Brevet FR2488555A1 — publié le 19820219

La présente invention concerne la présentation d'informations, des voyants lumineux et des alarmes, A l'attention du conducteur d' une automobile, par la réflexion de ceux-ci sur le parebrise, dans le champ de vision, sans qu'il ait besoin de pencher la tête. Les tableaux de bord des automobiles classiques actuelles contiennent les appareils suivants: a/ Tachymètre électronique, b/ Compteur kilométrique total et partiel, c/ Indicateur de la température d'eau du radiateur, d/ Indication de la pression d'huile, e/ Indicateur de charge de la batterie, t} Indicateur du niveau dans le réservoir d' essence, g/ Compte-tours électronique du moteur, h/ Montre à quartz... Il y a également une dizaine de voyants témoins ou alarmes, qui signalent au conducteur: l/ Peux des phares route, 2/ Température critique du radiateur de refroidissesent, 3/ Les feux de position et stationaement, 4/ Les signaux de changement de direction, 5/ La réserve de carburant 6/ Le déchargement de la batterie, 7/ Le starter, 8/ La limite critique d'usure des plaquettes de freins, 9/ Le frein 8 main n bloqué ou le niveau critique du liquide dans le circuit de freinage... Pendant de nombreuses années les instruments du tableau de bord étaient des équipements de mécanique de précision, tout comme ceux des tableaux de bord des cabines de pilotage d'avions. Depuis une dizaine d'années, avec les énoues progrès de l'électronique et aussi ceux de l'informatique, de la micro-informatique, certains constructeurs automobiles offrent même des micro-ordinateurs pour calculer la consommation de carburant, pour programmer la vitesse, et il est difficile d'arrèter les progrès de la micro-informatique bord des automobiles futures. Les tableaux de bord actuels ont trop d'informations, trop d' instruaents que les conducteurs ne peuvent pas regarder quand ils conduisent, sur route ou en ville: un conducteur ne consacre que 1 à 2 * de son temps à regarder les instruments du tableau: au moment du démarrage, quand il est seul sur un long trajet droit, quand il voit une station d'essence, ... et quand un bruit anormal éveille son attention. Certains constructeurs automobiles ont parfois disposés des voyants d'alarmes à l'arrière du volant de conduite, dans une zone ou un conducteur normalement assis ne les voit pas. Une vérification systématique de tous les tableaux de bord des voitures modèles 1980 montre que plus de la moitié des instruments et des voyants sont difficils à regarder pendant la conduite. C'est seulement à basse vitesse qu'un conducteur peut mieux examiner ses instruments; à 100 km/h il doit avoir les yeux fixés sur sa route. La présentation des informations selon l'invention ressemble à celle introduite depuis une dizaine d'années en aviation: le HUD (Head Ut Display), c'est-à-dire la présentation par réflexion sur la vitre avant, devant les yeux des pilotes, de signaux lumineux pendant les phases critiques de l'atterrissage sans visibilité ILS (Instruments Landing System), ou des phases critiques de vol pendant des missions militaires. Quand les yeux d'un pilote sont fixés pour regarder A l'infini, ils peuvent lirent aussi des signes lumi- neuxqui se reflètent sur la parebrise, sans fatigue excessive. Pour vérifier des cadrans et des indications situées à moins d'un mètre, la fatigue d'adaptation de la vue est três grande. Cette procédure de controle des instruments du tableau de bord est souvent faite quand le pilote autouatique est branché. La présentation dee informations tomme vitesse, compte-tours, niveau réservoir carburant, heure exacte, selon l'invention, permet d'éviter l'inconvénient du manque de controle sus-mentionné, car un automobiliste roulant ou dépassant un autre véhicule à plus de 120 kn/h, ne peut pas quitter des yeux sa route, ne peut pae baisser la tête pour examiner un instrument situé à 70 ou 80 cm de ses yeux. Il est préférable de lui présenter des informations par réflexion sur sa vitre avant, non pas dans le champ de vision de sa route, mais plutôt dans celui ou il voit le dessus du capot de son moteur, des deux cotés de son volant de direction. Avec les progrès de l'électronique, de la micro-informatique et surtout avec les composants électroniques dits d'OPTOELECTRONIQUE, les @FFICHEURS fluorescents, les diodes luminescentes, les alarmes, il est mainte- nant relativement facil d'installer, en parallèle avec les instru- mente et voyants existants, des afficheurs lumineux dont les informations essentielles se refléteront sur le bas du parebrise, devant le conducteur et de chaque côté du volant de conduite. La construction d'un nouveau modèle d'automobile, étude, prototype, essaie, outillage de fabrication, lancement nécessite environ quatre à cinq années; la construction de dispositifs d'affichage selon 1'intention ne requiert que 9 à 12 mois de travail pour l'adap- tation & un modèle d'automobile: il est donc souhaitable, après une critique constructive du tableau de bord d'un modèle de voiture, de remédier aux défauts de visibilité des informations, par leur présentation au moyen d'affichage par réflexion sur le parebrise. Un autre avantage de l'invention est que l'introduction assez timide de la micro-informatique sur les tableau de bord, permettra la suppression des iDstrunents & cadrsne @ classiques et leur rempla- cement par de afficheurs électroniques, et surtout, par la présentation, dans de meilleures conditions de sécurité, par réflexion sur la vitre avant. Un autre avantage de l'invention est de masquer partiellement la laideur des balais d'essui-glace de nombreuses voitures européennes, car en teintant légèrement le bas du parebrise pour faciliter la réflexion des informations lumineuses, par tous les temps, on voit moins les balais noirs et désagréables. Les caractéristiques et lee avantages du dispositif de présentation d'informations, voyants lumineux et alarmes, A l'attention des conducteur d'automobile, par la réflexion de ceu2-ci sur le parebrise, dans le champ de vision normal, ressortent mieux encore des descriptions qui suivent, à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - La Wig.l montre schématiquement la position et le ehawp de vision d'un conducteur au volant d'une auto-bile. - La Fig.2 est une vue de face d'un tableau de bord classique avec un volant. - La Fig. 3 est une vue d'un tableau de bord où nombre de informations sont pratiquement cachées par le volant. - La Fig.4 montre comment ce tableau peut être complété par présen tation d'informations réfléchies sur le parebrise. - La lig.6 est une vue agrandie de la Pig.l, plus détaiiiée aussi. - La Fig.5 représente un tableau de bord classique démonté avec, bran- ché en parallèle, un dispositif d'affichage d'informations. - La Fig. 7 montre que les lettres et chiffres du dispositif d'affi chage sont présentés å l'envers. -LB Fig.8 montre la position du dispositif d'affichage et sa réfle- xion sur le parebrise. - La Fig.9 présente un miero-processe'cr de commande du dispositif d' affichage d'informations. Comme représenté en résumé, le dispositif d'affichage d';nfor- mations par réflexion peut avoir de très nombreuses variantes et donner une seule information, la vitesse de l'automobile, ou davan tage d'informations, deux, trois, quatre, et surtout présenter un ou plusieurs voyants lumineux d'alarme, quand c'est nécessaire. L'avantage d'un dispositif avec micro-ordinateur est de présenter au conducteur des informations indispensables et au moment opportun dans mon champ de vision. Il est souhaitable que progressivement, le nombre dee informations du tableau de bord soit de plus en plus réduit, et que le rôle du micro-ordinateur de bord prenne la relève pour simplifiez la conduite des automobiles, sur route comme en ville. La Fig.l montre schématiquement un conducteur 1 dans une voiture 2 de catégorie moyenne, regardant Sa route devant lui, A l'infini ) , c'est-à-dire A environ 300 m, ou A distance plus réduite L=30m. C'est la le cas le plus fréquent d'adaptation de la vue des conduc teurs, ils regardent 98 % de leur temps la route devant le capot 5 et tout au plus 2 b de leur temps å regarder le tableau de bord 4, ou les rétroviseurs. Le tableau de bord n'est qu'à une distance de 60 A 80 cm et son examen nécessite de baisser les yeux et de s'a dapter å une distance de vision réduite. LB fatigue visuelle du conducteur est d'autant plus grande,que la fréquence de controle du tableau de bord se répète souvent et que son éclairage diffère de celui de la route. Le mieux est de présenter les informations par affichage-réflexion sur le parebrise 3. La Fig.2 présente un tableau de bord 4 masqué en partie par le volant de conduite 6, le nombre des informations masquées et leur importance dépendent a chaque instant de la position du corps du conducteur, de la position et de la distance de ses yeux au tableau de bord, mêmp aussi, de la position de ses mains sur le volant. Sur une voiture,j'ai pu constater que des voyants lumineux 7 d'alarnes diverses A,B,C,D,S,X,G,E,I,J, étaient difficils à apercevoir, car la partie centrale du volant était trop importante; quand on roule très souvent le volant n' est pas avec ses barres horizontale- nent, nia bien souvent légèrement inclinées, et sans cesse il faut corriger la position du volant: bref, on ne voit presque pas les voyants d'alarme, et on s'aperçoit que l'un d'eux est allumé quand la voiture tombe en panne. Les inatruzents du cadran 8 sont essentiels pour la bonne marche du moteur, mais beaucoup de conducteurs analysent très mal les info mations qu'ils fournissent, car de celles-ci dépendent beaucoup les économies d'énergie, la consommation aux 100 kM. Le Tachymètre 2 et les compteurs kilométriques sont vérifiés le plue fréquement car quelquefois c'est le passager qui fait remarquer une vitesse trop grande. De =ie le nombre de tours par minute 10 et l'accélération sont surtout ressentis par lee passagers. Quand très souvent l'automobile sert pour les déplacements maison-travail une nontre ;1 eet indispensable. Malheureusement quand on roule très vite pour ne pas être en retard, cette montre n'est pas très efficace. Il y a deux zones 12 et 13 de chaque côté du volant, sur lesquelles la réflexion d'affichages lumineux d'informations et de voyants semble une excellente idée, réflexion visible dans toutes les conditions d'éclairage,car l'intensité lumineuse peut être régulée par une photo-cellule, automatiquement. Sur la Fig. 3 est présenté un tableau de bord des plus esthéti- que; la brochure de publicité présente de très jolies photos, mais quand on est au volant, la déception est très grande: nombre des voyants lumineux 7 sont invisibles et trop d'entre eux clignotent souvent en même temps. Les instruments 8 sont partiellement cachés par le volant 6 et seulement les cadrans 2 et 10 sont bien visibles. s quoi cela sert-il d'ajouter en option un micro-ordinateur pour calculer des indices de consommation de carburant ? Mieux serait d'utiliser le MPU, les ROM et RAM de ce micro-ordinateur à présenter comme sur la Fig.4, les principales informations par affichage réflexion sur le parebrise 3, dans les zones 12 et 13, deux voyants d'alarme 14 et 15 suffisant pour attirer l'attention du conducteur. La Fig.5 est une vue éclatée d'un tableau de bord très compact mais qui malheureusement est d'une lecture assez difficile, surtout celle des voyants 7. La visière anti-reflets 16, la vitre 17, l'idéo- gramme 18, le joint 19 assemblés sur un boitier 20 présentent un tachymètre 9, une montre classique 11, des instruments 8, instruments branchés sur un circuit imprimé 21. L'invention consiste à modifier ce circuit imprimé 21 actuel pour connecter en parallèle, un disposifif d'affichage 27, commandé par un micro-ordinateur 23 au moyen des cables 22, 24 et 2S. Chaque voiture avant ses circuits électri- ques particuliers, le micro-ordinateur 23 peut être adapté à chaque modèle par une ROM programmable ou EPROM différente. La Fig.6 montre un conducteur 1 au volant 6 d'une voiture nor male 2, regardant à une distance L = =# ou environ 200 à 300 n. Pour regarder les voyants d'alarme 7, ses yeux doivent tourner d'un angle d'environ:#+ &gamma;+ ss= 11 à 12 . S'il veut regarder ses cadrans 8,9,10 il lui faut baisser les yeux d'un angle de: &alpha;+ ss+ &gamma;+ # = 19 à 20 . Surtout la fatigue vient de la nécessitée d'accomodation dès yeux,à une distance environ cent fois moindre, à une luminance différente, à une répétition fréquente de l'attention vers l'avant, l'arrière, les instruments et les alarmes. Il est beaucoup moins fatigant de regarder la route et de voir, si le micro-ordinateur 23 commande un afficheur lumineux X-Y, la réflexion des pointe X' et Y' sur le parebrise avant 3. Dans un tel cas, les yeux du conducteur n'ont à tourner que d'un angle de: #+ = 4 à 7 au maximum, et faire un effort d'accomodation bien moindre. Les balais des essuis-glace 26 occupent une zone ou il est facil de teinter très légèrement le parebrise,pour faciliter la réflexion d' une formation lumineuse chiffrée, ou d'un voyant d'alarme lumineux cette teinture n'étant que limitée aux surfaces de réflexion et pas dans la zone d'observation de la route. On retrouve sur ce dessin le tableau de bord présenté en vue éclatée sur la Fig.5. Dans les futures automobiles, il est possible que les éléments du tableau de bord 7,8,9,10,16,20,21, le micro-ordinateur 23 et les afficheurs 27 soient réunie ensemble dans un même équipement, plus simple et aussi d'une fiabilitée très améliorée. Cette figure permet de deviner combien de progrès s peuvent être faits sur les voitures futures, en introduisant la micro-informatique et en éliminant les cadrans d'instrumentation classique. La Fig.7 montre que la réflexion des afficheurs lumineux sur la vitre du pare-brise nécessite que les signes, lettres et chiffres soient présentés comme par une glace, à l'inverse, pour être lus. Une des caractéristiques des circuits électroniques, des diepositifs de commande des afficheurs DISPLAY, est la nécessitée de présenter des signes inversés, et aussi, inclinés vers la gauche, non pas cos- ne ceux des afficheurs fluorescents classiques. Pour cela il est nécessaire de modifier le ROM du micro-ordinateur commandant les afficheurs. Afin que la visibilitée soit parfaite dans toutes les conditions d' éclairage de l'environnement, une photo-cellule automatique type appareil photographique doit pouvoir régler automatiquement l'in- tensitée lumineuse,pour que les informations réfléchies soient bien visibles. La place de celle-ci est préconisée en 28 dans le dispositif d'affichage lumineux 27 que l'on voit mieux schématiquement sur la Fig. 8. sur la Fig.7 au dessus de l'axe Z'Z on voit à gauche l'indication de la vitesse, par exemple 158 km/h, avec en dessous l'heure, 22.35 et à droite le nombre de tours du moteur, 4750 tr/mn, et la quantité de carburant dans le réservoir, 35 litres. Les deux cercles symbolisent l'emplacement du signal vert si tout marche bien, et d'une lumière rouge d'ALARME, si un voyant du tableau s'allume. C'ont là un esesple d'affichage entre beaucoup d'autres possibles de réalisation de l'invention. Les afficheurs dits"Fluorescent Displav Panels" ont un nombre de chiffres de 1 à 32, une @auteur de 4,5 mm à 7,6 mm, un nombre de segments de 7, 8, 14 ou 16, ou bien un noabre de points de 5 @ 7 pour chaque lettre ou chiffre. Les tests auxquels ils sont soumis permettent une utilisation eans problênes pendant une centaine de nilliers d'heures, aussi longtemps qu'une autonobile. La Fig.8 montre comment une lettre XY du dispositif 27 se reflète sur le parebrise 3 et présente en X'Y' celle-ci au conducteur: la vue A-A est ce qutil voit, la vue B-B est ce que verrait un conducteur regardant le dispositif 27. Les points XY ne doivent pas être vus directement,d'où la forme en Y du dispositif et aussi l'emplacement du système à photocellule 28 pour le règlage automatique de l'intensité lumineuse des afficheurs, en fonction de la lumière ambiante, de jour ou de nuit, en ville ou sur route, avec possibilité de réglage suivant la vue du conducteur. La Pig.9 représente schématiquement la partie affichage display 2t et la partie micro-ordinateur de coinande 23 qui comporte de nombreux circuits intégrés, XPU, ROM, RAM, EPROM, etc. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositifs de présentation d'informations, de voyants et d'alar- nes lumineux, à l'attention du conducteur d'une automobile 2, par réflexion sur le parebrise 2 dans le champ de vision normal du conducteur , caractérisés par l'installation d'un micro-ordi- nateur de commande 23 d'un ensemble d'affichage lumineux 27, re lié aux instruments du tableau de bord 4, affichage qui se reflè te sur le parebrise dans deux zones 1 et 13 de chaque côté du volant, et ne masque pas la vue de la route devant l'automobile. 2. Dispositifs suivant la revendication 1 caractérisé par la présen tation normale des informations 8, e, 10, 11 sur cadrans normaux, des voyants d'alarmes 7 sur la planche du tableau de bord 4 en partie masqués par le volant 6, et la présentation simultanée et parallèle de ces mêmes informations par réflexion sur les deux zones 12 et 13 du parebrise 3. 3. Dispositifs suivant les revendications 1 et 2 caractérisés par l'affichage par réflexion sur le parebzise Z des données essen- tielles pour la bonne marche de l'automobile, affichage sélec tionné par le micro-ordinateur 23 ou par le conducteur 1, les voyants d'alarme 14 et 15 restant prioritaires. 4. Dispositifs suivant les revendications 1 à 3 caractérisés par une photocellule 28 de régulation automatique de l'intensité lumineuse des afficheurs display 27, en fonction des conditions d'éclairage ambiant. 5. Dispositifs suivant les revendications 1 à 4 caractérisés par une faible teinture transparente du bas du parebrise 3, dans les zones de réflexion des afficheurs lumineux. 6. Dispositifs suivant les revendications 1 à 5 caractérisés par le regroupement sous controle d'un micro-ordinateur 23 de toutes les informations présentées sur le tableau de bord et par réfle- xion sur le parebrise de l'automobile, les informations pouvant être sélectionnées par le conducteur ou par le constructeur au moyen de circuits intégrés REPRO@ du micro-ordinateur.