Brevet FR2648575A1 — publié le 19901221

La présente invention concerne un dispositif optique, du type tête basse, conçu pour délivrer des informations à un conducteur de véhicule automobile. On a déjà proposé de nombreux dispositifs conçus pour délivrer des informations optiques à un conducteur de véhicule automobile. On a proposé par exemple depuis longtemps des appareils indicateurs à aiguille ainsi que des témoins lumineux. On a proposé plus récemment des afficheurs électro-luminescents et des afficheurs à cristaux liquides. Ces derniers tendent à être préférés de nos jours, notamment pour des raisons d'esthétique. Cependant, leur coût est souvent prohibitif lorsque l'afficheur doit atteindre une taille importante. On connaît par ailleurs dans le domaine de l'aéronautique des systèmes dits du type "afficheur tête basse". Ces systèmes ont pour but de projeter des informations à l'infini ou à grande distance, dans le champ de vision des équipements situés juste en dessous de la ligne de vision basse du champ de vision du paysage sans superposition entre le paysage et l'information. Les systèmes du type "afficheur tête basse" permettent un gain appréciable en rapidité d'acquisition des informations projetées, car ils limitent l'accommodation ou convergence requise lors du passage du paysage aux informations. Cependant, les systèmes du type tête basse proposés pour l'aéronautique sont en général complexes et coûteux. Pour cette raison, ils n'ont pas donné lieu pour l'instant à une application dans le domaine automobile. La présente invention a pour but de proposer un nouveau dispositif optique délivrant des informations à un conducteur de véhicule automobile, qui élimine les inconvénients des dispositifs antérieurs. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à 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. Le système proposé par la présente invention est simple, robuste, fiable et économique. Il permet une adaptation rapide de tout conducteur même non familiarisé avec des systèmes sophistiqués. Il permet en outre grâce au grossissement apporté par le miroir concave, d'utiliser un imageur de dimension réduite. Cette disposition est intéressante car elle réduit le coût de l'afficheur. -Elle permet en outre un gain de place appréciable. Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, le signal lumineux issu de l'imageur est dirigé vers le miroir concave par un miroir auxiliaire de renvoi. 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 I représente selon une vue schématique en coupe verticale, I'implantation d'un dispositif conforme à la présente invention, - la figure 2 représente selon une vue schématique en coupe verticale, les éléments essentiels d'un dispositif optique conforme à la présente invention, - la figure 3 représente une vue de détail de ce dispositif, - la figure 4 représente une vue partielle d'une variante de réalisation du dispositif optique conforme à la présente invention, avec miroir de renvoi, - les figures 5 et 6 illustrent deux dispositions de correction d'aberration au niveau de l'imageur, - la figure 7 représente une vue schématique en coupe verticale d'une variante de réalisation du dispositif conforme à la présente invention équipée d'une optique correctrice, - la figure 8 représente une vue de face d'un miroir concave conforme à la présente invention, - la figure 9 représente une vue schématique en coupe horizontale du même miroir selon le plan de coupe référence IX-IX sur la figure 8, - la figure 10 représente une vue schématique en coupe verticale du même miroir selon un plan de coupe référence X-X sur la figure 8, - la figure Il représente selon une vue schématique horizontale le champ de vision d'un observateur, et - la figure 12 représente une vue schématique de face d'un imageur conforme à la présente invention. On a représenté sur la figure I annexée la structure de base d'un dispositif optique conforme à la présente invention. On aperçoit partiellement sur la figure I annexée le pare-brise PB, le volant V et la visière d'un tableau de bord T d'un véhicule automobile. Le dispositif optique conforme à la présente invention est intégré au tableau de bord T. II comprend un miroir concave 100 et un imageur 200. Le miroir concave 100 a sa concavité dirigée vers l'observateur, c'est-à-dire vers l'arrière du véhicule. L'imageur 25G est dirigé vers le miroir, c'est-à-dire vers l'avant du véhicule automobile. Plus précisément, I'imageur 200 est placé derrière le volant V. L'observateur voit l'image virtuelle de l'imageur 200 grâce au miroir 100, comme illustré par exemple sur là figure 2. Sur cette figure 2, on a référencé IV l'image virtuelle de l'imageur donnée par le miroir, et Y le plan des yeux de l'observateur. L'axe optique 102 du miroir est de préférence sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du véhicule, et légèrement incliné sur l'horizontal, en élévation vers l'arrière du véhicule. Comme représenté sur les figures 2 et 3 le miroir concave 100 présente de préférence une focale de l'ordre de 200mm. Il est avantageusement placé à une distance de l'ordre de 80cm du plan théorique Y des yeux de l'observateur, de sorte que l'image virtuelle IV soit placée à environ lm de ce plan Y. L'axe 202 du faisceau lumineux émis par l'imageur 200 vers le miroir concave 100 est symétrique de la direction du regard O-O de l'observateur par rapport à l'axe 102 du miroir. De préférence l'orientation du miroir 100 et de l'imageur 200 est telle que la direction du regard O-O est inclinée d'environ 20C par rapport à l'axe 102 du miroir. Il en est de même de l'axe 2G2 de l'imageur par rapport à l'axe 102 du miroir. L'imageur 200 est par ailleurs placé à environ 100mm du miroir 100 de préférence. Comme représenté sur la figure 4, on peut réduire l'encombrement du dispositif en déviant le signal lumineux généré par l'imageur 100, vers le miroir concave 200 grâce à un miroir de renvoi 300.Selon la représentation donnée sur la figure 4, le miroir de renvoi 300 est un miroir plan sensiblement vertical et transversal à l'axe longitudinal du véhicule. Le miroir de renvoi 300 pourra présenter des géométries différentes. Ainsi, selon la représentation donnée sur la figure 4, le dispositif optique comprend un miroir concave 100 dont la concavité est dirigée vers l'observateur, c'est-à-dire vers l'arrière du véhicule, un miroir de renvoi 3C5 dont la face réfléchissante est dirigée vers l'avant du véhicule, soit vers le miroir concave 100, et un imageur 250 dirigé, vers le miroir plan 300, c'est-à-dire vers l'arrière du véhicule. .On notera que l'image virtuelle IV donnée par le miroir concave 155 est déformée par rapport à l'image réelle de l'imageur 2reg. Pour mettre une information correcte à la disposition de l'observateur, il peut être utile de corriger la distortion introduite par le miroir 100 directement sur l'imageur 200. A titre d'exemple on a représenté sur la figure 5 la déformation d'un quadrillage requise sur l'imageur 200 pour obtenir une image virtuelle correcte. On a par ailleurs représenté sur la figure 6 la déformation d'un cercle requise sur l'imageur 200. On notera également que de préférence, I'imageur 250 est formé non pas d'une surface émissive plane mais, d'une surface bombée, afin de corriger les aberrations introduites par le miroir concave 100. Selon encore une autre variante de réalisation représentée sur la figure 7, on peut prévoir une optique correctrice 400 entre l'imageur 200 et le miroir concave 100. De préférence, comme représenté sur les figures 8, 9 et 10, le miroir concave 100 conforme à la présente invention est délimité par une calotte torique, c'est-à-dire une surface engendrée par un secteur de cercle tournant autour d'une droite située dans son plan mais ne passant pas par son centre. De préférence, comme représenté- sur la figure 8, le miroir 100 d'allure torique, présente un contour rectangulaire, allongé horizontale ment. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 8, 9 et 10, et donné à titre d'exemple non limitatif, le miroir 100 est ainsi délimité par une calotte torique de contour rectangulaire, présentant une hauteur de l'ordre de I lOmm, et une longueur horizontale de l'ordre de 230mm, le rayon de courbure du miroir dans un plan de coupe horizontale est de l'ordre de 352mm, tandis que le rayon de courbure du même miroir 100 dans un plan de coupe verticale est de l'ordre de 400mm. En d'autres termes, la surface du miroir représentée sur les figures 8, 9 et 10 peut être définie soit par la rotation du secteur de cercle apparaissant sur la figure 10, d'un rayon de l'ordre de 400mm, autour d'un axe vertical passant par le plan de symétrie vertical du miroir et distant de ce secteur d'environ 352mm, soit par la rotation du secteur représenté sur le plan de coupe horizontal de la figure 9 d'un rayon de l'ordre de 352mm et, autour d'un axe horizontal confondu avec le plan de symétrie horizontal du miroir, et séparé de ce secteur d'environ 400mm. Le miroir concave 100 peut être réalisé selon toute technique classique approprié. On citera à titre d'exemple la réalisation des miroirs 100 par moulage d'un corps en matière plastique, puis réalisation, par exemple par métallisation, d'un revêtement réfléchissant. Le corps en matière plastique du miroir peut être formé par exemple de polymétha crylate de méthyle. On a représenté sur la figure 11 annexée, le champ de l'oeil droitsle champ de l'oeil gauche, et le champ instantanté d'un observateur, qui correspond à la zone couverte simultanément par le champ de l'oeil droit et le champ de l'oeil gauche. On comprendra aisément à l'examen de la figure 11, que le champ instantané de l'image virtuelle observé simultanément par les deux yeux d'un observateur correspond seulement à une plage centrale d'environ 70% du champ total. Il est donc avantageux, comme représenté schématiquement sur la figure 12, de placer les informations utiles à mettre à la disposition de l'observateur, dans une plage centrale 210 de l'imageur, couvrant environ 70% en longueur horizontale de l'imageur, et de réserver les deux plages latérales 212, 214, d'environ 15% chacune, à des informations secondaires, ou un fond d'ambiance. Le miroir concave 100 peut encore être semi-réfléchissant et associé à un second imageur placé derrière le miroir et dirigé vers l'arrière du véhicule. Une telle disposition permet de superposer un second type d'image au champ de vision de l'observateur. On peut prévoir de projeter une image donnée par le second imageur dans le même plan que l'image virtuelle donnée par le miroir concave 100 de l'imageur 200. Cette disposition n'est cependant pas impérative. Les deux imageurs peuvent être utilisés simultanément pour superposer les informations. Ils peuvent être utilisés alternativement. Ils peuvent encore être utilisés avec des degrés de luminosité intermédiaires. On citera à titre d'exemple, la possibilité de superposer, grâce aux deux afficheurs, des informations complémentaires, telles que par exemple d'une part un cadran pour l'un des afficheurs et une aiguille associée pour l'autre. L'imageur 200 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. A titre d'exemple, on citera outre les imageurs classiques à cadran ou aiguille, des im ageurs du type LCD, VFT, CRT, LED, ou encore tout type de surface électro-luminescente. On notera que l'homme de l'art sait réaliser actuellement des afficheurs à cristaux liquides bombés à base de support en matériau plastique. Cette technique peut s'avérer avantageuse, comme indiqué précédemment, pour corriger complètement les aberrations'introduites par le miroir concave 100. On notera également la possibilité d'adjoindre une plaque de matériau, par exemple du polyméthacrylate de méthyle, en avant de l'imageur 23ru, soit entre celui-ci et le miroir concave 100, la plaque précitée étant pourvue d'une impression dans son épaisseur, et éclairée sur sa tranche. Une telle plaque est en outre de préférence traitée anti-reflet sur sa face avant. Elle permet de projeter dans le champ de vision différentes couleurs, ou encore de définir un cadre sur l'image virtuelle, sans requérir de cadre correspondant sur l'imageur 200 proprement dit. Cette disposition s'avère très avantageuse dans la mesure où elle évite la réalisation d'un cadre sur l'imageur lui-même, un tel cadre limitant dans une large mesure les autres possibilités de connexion de sortie. Par ailleurs, de préférence le dispositif optique conforme à la présente invention comprend des moyens conçus pour éviter la focalisation de la lumière ambiante notamment du soleil rasant, susceptible d'entraîner un échauffement néfaste à l'intérieur du véhicule. Selon une première variante, ces moyens peuvent être formés d'une vitre absorbante placée en amont du miroir concave. Il peut s'agir d'un élément LCD opaque à l'arrêt pour occulter les rayons solaires, mais transparent en service. Il peut s'agir également d'un revêtement absorbant placé sur le miroir concave 100. On citera la possibilité d'utiliser un miroir froid, tels que les miroirs commercialisés par la Société MELLES GRIOT, pour absorber sélectivement les rayons solaires. Selon une autre caractéristique le dispositif optique conforme à la présente invention est pourvu de moyens de réglage en orientation, pour permettre d'adapter le dispositif avec précision à tout conducteur quelle que soit sa taille. Selon une première' variante, le miroir concave 100 et l'imageur 200 forment un système solidaire, sans déplacement relatif possible entre le miroir 100 et l'imageur 200. Dans ce cas, le système ainsi formé est avantageusement susceptible de rotation contrôlée autour d'un axe horizontal généralement confondu avec la pupille de l'observateur. Selon une seconde variante, I'un seulement des éléments miroir ou imageur composant le dispositif optique, peut être mobile pour permettre le réglage. On citera enfin la possibilité de visualiser des informations dans des plans différents du champ de vision grâce aux moyens décrits et représentés dans la demande de brevet déposée par la demanderesse le 30 Novembre 1988 sous le nO 88 15693. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS I. Dispositif optique déiivrant des informations à un conducteur de véhicule automobile, comprenant un miroir concave (100) placé en dessous de la ligne de vision basse du champ de vision du paysage, la concavité dirigée vers le conducteur, et un imageur (200) conçu pour diriger un signal lumineux vers le miroir (100). 2. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le signal lumineux issu de l'imageur (200) est dirigé vers le miroir concave (100) par un miroir auxiliaire de renvoi (300). 3. Dispositif optique selon l'une des revendications I à 2, caractérisé par le fait que le miroir concave (100) possède une focale de l'ordre de 200mm. 4. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le miroir concave (100) est placé à environ 80cm du plan Y des yeux d'un observateur. 5. Dispositif optique selon l'une des revendications I à 4, caractérisé par le fait que l'axe du faisceau lumineux généré par l'imageur (200) en direction du miroir concave (100) est symétrique de l'axe du regard de l'observateur O-O par rapport à l'axe (102) du miroir 6. Dispositif optique selon l'une des revendications I à 5, caractérisé par le fait que l'image définie sur l'imageur (200) est déformée pour corriger la distortion générée par le miroir concave (100) et mettre à la disposition de l'observateur une image virtuelle correcte. 7. Dispositif optique selon l'une des revendications I à 6, caractérisé par le fait qu'une optique correctrice (400) est intercalée entre l'imageur (200) et le miroir concave (100). 8. Dispositif optique selon l'une des revendications I à 7, caractérisé par le fait que le miroir concave (100) est défini par une calotte torique. 9. Dispositif optique selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le miroir concave (100) possède un rayon de courbure de l'ordre de 350mm dans un plan de coupe horizontale et un radon de courbure de l'ordre de 400mm dans un plan de coupe verticale. 10. Dispositif optique selon l'une des revendications I à 9, caractérisé par le fait que le miroir concave (100) présente un contour généralement rectangulaire allongé horizontalement. Il. Dispositif optique selon l'une des revendications I à 10, caractérisé par le fait que le miroir concave (100) est formé par moulage d'une matière plastique, puis dépôt d'un revêtement réfléchissant, telle qu'une métallisation. 12. Dispositif optique selon l'une des revendicaions I à Il, caractérisé, par le fait que les informations utiles sont contenues sur une plage centrale (210) de l'imageur (2tri) couvrant environ 70% de sa longueur. 13. Dispositif optique selon l'une des revendications I à 12, caractérisé par le fait que le miroir concave (1cl) est semi-réfléchissant et qu'il est prévu un second imageur derrière le miroir concave (ion). 14. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que l'imageur (200) est formé d'un imageur traditionnel ou à base de l'une des technologies suivantes : LCD, VFT, CRT, LED. 15. Dispositif optique selon l'une des revendications I à 14, caractérisé par le fait qu'il est prévu une plaque de matériau transparent, pourvue d'une impression dans son épaisseur, et éclairée sur la tranche, en avant de l'imageur (200). 16. Dispositif optique selon l'une des revendications I à 15, caractérisé par le fait que l'imageur (200) est bombé. 17. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait qu'il est prévu une vitre sélectivement absorbante en amont du miroir concave (100). 18. Dispositif optique selon la revendication 17, caractérisé par le fait que la vitre absorbante est formée d'un élément à cristaux liquides. 19. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que le miroir concave (100) est pourvu d'un revêtement sélectivement absorbant. 20. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de réglage en orientation. 21. Dispositif optique selon la revendication 2û, caractérisé par le fait que l'imageur (200) et le miroir concave (100) forment un système solidaire sans possibilité de déplacement relatif, et que ce système est susceptible de rotation autour d'un axe horizontal sensiblement confondu avec la pupille.