Brevet FR2703148A1 — publié le 19940930

La présente invention concerne le domaine des systèmes indicateurs comprenant une pièce optique formant guide de lumière. La présente invention concerne en particulier le domaine des tableaux de bord pour véhicules automobiles. Généralement les tableaux de bord pour véhicules automobiles comprennent un boîtier, des appareils indicateurs comportant chacun un moyen d'entraînement, par exemple un logomètre ou un moteur pas à pas, et une aiguille, un cadran comportant des plages translucides définissant des échelles de graduation en regard desquelles se déplacent les aiguilles, au moins une source lumineuse et au moins une pièce optique qui sert de guide de lumière pour acheminer la lumière de la source vers le cadran. Une telle pièce optique servant de guide de lumière assure une double fonction : d'une part l'éclairage des plages translucides prévues sur le cadran, d'autre part l'éclairage des aiguilles. La pièce optique peut aussi servir de support aux appareils indicateurs. Les pièces optiques formant guide de lumière pour système indicateur ont déjà fait l'objet de nombreux modes de réalisation. On a notamment proposé des pièces optiques formant guide de lumière constituées d'une pièce plane associée à différentes sources lumineuses situées dans leur épaisseur ou sur leur tranche comme décrit par exemple dans les documents FR-A-2422147, FR-A-2418503, DE-GM-6935892, US-A2831453, US-A-2900949 et US-A-2507035. Généralement, ces pièces optiques sont pourvues de couches optiquement réflectrices sur leur tranche ainsi que, le cas échéant, sur une partie de leurs surfaces principales. On a également proposé, comme décrit dans le document GB-A-2185576 de réaliser ces pièces optiques formant guide de lumière sous forme d'une plaque généralement plane pourvue de structures en saillie sur leur face arrière, en regard de sources lumineuses. Ces structures en saillie récupèrent la lumière issue des sources lumineuses et dirigent celles-ci vers les zones d'exploitation, par effet de guide de lumière, dans l'épaisseur de la plaque. De nos jours, dans les tableaux de bord pour véhicules automobiles, les pièces optiques formant guide de lumière sont généralement du type décrit dans le document GB-A-2507035, c'est-à-dire des pièces optiques comprenant des structures à effet de prisme en saillie sur leur face arrière. Ces systèmes indicateurs connus ne donnent cependant pas totalement satisfaction. En particulier, l'homogénéité de l'éclairage des zones d'exploitation, notamment des plages translucides dans le cadran, n'est pas toujours régulière. Par ailleurs, le rendement optique des pièces formant guide de lumière, jusqu'ici proposées, est le plus souvent médiocre. Le but de la présente invention est de perfectionner les systèmes indicateurs connus à pièce optique. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un système indicateur, notamment pour tableau de bord de véhicule automobile, comprenant - au moins une source lumineuse, - au moins une pièce optique qui sert de guide de lumière pour acheminer la lumière de la source lumineuse vers un élément indicateur, telle qu'une aiguille ou une plage translucide formée dans un cadran, caractérisé par le fait que ladite pièce optique comprend au moins un hologramme. Comme on le comprendra à la lecture de la suite de la description, dans le cadre de la présente invention, on peut utiliser tout type d'hologramme, que celui-ci soit obtenu par enregistrement optique des interférences entre un faisceau de référence et un faisceau objet, ou encore par calcul sous forme d'un hologramme de synthèse. 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 en coupe verticale d'un système indicateur conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, - la figure 2 représente une vue schématique en coupe verticale d'un système indicateur conforme à un second mode de réalisation de la présente invention, - la figure 3 représente une autre vue schématique en coupe verticale partielle d'un système indicateur conforme à une troisième variante de réalisation de la présente invention, et - la figure 4 représente une variante de disposition d'une source lumnineuse par rapport à une pièce optique. On va tout d'abord décrire la première variante de réalisation conforme à la présente invention représentée sur la figure 1 annexée. On a schématisé sur la figure 1 annexée un tableau de bord de véhicule automobile conforme à la présente invention comprenant un boîtier 10, un cadran 20, deux appareils indicateurs à aiguille 30, deux sources lumineuses 40 et une pièce optique formant guide de lumière 50. Le boîtier 10 est réalisé avantageusement en matériau opaque, par exemple blanc. De préférence, le boîtier 10 est réalisé par moulage en matière plastique. Bien entendu, le boîtier 10 peut être formé par assemblage de différentes pièces séparées. Le cadran 20 est formé avantageusement d'une plaque possédant des zones 22 translucides. Les zones 22 translucides peuvent constituer par exemple, des échelles de graduation en regard desquelles se déplacent les aiguilles des appareils indicateurs 30. Les plages translucides 22 peuvent également former des symboles utiles pour identifier les informations mises à disposition de l'utilisateur. Enfin, les plages translucides 22 peuvent couvrir la majeure partie du cadran 20 et définir par exemple un fond continu coloré pour le tableau de bord afin d'améliorer l'esthétique de celui-ci et/ou l'accessibilité des informations délivrées. En pratique, le cadran 20 peut être formé par sérigraphie sur une feuille initiale optiquement transparente ou translucide. La réalisation d'un tel cadran 20 est bien connue dans le domaine des tableaux de bord de véhicules automobiles. La technique d'obtention d'un tel cadran 20 ne sera donc pas décrite plus en détail par la suite. Chaque appareil indicateur 30 comprend un moyen d'entraînement 32, tel qu'un logomètre, un moteur pas à pas, un galvanomètre, ou un appareil thermique, tel qu'un appareil à bilame, dont l'arbre de sortie 34 porte une aiguille indicatrice 36. Le cas échéant, cette aiguille 36 peut être munie d'un capuchon d'habillage connu en lui même et qui ne sera donc pas décrit par la suite. De préférence, l'aiguille indicatrice 36 est formée en un matériau optiquement transparent. De plus, les aiguilles 36 comportent de préférence, en particulier au niveau de leur moyeu, des moyens optiques aptes à diriger vers l'index de l'aiguille de la lumière provenant de la pièce optique 50, de sorte que ladite aiguille apparaisse sous un aspect lumineux. De telles aiguilles en matériau optiquement transparent éclairées par une pièce optique sont bien connues de l'homme de l'art. On peut se référer sur ce point par exemple au document EP-A-0295165. Pour cette raison, la structure des aiguilles 36 ne sera pas décrite plus en détail par la suite. On rappelle que de telles aiguilles optiquement transparentes éclairées par une pièce optique 50 facilitent l'acquisition des informations délivrées, en particulier lorsque l'éclairage ambiant est faible ou déficient, notamment la nuit. Le cas échéant, l'aiguille 36 peut être munie également d'au moins un hologramme. Comme on le voit sur la figure 1, le cadran 20 est généralement intercalé entre les aiguilles indicatrices 36 et les moyens d'entraînement 32. Pour faciliter l'assemblage du système, et pour faciliter la maintenance, les aiguilles 36 sont de préférence assemblées sur les arbres de sortie 34 des moyens d'entraînement 32 grâce à des moyens d'indexage du type décrit dans le document EP-A0249511. Les sources lumineuses 40 sont supportées et alimentées par tout moyen approprié, par exemple à l'aide d'un circuit imprimé 60 servant également de support aux moyens d'entraînement 32. La pièce optique 50 est réalisée en tout matériau optiquement transparent approprié. il s'agit de préférence d'une matière plastique, telle que du polycarbonate ou du polymétacrylate de méthyle. Selon le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 1, la pièce optique 50 est formée d'une plaque généralement plane. Toutefois, la pièce optique 50 peut, si nécessaire, être pourvue, en particulier sur sa face arrière, de structures en relief de faible hauteur, par exemple pour la fixation ou le positionnement des organes moteurs 32, comme décrit par exemple dans le document EP-A236812. La face avant de la pièce optique 50 la plus proche de l'utilisateur est référencée 54. La face arrière opposée de la pièce optique 50 est référencée 55. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 1, les sources lumineuses 40 sont placées dans des logements 52 formés dans l'épaisseur de la pièce optique 50. Pour éviter toute réflexion ou réfraction sur la paroi du logement 52 lors de l'entrée de la lumière dans la pièce optique 50, de préférence chaque logement 52 est formé d'un cylindre de révolution autour d'un axe 53 orthogonal aux faces principales précitées 54 et 55. Par ailleurs, comme on l'a indiqué précédemment, selon une caractéristique essentielle de l'invention, il est prévu au moins un hologramme, sur la pièce optique 50, pour optimiser l'éclairage des zones d'exploitation, soit en l'espèce les plages translucides 22 et/ou les aiguilles 36. On a ainsi représenté sur la figure 1 un premier hologramme 70 formé sur la face arrière 55 de la pièce optique 50 pour éclairer une plage translucide 22 du cadran 20. Cet hologramme 70 est essentiellement diffuseur/réflecteur. On a représenté sur la figure 1, un second hologramme 72 placé sur la face avant 54 de la pièce optique 50 pour éclairer une seconde plage translucide 22. ce second hologramme 72 est essentiellement diffuseur transmissif. On a représenté sur la figure 1, un troisième hologramme 74 prévu sur la tranche de la pièce optique 50 pour renvoyer vers l'intérieur de celle-ci la lumière atteignant la périphérie de la pièce optique 50. Le troisième hologramme est formé d'un élément réflecteur placé essentiellement sur une partie de la tranche de la pièce optique 50 qui s'étend perpendiculairement à ces faces principales 54 et 55. On a également représenté sur la droite de la figure 1 un quatrième hologramme 76. L'hologramme 76 assure la même fonction que le composant 74 précité. C'està-dire qu'il a pour fonction de renvoyer vers l'intérieur de la pièce optique 50 la lumière qui parvient sur la périphérie de la pièce optique 50. Toutefois, à la différence de l'hologramme 74 précité, l'hologramme 76 représenté sur la droite de la figure 1 est placé non pas sur une partie de tranche de la pièce optique orthogonale à ses faces principales 54, 55, mais se décompose en deux éléments 760, 762 placés respectivement sur deux portions de surface formant prisme en toit sur la pièce optique 50, inclinées chacune d'environ 450 par rapport aux faces principales 54, 55, pour former un dièdre convexe vers 1 'extérieur. On a enfin représenté sur la figure 1, un cinquième hologramme 78 et un sixième hologramme 80 intégrés à la pièce optique 50 et adaptés pour permettre l'éclairage des aiguilles indicatrices 36. Le cinquième hologramme 78 est incliné, par exemple de 450, sur les faces principales 54, 55 de la pièce optique 50. L'hologramme 78 peut prendre la forme d'un cône de révolution centré sur l'axe d'un arbre de sortie 34 d'un mouvement d'entraînement 32. En variante, l'hologramme 78 peut s'appuyer sur des facettes équiréparties autour de l'axe de cet arbre. Le sixième hologramme 80 est quant à lui placé sur la face arrière 55 de la pièce optique 50. Il est adapté, tout comme l'hologramme 78 pour renvoyer vers le moyeu de l'aiguille 36 la lumière qui chemine dans l'épaisseur de la pièce optique 50. Bien entendu, le mode de réalisation de la figure 1 peut faire l'objet de diverses variantes de réalisation. Par exemple, pour l'éclairage des aiguilles 36, on peut prévoir des hologrammes sur la face avant 54 de la pièce optique 50 et non point sur la face arrière, de façon comparable au composant 72. De même, pour l'éclairage des plages translucides 22, on peut prévoir des hologrammes inclinés sur les faces principales 54, 55 de la pièce optique, de façon comparable à l'hologramme 78. On a représenté sur la figure 2, un autre mode de réalisation qui diffère essentiellement du premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, par la disposition des sources lumineuses 40, non plus sur ou dans l'épaisseur de la pièce optique 50, mais sur l'arrière de celle-ci, en regard de structures optiques 56. Plus précisément, selon le mode de réalisation représenté sur la figure 2, les sources lumineuses 40 sont placées en regard de structures 56 en saillie sur la face arrière 55 de la pièce optique 50 et venues de moulage avec celle-ci. La face d'entrée 57 desdites structures 56 est de préférence de révolution autour des sources lumineuses 40 pour éviter toute réflexion ou réfraction de lumière lors de l'entrée dans ladite pièce optique 50. Par ailleurs, la pièce optique 50 est pourvue sur sa face avant 54 et en regard desdites structures 56, de moyens optiques à effet de prisme aptes à renvoyer dans l'épaisseur de la pièce optique 50 la lumière reçue des sources 40 sensiblement perpendiculairement aux faces principales 54, 55. Comme représenté sur la droite de la figure 2, de façon classique en soi, les moyens optiques à effet de prisme peuvent être consitutés simplement de facettes 58 d'inclinaison supérieure à l'angle limite de réfraction, par exemple environ à 450 des faces principales 54, 55, en regard desdites structures 56. Cependant, de préférence, comme représenté sur la gauche de la figure 2, les moyens optiques à effet de prisme placés en regard des structures 56 sont formées d'hologrammes réflecteurs 82. Pour le reste, les hologrammes utilisés pour diriger la lumière vers les zones d'exploitation, à savoir les plages translucides 22 et les aiguilles 36, peuvent être conformes aux diverses dispositions décrites précédemment en regard de la figure 1. Enfin, on a représenté sur la figure 3, une autre variante de réalisation selon laquelle, la pièce optique 50 intègre un hologramme 84 constitué d'une lentille holographique intercalée directement entre une zone d'exploitation et une source lumineuse 40. Plus précisément, selon le mode de réalisation représenté sur la figure 3, la zone d'exploitation est formée d'une plage translucide 22 dans un cadran 20. Toutefois, en variante, une lentille holographique 84 peut également être utilisée pour éclairer une aiguille indicatrice 36. L'homme de l'art sait réaliser des hologrammes formant composants diffractifs assurant diverses fonctions, par exemple des fonctions de réflexion, des fonctions de réfraction, fonctions de diffusion ou des fonctions de lentilles ou miroirs convergents ou divergents, c'est-à-dire des miroirs ou lentilles ayant une puissance optique différente de 1. Pour cette raison, la définition de ces hologrammes ne sera pas décrite dans le détail par la suite. L'homme de l'art sait par exemple confectionner des miroirs holographiques en disposant une couche photosensible, telle qu'une couche de gélatine bichromatée, sur un substrat transparent plan, parallèlement à un miroir, et en exposant cette couche photosensible sur toute sa surface, à un faisceau laser étendu dans ses deux dimensions pour lui donner la section voulue. La lumière laser traverse une première fois la couche photosensible et le substrat en constituant ainsi une onde de référence. La lumière réfléchie par la surface du miroir sous-jacente traverse à nouveau la pellicule en tant qu'onde objet et forme dans la couche photosensible les plans d'interférence souhaités pour générer l'effet de réflexion. Une telle couche sensibilisée formant hologramme peut être placée directement sur la pièce optique 50 pour assurer la fonction souhaitée. Selon une autre variante, les différents hologrammes peuvent être formés d'hologrammes en relief, en ménageant dans la surface du moule utilisé pour la réalisation de la pièce optique 50, des structures complémentaires adéquates. I1 suffit pour cela de réaliser une empreinte de l'hologramme de synthèse obtenu par calcul et de placer cette empreinte dans le moule. En d'autres termes, l'hologramme est alors réalisé en utilisant un réseau gravé sous forme de plaque insert pour fond de moule servant d'empreinte, sur laquelle on réalise automatiquement des hologrammes injectés lors de l'injection de matière thermoplastique dans le moule. En variante l'hologramme en relief peut également être réalisé par pressage à l'aide de ladite empreinte. On sait par ailleurs que les hologrammes ont généralement tendance à séparer les différentes composantes de couleur d'un faisceau issu d'une source lumineuse polychromatique. Pour éviter un tel effet, dans le cadre de la présente invention, on prévoit de préférence des moyens aptes à éviter une telle dispersion chromatique de la lumière. Ces moyens peuvent être formés par exemple en utilisant une double structure d'hologrammes, superposés ou mis à la suite l'un de l'autre, permettant d'éviter une telle sélectivité. Par ailleurs, dans le cadre de la présente invention, pour éviter une telle décomposition de la lumière, on peut prévoir avantageusement d'utiliser une source non pas polychromatique, mais une source monochromatique. A cet effet, les sources 40 sont formées avantageusement de diodes électroluminescentes. 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. En particulier, on peut prévoir de placer des hologrammes sur la totalité de la surface de la pièce optique 50, pour éclairer non pas des plages 22 localisées du cadran 20, mais toute la surface de celui-ci afin de former par exemple un fond éclairé continu pour le tableau de bord. Les hologrammes utilisés peuvent être plans ou non. Les hologrammes offrent l'avantage de présenter une meilleure directivité que les composants optiques classique. Dans certaines configurations, on peut exploiter la propriété de dispersion chromatique des hologrammes, en utilisant des sources polychromatiques et en adaptant les hologrammes afin de diriger les faisceaux chromatiques séparés à la sortie de ceux vers des zones d'exploitation, notamment des plages translucides, de couleur correspondante. Par ailleurs, dans le cas d'utilisation de sources monochromatiques telles que des LED, on peut prévoir différentes sources de couleurs différentes, adaptées aux diverses zones d'exploitation. En outre comme représenté sur la figure 4, on peut prévoir de placer certaines au moins des sources lumineuses 40 non pas dans des logements 52 entourant celles-ci sur 3600, mais dans des logements 59 débouchant sur la tranche de la pièce optique 50, voire sur l'extérieur de cette pièce optique 50. Dans ces différents cas les sources lumineuses 40 restent placer dans l'épaisseur de la pièce optique 50. Cette disposition permet de limiter l'échauffement de la pièce optique 50. il est également avantageux dans ce cas d'associer la source lumineuse 40 à un réflecteur 90. REVEND ICAT IONS 1. Système indicateur, notamment pour tableau de bord de véhicule automobile, du type comprenant - au moins une source lumineuse (40), et - au moins une pièce optique (50) qui sert de guide de lumière pour acheminer la lumière de la source vers un élément indicateur (22, 36), telle qu'une aiguille (36) ou une plage translucide (22) formée dans un cadran (20), caractérisé par le fait que ladite pièce optique (50) comprend au moins un hologramme (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'hologramme (70 à 84) est formé d'une couche photosensible déposée sur la pièce optique (50). 3. Système selon la revendications 1, caractérisé par le fait que l'hologramme (70 à 84) est formé d'un hologramme en relief. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'hologramme en relief est réalisé par moulage ou pressage. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'hologramme constitue un miroir holographique (70, 74 ,76, 78, 80, 82). 6. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'hologramme constitue un diffuseur (70, 72), choisi de préférence dans le groupe comprenant les diffuseurs réflectifs et les diffuseurs transmissifs. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'hologramme constitue une lentille holographique (84). 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend un hologramme (72) placé sur la face avant (54) de la pièce optique (50). 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend un hologramme (70, 80) placé sur la face arrière de la pièce optique (50). 10. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend un hologramme (78) situé dans l'épaisseur de la pièce optique (50). 11. Système selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il comprend un hologramme (78) incliné sur les faces principales avant et arrière (54, 55) de la pièce optique (50). 12. Système selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il comprend un hologramme (74, 76) sur la tranche de la pièce optique (50). 13. Système selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend un hologramme (74) sur une facette de la tranche de la pièce optique (50) orthogonale à ses faces principales avant et arrière (54, 55). 14. Système selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend deux hologrammes (760, 762) situés sur des facettes d'un prisme en toit formées sur la tranche de la pièce optique (50). 15. Système selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend un hologramme (70, 72) adapté pour l'éclairage de plages translucides (22) formées dans un cadran (20). 16. Système selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait qu'il comprend un hologramme (78, 80, 84) adapté pour l'éclairage d'une aiguille (36). 17. Système selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que les sources lumineuses (40) sont situées dans l'épaisseur de la pièce optique (50). 18. Système selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que les sources lumineuses (40) sont situées sur l'arrière de la pièce optique (50) en regard de structures à effet de prisme (56). 19. Système selon la revendication 18, caractérisé par le fait que les structures à effet de prisme comportent des hologrammes réflecteurs (82). 20. Système selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens adaptés pour éviter une dispersion chromatique de la lumière par chaque hologramme (70 à 84). 21. Système selon la revendication 20, caractérisé par le fait qu'il comprend une double structure d'hologrammes superposée ou mis l'un à la suite de l'autre pour éviter la dispersion chromatique de la lumière. 22. Système selon la revendication 20, caractérisé par le fait que les sources lumineuses sont essentiellement monochromatiques, de préférence de type diodes électroluminescentes. 23. système selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que l'hologramme est obtenu par enregistrement optique des interférences entre un faisceau de référence et un faisceau objet ou par calcul sous forme d'un hologramme de synthèse. 24. Système selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un hologramme formant un miroir ou une lentille holographique à puissance optique différente de 1. 25. Système selon l'une des revendications l à 24, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une aiguille (36) comprenant au moins un hologramme.