FR3073053A1 - Systeme optique a affichage tete-haute et eclairage integre - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un système optique de véhicule (1) comprenant un pare-brise (10) ou une lame semi-réfléchissante, le système optique comprenant un dispositif d'affichage tête-haute (2), comprenant : • une unité de génération d'image (20), • un miroir transparent (21) adapté pour réfléchir l'image générée par l'unité de génération d'image, de manière à produire une image virtuelle en amont du pare-brise ou de la lame semi-réfléchissante du véhicule, ladite image virtuelle étant visible depuis une zone de visualisation (9) correspondant à un emplacement prévu du visage d'un conducteur du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'éclairage du visage du conducteur comprenant au moins une source de lumière infrarouge (30), le dispositif d'éclairage étant configuré pour que la lumière infrarouge générée par la source de lumière infrarouge soit réfléchie par le miroir transparent vers la zone de visualisation.
Description
® SYSTEME OPTIQUE A AFFICHAGE TETE-HAUTE ET ECLAIRAGE INTEGRE. @) La présente invention a pour objet un système optique de véhicule (1 ) comprenant un pare-brise (10) ou une lame semi-réfléchissante, le système optique comprenant un dispositif d'affichage tête-haute (2), comprenant:
• une unité de génération d'image (20), • un miroir transparent (21 ) adapté pour réfléchir l'image générée par l'unité de génération d'image, de manière à produire une image virtuelle en amont du pare-brise ou de la lame semi-réfléchissante du véhicule, ladite image virtuelle étant visible depuis une zone de visualisation (9) correspondant à un emplacement prévu du visage d'un conducteur du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'éclairage du visage du conducteur comprenant au moins une source de lumière infrarouge (30), le dispositif d'éclairage étant configuré pour que la lumière infrarouge générée par la source de lumière infrarouge soit réfléchie par le miroir transparent vers la zone de visualisation.
L’invention concerne un système optique de véhicule muni d’un pare-brise, comprenant un équipement optique, pouvant être typiquement un équipement de surveillance de la somnolence du conducteur ou un dispositif dit « temps de vol », adapté pour déterminer la position dans l’espace de la tête du conducteur.
Les véhicules automobiles (notamment voitures, camions, etc.) sont de plus en plus souvent dotés d’équipements qui visent à améliorer ou simplifier la conduite, et à augmenter la sécurité du véhicule.
On connaît déjà parmi ces équipements un dispositif d’affichage tête-haute, également appelé en anglais « Head-Up Display » ou par l’acronyme HUD. Un tel dispositif d’affichage tête-haute est par exemple décrit dans le document US 6 359 737.
Il comprend une source lumineuse adaptée pour générer une image qui doit être visualisée par le conducteur du véhicule, et un miroir transparent qui est agencé pour réfléchir l’image générée par la source lumineuse vers le conducteur de manière à produire une image virtuelle, en amont du pare-brise, visible par le conducteur.
Le miroir transparent est avantageusement formé directement dans le parebrise, mais peut également être formé dans une lame vitrée supplémentaire positionnée au-dessus du tableau de bord. De la sorte, le miroir transparent se trouve dans le champ de vision du conducteur, et l’image projetée est superposée à la route, ce qui permet au conducteur d’accéder aux informations projetées facilement et d’éviter une perte d’attention éventuellement dangereuse.
Un autre type d’équipement de sécurité est un dispositif de surveillance de la somnolence du conducteur. Un exemple d’un tel équipement est par exemple décrit dans le document US 6 717 518.
Un dispositif de surveillance de la somnolence se compose classiquement d’une caméra qui est agencée pour acquérir des images des yeux du conducteur, et d’une unité de traitement qui analyse les images acquises par la caméra en temps-réel pour suivre les mouvements des yeux du conducteur et déterminer, en fonction de ces mouvements, un état de somnolence du conducteur.
Pour les cas où la luminosité ambiante est insuffisante pour obtenir des images fiables (cas notamment de la conduite de nuit), le dispositif comprend également une source lumineuse adaptée pour éclairer les yeux du conducteur. Pour éviter un éblouissement, la lumière émise par cette source est en général de la lumière infrarouge, et la caméra utilisée est une caméra infrarouge.
Le dispositif de surveillance émet ensuite une alarme, qui peut être un son, l’affichage d’un message ou d’un signal visuel, ou encore une vibration, pour alerter le conducteur sur son état de somnolence.
Un autre type d’équipement de sécurité est un dispositif de détection optique matriciel à détection tridimensionnel, connu en langue anglaise sous le terme de « Time Of Flight Caméra» ou « TOF », ou également et dans la suite du texte comme un dispositif dit « temps de vol ». Ce dispositif temps de vol comprend également un éclairage infrarouge permettant d’éclairer le visage du conducteur, une caméra infrarouge, et une unité de traitement qui est adaptée pour :
• synchroniser le fonctionnement de la source d’éclairage et de la caméra, • mesurer un temps de vol entre la lumière émise par la source et détectée par la caméra, et • en fonction du temps de vol et des images acquises par la caméra, détecter la position en trois dimensions du visage du conducteur.
Le fonctionnement d’un tel dispositif est par exemple décrit dans le document FR 3 048 111.
Ce dispositif peut par exemple être utilisé pour que le conducteur actionne des commandes par le mouvement de la tête, sans avoir à enlever ses mains du volant ni à porter son attention ailleurs que sur la route.
Les dispositifs temps de vol ou de détection de somnolence nécessitent donc de positionner une source d’illumination et une caméra idéalement dans le véhicule pour pouvoir assurer l’éclairage du visage avec une intensité satisfaisante, et une vision du visage dans toutes les positions des conducteurs. Le choix de la localisation de la caméra et de la source se fait le plus souvent par une implantation sur la façade de la planche de bord du véhicule, également appelée combiné d’instruments, qui est visible par le conducteur, mais l’implantation peut y être difficile du fait du manque de place disponible en raison des nombreuses jauges et indications qui s’y trouvent déjà.
La colonne de direction peut également être choisie pour implanter la caméra et/ou la source, mais ce choix est également critiquable car la caméra ou la source peut former une protubérance gênante ou inesthétique. De plus, dans le cas des caméras, celles-ci doivent de préférence être dissimulées pour éviter d’importuner ou d’attirer l’attention du conducteur.
Il existe donc un besoin pour améliorer l’implantation d’un dispositif de surveillance de somnolence ou d’un dispositif temps de vol.
Un but de l’invention est de solutionner au moins en partie les inconvénients de l’art antérieur, en améliorant l’implantation d’un dispositif de surveillance de somnolence ou d’un dispositif temps de vol dans un véhicule comprenant un pare-brise et un dispositif d’affichage tête-haute.
En particulier, un but de l’invention est de tirer avantage du dispositif d’affichage tête-haute du véhicule pour intégrer une source d’illumination et/ou une caméra d’un dispositif de surveillance de somnolence ou d’un dispositif temps de vol.
A cet égard, l’invention a pour objet un système optique de véhicule comprenant un pare-brise ou une lame semi-réfléchissante, le système optique comprenant un dispositif d’affichage tête-haute, comprenant :
• une unité de génération d’image, • un miroir transparent adapté pour réfléchir l’image générée par l’unité de génération d’image, de manière à produire une image virtuelle en amont du parebrise ou de la lame semi-réfléchissante du véhicule, ladite image virtuelle étant visible depuis une zone de visualisation correspondant à un emplacement prévu du visage d’un conducteur du véhicule, le système optique étant remarquable en ce qu’il comprend en outre un dispositif d’éclairage du visage du conducteur comprenant au moins une source de lumière infrarouge, le dispositif d’éclairage étant configuré pour que la lumière infrarouge générée par la source de lumière infrarouge soit réfléchie par le miroir transparent vers la zone de visualisation.
Dans un mode de réalisation, la source de lumière infrarouge est intégrée à l’unité de génération d’image. L’unité de génération d’image comprenant une source lumineuse formée d’au moins une diode électroluminescente adaptée pour émettre de la lumière visible, la source de lumière infrarouge peut alors être formée d’au moins une diode électroluminescente adaptée pour émettre de la lumière infrarouge, et l’ensemble des diodes électroluminescentes est piloté par une carte électronique commune.
Dans des modes de réalisation, le dispositif d’éclairage du visage comprend en outre un filtre dichroïque interposé entre l’unité de génération d’image et le miroir transparent, et adapté pour :
• transmettre la lumière émise par l’unité de génération d’image vers le miroir transparent, et • réfléchir la lumière infrarouge émise par la source de lumière infrarouge vers le miroir transparent.
Le dispositif d’affichage tête-haute peut comprendre un ensemble optique adapté pour propager la lumière entre l’unité de génération d’image et le miroir transparent, et le filtre dichroïque peut alors être interposé entre l’unité de génération d’image et l’ensemble optique.
Dans un mode de réalisation, le dispositif d’affichage tête-haute comprend un ensemble optique adapté pour propager la lumière entre l’unité de génération d’image et le miroir transparent, ledit ensemble optique comprenant au moins un miroir fixe et un miroir rotatif adapté pour réfléchir la lumière depuis le miroir fixe vers le miroir transparent, et dans lequel le miroir fixe est transparent et la source de lumière infrarouge est positionnée derrière le miroir fixe de manière à éclairer le miroir rotatif au travers du miroir fixe.
Avantageusement, le système optique comprend en outre une caméra infrarouge adaptée pour acquérir des images de la zone de visualisation éclairée par la source de lumière infrarouge. La caméra infrarouge peut de préférence être agencée pour recevoir des rayons infrarouges provenant de la zone de visualisation et réfléchis par le miroir transparent.
Dans un mode de réalisation, le système optique comprend un dispositif de surveillance de la somnolence du conducteur, comprenant la source de lumière infrarouge, la caméra infrarouge, et une unité de contrôle et de traitement adaptée pour suivre les mouvements d’au moins un œil du conducteur du véhicule à partir des images acquises par la caméra infrarouge, et pour en déduire un degré de somnolence du conducteur. L’unité de contrôle et de traitement peut également être adaptée pour commander l’intensité de l’émission de la source de lumière infrarouge en fonction de la luminosité ambiante.
Dans un variante de réalisation, le système optique comprend un dispositif de type temps de vol, comprenant la source de lumière infrarouge, la caméra infrarouge, et une unité de contrôle et de traitement adaptée pour synchroniser la source de lumière infrarouge et la caméra infrarouge, pour mesurer un temps de vol entre la lumière émise par la source de lumière infrarouge et détectée par la caméra infrarouge, et pour détecter la position dans l’espace du visage du conducteur à partir du temps de vol et des images acquises par la caméra infrarouge.
Dans le cas où le dispositif d’affichage tête-haute comprend un ensemble optique adapté pour propager la lumière entre l’unité de production d’image et le miroir transparent, ledit ensemble optique comprenant au moins un miroir fixe et un miroir rotatif adapté pour réfléchir la lumière depuis le miroir fixe vers le miroir transparent, l’unité de contrôle et de traitement peut en outre être adaptée pour asservir la position du miroir rotatif en fonction de la position de l’œil du conducteur.
Avantageusement, le miroir transparent est intégré au pare-brise ou à la lame semi-réfléchissante.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un pare-brise ou une lame semi-réfléchissante et un système optique selon la description qui précède.
Le système optique selon l’invention permet d’intégrer au moins la source de lumière infrarouge, et éventuellement aussi la caméra infrarouge, d’un dispositif de surveillance de l’état de somnolence du conducteur ou d’un dispositif temps de vol au trajet optique qui existe déjà pour un dispositif d’affichage tête-haute.
Or, ce dispositif étant conçu pour que le conducteur voie toujours les informations projetées, il garantit que la source de lumière infrarouge, en utilisant le même parcours optique, permet à tout moment d’éclairer le visage du conducteur. De la même manière, il garantit que la caméra infrarouge soit à tout moment en mesure d’acquérir des images du visage du conducteur.
En outre, l’invention permet de faciliter l’intégration de la source de lumière infrarouge et avantageusement de la caméra infrarouge, et d’en diminuer l’encombrement. Dans un mode de réalisation, la source de lumière infrarouge peut même être intégrée à l’unité de génération d’image.
La source de lumière infrarouge et/ou la caméra sont de préférence avantageusement intégrées dans la planche de bord du véhicule, ce qui permet de les dissimuler tout en préservant l’espace du combiné d’instruments.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- La figure 1 représente schématiquement un exemple de dispositif d’affichage tête-haute dans un véhicule,
- La figure 2 représente schématiquement l’implantation d’un miroir transparent d’un dispositif d’affichage tête-haute dans un véhicule,
- Les figures 3a à 3d représentent différentes variantes de réalisation d’un système optique selon l’invention,
- La figure 4 représente un système optique selon un autre mode de réalisation de l’invention.
Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
Dispositif d’affichage tête-haute
La figure 1 représente schématiquement un exemple de dispositif d’affichage tête-haute agencé dans un véhicule 1 comprenant un pare-brise 10 ou une lame semiréfléchissante, par exemple dans le cas où le véhicule 1 est dépourvu de pare-brise. La lame semi-réfléchissante peut dans ce cas être montée sur la planche de bord 11 du véhicule 1. Par planche de bord 11, on entend la pièce qui s’étend devant le conducteur et le passager avant et qui comporte en façade le combiné d’instruments pour la navigation du véhicule 1.
Le dispositif d’affichage tête-haute 2 comprend une unité de génération d’image 20, pouvant être appelée en anglais « Picture Génération Unit » ou avec l’abréviation PGU, qui est adaptée pour générer des images destinées à être vues par le conducteur du véhicule 1.
Pour cela on définit un point de référence de perception repéré 9, qui est déterminé par la position médiane des yeux de l’utilisateur médian. Autour de ce point de référence est définie une zone de visualisation 90, qui tient compte des variations de taille et de comportement des conducteurs par rapport au point de référence de perception.
L’unité de génération d’image 20 comprend typiquement une ou plusieurs sources lumineuses, un écran à cristaux liquides et une carte électronique de commande, logés dans un boîtier.
La source lumineuse peut comprendre un module à diodes électroluminescentes comprenant une pluralité de diodes électroluminescentes (dites « LEDs >>), pouvant être disposées selon une ou plusieurs rangées parallèles pour former une disposition matricielle. En variante, la source lumineuse de l’unité de génération d’image 20 peut être une matrice d’afficheurs à cristaux liquides (LCD) ou d’afficheurs fluorescents. Optionnellement, l’unité de génération d’image 20 peut également comprendre un filtre permettant de protéger la source lumineuse, en particulier de la lumière du soleil pouvant parvenir à la source lumineuse par le principe du retour inverse de la lumière, afin d’éviter une surchauffe de ladite source lumineuse.
Le dispositif d’affichage tête-haute 2 comprend également un miroir transparent 21 qui est adapté pour réfléchir l’image générée par l’unité de génération d’image 20 afin de produire une image virtuelle en amont du pare-brise 10 ou de la lame semi-réfléchissante, cette image virtuelle étant visible depuis la zone de visualisation 90 (également appelée « eye box >> en anglais). Pour cela, le miroir transparent 21 est avantageusement positionné entre la route observée par le conducteur et celui-ci, sur la direction de son regard X, comme représenté sur les figures 1 et 3. Ce miroir étant transparent, il permet donc au conducteur d’observer simultanément la route et l’image projetée au travers de celui-ci.
Selon un mode de réalisation avantageux, le miroir transparent 21 est agencé dans le pare-brise 10 ou la lame semi-réfléchissante du véhicule 1, comme c’est le cas sur les figures 1 et 3. En variante, dans le cas d’un véhicule 1 muni d’un pare-brise 10, le miroir transparent 21 peut être distinct du pare-brise 10 du véhicule 1, et être formé d’une lame vitrée semi-réfléchissante montée sur la planche de bord 11.
L’unité de génération d’image 20 est avantageusement intégrée dans la planche de bord 11, qui peut comprendre localement un orifice traversant ou une lame transparente 12 pour autoriser le passage de la lumière de l’unité de génération d’image 20 au miroir transparent 21 et réciproquement.
Dans un mode de réalisation représenté par exemple sur les figures 3 et 4, le dispositif d’affichage tête-haute 2 peut également comprendre un ensemble optique 22 adapté pour propager l’image générée par l’unité de génération d’image 20 de celle-ci au miroir transparent 21, en fonction de l’implantation de l’unité de génération d’image 20. Cet ensemble optique 22 peut également être adapté pour grossir l’image. Dans l’exemple représenté sur les figures 3 et 4, il comprend typiquement un miroir fixe 23 grossissant et un miroir rotatif 24 dont la géométrie permet de compenser la courbure du miroir transparent 21 (notamment dans le cas où il est intégré au pare-brise 10). Le miroir rotatif 24 peut avantageusement pivoter autour d’un axe horizontal, orthogonal à la direction de progression du véhicule 1, pour adapter le dispositif d’affichage tête-haute 2 aux variations de taille des conducteurs.
L’ensemble optique 22 peut être intégré dans la planche de bord 11 du véhicule 1, comme c’est le cas sur les figures 3b et 3d.
En référence aux figures 3a à 3d et 4, le véhicule 1 comprend également un dispositif de surveillance de la somnolence du conducteur, et/ou un dispositif de type temps de vol, également connu sous l’acronyme anglais TOF pour « Time Of Flight >>, adapté pour détecter la position dans l’espace du visage du conducteur. Ces deux dispositifs sont désignés par la même référence sur les figures.
Dans les deux cas, le dispositif comprend une source de lumière infrarouge 30, qui est adaptée pour éclairer le visage du conducteur (en particulier les yeux dans le cas de la surveillance de somnolence) et une caméra sensible à la lumière infrarouge 31, qui est adaptée pour acquérir une image du visage du conducteur (en particulier les yeux dans le cas de la surveillance de somnolence). Avantageusement, la lumière infrarouge émise par la source est détectée par la caméra se situe dans le proche infrarouge, c’est-à-dire qu’elle présente une longueur d’onde comprise entre 800 et 1 200 nm.
La caméra peut présenter un ou plusieurs capteurs, par exemple trois à quatre capteurs dans le cas d’une caméra utilisée pour un dispositif temps de vol.
Selon un mode de réalisation, chaque capteur de la caméra est uniquement sensible à l’infrarouge. En variante, chaque capteur peut présenter une bande de sensibilité plus large et la caméra peut comprendre en outre un filtre passant pour la lumière infrarouge et bloquant pour la lumière visible. Le ou les capteurs de la caméra peuvent typiquement être du type CCD ou CMOS.
La présence du dispositif d’affichage tête-haute 2 est mise à profit pour une meilleure intégration de la source de lumière infrarouge 30, de la caméra infrarouge 31, ou des deux.
En effet, les composants optiques prévus pour le dispositif d’affichage têtehaute 2 sont conçus pour que l’image générée par l’unité de génération d’image 20 soit toujours visible par le conducteur. On peut donc exploiter au moins en partie le chemin optique prévu pour le dispositif d’affichage tête-haute 2 pour acheminer la lumière émise par la source de lumière infrarouge 30 vers le visage du conducteur, et/ou, d’après le principe de retour inverse de la lumière, pour acheminer la lumière depuis le visage du conducteur vers la caméra infrarouge 31.
Dispositif d’éclairage du visage
A cet égard, le véhicule 1 comprend donc avantageusement un système optique comprenant, outre le dispositif d’affichage tête-haute 2, un dispositif d’éclairage du visage du conducteur comprenant une source de lumière infrarouge 30 configurée de manière à éclairer le visage du conducteur par réflexion sur le miroir transparent 21. La source de lumière infrarouge 30 peut être celle d’un dispositif de surveillance de somnolence ou d’un dispositif temps de vol.
Dans un mode de réalisation représenté schématiquement en figure 3a, la source de lumière infrarouge 30 est intégrée à l’unité de génération d’image 20. Par exemple, la source lumineuse de cette unité peut être adaptée pour générer de la lumière infrarouge en plus de la lumière visible. La source lumineuse peut alors être commandée pour générer alternativement de la lumière infrarouge et de la lumière visible.
Par exemple, pour un dispositif de surveillance de somnolence, la source lumineuse peut générer des impulsions de lumière infrarouge synchronisées avec la trame caméra pouvant varier de 25 images par seconde à 100 images par seconde, et générer de la lumière visible sur le reste de la période.
Dans le mode de réalisation dans lequel la source lumineuse de l’unité de génération d’image 20 comprend des diodes électroluminescentes, cette source peut comprendre des diodes électroluminescentes supplémentaires, logées dans le même boîtier, et adaptées pour générer de la lumière dans l’infrarouge. Ces diodes électroluminescentes supplémentaires intégrées à l’unité de génération d’image 20 forment la source de lumière infrarouge 30. L’ensemble des diodes électroluminescentes est alors avantageusement piloté par la même carte électronique.
En variante, la source de lumière infrarouge 30 peut être séparée de l’unité de génération d’image 20. Dans ce cas le dispositif d’éclairage du visage comprend avantageusement un filtre dichroïque 40, représenté sur les figures 3b à 3d, interposé entre l’unité de génération d'image 20 et le miroir transparent 21, et la source de lumière infrarouge 30 est positionnée de manière à éclairer le filtre dichroïque 40, celui-ci étant adapté pour :
• d’une part, transmettre la lumière émise par l’unité de génération d’image 20 vers le miroir transparent 21, et • d’autre part, réfléchir la lumière émise par la source de lumière infrarouge 30 vers le miroir transparent 21.
Dans le cas où le dispositif d’affichage tête-haute 2 comporte un ensemble optique 22 pour propager l’image générée par l’unité de génération d’image 20 vers le miroir, le dispositif d’éclairage du visage est avantageusement configuré pour que la lumière émise par la source infrarouge parvienne en entrée de l’ensemble optique 22, c’est-à-dire par le même point d’entrée que celui de la lumière générée par l’unité de génération d’image 20. Cela peut être obtenu en intégrant la source de lumière infrarouge 30 à l’unité de génération d’image 20 comme précédemment, ou en positionnant le filtre dichroïque 40 entre l’unité de génération d’image 20 et l’ensemble optique 22, comme c’est le cas sur la figure 3b.
En variante, la lumière infrarouge générée par la source de lumière infrarouge 30 peut pénétrer dans l’ensemble optique 22 par un point d’entrée distinct. Par exemple, dans le mode de réalisation de la figure 3d dans lequel l’ensemble optique 22 comprend un miroir grossissant fixe 23 et un miroir rotatif 24, la source de lumière infrarouge 30 peut avantageusement être positionnée derrière le miroir grossissant fixe 23, qui est alors transparent à la lumière infrarouge.
Selon une autre variante non représentée, le filtre dichroïque 40 peut également être positionné entre l’ensemble optique 22 et le miroir transparent 21. Cette variante est cependant moins avantageuse car, contrairement aux précédentes, elle ne permet pas d’exploiter le miroir rotatif 24 qui permet aussi de compenser la courbure du pare-brise 10, et impose donc de prévoir une optique de correction distincte pour la source de lumière infrarouge 30.
Caméra infrarouge
La caméra infrarouge 31 peut être disposée sur le combiné d’instruments ou au-dessus du pare-brise 10 du véhicule 1, en étant orientée vers le conducteur de manière à pouvoir obtenir en permanence des images du visage du conducteur.
Selon une variante avantageuse, la caméra infrarouge 31 est positionnée de manière à tirer parti de la configuration du dispositif d’affichage tête-haute 2, c’est-à-dire qu’elle est positionnée de manière à recevoir de la lumière provenant de la zone de visualisation 90 et réfléchie par le miroir transparent 21.
Dans un mode de réalisation, un filtre dichroïque 41 est interposé entre l’unité de génération d’image 20 et le miroir transparent 21, et adapté pour :
• transmettre la lumière émise par l’unité de génération d’image 20 vers le miroir transparent 21, et pour • réfléchir la lumière infrarouge réfléchie par le miroir transparent 21 vers la caméra infrarouge 31.
Ce filtre dichroïque 41 présente l’avantage supplémentaire de réduire la quantité de lumière infrarouge parvenant à l’unité de génération d’image 20, par exemple la lumière infrarouge en provenance du soleil, et limite donc réchauffement de cette unité.
Dans le cas où le dispositif d’affichage tête-haute 2 comporte un ensemble optique 22 pour propager la lumière entre l’unité de génération d’image 20 et le miroir transparent 21, le filtre dichroïque 41 peut être interposé avantageusement entre l’unité de génération d’image 20 et l’ensemble optique 22, ou entre l’ensemble optique 22 et le miroir transparent 21.
La caméra infrarouge 31 peut avantageusement, mais non limitativement, être positionnée adjacente à la source de lumière infrarouge 30, notamment dans le cas où ces deux éléments font partie d’un dispositif temps de vol, ce qui simplifie le calcul du temps de vol de la lumière depuis la source de lumière infrarouge 30 vers le conducteur puis de retour sur la caméra infrarouge 31. Dans ce cas, les filtres dichroïques 40 et 41 mentionnés ci-avant peuvent être confondus. Pour cette raison, on a représenté sur les figures 3b et 3c par des symboles identiques la source de lumière infrarouge 30 et la caméra infrarouge 31 d’une part, et les filtres dichroïques 40 et 41 d’autre part.
Selon une autre variante encore représentée en figure 4, dans le cas où le dispositif d’affichage tête-haute 2 comporte un ensemble optique 22 comprenant un miroir fixe 23 et un miroir mobile 24, la caméra infrarouge 31 peut être positionnée derrière le miroir fixe 23 de l’ensemble optique 22, et dans ce cas ce miroir peut être revêtu d’un filtre dichroïque 42 qui est prévu d’une part pour que le miroir fixe 23 transmette la lumière infrarouge, afin que la lumière infrarouge réfléchie provenant de la zone de visualisation et réfléchie par le miroir transparent 21 parvienne à la caméra infrarouge 31, et d’autre part prévu pour réfléchir la lumière visible, notamment la lumière en provenance de l’unité de génération d’image 20 vers le miroir.
Cette configuration de la caméra infrarouge 31 est combinable avec différents emplacements de la source de lumière infrarouge 30, que ce soit derrière le miroir fixe 23 ou en entrée de l’ensemble optique 22 (intégrée ou non à l’unité de génération d’image 20).
Plus généralement, les différentes configurations décrites ci-avant pour la source de lumière infrarouge 30 et la caméra infrarouge 31 sont combinables entre elles.
Le dispositif, qu’il soit un dispositif de surveillance d’un état de somnolence du conducteur ou qu’il soit un dispositif temps de vol, comprend également une unité de contrôle et de traitement 32 qui comprend au moins un calculateur (par exemple un processeur) et une mémoire stockant des instructions de code à exécuter par le calculateur. Cette unité de contrôle et de traitement 32 est adaptée pour commander la source de lumière infrarouge 30 et la caméra infrarouge 31 de manière synchronisée. Par exemple l’unité de contrôle et de traitement 32 peut commander l’acquisition d’images simultanément à l’émission d’impulsions lumineuses par la source 30.
L’unité de contrôle et de traitement 32 est également adaptée pour traiter les images acquises par la caméra infrarouge 31 afin d’en déduire :
• dans le cas d’un dispositif de surveillance d’un état de somnolence du conducteur, la position des yeux du conducteur et une conclusion sur son état de somnolence, • dans le cas d’un dispositif temps de vol, la position dans l’espace du visage du conducteur, déduite des images et d’une information de temps de vol de la lumière entre la source de lumière infrarouge 30 et la caméra infrarouge 31.
L’Homme du Métier pourra se référer à la publication FR 3 048 111 pour le traitement du signal lumineux acquis par la caméra dans un dispositif temps de vol.
Dans le mode de réalisation dans lequel le dispositif d’affichage tête-haute 2 comprend un miroir rotatif 24, l’unité de contrôle et de traitement 32 peut être adaptée pour asservir la position du miroir rotatif 24 en fonction de la position des yeux ou du visage du conducteur, détectée d’après les images acquises par la caméra 31. Ceci peut donc améliorer le fonctionnement du dispositif, qu’il s’agisse d’un dispositif de surveillance de somnolence ou d’un dispositif temps de vol, en même temps que cela améliore la visibilité de l’image projetée par le dispositif d’affichage tête-haute 2.
L’unité de contrôle et de traitement 32 peut avantageusement piloter l’intensité de la source de lumière infrarouge 30 en fonction de la luminosité ambiante. En effet, en plein jour la quantité de lumière infrarouge éclairant le visage grâce au soleil peut suffire pour acquérir une image nette des yeux du conducteur. La mesure de luminosité peut être réalisée par un capteur dédié (non représenté).
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Système optique de véhicule (1) comprenant un pare-brise (10) ou une lame semi-réfléchissante, le système optique comprenant un dispositif d’affichage têtehaute (2), comprenant :• une unité de génération d’image (20), • un miroir transparent (21) adapté pour réfléchir l’image générée par l’unité de génération d’image (20), de manière à produire une image virtuelle en amont du pare-brise (10) ou de la lame semi-réfléchissante du véhicule (1), ladite image virtuelle étant visible depuis une zone de visualisation (9) correspondant à un emplacement prévu du visage d’un conducteur du véhicule (1), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif d’éclairage du visage du conducteur comprenant au moins une source de lumière infrarouge (30), le dispositif d’éclairage étant configuré pour que la lumière infrarouge générée par la source de lumière infrarouge (30) soit réfléchie par le miroir transparent (21) vers la zone de visualisation (9).
- 2. Système optique selon la revendication 1, dans lequel la source de lumière infrarouge (30) est intégrée à l’unité de génération d’image (20).
- 3. Système optique selon la revendication 2, dans lequel l’unité de génération d’image (20) comprend une source lumineuse formée d’au moins une diode électroluminescente adaptée pour émettre de la lumière visible, et la source de lumière infrarouge (30) est formée d’au moins une diode électroluminescente adaptée pour émettre de la lumière infrarouge, et l’ensemble des diodes électroluminescentes est piloté par une carte électronique commune.
- 4. Système optique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d’éclairage du visage comprend en outre un filtre dichroïque (40) interposé entre l’unité de génération d’image (20) et le miroir transparent (21), et adapté pour :• transmettre la lumière émise par l’unité de génération d’image (20) vers le miroir transparent (21), et • réfléchir la lumière infrarouge émise par la source de lumière infrarouge (30) vers le miroir transparent (21 ).
- 5. Système optique selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif d’affichage tête-haute (2) comprend en outre un ensemble optique (22) adapté pour propager la lumière entre l’unité de génération d’image (20) et le miroir transparent (21), et dans lequel le filtre dichroïque (40) est interposé entre l’unité de génération d’image (20) et l’ensemble optique (22).
- 6. Système optique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif d’affichage tête-haute (2) comprend en outre un ensemble optique (22) adapté pour propager la lumière entre l’unité de génération d’image (20) et le miroir transparent (21), ledit ensemble optique comprenant au moins un miroir fixe (23) et un miroir rotatif (24) adapté pour réfléchir la lumière depuis le miroir fixe (23) vers le miroir transparent (21), et dans lequel le miroir fixe (23) est transparent et la source de lumière infrarouge (30) est positionnée derrière le miroir fixe (23) de manière à éclairer le miroir rotatif (24) au travers du miroir fixe (23).
- 7. Système optique selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une caméra infrarouge (31) adaptée pour acquérir des images de la zone de visualisation (9) éclairée par la source de lumière infrarouge (30).
- 8. Système optique selon la revendication 7, dans lequel la caméra infrarouge (31) est agencée pour recevoir des rayons infrarouges provenant de la zone de visualisation (9) et réfléchis par le miroir transparent (21).
- 9. Système optique selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, comprenant un dispositif de surveillance de la somnolence du conducteur, comprenant la source de lumière infrarouge (30), la caméra infrarouge (31), et une unité de contrôle et de traitement adaptée pour suivre les mouvements d’au moins un œil du conducteur du véhicule (1) à partir des images acquises par la caméra infrarouge (31), et pour en déduire un degré de somnolence du conducteur.
- 10. Système optique selon la revendication 9, dans lequel l’unité de contrôle et de traitement est en outre adaptée pour commander l’intensité de l’émission de la source de lumière infrarouge (30) en fonction de la luminosité ambiante.
- 11. Système optique selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, comprenant un dispositif (3) de type temps de vol, comprenant la source de lumière infrarouge (30), la caméra infrarouge (31), et une unité de contrôle et de traitement (32) adaptée synchroniser la source de lumière infrarouge (30) et la caméra infrarouge (31), pour mesurer un temps de vol entre la lumière émise par la source de lumière infrarouge (31) et détectée par la caméra infrarouge (32), et pour détecter la position dans l’espace du visage du conducteur à partir du temps de vol et des images acquises par la caméra infrarouge (31).
- 12. Système optique selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel le dispositif d’affichage tête-haute (2) comprend en outre un ensemble optique (22) adapté pour propager la lumière entre l’unité de production d’image (20) et le miroir transparent (21), ledit ensemble optique comprenant au moins un miroir fixe (23) et un miroir rotatif (24) adapté pour réfléchir la lumière depuis le miroir fixe (23) vers le miroir transparent (21), et dans lequel l’unité de contrôle et de traitement (32) est en outre 5 adaptée pour asservir la position du miroir rotatif (24) en fonction de la position de l’œil ou du visage du conducteur.
- 13. Système optique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le miroir transparent (21) est intégré au pare-brise (10) ou à la lame semiréfléchissante.10
- 14. Véhicule automobile (1) comprenant un pare-brise (10) ou une lame semiréfléchissante et un système optique selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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|---|---|---|---|
| FR1852381A FR3073053A1 (fr) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Systeme optique a affichage tete-haute et eclairage integre |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3073053A1 true FR3073053A1 (fr) | 2019-05-03 |
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|---|---|---|---|
| FR1852381A Pending FR3073053A1 (fr) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Systeme optique a affichage tete-haute et eclairage integre |
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|---|---|
| FR (1) | FR3073053A1 (fr) |
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