Brevet FR2659456A2 — publié le 19910913

FR 2659456 A2 19910913 FR 9002961 A 19900308 La présente invention concerne des perfectionnements aux dipositifs optiques décrits dans la demande de brevet principal déposée le 15 Juin 1989 sous le n" 89 07950. On a décrit dans la demande de brevet principal un dispositif optique délivrant des informations à un conducteur de véhicule automobile, comprenant un miroir concave placé en-dessous de la ligne de vision basse du champ de vision du paysage, la concavité dirigée vers le conducteur, et un imageur conçu pour diriger un signal lumineux vers le miroir. Ce dispositif optique permet de visualiser, dans l'axe de visée habituel du combiné de bord, l'image d'un afficheur ou imageur de type classique (comportant des indicateurs électromécaniques entraînant des aiguilles) ou statique (de technologie LCD, VFT, CRT, etc ...). Le principal avantage de ce dispositif résulte du fait que le miroir concave ayant un grossissement de l'ordre de 1,5 à 3, l'afficheur a une taille réduite par rapport à son image. La description de la demande de brevet principal n" 89 07950 doit être considérée comme incorporée à la présente description par la référence qui lui est faite ici. Selon la présente invention le dispositif afficheur comprend différents éléments plans inclinés entre eux, dont les positions par rapport au miroir sont optimisées pour générer une image exempte de déformation. De préférence la position relative de l'afficheur est également optimisée pour obtenir une image sensiblement plane. Cette caractéristique permet la réalisation d'un afficheur de structure simple, donc à coût de fabrication réduit, et permet d'obtenir une image grand champ agrandie de bonne qualité avec un seul dioptre. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention il est prévu un dispositif indicateur au niveau de chaque élément plan du dispositif afficheur. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique verticale des éléments essentiels d'un dispositif optique conforme à la présente invention, la figure 1 annexée étant similaire à la figure 2 de la demande de brevet principal n" 89 07950, - la figure 2 représente une vue schématique de dessus d'un afficheur conforme à la présente invention, et - les figures 3A et 3B illustrent schématiquement une étape du processus d'optimisation du dispositif conforme à la présente invention. On a représenté sur la figure 1 annexée un dispositif optique conforme à la présente invention comprenant un miroir concave 100 et un imageur 200. Le miroir concave 100 a sa concavité dirigée vers l'observa- teur, c'est-à-dire vers l'arrière du véhicule. Sur la figure I l'oeil de l'observateur est référencé 01. L'imageur 200 est dirigé vers le miroir 100, c'est-à-dire vers l'avant du véhicule. On notera cependant qu'en variante comme décrit dans la demande de brevet principal n" 89 07950, un imageur peut être placé derrière le miroir 100. Sur la figure 1 on a référencé IV l'image virtuelle de l'imageur 200 donnée par le miroir 100. Le sommet du miroir est référencé 02. Le centre de l'afficheur est référencé B. Le centre de l'image virtuelle est référencé B'. L'angle entre l'axe de visée de l'observateur 01-02-B' et l'axe du miroir 100 est référencé Différentes voies peuvent être suivies pour concevoir le dispositif représenté sur la figure 1. Selon une voie préférentielle on procède comme suit. On commence par fixer les valeurs suivantes - position de l'oeil par rapport à l'image, - dimension de l'image virtuelle IV, - encombrement de l'ensemble miroir 100 afficheur 200, - distance de l'oeil Ol au miroir 100. A cela on ajoute la condition nécessaire qui est que l'afficheur ne doit pas être dans le champ de vision et doit être le plus prêt possible de l'axe du miroir afin de limiter le champ. Une fois ces conditions définies on calcule le système à l'aide des formules suivantes Dans lesquels 6 représente l'angle entre l'axe de visée de l'observateur passant par le sommet du miroir 01, 02 et l'axe du miroir, f représente le diamètre du miroir, C représente la courbure du miroir et K et K' représentent respectivement les dimensions de l'afficheur et de l'image virtuelle. A titre d'exemple pour p = 800mm, K' = 120mm, e = 100mm et e' = 200mm on obtient = = 96mm sin a = 0,36 soit 0 = 21,1 degrés K = 60mm Le système ainsi obtenu est généralement entaché d'aberrations. Pour le corriger, on peut faire varier certains paramètres du système (comme la courbure du miroir, son asphérisation, la distance de l'afficheur au miroir, l'inclinaison de l'afficheur, etc ...) de façon à obtenir une image nette et non déformée de l'afficheur quand on regarde le système à l'oeil nu. Pour cela on peut par exemple se fixer comme objectif d'obtenir une tache d'aberration et une déformation inférieures à 18", soit 0,08mm à lm (résolution de l'oeil pour un sujet entraîné). On notera que le système ne présente pas d'aberration chromatique puisqu'il ne comporte qu'un miroir. De plus, comme la pupille du système est l'oeil (donc de dimension réduite), on est peu gêné par les aberrations d'ouverture comme l'aberration sphérique et la coma. Par contre étant donné les champs relativement importants (supérieurs à 20 dans l'exemple précité), la courbure et la distorsion peuvent prendre des valeurs importantes. Pour y remédier on peut jouer sur la forme du miroir (en asphérisant ce dernier) et en optimisant d'autres paramètres tels que la position et la courbure de l'objet, c'est-à-dire l'afficheur 200. La demanderesse a cependant déterminé que pour simplifier la réalisation de l'imageur, on pouvait concevoir celui-ci non point sous forme d'un élément courbe répondant à la courbe théorique obtenue par le processus d'optimisation, mais sous forme d'un élément polygonal tangent à la courbe théorique obtenue. Pour cela, la géométrie du miroir étant optimisée (sphérique, parabolique, toroîdale, asphérique ou autres) pour avoir le minimum d'aberration, le positionnement des plans du polygone pour avoir le minimum de déformation est optimisé selon le processus suivant. Soit comme représenté sur la figure 3A un objet O représenté par un cercle et des rayons, et mis dans un plan de l'imageur polygonal. Les calculs par logiciels optiques connus en donnent une image I représentée sur la figure 3B par rapport au miroir 02 précédemment déterminé. On peut définir pour chaque rayon de l'image I, sa corde K et sa flêche F. Pour l'ensemble des rayons R, K varie d'une valeur inimale Km à une valeur maximale K M dont la différence k est caracter ;que de l'orientation du plan de l'afficheur. De même la flêche F a une valeur maxi FM également caractéristique de l'orientation du plan de l'imageur. On définit une fonction A = a k +3 F M (o et ss sont les poids que l'on attribue à k et FM) que l'on cherche à réduire au minimum. Cette fonction A dépend de l'orientation du plan de l'objet par rapport au système. Soit y l'angle entre le plan de l'objet O et un plan horizontal de référence et 6 l'angle entre le plan de l'objet O et un plan vertical de référence. La fonction A présente un minimum en fonction de y et un minimum en fonction de 6 . Ces points sont les valeurs de positionnement optimales de chaque plan de l'afficheur polygonal. Les valeurs y et 6 précitées peuvent être obtenues par itérations successives sur logiciels. Bien entendu d'autres moyens peuvent être utilisés pour optimiser les valeurs des angles y et 6 Comme indiqué précédemment la réalisation d'un afficheur sous forme de différents éléments plans inclinés, c'est-à-dire sous forme d'un polygone permet une réalisation très économique de l'afficheur. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention il est prévu un dispositif indicateur au moins au niveau de chaque plan du dispositif afficheur. Par ailleurs, ces dispositifs indicateurs sont avantageusement du type à aiguille tandis que l'afficheur porte un cadran dont les graduations sont équiréparties sur un cercle ou un secteur de cercle centré sur l'axe de rotation de l'aiguille. En effet, le processus d'optimisation précédemment décrit permet d'obtenir une image de l'aiguille non déformée et qui reste donc équidistante des graduations. Comme représenté schématiquement en vue de dessus sur la figure 2, l'imageur polygonal est de préférence symétrique par rapport à l'axe BO2 passant par le centre de l'afficheur et le centre du miroir. Plus précisément encore, comme représenté sur la figure 2, l'imageur 200 comprend avantageusement trois plans inclinés entre eux : un premier plan 220 normal à l'axe B02 et deux plans latéraux 222, 224 symétriques par rapport à un plan vertical passant par l'axe BO2 et délimitant une surface généralement convexe vers le miroir concave 100. Selon une autre caractéristique, comme indiqué dans la demande de brevet principal n" 89 07950, le dispositif optique peut être pourvu de moyens de réglage en orientation pour permettre d'adapter le dispositif avec précision à tout conducteur, quelle que soit sa taille. Pour cela on peut prévoir de commander le système d'orientation du dispositif par des moyens motorisés contrôlés par une mémoire contenant une ou des valeurs de consigne correspondant aux positionnements requis pour chaque conducteur afin d'automatiser le positionnement du dispositif. De tels moyens de commande à mémoire connus en eux-mêmes ne seront pas décrits en détail par la suite. Ils peuvent être conformes aux dispositions décrites dans les documents FR-A-2585200, FR-A-2627916 et FR-A-2628906. Selon une autre caractéristique de la présente invention, on peut prévoir des moyens plus simples pour orienter le dispositif à la convenance de chaque conducteur. Pour cela les moyens d'orientation peuvent comprendre un bouton ou tout moyen équivalent accessible à l'extérieur du tableau de bord pour être commandé par l'utilisateur, et relié à l'axe de pivotement du dispositif par des moyens d'entraînement. De tels moyens d'entraînement peuvent être choisis dans le groupe comprenant des bielles, une courroie, de préférence crantée, une chaîne, des pignons, ou tous moyens équivalents. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif optique délivrant des informations à un conducteur de véhicule automobile, comprenant un miroir concave placé en-dessous de la ligne de vision basse du champ de vision du paysage, la concavité dirigée vers le conducteur, et un imageur conçu pour diriger un signal lumineux vers le miroir, selon l'une des revendications de la demande de brevet principal, caractérisé par le fait que le dispositif afficheur (200) comprend différents éléments plans inclinés entre eux (220, 222, 224) dont les positions par rapport au miroir (100) sont optimisées pour générer une image exempte de déformation. 2. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'afficheur comprend un dispositif indicateur au moins au niveau de chaque élément plan (220, 222, 224). 3. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé par le fait que l'un au moins des dispositifs indicateurs prévus sur l'afficheur est un dispositif indicateur à aiguille. 4. Dispositif optique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'élément plan de l'afficheur comprenant un dispositif indicateur à aiguille est en outre pourvu d'un cadran présentant des graduations équiréparties autour d'un cercle centré sur l'axe de pivotement de l'aiguille. 5. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les différents plans de l'afficheur définissent une enveloppe convexe vers le miroir (100). 6. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'afficheur comprend trois éléments plans inclinés entre eux. 7. Dispositif optique selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'afficheur comprend un premier élément plan normal à un axe passant par le centre de l'afficheur et le centre du miroir (100 ; BO2) et deux éléments plans latéraux symétriques entre eux par rapport à un plan vertical passant par l'axe précité (BO2). 8. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le miroir concave (100) et l'imageur (200) forment un système solidaire monté à rotation sur un élément support, et qu il comprend des moyens motorisés de commande en orientation du système, associés à des moyens de mémoire qui définissent au moins une consigne de position en fonction d'un utilisateur. 9. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le miroir et l'imageur forment un système solidaire monté à rotation sur un support et qu'il est prévu un moyen de commande manuel accessible sur le tableau de bord et relié à l'axe d'articulation du système par l'intermédiaire de moyens choisis dans le groupe comprenant une bielle, une courroie, une chaîne ou des pignons.