FR3069655A1 - Unite de generation d'image et afficheur tete haute muni d'une telle unite de generation d'image - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une unité de génération d'image (10) comprenant : - un écran (12), au moyen duquel est générée une image à afficher, et - un dispositif de rétro-éclairage (11) comportant au moins une source (110) de lumière ainsi qu'un système optique (113, 114) configuré pour, à partir de la lumière émise par la source, produire un faisceau lumineux d'éclairage (F) de l'écran. Selon l'invention, l'unité de génération d'image comprend en outre des moyens de réglage (13) pour modifier l'orientation du faisceau lumineux d'éclairage par rapport à l'écran, lesdits moyens de réglage laissant ladite source fixe par rapport audit système optique. L'invention concerne aussi un afficheur tête haute muni d'une telle unité de génération d'image.
Description
Unité de aénération d’imaae et afficheur tête haute muni d’une telle unité de aénération d’imaae
Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne une unité de génération d’image, utilisée notamment dans un afficheur tête haute pour véhicule.
Elle concerne plus particulièrement une unité de génération d’image comprenant :
- un écran, au niveau duquel est générée une image à afficher, et
- un dispositif de rétro-éclairage comportant au moins une source de lumière ainsi qu’un système optique configuré pour, à partir de la lumière émise par la source, produire un faisceau lumineux d’éclairage de l’écran.
L’invention concerne également un afficheur tête haute comprenant une telle unité de génération d’image.
L’invention s’applique particulièrement avantageusement dans le cas où l’on souhaite régler la position d’une zone oculaire, au niveau de laquelle un utilisateur doit placer son œil pour pouvoir visualiser l’image produite par l’unité de génération d’image.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Pour le conducteur d’un véhicule automobile, il est particulièrement confortable de pouvoir visualiser des informations relatives au fonctionnement du véhicule, relatives à une voie de circulation faisant face au véhicule, ou autres, sans avoir pour cela à détourner son regard de cette voie de circulation.
Il est connu dans ce but d’équiper le véhicule avec un afficheur dit tête haute comprenant :
- une unité de génération d’image telle que décrite ci-dessus, et
- un système optique de projection, pour projeter le faisceau lumineux issu de l’écran de cette unité de génération d’image vers une lame partiellement transparente disposée devant les yeux du conducteur (réalisée par exemple au moyen du pare-brise du véhicule), de manière à former, par réflexion par ladite lame, une image virtuelle de l’écran.
L’image virtuelle, comportant les informations à afficher, se superpose alors visuellement à l’environnement faisant face au véhicule.
Pour que le conducteur puisse effectivement visualiser cette image virtuelle, ses yeux doivent être situés dans une zone de l’espace, appelée ici zone oculaire, atteinte, en sortie de l’afficheur, par une partie au moins du faisceau lumineux émis par l’écran de l’unité de génération d’image (cette zone oculaire correspond par exemple à la pupille de sortie de l’afficheur).
Pour que l’afficheur puisse être utilisé par des conducteurs de tailles différentes, il est souhaitable de l’équiper d’un système permettant de modifier la position de cette zone oculaire.
Pour une unité de génération d’image, dans laquelle le système optique du dispositif de rétroéclairage est réalisé au moyen d’une lentille fortement convergente, appelée aussi condenseur, il est connu alors de déplacer la source de lumière par rapport au condenseur au moyen d’un moteur.
Mais modifier ainsi l’agencement interne du dispositif de rétro-éclairage modifie aussi l’uniformité et la qualité du faisceau lumineux destiné à éclairer l’écran.
Objet de l’invention
Dans ce contexte, la présente invention propose une unité de génération d’image telle que définie en introduction, comprenant en outre des moyens de réglage pour modifier l’orientation du faisceau lumineux d’éclairage par rapport à l’écran, lesdits moyens de réglage laissant ladite source fixe par rapport audit système optique.
Ces moyens de réglage permettent de modifier l’angle d’incidence formé entre une direction moyenne de propagation du faisceau lumineux d’éclairage, et une direction normale à cet écran. Modifier cet angle d’incidence a pour effet de modifier la direction moyenne présentée par le faisceau lumineux qui émerge de de l’écran. Lorsque l’unité de génération d’image est installée dans un afficheur tête haute, cela permet alors d’ajuster la position de la zone oculaire, atteinte en sortie de l’afficheur par ce faisceau lumineux.
Par ailleurs, le fait de laisser ladite source fixe par rapport audit système optique permet, lors d’un tel réglage, que le faisceau lumineux destiné à éclairer à l’écran conserve les mêmes caractéristiques, notamment un niveau d’homogénéité d’éclairage donné.
Les moyens de réglage mentionnés ci-dessus peuvent par exemple comprendre une liaison pivot autorisant une rotation de l’ensemble du dispositif de rétro-éclairage par rapport à l’écran.
Les moyens de réglage peuvent aussi comprendre un prisme disposé sur le trajet du faisceau lumineux d’éclairage, entre le dispositif de rétro-éclairage et l’écran, le prisme étant monté mobile en rotation par rapport à l’écran autour d’un axe de rotation.
Dans ces deux cas, la structure de l’unité de génération d’image est avantageusement simple et compacte. Elle est en particulier plus compacte que dans le cas d’un réglage d’orientation du faisceau lumineux d’éclairage réalisé au moyen d’un miroir plan pivotant.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de l’unité de génération d’image conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- l’axe de rotation du prisme est parallèle à une arête du prisme ;
- une distance séparant le prisme de l’écran est inférieure à un écart maximal prédéterminé ;
- le faisceau lumineux d’éclairage s’étend transversalement sur une largeur donnée, et ledit écart maximal est égal à ladite largeur ;
- ledit écart maximal est inférieur à la moitié de ladite largeur ;
- le système optique du dispositif de rétro-éclairage comprend un réflecteur au moyen duquel est produit le faisceau lumineux d’éclairage ;
- le faisceau lumineux d’éclairage est collimaté ;
- l’écran est un écran à cristaux liquides ;
- l’écran comprend une zone active pour la génération de l’image, et ladite largeur donnée sur laquelle le faisceau lumineux d’éclairage s’étend transversalement est inférieure à une dimension de la zone active de l’écran.
L’invention prévoit également un afficheur tête haute comprenant une unité de génération d’image telle que décrite ci-dessus.
On peut prévoir que l’afficheur tête haute comprenne en outre un système optique de projection, pour projeter le faisceau lumineux issu de l’écran de l’unité de génération d’image vers une lame partiellement transparente, de manière à former, par réflexion par ladite lame, une image virtuelle de l’écran.
On peut prévoir aussi que l’écran de l’unité de génération d’image soit fixe par rapport au système optique de projection, même lorsque la direction moyenne du faisceau lumineux d’éclairage est modifiée par rapport à l’écran.
Comme l’écran est fixe, une modification de la direction moyenne du faisceau lumineux d’éclairage permet, en sotie de l’afficheur, d’ajuster la position de la zone oculaire précitée, tout en maintenant l’image virtuelle (de l’écran) fixe dans l’environnement visualisé à travers la lame.
Il est prévu, de manière optionnelle, que le système optique de projection soit corrigé d’au moins une aberration optique (telle que aberration géométrique), ladite correction étant optimisée pour une position donnée de l’écran par rapport au système optique. Dans ce cas, maintenir l’écran fixe, au niveau de cette position donnée, permet en outre de maintenir une qualité de formation optimale de l’image virtuelle, même lorsque la direction moyenne du faisceau lumineux d’éclairage est ajustée.
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 :
- la figure 1 représente schématiquement un afficheur tête haute comprenant une unité de génération d’image qui met en œuvre les enseignements de l’invention ; et
- la figure 2 représente schématiquement, plus en détail, l’unité de génération d’image de la figure 1 ;
- la figure 3 représente schématiquement une unité de génération d’image selon un autre mode de réalisation ; et
- la figure 4 représente schématiquement une unité de génération d’image selon encore un autre mode de réalisation.
La figure 1 représente schématiquement un afficheur 1 tête haute, destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile, un train, un bateau tel qu’une péniche, un tramway ou un bus.
L’afficheur 1 comprend une unité de génération d’image pour générer une image à afficher.
Trois modes de réalisation d’une telle unité de génération d’image 10 ; 10’ ; 10” sont décrits ici, en référence respectivement aux figures 2, 3 et 4.
Les éléments identiques ou correspondant de ces différents modes de réalisation seront autant que possible identifiés par les mêmes signes de références, et ne seront pas décrits à chaque fois.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, l’unité de génération d’image 10 ; 10’ ; 10” comporte un écran 12, commandable électriquement pour générer l’image à afficher. Cet écran 12 est par exemple réalisé au moyen d’un écran à cristaux liquides.
L’afficheur 1 comprend également, ici, un système optique de projection, pour projeter le faisceau lumineux F’ qui émerge de l’écran 12 vers une lame 2 partiellement transparente. La lame 2 réfléchit alors une partie au moins de ce faisceau lumineux vers les yeux 5 d’un utilisateur de l’afficheur, ici vers les yeux du conducteur du véhicule.
Le système optique de projection comprend ici un miroir de repliement 3 et un miroir concave 4, disposés sur le trajet optique du faisceau lumineux F’, entre l’écran 11 et la lame 2 partiellement transparente.
La lame partiellement transparente est formée ici par le pare-brise du véhicule (qui porte la référence 2 sur la figure 1). En variante, elle pourrait toutefois être réalisée au moyen d’un composant dédié, appelé combineur, disposé entre le pare-brise du véhicule et les yeux du conducteur.
Le système optique de projection forme, avec la lame 2, une image virtuelle de l’écran 12. Cette image virtuelle se forme, par rapport à la lame 2, à l’opposé de l’utilisateur.
Comme la lame 2 est partiellement transparente, elle permet à l’utilisateur de visualiser un environnement, par exemple un environnement routier, à travers la lame. L’image virtuelle se superpose ainsi visuellement à cet environnement, si bien que l’utilisateur peut la visualiser sans détourner son regard de l’environnement.
L’afficheur 1 peut comprendre, en aval de l’écran 12, un ou plusieurs composants optiques optionnels (non représentés), tels qu’une fenêtre de protection ou un filtre polarisant.
Par ailleurs, le système optique de projection pourrait comprendre un nombre de miroirs, ou de composants optiques, différent. En particulier, le système optique de projection pourrait comprendre un seul miroir.
Pour que l’utilisateur puisse visualiser l’image virtuelle précitée, l’un de ses yeux 5 doit être situé au niveau d’une zone de l’espace, appelée zone oculaire ZO (ou boîte à œil, traduction littérale du mot eyebox utilisé en anglais), atteinte, après réflexion par la lame 2, par le faisceau lumineux F’ issu de l’écran 12. Cette zone oculaire est parfois désignée par l’expression anglo-saxonne « eye-box >>.
Le faisceau lumineux F’ issu de l’écran 12 présente, immédiatement en sortie de cet écran, une direction moyenne de propagation x0. Cette direction moyenne de propagation xo correspond à la direction du rayon lumineux principal émergeant de l’écran 12, ou, autrement formulé, à la direction moyenne définie par l’indicatrice de rayonnement en sortie de l’écran 12.
L’unité de génération d’image 10 ; 10’ ; 10”, qui sera décrite en détail plus bas, est configurée pour autoriser un réglage de cette direction moyenne de propagation xo (ou, autrement formulé, un réglage de lOrientation du faisceau lumineux F’ sortant de l’écran). Modifier cette direction permet de déplacer la zone oculaire ZO, et de l’amener ainsi en vis-à-vis de l’un des yeux de l’utilisateur.
Grâce à cette possibilité de réglage, des utilisateurs de tailles différentes sont en mesure de visualiser l’image virtuelle produite par l’afficheur (moyennant un réglage approprié). Ce réglage rend également l’afficheur compatible avec différents réglages de hauteur du siège conducteur.
Dans chacun des modes de réalisation décrits ici, l’unité de génération d’image 10 ; 10’ ; 10” est configurée plus précisément pour autoriser ce réglage de lOrientation du faisceau lumineux F’ sortant de l’écran 12, tout en laissant cet écran 12 fixe par rapport au système optique de projection (aussi bien en termes de position que d’orientation).
Comme l’écran est fixe par rapport au système optique de projection, l’image virtuelle de l’écran se forme à la même position, dans l’environnement situé face au véhicule, quel que soit le réglage de position de la zone oculaire.
Cette disposition est particulièrement intéressante lorsque, comme ici, l’afficheur 1 est configuré pour fonctionner dans un mode dit de réalité augmentée dans lequel les éléments à afficher, par exemple une ligne lumineuse destinée à souligner ou matérialiser une bordure de voie de circulation, doivent se superposer à des éléments donnés de l’environnement visualisé à travers la lame 2.
Par ailleurs, le miroir concave 4 du système optique de projection est corrigé ici d’au moins une aberration optique, telle qu’une aberration géométrique. Cette correction est optimisée pour une position et une orientation donnée de l’écran 12. Il est donc particulièrement intéressant, en termes de qualité de formation de l’image virtuelle, que, comme ici, l’écran reste positionné au niveau de cette position donnée et conserve ladite orientation donnée.
Par rapport à ce qui a été décrit ci-dessus, on pourrait prévoir en variante que le système optique de projection soit omis, l’unité de génération d’image étant alors orientée de manière à diriger directement le faisceau lumineux issu de l’écran vers la lame partiellement transparente réalisée au moyen d’un combineur. Dans le cadre de cette variante, on peut alors prévoir que, lors d’une modification de l’orientation du faisceau lumineux qui sort de l’écran, l’écran reste néanmoins fixe (en termes de position comme d’orientation) par rapport au combineur.
Les différents modes de réalisation de l’unité de génération d’image 10 ; 10’ ; 10” de l’afficheur 1 qui vient d’être présenté peuvent maintenant être décrits plus en détail, en référence aux figures 2 à 4.
Dans chacun de ces modes de réalisation, l’unité de génération d’image 10 ; 10’ ; 10” comprend, en plus de l’écran 12 mentionné ci-dessus, un dispositif de rétro-éclairage 11 comportant :
- au moins une source 110 de lumière, ici plusieurs, et
- un système optique configuré pour, à partir de la lumière émise par ces sources 110, produire un faisceau lumineux d’éclairage F de l’écran 12.
Les sources 110 de lumière sont réalisées ici au moyen de diodes électroluminescentes. Le système optique comprend quant à lui un réflecteur 113, et, de manière optionnelle, un diffuseur 114.
Le réflecteur comprend des parois latérales réfléchissantes conformées pour, par réflexion, diriger la lumière émise par les sources 110 dans une même direction x donnée. Le réflecteur permet ainsi de collimater la lumière émise par les sources 110.
Le diffuseur 114, réalisé par exemple au moyen d’un film ayant une face lisse et une face opposée grainée, diffuse la lumière qu’il reçoit dans un cône de diffusion d’ouverture angulaire réduite, par exemple inférieure à 30 degrés. En variante, on pourrait utiliser une diffusion non conique, mais plus importante dans une direction que dans l’autre, par exemple une diffusion 20°x 40° (diffusion dans un angle solide de largeur 20° selon une première direction et de largeur 40° selon une seconde direction perpendiculaire à la première direction).
Comme le réflecteur 113 produit un faisceau de rayons lumineux parallèles, et que le cône de diffusion du diffuseur 114 est peu ouvert, le faisceau lumineux d’éclairage F délivré finalement par le dispositif de rétro-éclairage 11 est globalement collimaté, c’est-à-dire formé de rayons lumineux sensiblement parallèles entre eux.
Par ailleurs, les parois réfléchissantes du réflecteur 113 sont conformées ici pour que le faisceau lumineux d’éclairage F présente une intensité lumineuse la plus homogène possible (dans une section de ce faisceau). Le diffuseur 114 permet d’améliorer encore l’homogénéité de l’intensité lumineuse au sein de ce faisceau.
Le dispositif de rétro-éclairage 11 comprend également une plaque de circuit imprimé 111 pour le montage et l’alimentation électrique des sources 110, et des moyens d’évacuation de l’énergie thermique dégagée par ces sources 110, tels que des ailettes de refroidissement 112.
De manière remarquable, l’unité de génération d’image 10 ; 10’; 10” comprend des moyens de réglage pour modifier l’orientation du faisceau lumineux d’éclairage F par rapport à l’écran 12, ces moyens de réglage laissant les sources 110 fixes par rapport au système optique du dispositif de rétro-éclairage.
La direction moyenne x, du faisceau lumineux d’éclairage F, dont l’orientation est modifiée grâce aux moyens de réglage, est la direction moyenne présentée par ce faisceau lumineux immédiatement en amont de l’écran 12 (c’està-dire juste avant l’écran 12, du point de vue du sens de propagation de ce faisceau lumineux). Les moyens de réglage autorisent ainsi une modification de l’angle d’incidence i2 formé entre la direction moyenne x, du faisceau lumineux d’éclairage F, et une direction normale à l’écran 12.
Or, la direction moyenne xo du faisceau lumineux F’ qui sort de l’écran 12 dépend directement de la direction moyenne x, du faisceau lumineux d’éclairage F incident sur cet écran. Ici, ces deux directions x, et xo sont même identiques (l’écran à cristaux liquides ne déviant pas le faisceau lumineux qui le traverse).
Les moyens de réglage de l’unité de génération d’image 10 ; 10’ ; 10” permettent donc de modifier la direction moyenne xo du faisceau lumineux F qui sort de l’écran 12, et donc de modifier la position de la zone oculaire ZO par rapport à l’afficheur 1.
Comme les sources 110 restent fixes par rapport au système optique du dispositif de rétro-éclairage 11, lors d’un tel réglage, le faisceau lumineux d’éclairage F conserve avantageusement les mêmes caractéristiques, en particulier son niveau d’homogénéité d’éclairage, qui a été ici optimisé grâce à la forme du réflecteur 113.
On notera par ailleurs que l’unité de génération d’image 10 ; 10’ ; 10” permet effectivement de modifier l'orientation de la direction moyenne xo du faisceau lumineux F’ qui sort de l’écran 12, tout en maintenant l’écran 12 fixe par rapport à l’afficheur 1 (ce qui, comme expliqué précédemment, est particulièrement intéressant en pratique).
Dans le premier mode de réalisation de l’unité de génération d’image 10, représenté sur la figure 2, les moyens de réglage de l’unité de génération d’image 10 comprennent un prisme 13 disposé sur le trajet du faisceau lumineux d’éclairage F, entre le dispositif de rétro-éclairage 11 et l’écran 12.
Le prisme 13 dévie le faisceau lumineux d’éclairage F. Ainsi,
- la direction moyenne x, du faisceau lumineux d’éclairage F en sortie du prisme 13 (qui correspond à la direction moyenne de ce faisceau en entrée de l’écran 12), et
- la direction moyenne x du faisceau lumineux d’éclairage F en entrée du prisme 13 (qui correspond à la direction moyenne de ce faisceau en sortie du dispositif de rétro-éclairage 11) forment entre elles un angle de déviation D.
Le prisme 13 est monté mobile en rotation par rapport à l’écran 12, autour d’un axe de rotation z. Il présente une face d’entrée 131 et une face de sortie 132 définissant entre elles une arrête 133. L’axe de rotation z du prisme est parallèle cette arrête 133 (c’est-à-dire parallèle à la génératrice du prisme).
Une rotation du prisme 13 autour de son axe de rotation z modifie l’angle d’incidence ii, formé entre la direction moyenne x du faisceau lumineux d’éclairage F incident sur le prisme 13, et une direction normale à la face d’entrée 131 du prisme.
Or, l’angle de déviation D introduit par le prisme 13 dépend de cet angle d’incidence ii.
Une rotation du prisme 13 autour de son axe de rotation z (représentée schématiquement par la flèche Fl de la figure 2) permet donc de modifier l’angle de déviation D, et ainsi d’ajuster la direction moyenne x, du faisceau lumineux d’éclairage F incident sur l’écran 12.
Le prisme 13 est formé par exemple d’une matière plastique transparente, pour réduire son coût, son poids et sa fragilité par rapport à un prisme en verre. Ici, le prisme est formé plus précisément d’un matériau du type polyméthacrylate de méthyle (PMMA), dont l’indice de réfraction n est égal, en moyenne sur l’ensemble des longueurs d’ondes du visible, à 1,5 environ. En variante, il pourrait s’agir d’un polycarbonate transparent, ou d’un polymère ou copolymère d’oléfine cyclique (tel que le Zeonex). Un traitement antireflet peut être appliqué sur la face d’entrée 131 et la face de sortie 132 du prisme 13, pour que l’introduction du prisme sur le trajet du faisceau lumineux d’éclairage n’induise qu’une perte de puissance minime pour ce faisceau.
L’angle d’ouverture a du prisme 13, formé entre ses faces d’entrée 131 et de sortie 132, peut par exemple être compris entre 8 degrés et 30 degrés. Il est ici égal à 24 degrés.
La manière dont sont déterminées les différentes positions angulaires que peut occuper le prisme 13 est présentée maintenant.
On souhaite que la rotation du prisme permette de déplacer la zone oculaire ZO sur une distance d donnée, vers le haut, ou vers le bas, par rapport à une position de référence de cette zone oculaire. Cette distance d est ici égale à 6 centimètres, pour permettre d’adapter la position de la zone oculaire à une large gamme d’utilisateurs ayant des tailles différentes.
Pour obtenir cette amplitude de déplacement de la zone oculaire, il faut pouvoir faire varier l’angle β, formé entre une direction de référence xref et la direction moyenne xo du faisceau lumineux F’ sortant de l’écran 12, entre deux angles extrêmes + 3max et - 3max (cet angle β est ici égal à l’angle d’incidence i2 du faisceau lumineux d’éclairage F sur l’écran 12).
Compte tenu du bras de levier optique entre l’écran 12 de l’unité de génération d’image 10 et la zone oculaire ZO, qui, ici, mesure 1 mètre environ, ces angles extrêmes + βηΐθχ et - βηΐθχ valent ici + 4 degrés et - 4 degrés.
Deux positions angulaires extrêmes du prisme 13 sont alors déterminées, de sorte que :
- dans l’une de ces positions angulaires extrêmes, le faisceau lumineux d’éclairage F sorte du prisme avec une direction moyenne x, faisant un angle + βπΊ3χ avec la direction de référence xref, et
- dans l’autre de ces positions angulaires extrêmes, le faisceau lumineux d’éclairage F sorte du prisme avec une direction moyenne x, faisant un angle - βπΊ3χ avec la direction de référence xref.
Ici, ces deux positions angulaires extrêmes du prisme correspondent rà un angle d’incidence ii valant respectivement 0 degrés, et 20 degrés. Une amplitude de rotation du prisme 20 degrés est donc nécessaire, ici, pour obtenir l’amplitude de déplacement souhaité de la zone oculaire ZO (ici 60 mm).
On peut prévoir que le prisme 13 soit mobile continûment, en rotation autour de son axe de rotation z, entre ces deux positions angulaires extrêmes. On peut aussi prévoir qu’il puisse occuper un certain nombre de positions angulaires discrètes, par exemple au nombre de 20, entre ces deux positions angulaires extrêmes.
Comme le faisceau lumineux d’éclairage F issu du dispositif de rétroéclairage 11 est collimaté, les différents rayons lumineux de ce faisceau sont incidents sur le prisme 13 sensiblement avec le même angle d’incidence ii, et sont donc déviés par le prisme du même angle de déviation D.
Par ailleurs, du fait que le prisme 13 est légèrement écarté de l’écran 12, une modification de la direction x, du faisceau lumineux d’éclairage F sortant du prisme 13 entraîne un léger déplacement de la zone de l’écran 12 éclairée par ce faisceau.
Pour minimiser ce déplacement, il est prévu ici de disposer l’écran à une distance e le prisme inférieure à un écart maximal emax prédéterminé.
Cette distance e est par exemple égale à la distance séparant le prisme de l’écran là où ils sont les plus proches l’un de l’autre.
L’écart maximal emax peut par exemple être égal à une largeur transverse LF présentée par le faisceau lumineux d’éclairage F. Compte tenu des valeurs modérées des angles extrêmes + βηΐθχ et - βηΐθχ, le déplacement (latéral) de la zone de l’écran 12 éclairée par ce faisceau reste alors négligeable par rapport à l’étendue de cette zone éclairée. Pour réduire encore ce déplacement, on peut toutefois prévoir que cet écart maximal emax soit égal à la moitié de la largeur transverse LF du faisceau lumineux d’éclairage.
On peut prévoir aussi que l’écran soit disposé en aval du prisme sans composant optique intermédiaire entre le prisme et l’écran, ce qui autorise un positionnement du prisme 13 au plus proche de l’écran 12 (pour ne pas surcharger la figure 2, cette figure n’est pas représentée à l’échelle, et la distance séparant le prisme 13 de l’écran 12 y est exagérée par rapport à la réalité).
Même si le déplacement latéral du faisceau lumineux d’éclairage F par rapport à l’écran 12 est ainsi réduit, le dispositif de rétro-éclairage 11 est tel, ici, que la largeur transverse LF sur laquelle ce faisceau lumineux s’étend (dans le plan de l’écran) soit inférieure à une dimension l_i2 d’une zone active de l’écran.
Cette zone active de l’écran correspond à la région de cet écran en tout point de laquelle il est possible de générer une image. II s’agit de la zone occupée par les pixels de l’écran (commandables électriquement). La dimension L12 de cette zone active, supérieure à la largeur transverse LF du faisceau, correspond à la largeur de cette zone active, dans le plan de l’écran 12, perpendiculairement à l’axe de rotation z du prisme.
Comme cette zone active est plus large que la zone de l’écran 12 éclairée par le faisceau lumineux d’éclairage F, il est possible ici de générer une image au niveau de cette zone éclairée, même lorsque cette zone éclairée se déplace par rapport à l’écran du fait du réglage d’orientation du faisceau lumineux d’éclairage.
Par ailleurs, comme le faisceau lumineux d’éclairage est large, c’est principalement au niveau de la périphérie de ce faisceau lumineux que la dispersion chromatique introduite par le prisme 13 modifie les propriétés chromatiques du faisceau. Pour s’affranchir de ces modifications chromatiques, on peut par exemple diaphragmer le faisceau lumineux d’éclairage par une ouverture de taille adaptée pour éliminer une zone périphérique donnée faisceau lumineux. Cette ouverture peut être située dans l’unité de génération d’image 10 elle-même, ou en aval de celle-ci, dans l’afficheur 1.
Dans le deuxième mode de réalisation de l’unité de génération d’image 10’, représenté sur la figure 3, les moyens de réglage de l’orientation du faisceau lumineux d’éclairage F comprennent une liaison pivot autorisant une rotation de l’ensemble du dispositif de rétro-éclairage 11 par rapport à l’écran 12, plutôt que le prisme décrit ci-dessus (ce prisme est alors omis).
Dans ce deuxième mode de réalisation, l’unité de génération d’image 10’ est configurée pour autoriser une amplitude de rotation du dispositif de rétroéclairage 11 de plus ou moins βΓΠθχ, soit, ici, de plus ou moins 4 degrés (l’angle extrême βηΐθχ a été défini plus haut) autour de l’axe de rotation z’ défini par cette liaison pivot.
Cet axe de rotation z’ est parallèle à l’écran 12 de l’unité de génération d’image 10’.
Tel que représenté sur la figure 3, cet axe de rotation z’ est situé au niveau de l’écran : il s’étend dans le plan défini par une face de sortie de cet écran. Positionner l’axe de rotation z’ du dispositif de rétro-éclairage 11 au niveau de l’écran 12 permet de réduire efficacement le déplacement de la zone éclairée de l’écran, engendré par une modification d’orientation du faisceau lumineux d’éclairage F.
On peut prévoir, comme précédemment, que le dispositif de rétroéclairage 11 soit disposé au plus près de l’écran 12, et qu’il soit configuré pour que le faisceau lumineux d’éclairage s’étende transversalement sur une largeur LF inférieure à la dimension L12 précitée de la zone active de l’écran 12.
Dans le troisième mode de réalisation de l’unité de génération d’image 10”, représenté sur la figure 4, les moyens de réglage de l’orientation du faisceau lumineux d’éclairage F comprennent à la fois :
- le prisme 13, mobile en rotation, qui a été présenté plus haut lors de la description du premier mode de réalisation, et
- une liaison pivot d’axe z’, autorisant une rotation de l’ensemble du dispositif de rétro-éclairage 11 par rapport à l’écran 12, telle que présentée plus haut lors de la description du deuxième mode de réalisation.
La modification d’orientation du faisceau lumineux d’éclairage F est alors obtenue en combinant une rotation du prime 13 autour de son axe de rotation z, et une rotation d’ensemble du dispositif de rétro-éclairage 11 autour de son axe de rotation z’. Combiner ces deux rotations permet, pour une modification d’orientation du faisceau lumineux d’éclairage F donnée, de réduire les amplitudes de rotation correspondantes, pour le prisme et le dispositif de rétro-éclairage.
Du fait de ces amplitudes de rotation réduites, la modification d’orientation du faisceau lumineux d’éclairage F peut être obtenue en un temps plus court que lorsque seul un pivotement du prisme, ou du dispositif de rétroéclairage est employé.
Réduire ainsi le temps nécessaire pour modifier l’orientation du faisceau lumineux d’éclairage F d’une quantité donnée est particulièrement intéressant, notamment dans le cas d’un suivi en temps réel de la position des yeux du conducteur, c’est-à-dire lorsque la position de la zone oculaire est asservie de manière à coïncider, à chaque instant, avec la position des yeux du conducteur.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Unité de génération d’image (10 ; 10’ ; 10”) comprenant :- un écran (12), au moyen duquel est générée une image à afficher, et- un dispositif de rétro-éclairage (11) comportant au moins une source (110) de lumière ainsi qu’un système optique (113, 114) configuré pour, à partir de la lumière émise par la source (110), produire un faisceau lumineux d’éclairage (F) de l’écran (12), caractérisée en ce qu’elle comprend en outre des moyens de réglage (13) pour modifier l’orientation du faisceau lumineux d’éclairage (F) par rapport à l’écran (12), lesdits moyens de réglage (13) laissant ladite source (110) fixe par rapport audit système optique (113, 114).
- 2. Unité de génération d’image (10’ ; 10”) selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de réglage comprennent une liaison pivot (z’) autorisant une rotation de l’ensemble du dispositif de rétro-éclairage (11) par rapport à l’écran (12).
- 3. Unité de génération d’image (10 ; 10”) selon l’une des revendications 1 et 2, dans laquelle lesdits moyens de réglage comprennent un prisme (13) disposé sur le trajet du faisceau lumineux d’éclairage (F), entre le dispositif de rétro-éclairage (11) et l’écran (12), le prisme (13) étant monté mobile en rotation par rapport à l’écran (12) autour d’un axe de rotation (z).
- 4. Unité de génération d’image (10 ; 10”) selon la revendication 3, dans laquelle l’axe de rotation (z) du prisme (13) est parallèle à une arête (133) du prisme.
- 5. Unité de génération d’image (10 ; 10”) selon l’une des revendications 3 et 4, dans laquelle une distance (e) séparant le prisme (13) de l’écran (12) est inférieure à un écart maximal prédéterminé.
- 6. Unité de génération d’image (10; 10’; 10”) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle le système optique du dispositif de rétro15 éclairage (11) comprend un réflecteur (113) au moyen duquel est produit le faisceau lumineux d’éclairage (F).
- 7. Unité de génération d’image (10; 10’; 10”) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle le faisceau lumineux d’éclairage (F) est collimaté.
- 8. Unité de génération d’image (10; 10’; 10”) selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle l’écran (12) est un écran à cristaux liquides.
- 9. Unité de génération d’image (10; 10’; 10”) selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle l’écran (12) comprend une zone active pour la génération de l’image, et dans laquelle le faisceau lumineux d’éclairage (F) s’étend transversalement sur une largeur (LF) inférieure à une dimension (L12) de la zone active de l’écran (12).
- 10. Afficheur tête haute (1) comprenant une unité de génération d’image (10 ; 10’ ; 10”) selon l’une des revendications 1 à 9.
- 11. Afficheur tête haute (1) selon la revendication 10, comprenant en outre un système optique de projection (2, 3) pour projeter le faisceau lumineux (F) issu de l’écran (12) de l’unité de génération d’image (10 ; 10’ ; 10”) vers une lame (2) partiellement transparente de manière à former, par réflexion par ladite lame (2), une image virtuelle dudit écran (12), et dans lequel ledit écran (12) est fixe par rapport au système optique de projection (2, 3).
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- 2018-07-31 EP EP18750153.1A patent/EP3662318A1/fr not_active Withdrawn
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