant 50 autour des deux axes d'oscillation 51 , 52, les faisceaux lumineux sources déviés 71 , 72, 73 présentent des directions de déviation variables en fonction du temps et ici périodiques en fonction du mouvement d'oscillation du miroir oscillant 50. Les faisceaux lumineux sources déviés 71 , 72, 73 effectuent donc un mouvement de balayage (voir trait 5 sur la figure 2).
Le dispositif de génération d'images 30 comporte alors également un module de diffusion 40 destiné à intercepter chaque faisceau lumineux source dévié 71 , 72, 73 dans une direction de déviation donnée pour générer un faisceau lumineux diffusé présentant une direction principale de diffusion.
Ce module de diffusion 40 comporte, d'une part, un diffuseur 41 , et, d'autre part, un second système optique 42 (voir figure 3) qui est formé dans le mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 5 par une lentille unique, de préférence convergente, par exemple de type plan-convexe.
La lentille 42 est ici placée en aval du diffuseur 41 mais, en variante, elle pourrait être placée en amont du diffuseur.
Le diffuseur 41 est ici un diffuseur du type « Multi-Lens Array » (MLA).
Un tel diffuseur est composé d'une multitude de micro-lentilles, d'un rayon donné et disposées les unes à côté des autres selon un arrangement régulier, par exemple du type nid d'abeille, tout en respectant un écart entre le centre de chaque micro-lentille d'environ 100 μηι. Ce type de diffuseur permet d'ouvrir l'indicatrice de diffusion des faisceaux lumineux sources déviés 71 , 72, 73 incidents sur le diffuseur 41 en les défocalisant, l'angle d'ouverture du cône de diffusion étant directement lié à la distance focale de chaque micro-lentille).
Comme le montre plus précisément la figure 4 qui est une vue éclatée montrant le miroir oscillant 50, et le module de diffusion de la figure 3 où le diffuseur 41 a été séparé de la lentille 42, le diffuseur 41 est de préférence plan et présente une première face 43 tournée vers le miroir oscillant 50 et une deuxième face 44 opposée à la première face 43, et la lentille 42 est accolée sur cette deuxième face 44, ici par la face plane 45 de la lentille 42 opposée à sa face convexe 46.
Le diffuseur 41 du module de diffusion 40 est destiné à diffuser les faisceaux lumineux sources déviés par le miroir oscillant 50.
On a représenté à titre d'exemple sur cette figure 4 un faisceau lumineux source dévié 74 (par exemple émis par la deuxième source lumineuse émettant dans le vert) par le miroir oscillant 50 en direction du diffuseur 41 selon une direction de déviation donnée est diffusé au travers du diffuseur 41 (voir rayons 75 et 76 sur la figure 4).
De manière connue, et comme le montre bien la figure 4, la lentille 42 est agencée par rapport au miroir oscillant 50 de sorte que les faisceaux lumineux diffusés 7 à une même longueur d'onde d'émission présentent des directions principales de diffusion sensiblement parallèles.
En d'autres termes, dans le mode de réalisation particulier décrit ici, la lentille 42 est disposée de sorte que son foyer objet est confondu avec le point de croisement 53 du miroir oscillant 50 d'où est réfléchi l'ensemble des faisceaux lumineux sources déviés 71 , 72, 73.
À partir du schéma optique de la figure 4, on comprend que si les faisceaux lumineux déviés 71 , 72, 73 à différentes longueurs d'onde sont déviés dans des directions de déviation identiques, alors les faisceaux lumineux diffusés 7 aux différentes longueurs d'onde seront non seulement séparés spatialement, mais aussi diffusés dans des directions principales de diffusion différentes.
Ceci est dû au fait que le second système optique, ici la lentille 42 plan-convexe présente de l'aberration chromatique.
C'est donc un objectif de l'invention de réduire voire de supprimer l'effet du chromatisme de sorte que les rayons diffusés 7 aux différentes longueurs d'onde sont confondus (cas de la figure 4).
À cet effet, il est prévu selon l'invention que pour un pixel donné de l'image, l'unité de commande 20 active les sources lumineuses 31 , 32, 33 à des instants d'activation tB, tv, tR respectifs décalés temporellement les uns par rapport aux autres de sorte que les faisceaux lumineux sources 1 1 , 12, 13 émis vers les moyens de déviation de faisceau 50 sont déviés dans des directions de déviation décalées angulairement les unes par rapport aux autres.
En d'autres termes, l'unité de commande 20 est adaptée à désynchroniser les impulsions laser entre les diodes lasers rouge, verte et bleue, afin que pour un même pixel à l'arrivée, les faisceaux lumineux diffusés émergent dans la même direction de ce même pixel. Il s'agit donc d'avancer ou de retarder le déclenchement des sources lumineuses les unes par rapport aux autres en fonction de la valeur du défaut de chromatisme du second système optique 42.
La figure 5 permet de comprendre comment peuvent être déterminés les décalages temporels entre les différentes sources lumineuses 31 , 32, 33.
Par souci de simplicité, on n'a représenté sur la figure 5 que la lentille 42 ainsi que les trois faisceaux lumineux sources déviés 71 , 72, 73 issus respectivement de la première source lumineuse 31 (diode laser bleue), de la deuxième source lumineuse 32 (diode laser verte), et de la troisième source lumineuse 33 (diode laser rouge).
Ces trois faisceaux lumineux sources déviés 71 , 72, 73 sont déviés par le miroir oscillant 50 à partir du point de croisement 53 dans trois directions de déviation décalées angulairement et repérées respectivement par les trois angles θι , θ2, θ3 par rapport à l'axe optique 47 de la lentille 42 du module de diffusion 40.
Ces trois faisceaux lumineux sources déviés 71 , 72, 73 sont donc incidents sur la face plane 45 de la lentille 42 en des points différents de cette face plane 45 qui sont décalés transversalement {i.e. selon une direction perpendiculaire à l'axe optique 47 de la lentille 42).
On référencera par les signes de référence 81 , 83 et on notera dxe, dxR les décalages transversaux respectivement entre le faisceau lumineux source dévié 71 à la première longueur d'onde (bleu) et le faisceau lumineux source dévié 72 à la deuxième longueur d'onde (vert), et entre le faisceau lumineux source dévié 73 à la troisième longueur d'onde (rouge) et le faisceau lumineux source dévié 72 à la deuxième longueur d'onde (vert).
Comme indiqué plus haut, la lentille 42 est située à une distance D (référencée 80 sur la figure 5) du point de croisement 53 égale à la distance focale objet de la lentille 42, et plus précisément à la distance focale objet de la lentille 42 à la deuxième longueur d'onde d'émission λ0,ν qui est prise ici comme longueur d'onde de référence par rapport à laquelle tous les décalages temporels seront calculés.
Pour un pixel donné 4 d'où émerge le faisceau lumineux diffusé 7, il est possible, en utilisant le principe de retour inverse de la lumière, de calculer les décalages transversaux 81 , 83.
Ces décalages transversaux 81 , 83 dépendent en particulier :
de l'indice de réfraction optique de la lentille 42 en fonction de la longueur d'onde, c'est-à-dire du matériau constituant cette lentille ;
de la géométrie de la lentille 42, notamment les rayons de courbures de ses deux faces 45, 46 et son épaisseur au centre 48 (voir figure 5) ; et
de la direction de déviation θ2 pour la longueur d'onde de référence, correspondant au pixel donné de l'image.
De manière générale, l'indice de réfraction optique est plus élevé dans le bleu que dans le rouge, de sorte que les rayons bleus sont plus réfractés que les rayons rouges par la lentille 42. Ainsi, généralement, si l'un des décalages transversaux, par exemple le décalage transversal 81 du bleu, est positif (correspondant à un décalage angulaire Θ1 -Θ2 positif ; cas de la figure 5) alors l'autre des décalages transversaux, ici le décalage transversal 83 du rouge est négatif (correspondant à un décalage angulaire θ3-θ2 négatif).
Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure 5 pour la direction de déviation de référence θ2 pour le vert, la troisième source lumineuse 33 (rouge) est activée par l'unité de commande 20 avant la deuxième source lumineuse 32 (vert) qui est elle-même activée avant la première source lumineuse 31 (bleu).
Les décalages temporels ΔΐΒ, AtR respectivement entre l'instant d'activation te de la première source lumineuse 31 et l'instant d'activation tv de la deuxième source lumineuse 32, et entre l'instant d'activation ÎR de la troisième source lumineuse 33 et l'instant d'activation tv de la deuxième source lumineuse 32 sont déterminés par l'unité de commande 20 en fonction des vitesses d'oscillation par rapport aux deux axes d'oscillation 51 , 52.
De préférence, l'unité de commande 20 détermine, pour chaque pixel de l'image, les instants d'activation tB, tv, tR en fonction également des caractéristiques optiques et géométriques de la lentille 42, en particulier en fonction de son indice de réfraction et de sa géométrie (cf. ci-dessus).
Ainsi, si l'on note ω(ΐ) la vitesse de rotation (ou d'oscillation) du miroir oscillant 50 à l'instant t, alors on peut calculer le décalage transversal dxR entre le faisceau lumineux source dévié 73 (angle θ3) à la troisième longueur d'onde (rouge) et le faisceau lumineux source dévié 72 (angle θ2) à la deuxième longueur d'onde (vert) par les relations simples suivantes :
dxR = D x {tan [92(tv)] - tan [93(tR)]},
= D x {tan [u}(tv)*tv + c] - tan [ω(ΐΒ)*ΐΒ + c]},
= D x {tan [u}(tv)*tv] - tan [ω(ΐν-ΔΐΒ)*ΐΒ]} avec c = 0.
Dans la deuxième expression ci-dessus, il est possible de choisir la constante c comme égale à 0 si l'on considère qu'à l'instant initial t = 0 le miroir oscillant 50 est tel que les angles θ-ι, θ2, et θ3 sont nuls, correspondant par exemple à la position de repos du miroir oscillant 50.
Les caractéristiques de résonnance du miroir oscillant 50 sont connues de sorte que la variation de la vitesse de rotation ω(ΐ) du miroir oscillant 50 est connue en fonction du temps t (voir ci-dessus). Il est donc possible à partir de la relation précédente de déduire la valeur du décalage temporel AtR pour le décalage transversal dxR adapté à compenser le chromatisme de la lentille 42, ici pour le rouge. La même déduction peut s'opérer pour le décalage transversal dxe du bleu par rapport au vert.
En pratique, comme la vitesse d'oscillation ω(ΐ) du miroir oscillant 50 n'est pas linéaire et comme les aberrations chromatiques sont d'autant plus importante que l'angle de déviation Θ est grand (en valeur absolue), les décalages temporels ΔΪΒ, AÎR entre les différents instants d'activation te, , ÎR ne sont pas linéaires non plus dans le temps.
Afin de corriger l'éventuelle dérive de la vitesse d'oscillation du miroir oscillant 50, l'unité de commande 20 détermine, dans un mode de réalisation avantageux, pour chaque pixel de l'image, les instants d'activation ÎR, tv, te des sources lumineuses 31 , 32, 33 en fonction de l'orientation du ou des miroirs plan oscillant 50 autour du premier et du deuxième axe d'oscillation 51 , 52.
Dans ce mode de réalisation, on peut prévoir de réaliser une boucle de rétroaction permettant d'asservir l'unité de commande 20 en fonction d'un signal représentatif de l'orientation réelle du miroir oscillant 50 par rapport à une position de référence, par exemple sa position de repos.
De cette façon, l'unité de commande peut activer chaque source lumineuse indépendamment l'une de l'autre à des instants d'activation décalés temporellement qui correspondent exactement aux directions de déviation optimales pour compenser le chromatisme transversale de la lentille.
La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.
Dans un autre mode de réalisation, le second système optique pourrait par exemple comprendre plusieurs lentilles optiques.
En particulier, comme représenté sur la figure 6, le second système optique 90 peut comprendre deux lentilles optiques 91 , 92 distinctes qui présentent des indices de réfraction et des constringences prédéterminées de manière à minimiser les aberrations chromatiques du second système optique.
On peut prévoir d'utiliser une première lentille optique 91 présentant une première constringence supérieure à 50 en valeur absolue, et une deuxième lentille optique 92 présentant une deuxième constringence inférieure à 50 en valeur absolue. Par exemple, la première lentille 91 peut être en verre crown et la deuxième lentille 92 en verre flint.
Afin de réduire les aberrations chromatiques du second système optique 90, les rayons de courbure et les épaisseurs des lentilles 91 , 92 peuvent également être optimisés.
Les deux lentilles 91 , 92 peuvent être accolées l'une à l'autre (cas de la figure 6) ou séparées. Elles peuvent être réalisées dans un matériau organique ou polymère, tel que le polycarbonate ou le polyméthacrylate de méthyle, ou bien dans un matériau minéral en verre.
Grâce à un second système optique qui présente des aberrations chromatiques réduites, il est possible de réduire, pour un pixel donné de l'image, les décalages temporels entre les différents instants d'activation des sources lumineuses.
Ceci peut être avantageux pour réduire, pour un même pixel de l'image, les décalages angulaires entre les directions de déviation des différents faisceaux lumineux sources déviés, ce qui évite le chevauchement des faisceaux pour deux pixels voisins.
Dans d'autres modes de réalisation, le second système optique pourrait comprendre trois ou quatre lentilles minces.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (30) de génération d'une image multicolore formée d'un ensemble de pixels (4) comportant :
une pluralité de sources lumineuses (31 , 32, 33) monochromatiques à des longueurs d'onde d'émission (Â0,B, λ0,ν, A0,R) différentes ;
une unité de commande (20) adaptée à activer, pour un pixel (4) donné de ladite image, chaque source lumineuse (31 , 32, 33) à des instants d'activation (te, , ÎR) respectifs, chaque source lumineuse (31 , 32, 33) émettant, lorsqu'elle est activée par ladite unité de commande (20), un faisceau lumineux source (1 1 , 12, 1 3) à ladite longueur d'onde d'émission (Â0,B, λ0,ν, A0,R) ;
un premier système optique dirigeant lesdits faisceaux lumineux sources (1 1 , 1 2, 1 3) émis vers des moyens de déviation de faisceau (50) adaptés à dévier chaque faisceau lumineux source (1 1 , 1 2, 1 3) dans une direction de déviation (θ-ι , θ2, θ3) variable en fonction du temps ; et
un module de diffusion (40) interceptant chaque faisceau lumineux source dévié (71 , 72, 73) dans une direction de déviation (θ-ι , θ2, θ3) donnée pour générer un faisceau lumineux diffusé (7) présentant une direction principale de diffusion, ledit module de diffusion (40) comprenant :
un diffuseur (41 ) adapté à diffuser lesdits faisceaux lumineux sources déviés (71 , 72, 73), et
un second système optique (42) agencé par rapport auxdits moyens de déviation de faisceau (50) de sorte que les faisceaux lumineux diffusés (7) à une même longueur d'onde d'émission (Â0,B, λ0,ν,
Â0,R) présentent des directions principales de diffusion sensiblement parallèles ;
caractérisé en ce que, pour ledit pixel (4) donné de l'image, ladite unité de commande (20) active lesdites sources lumineuses (31 , 32, 33) à des instants d'activation (tB, tv, tR) respectifs décalés temporellement les uns par rapport aux autres de sorte que les faisceaux lumineux sources (1 1 , 1 2, 1 3) émis vers lesdits moyens de déviation de faisceau (50) sont déviés dans des directions de déviation (θ-ι , θ2, θ3) décalées angulairement les unes par rapport aux autres.
2. Dispositif (30) selon la revendication 1 , dans lequel lesdits moyens de déviation de faisceau (50) comprennent un miroir oscillant (50) plan mobile en rotation autour d'un premier axe d'oscillation (51 ) et d'un deuxième axe d'oscillation (52) perpendiculaire au premier axe d'oscillation (51 ), ledit miroir plan réfléchissant lesdits faisceaux lumineux sources (1 1 , 12, 13) dans lesdites directions de déviation (θ-ι, θ2, θ3) en fonction de son orientation.
3. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel lesdits moyens de déviation de faisceau comprennent un premier miroir plan mobile en rotation autour d'un premier axe d'oscillation et un deuxième miroir plan mobile en rotation autour d'un deuxième axe d'oscillation perpendiculaire au premier axe d'oscillation, ledit premier miroir plan réfléchissant lesdits faisceaux lumineux sources en direction dudit deuxième miroir plan en fonction d'une première orientation et ledit deuxième miroir plan réfléchissant lesdits faisceaux lumineux sources dans lesdites directions de déviation en fonction d'une deuxième orientation.
4. Dispositif (30) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'unité de commande (20) détermine, pour ledit pixel (4) donné de l'image, lesdits instants d'activation (tB, tv, tR) respectifs desdites sources lumineuses (31 , 32, 33) en fonction des vitesses d'oscillation (ω) du ou des miroirs (50) plan autour du premier et du deuxième axe d'oscillation (51 , 52).
5. Dispositif (30) selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel l'unité de commande (20) détermine, pour ledit pixel (4) donné de l'image, lesdits instants d'activation (tB, tv, tR) respectifs desdites sources lumineuses (31 , 32, 33) en fonction de l'orientation du ou des miroirs (50) plan autour du premier et du deuxième axe d'oscillation (51 , 52).
6. Dispositif (30) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit second système optique comprend une lentille (42) unique.
7. Dispositif (30) selon la revendication 6, dans lequel ladite lentille (42) est placée en aval dudit diffuseur (41 ).
8. Dispositif (30) selon la revendication 7, dans lequel ledit diffuseur (41 ) est plan et présente une première face (43) tournée vers les moyens de déviation de faisceau (50) et une deuxième face (44) opposée à la première face (43), et ladite lentille (42) est accolée sur ladite deuxième face (44).
9. Dispositif (30) selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel l'unité de commande (20) détermine, pour ledit pixel (4) donné de l'image, lesdits instants d'activation (tB, tv, tR) respectifs desdites sources lumineuses (31 , 32, 33) en fonction également des caractéristiques optiques et géométriques de ladite lentille (42).
10. Afficheur tête-haute (1 ) comportant un dispositif (30) de génération d'une image multicolore selon l'une des revendications 1 à 9.
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