Brevet FR2674343A1 — publié le 19920925

La présente invention se rapporte à un système de formation et de visualisation d'images virtuelles porteuses d'informations dans le champ de vision d'un opérateur, par exemple un conducteur, un machiniste, un manipulateur ou un praticien, système dont une au moins des unités fonctionnelles est dissociée des autres. La formation et la visualisation d'images virtuelles dans le champ de vision d'un conducteur de véhicule, d'engin ou autre provient d'un ensemble fonctionnel unique. Cet ensemble regroupe toutes les fonctions nécessaires intégrant la source lumineuse, la formation d'images et la projection de celles-ci sur une optique mélangeuse. On connaît des réalisations antérieures telles que celles décrites dans et représentées sur les figures du brevet européen déposé au nom de la société japonaise YAZAKI Corporation publié sous le n" 202406. Selon ce brevet, un ensemble optique séparé situé sous le tableau de bord projette une image porteuse d'informations sur un support intermédiaire séparé ou intégré au pare-brise ou sur une surface particulière de celui-ci. Il suffit de se reporter aux figures de ce brevet pour comprendre aisément les multiples difficultés liées à l'encombrement important de cet ensemble et à sa configuration d'implantation. Ces difficultés semblent pour la plupart insurmontables dans le cas de petites voitures en raison même de certaines dimensions impossibles à réduire. En général, les unités fonctionnelles composant les sytèmes de formation et de visualisation d'images, sont regroupées dans des boitiers ou enceintes de protection qui représentent encore un volume et un encombrement importants eu égard à la place disponible malgré les efforts d'intégration des fabricants. Elles ne peuvent par conséquent trouver une place suffisante dans ou sous le tableau de bord d'un véhicule en raison des multiples éléments fonctionnels qui occupent déjà tout le volume disponible. Par ailleurs, certaines parties fonctionnelles necéssitent des fonctions supplémentaires comme l'évacuation des calories produites. Selon son emplacement, le circuit de ventilation, pour être efficace doit se développer dans un volume important. De plus, divers modules de circuits électroniques acceptent difficilement ou ne résistent pas à une montée de température, et les radiateurs emcombrants déjà prévus pour l'évacuation des calories ne suffisent plus à eux seuls à assurer le bon fonctionnement d'ensemble lorsque la température intérieure monte notablement. Ainsi, d'importantes précautions de ventilation s'avèrent nécessaires pour tous les véhicules et notamment les véhicules à moteur thermique. Par ailleurs, la formation et la visualisation d'une image de dimensions suffisantes et acceptables nécessitent l'emploi de dispositifs optiques monoblocs encombrants peu compatibles avec la place disponible au voisinage des organes de commande du poste de conduite. Pour des raisons diverses liées au faible emplacement disponible, mais aussi à la forte dissipation thermique de la source de lumière généralement puissante, il est imaginé, conformément à l'invention, de regrouper toutes les fonctions de production de lumière dans un bloc fonctionnel distinct et de le déporter par rapport aux autres modules fonctionnels composant le système de formation d'images porteuses d' informations visuelles. Plus particulilèrement, l'invention est caractérisée par un système de formation et de visualisation d'informations dans le champ de vision d'un utilisateur ou à sa périphérie, qui se compose d'une source lumineuse déportée par rapport aux autres composants ou sous-ensembles du système, ladite source lumineuse étant reliée par un guide de lumière à une unité de formation d'images, transportant l'image à une optique mélangeuse directement par projection ou par un câble de transport d'images. L'invention permet de dissocier le bloc fonctionnel de visualisation du bloc de formation d'images et d'apporter l'image à l'optique mélangeuse directement ou par un câble ou un guide de transport d'images. Les caractéristiques techniques et d'autres avantages de l'invention sont consignés dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution en référence aux dessins accompagnants dans lesquels la figure 1 est un schéma de principe montrant la décomposition du système en plusieurs blocs fonctionnels éloignés ou déportés les uns des autres la figure 2 est une vue schématique en coupe verticale montrant l'implantation générale des unités foncionnelles sur un véhicule automobile la figure 3 est une vue schématique en coupe verticale représentant un exemple d'implantation des différentes unités fonctionnelles sur une motrice ferroviaire la figure 4 est une vue schématique en perspective représentant un exemple d'implantation des différents blocs fonctionnels sur une voiture automobile la figure 5 est une vue en perspective d'une application concernant un dispositif porté par l'utilisateur ; L'idée générale inventive consiste, pour un système de formation et de visualisation d'informations dans le champ visuel, ou à sa périphérie, d'un conducteur de véhicule, opérateur ou praticien de dissocier les différents blocs fonctionnels en les éloignant les uns des autres. On décrira ci-après en détail le principe général inventif exposé globalement ci-dessus, en prenant pour exemple quatre applications caractéristiques. La présente invention concerne un système de visualisation constitué d'une façon générale des éléments fonctionnels suivants. Une source lumineuse conventionnelle 1 de puissance suffisante, par exemple 400 watts, émet un flux lumineux qui est dirigé vers l'extrémité d'un guide de lumière 2, par exemple par une optique d'injection 3, par exemple à concentrateur, avec ou non interposition d'un filtre infrarouge 4. Cette source se trouve par exemple placée dans le flux aéraulique d'un ventilateur 5 en vue de l'évacuation des calories dissipées constituant ainsi un générateur de lumière ou boîte de lumière 6. Selon l'invention, le générateur de lumière 6 est séparé des autres unités fonctionnelles du système auxquelles il est relié par le guide-lumière 2. Il peut être enfermé dans une enceinte 7 formant alors une boîte à lumière de puissance lumineuse adaptée. Le guide-lumière 2 se présente de préférence, mais non nécessairement, sous la forme d'une liaison souple formée d'un faisceau de fibres optiques convenablement réunies entre elles. Sa longueur et son diamètre dépendent de l'emplacement choisi et de la puissance lumineuse à apporter. Le guide-lumière peut, bien entendu, être réalisé de façon différente par utilisaiton de moyens connus remplissant la même fonction. Il débouche dans une unité fonctionnelle de formation d'images 8 appelée communément boîte à images. Celle-ci est destinée à former l'image sur un support physique d'informations 9 transparent ou de réflexion constitué par exemple par une image fixe transparente (diapositive) ou par un écran transparent de formation d'images 10 de diodes électroluminescentes ou de cristaux liquides, commandé par un circuit séparé. Cette unité fonctionnelle 8 de formation d'images se compose en outre d'un éventuel dispositif optique d'élargissement 11 du spot de lumière apporté par le guide-lumière 2. Ce dispositif d'élargissement 10 se trouve bien entendu disposé à proximité de l'extrémité du guide-lumière. L'unité fonctionnelle 8 comporte également, en plus du support physique de formation d'images 8 sous la forme de l'écran transparent ou réfléchissant 10, un composant optique de concentration 11 disposé à l'entrée d'une liaison 12 à chemin optique de transport d'images, par exemple un câble, tube, ou guide optique destiné à relier l'unité fonctionnelle 8 à une optique mélangeuse 13 disposée dans le champ de vision de l'opérateur. Ce chemin optique de transport d'images est par exemple matérialisé par un câble de transort d'images dit câble-image à fibres optiques cohérentes ou fibres peignées ou un ensemble du type guide de lumière à renvoi d'images. Un des objets de l'invention consiste à dissocier également l'unité 8 de formation d'images des autres unités fonctionnelles constituant le système de visualisation d' images. L'optique mélangeuse 13 est constituée par exemple par un flux réflectif ou par un composant d'optique diffractive disposé dans le champ de vision du conducteur ou du pilote ou du praticien ou à la périphérie de ce champ, de façon à permettre au conducteur, au pilote ou au praticien de prendre en compte les informations qui lui sont ainsi apportées et disposées dans son champ de vision. On décrira tout d'abord ci-après les deux exemples d'applications spécifiques à un véhicule automobile et à une motrice ferroviaire. Ces exemples d'application ne doivent en aucun cas être considérés comme limitatifs car l'invention est susceptible de s'appliquer à tous les postes de conduite, quel que soit le véhicule concerné. L'invention s'applique tout d'abord aux véhicules dans lesquels l'information est visualisée à travers le pare-brise. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, la source lumineuse ou boîte à lumière est déportée. Pour des raisons d'implantation, elle se trouve disposée dans un logement à proximité de l'aile droite, par exemple dans le logement des essuie-glaces. La lumière est produite par une source 1 et injectée dans le guide-lumière par l'optique d'injection 3, par exemple à lentille ou à forme convergente. La lumière est produite dans un compartiment 14 en bout d'aile 15, adjacent au logement 16 du mécanisme d'essuie-glace. Ce guide-lumière 2 longe le logement 16 abritant le mécanisme des essuie-glaces et traverse la paroi de séparation 17 pour se connecter à l'unité fonctionnelle de formation d'images 8 qui transportera par un câble puis par un faisceau de projection l'image jusqu a la surface de l'optique mélangeuse 13 qui pourra être intégrée au pare-brise 18 ou être formée sur un support par exemple mobile en pivotement comme le montre la représentation composite de la figure 4. L'unité de formation d'images 8 sera placée sous le tableau de bord 19. Bien entendu, d'autres emplacements s'avèrent possibles en fonction de l'existence de volumes disponibles dans le poste de conduite et des contraintes d' implantation générale. Une autre application concerne le poste de conduite 20 d'un véhicule ferroviaire , par exemple une locomotrice, représenté sur la figure 3. Selon cette application, la boîte à lumière 6 est disposée soit au-dessus, soit en sous-face de la couverture 21 de la cabine 22. La position préférée est intérieure, car bénéficiant de la protection aux intempéries. On a représenté en lignes pointillée et pleine les guide-lumière 2 provenant des deux positions possibles des boîtes de lumière 23 et 24, respectivement au-dessus de la cabine et en sous-face. Les liaisons de transport de lumière 25 et 26 relient les boîtes à lumière 23 et 24 à l'unité fonctionnelle 8 de formation de l'image située dans une armoire technique 27 abritant divers circuits de commande. La liaison de transport d'images 12 peut suivre deux chemins distincts. Il s'agit d'abord d'une liaison courte 28 reliant l'unité fonctionnelle 8 à un dispositif haut de projection 29 transportant l'image par un faisceau dirigé vers le bas jusqu'à un support oblique pivotant 30 portant l'optique mélangeuse 13. Il peut s'agir également d'une liaison longue 31 reliant l'unité fonctionnelle 8 jusqu'au tableau de bord 32 et débouchant sur celui-ci par une optique de projection 33 sur un support 34 de l'optique mélangeuse 13 rapporté sur ou intégré au pare-brise 35 balayé par un essuie-glace 36. Un autre type d'application concerne des dispositifs de visualisation à porter par l'utilisateur. Il s'agit par exemple d'un dispositif 37 supporté par un serre-tête 38 (figure 5) ou d'une monture placée à proximité de l'oeil ou des yeux dans le champ de vision de l'utilisateur. Le dispositif 37 est une unité fonctionnelle de visualisation d'images virtuelles par projection d'images virtuelles dans le champ de vision d'un oeil ou des deux yeux d'une personne. Certains de ces dispositifs comportent une optique de formation d'une image virtuelle en utilisant une lentille destinée à former à l'aide d'un miroir une image virtuelle dans le champ de vision de l'opérateur. Il peut s'agir d'informations diverses : consignes, avertissements, durée, heure ... Ce type d'application est représentée sur la figure 5 sur laquelle le serre-tête 38 porté par la tête 39 d'une personne supporte par une branche oblique 40 le dispositif de visualisation 37 par projection d'images dans le champ visuel de la personne. Conformément à l'invention, ce dispositif est relié à l'unité fonctionnelle 1,8 de production de lumière et d'images par un câble de transport d'images 41 longeant la branche oblique 40. Elle permet aussi de diminuer notablement l'encombrement et le poids du dispositif 37 qui ne comportera que l'optique mélangeuse et quelques moyens annexes. D'autres utilisent une monture portée par l'utilisateur comportant au droit de chaque oeil une surface transparente entièrement ou partiellement recouverte d'une optique mélangeuse sur laquelle sont transportées ou projetées des informations visuelles qui apparaissent à profondeur fixe ou variable dans le champ de vision en tant qu'images virtuelles (variante non représentée). REVENDICATIONS 1. Système de formation et de visualisation d'informations dans le champ de vision ou à sa périphérie d'un opérateur, conducteur ou pilote d'un poste de conduite d'un véhicule, d'un engin, d'une machine ou d'un opérateur dont l'attention visuelle est portée sur un champ opératoire caractérisé en ce qu'il se compose d'une source lumineuse de puissance déportée par rapport aux autres composants ou sous-ensembles du système, ladite source lumineuse étant reliée par un guide de lumière à une unité de formation d'images, elle-même reliée à une optique mélangeuse selon un chemin optique de transport d'images. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de formation d'images projette l'image sur l'optique mélangeuse. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de formation d'images est reliée à l'optique mélangeuse par un câble de transport d' images.