Brevet FR2957428A1 — publié le 20110916

La présente invention concerne le domaine des interfaces homme machine et particulièrement les cockpits tels les cockpits de véhicule automobile. Dans le domaine des interfaces homme machine pour l'automobile, l'évolution des usages (population vieillissante, mobilité accrue, hyper densité urbaine, etc...) ainsi que l'évolution des technologies, nécessitent une redéfinition de l'interface entre un conducteur et un véhicule. Des systèmes d'assistance de plus en plus sophistiqués prennent une part croissante dans la conduite, partagent la responsabilité avec le conducteur et soulagent sa charge mentale. Ces fonctionnalités additionnelles conduisent à un accroissement significatif de la charge visuelle et de la charge cognitive du conducteur, constituant paradoxalement un risque accru pour la sécurité de la conduite. Le problème posé est ainsi de redéfinir l'interface homme machine du conducteur en prenant en compte toutes les modalités en respectant les critères de localisation et de hiérarchisation de l'information, afin d'informer le conducteur de manière intégrée, coordonnée et adaptée, tout en minimisant la charge mentale du conducteur. Il est connu pour résoudre ce problème de réaliser des cockpits comprenant une combinaison d'afficheurs électromagnétiques et d'afficheurs TFT proposant une infographie explicite souvent complexe et nécessitant un décodage par le conducteur. Afin de réduire la charge il est connu deux types de réponses. Selon la première une multi modalité est employée, avec l'usage de la voix, de vibrations dans les sièges. Ces solutions ne répondent qu'en partie au problème et seulement dans certains cas. Selon une seconde réponse, certaines fonctions non essentielles sont inhibées lorsque le véhicule est en mouvement. Un objet de l'invention est d'optimiser la répartition de la charge visuelle et cognitive du conducteur en offrant une solution d'affichage intégrée au cockpit et basée 25 principalement sur une infographie basse définition sub-symbolique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'affichage basse définition comprend au moins un dispositif sous peau. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'affichage basse définition comprend au moins un dispositif à effet de tuilage. 30 Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'affichage est disposé dans une zone du cockpit correspondant à la vision périphérique d'un conducteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'affichage est disposé dans une zone du cockpit proche du pare brise afin d'obtenir un reflet. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'affichage 35 comprend au moins un élément lumineux. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments lumineux comprennent des pavés lumineux, sensiblement contigus. Selon une autre caractéristique de l'invention, les pavés lumineux sont disposés selon un pavage hexagonal. Selon une autre caractéristique de l'invention, les pavés lumineux sont 5 disposés autour d'un pavé lumineux principal central. Selon une autre caractéristique de l'invention, les pavés lumineux sont disposés selon une surface sensiblement circulaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, les pavés lumineux sont disposés selon une surface sensiblement triangulaire. 10 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément lumineux comprend au moins un liseré lumineux. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'affichage comprend encore un moyen de commande des intensités respectives desdits éléments lumineux, apte à réaliser au moins un effet de déplacement. 15 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'effet de déplacement est linéaire, latéral, concentrique, excentrique ou circulaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de commande des intensités est encore apte à réaliser un clignotement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de commande des 20 intensités est encore apte à réaliser un dégradé d'intensité. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'affichage comprend encore un moyen de commande des couleurs respectives desdits éléments lumineux. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de commande des 25 couleurs est encore apte à réaliser un dégradé de couleur. L'invention permet avantageusement de créer un nouveau niveau d'interaction plutôt qu'une nouvelle modalité. L'adjonction d'une nouvelle modalité s'est souvent révélée déstabilisante pour le conducteur. Au contraire l'invention exploite la modalité principale (vision) familière au conducteur, mais situe l'interaction à un niveau cognitif 30 distinct. Un autre avantage de l'invention est que l'utilisation d'affichage basse définition ne nécessite pas de contours précisément définis, pas d'accommodation optique, pas d'ombre chinoise et permet ainsi de multiplier les sources pour une même surface et d'être ainsi plus lumineux, tout en étant simple à fabriquer et à mettre en 35 oeuvre. Un autre avantage de l'invention est que la création d'éléments lumineux périphériques permet d'interpeller le champ de vision périphérique du conducteur. Il est ainsi mis en place une infographie nouvelle qui engage le conducteur dans une interaction douce et implicite située davantage au niveau de la suggestion et du ressenti plutôt que de la notification explicite. La sollicitation de la vision périphérique n'est pas intrusive et ne risque pas de détourner le regard de la route. De plus elle n'augmente pas la charge mentale. Un autre avantage de l'invention est que l'interaction est ainsi plus intuitive et permet des boucles de réactions plus rapides. Un autre avantage de l'invention est que les technologies d'affichage envisagées permettent aux dispositifs d'affichage d'être invisibles et indétectables lorsque 10 non activés. Selon un autre avantage, l'utilisation de zones périphériques, normalement non utilisées permet d'étendre la surface de cockpit utile pour l'interface homme machine. Selon un autre avantage les technologies d'affichage envisagées permettent aux dispositifs d'affichage d'être intégrés selon les formes quelconques des éléments du 15 cockpit. Selon un autre avantage, les moyens d'affichage envisagés peuvent encore contribuer à la décoration et à l'ambiance intérieure de manière dynamique et reconfigurable. II est ainsi introduit une composante émotionnelle à l'attention du conducteur et/ou des passagers. 20 D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 présente un mode de réalisation illustratif d'un cockpit selon l'invention, 25 - la figure 2 présente les zones de vision d'un conducteur, - la figure 3 présente un mode de réalisation illustratif d'un cockpit selon l'invention, - la figure 4 présente un cockpit dont tous les éléments lumineux sont éteints, - la figure 5 présente un cockpit, et un mode de codage des différents 30 éléments lumineux, - la figure 6 présente trois états successifs d'un cockpit illustrant un effet de déplacement rotatif, - la figure 7 présente trois états successifs d'un cockpit illustrant un effet de déplacement latéral, 35 - la figure 8 présente trois états successifs d'un cockpit illustrant un effet de déplacement excentrique. L'invention, dont un mode de réalisation illustratif est présenté à la figure 1, concerne un cockpit 1 pour automobile, et tout particulièrement l'utilisation d'au moins un dispositif d'affichage 5 basse définition sub-symbolique dans un tel cockpit 1. Un dispositif d'affichage 5 basse définition sub-symbolique s'entend d'un moyen d'affichage visuel comprenant des éléments lumineux 6, 7 capables de prendre plusieurs états différents afin de transmettre une information, mais par opposition aux dispositifs de l'art antérieur (voyant électromécanique ou affichage plus détaillé tel un écran d'affichage de type écran TFT), présentant une définition beaucoup plus basse et ne permettant pas, par exemple de figurer individuellement un symbole signifiant. Un élément lumineux 6, 7 d'un dispositif d'affichage 5 basse définition sub-symbolique permet ainsi d'afficher une tache, un pavé, une ligne, un halo ou un effet de lumière et peut voir son intensité lumineuse ou sa couleur changer. Cependant un élément lumineux 6, 7 d'un tel dispositif d'affichage 5 basse définition sub-symbolique ne permet individuellement aucune représentation symbolique précise ou signifiante par sa forme. Au contraire, la tache ou effet de lumière n'est pas focalisée et ne présente pas de contour précis. Au moins deux technologies peuvent être envisagées pour réaliser un tel dispositif d'affichage 5 basse définition : sous peau et par effet de tuilage. Un affichage sous peau consiste à disposer une source de lumière/couleur sous une paroi au moins partiellement translucide, tel une paroi en matériau moussé du type de celle classiquement utilisée pour réaliser la finition d'une planche de bord 3. Le résultat est une tâche de lumière sans forme précise. La seule information perceptible est la couleur et/ou l'intensité de la lumière traversant ladite paroi. Un tel mode de réalisation d'un dispositif d'affichage 5 est simple est peu coûteux puisque la paroi préexiste et que seules les sources lumineuses et leur moyens de commande doivent être ajoutés. Avantageusement un tel dispositif d'affichage 5 est invisible lorsqu'il est éteint, la paroi reprenant son aspect opaque initial. Avantageusement encore un tel dispositif d'affichage 5 permet une grande latitude d'implantation, une source lumineuse pouvant être placée en tout endroit derrière une paroi de planche de bord 3, de console, de tour de fenêtre, de plafond, de portière, etc. et ceci quelle que soit la forme de ladite paroi qui n'a pas besoin de présenter une conformation particulière, telle qu'un plan. Un éclairage par effet de tuilage consiste à créer un effet lumineux par éclairage indirect sur une surface cible éclairée au moyen d'une source lumineuse masquée et qui rétro diffuse ladite lumière. Le tuilage suppose ainsi un cache permettant de masquer la source lumineuse tout en permettant la sortie de la lumière et une surface cible de préférence non brillante afin de rétro diffuser la lumière en limitant au maximum tout risque de reflet (réflexion spéculaire). Une telle technologie permet avantageusement de créer des effets de lumière/couleur. Ces effets ne sont pas précis dans leurs contours mais peuvent prendre une forme quelconque. Il est particulièrement aisé de réaliser des formes longilignes tels des liserés. De tels dispositifs d'affichage 5 basse définition sub-symbolique, quelle que soit leur technologie de réalisation, peuvent être placés en tout endroit du cockpit 1 en fonction des besoins : planche de bord 3, consoles, montant de fenêtre, tour de pare-brise, plafond, portière, etc. Cependant, du fait de leur caractéristique intrinsèque de basse résolution, ils sont particulièrement adaptés à une utilisation sollicitant la vision périphérique du conducteur. En effet, la vision périphérique est moins précise, dispose d'une résolution plus faible, mais reste particulièrement réceptive aux changements d'intensité, de lumière ou de couleur, et aux déplacements. A la figure 2 est schématisé un cockpit 1 tel que vu par un conducteur. En position de conduite le regard du conducteur est orienté vers l'avant. II est classique de définir des zones de vision et de les projeter sur le cockpit 1 afin de définir des emplacements pour les différents dispositifs homme machine. La vision centrale ou principale est centrée sur l'axe du regard et définit une zone Z1. La vision périphérique qui englobe un angle solide autour de la vision centrale, projetée sur le cockpit 1, définit une zone Z2 périphérique. Une zone Z3 correspond aux parties du cockpit hors de vue du conducteur. Ainsi, afin de solliciter principalement la vision périphérique du conducteur, le ou les dispositifs d'affichage 5 sont avantageusement disposés dans la zone Z2 du cockpit correspondant à la vision périphérique du conducteur. La sollicitation privilégiée de la vision périphérique est avantageuse en ce qu'elle n'est pas suffisamment intrusive pour détourner le regard du conducteur de la route / champ de vision principal, tout en permettant une information intuitive et douce. De plus en fonctionnant sur un autre niveau d'interaction employant la même modalité (vision) plutôt que sur une autre modalité, cette sollicitation n'augmente pas outre mesure la charge mentale du conducteur. Selon un autre mode de réalisation, le ou les dispositifs d'affichage 5 peuvent être disposés à proximité du pare brise. Ainsi lors de leur fonctionnement, un reflet sur la face interne du pare brise peut être obtenu. Cet effet, au lieu d'être néfaste, est ici recherché afin de renforcer l'effet de présence de l'affichage 5 dont la surface est ainsi augmentée. Autant un reflet, en ce qu'il peut perturber un conducteur, est le plus souvent évité et considéré négativement, autant dans le présent cas d'utilisation, ce reflet est positivement recherché en ce qu'il augmente avantageusement la présence du dispositif d'affichage 5. Une telle utilisation est possible du fait de la basse résolution et de l'absence d'accommodation nécessaire. Ainsi si le pare brise est un mauvais écran pour un affichage haute définition, il s'avère très satisfaisant dans le cas d'un affichage 5 basse résolution sub-symbolique. Selon un mode de réalisation particulier illustré à la figure 3, une zone située en dessous du tableau de bord 4 est employée pour disposer le dispositif d'affichage 5 basse résolution. Cette zone encadre le volant 2 et est en totalité située dans la zone Z2. En référence à la figure 3, présentant un exemple illustratif d'un mode de réalisation, le dispositif d'affichage 5 basse résolution comprend au moins un élément lumineux 6, 7. Ces éléments lumineux 6, 7 peuvent être de taille, de forme et de nature variées. Un premier type d'élément lumineux, pouvant avantageusement être réalisé par une technologie sous peau consiste en des pavés lumineux 6. Le contour d'un pavé lumineux 6 n'est pas précisément défini et correspond par exemple à la projection sous la paroi/peau d'une source de lumière ponctuelle. Selon une disposition avantageuse lesdits pavés lumineux 6 sont disposés sensiblement contigus. Les tailles des pavés lumineux 6 peuvent être sensiblement identiques ou être différentes en fonction de leur localisation ou des utilisations envisagées, comme illustré sur les figures. Afin de placer un nombre important de tels pavés lumineux 6 dans une surface donnée, une disposition selon un pavage hexagonal offre une plus grande densité. De plus une telle disposition hexagonale présente avantageusement une grande variété de motifs possibles en combinant lesdits pavés lumineux 6 : segment, rond, flèche, triangle, etc. Selon une disposition particulière, lesdits pavés lumineux 6 sont disposés 25 autour d'un pavé lumineux principal central 8. Ce dernier peut aussi être d'une taille relative plus importante que les autres pavés lumineux 6. Selon un mode de réalisation, les pavés lumineux 6 sont disposés selon une surface sensiblement circulaire. Ceci est illustré par exemple aux figures 3 et 5, en considérant la surface délimitée par la projection du volant 2. 30 Selon un autre mode de réalisation, les pavés lumineux 6 sont disposés selon une surface sensiblement triangulaire. Sur les figures, la disposition triangulaire complète une première surface circulaire correspondant au volant 2 par deux triangles respectivement gauche et droite, disposés entre le tableau de bord 4 et le volant 2. Ces triangles ou flèches sont particulièrement avantageuses pour signaler des alertes 35 latéralisées. Selon un mode de réalisation, alternatif ou complémentaire de l'utilisation de pavés lumineux 6, il est possible d'utiliser au moins un élément lumineux de type liseré lumineux 7. Un tel liseré est avantageusement réalisé par un affichage à effet de tuilage et peut être utilisé au même titre que les pavés 6 ou pour venir souligner une information donnée par lesdits pavés lumineux 6. Pour les deux technologies, sous peau et tuilage, lorsqu'il est éteint, un élément lumineux 6, 7, est indétectable, les contours de l'élément lumineux 6, 7 disparaissant en s'estompant dans la paroi, telle la paroi de la planche de bord 3 ou dans la surface cible. Ceci est illustré par la figure 4 qui présente un dispositif d'affichage 5 dont tous les éléments lumineux 6, 7 sont éteints et ainsi rendus invisibles. Le dispositif d'affichage 5 ainsi réalisé est une juxtaposition d'éléments lumineux 6, 7 ne permettant pas, pris individuellement, d'affichage symbolique. Cependant un usage simultané, successif ou coordonné, en faisant ou non varier l'intensité lumineuse, la teinte ou l'intensité de couleur de chacun desdits éléments lumineux 6, 7, peut permettre de réaliser des motifs (statique) ou des animations (dynamique) susceptibles de contenir une information symbolique. Avantageusement ces motifs/animations peuvent être rendus intuitifs par une corrélation avec l'environnement, tel par exemple des effets de latéralisation. Le dispositif d'affichage 5 comprend encore à cet effet un moyen de commande des intensités respectives desdits éléments lumineux 6, 7. Ce moyen de commande en intensité permet en combinant les commandes des différents éléments lumineux 6, 7 dans l'espace, de réaliser des motifs. Il est ainsi possible en allumant/éteignant sélectivement certains des éléments lumineux 6, 7 de "dessiner". En référence à la figure 4 est indiqué un code de désignation pour chaque élément lumineux 6, 7. Ainsi par exemple en allumant R, G, A, D et en éteignant les autres éléments lumineux 6, 7, un motif linéaire 100 au centre du cockpit est obtenu. De même BCDEFG dessine un cercle 101, tandis que PQOFDBJLKIHRMN dessine un triangle 102. De plus, en combinant les commandes des différents éléments lumineux 6, 7 dans l'espace et le temps, il est possible de réaliser des effets de déplacement. Il est ainsi possible de réaliser une animation qui peut être quelconque et par 30 exemple linéaire, latérale, concentrique, excentrique ou circulaire. Différents exemples sont illustrés aux figures 6, 7 et 8. Pour chacune de ces figures, sont présentés de gauche à droite trois états successifs d'une animation. Les exemples utilisent deux niveaux de gris différents du fond et représentant au choix 2 teintes différentes, deux nuances d'une même teinte ou deux intensités de lumière, afin 35 de faire apparaître un contraste détectable. La figure 6 illustre une animation circulaire. Le pavé central A reste allumé au niveau 2. Selon une succession circulaire antihoraire, les pavés G, F, E, D, C, B, entourant le pavé central A sont successivement et chacun leur tour : éteint, au niveau 1, au niveau 2, au niveau 1 à nouveau, puis enfin éteint. Une telle animation crée une impression de déplacement circulaire antihoraire. La figure 7 illustre une animation latérale. Sur la figure de gauche, la ligne centrale RGAD est initialement allumée au niveau 2, le cas échéant encadrée par les deux lignes gauche MFE et droite HBC allumées au niveau 1. Afin par exemple de signaler une dérive vers la gauche, cette animation évolue vers l'état de la figure centrale, où la ligne de gauche MFE est allumée au niveau 2. Ensuite cette animation peut évoluer vers l'état de la figure de droite ou la "flèche" gauche PQNO est à son tour allumée au niveau 2. On peut noter à la figure de droite l'allumage du liseré gauche T qui vient encore souligner l'effet latéral. Une telle animation peut être avantageusement employée par un dispositif de suivi de trajectoire, pour indiquer au conducteur, intuitivement puisque de manière comparative, sa position transversalement à sa trajectoire. La figure 8 illustre une animation excentrique. Sur la figure de gauche, le pavé central A est initialement allumé au niveau 2, le cas échéant encadrée par une couronne BCDEFG allumée au niveau 1. Cette animation évolue vers l'état de la figure centrale, où la couronne BCDEFG est maintenant allumée au niveau 2. Ensuite cette animation peut évoluer vers l'état de la figure de droite ou une seconde couronne OMRHJ, plus externe, est à son tour allumée au niveau 2. Une animation concentrique fonctionnerait de manière analogue dans un ordre inverse d'allumage des motifs successifs. De telles animations peuvent être avantageusement employées en boucle pour signaler au conducteur le bon déroulement d'un processus relativement long. Un autre changement d'état, tel un changement de couleur, un clignotement ou une extinction totale peut ensuite signaler l'issue, bonne ou mauvaise, de ce processus. Le moyen de commande des intensités est encore apte à réaliser un clignotement. Ce clignotement peut affecter individuellement un élément lumineux 6, 7, ou de manière coordonnée plusieurs ou même la totalité d'entre eux, afin d'augmenter la présence. Le clignotement peut être entre allumé/éteint, entre deux niveaux d'intensité de lumière ou encore entre deux couleurs. Le moyen de commande des intensités, si les capacités des éléments lumineux 6, 7, le permettent, est apte à les commander allumés/éteints ou encore à réaliser un dégradé d'intensité. Une utilisation d'un tel dégradé dans le temps et l'espace, permet de réaliser des effets de type fondu enchaîné, d'un élément lumineux à l'autre. Le dispositif d'affichage 5 comprend encore un moyen de commande des couleurs. Ceci est rendu possible par des éléments lumineux 6, 7 capable de varier en couleur ou par une superposition sur le même élément de plusieurs sources monochromes de couleurs différentes. Chaque élément lumineux 6, 7, peut individuellement être commandé en teinte et/ou en intensité. Le moyen de commande des couleurs, si les capacités des éléments lumineux 6, 7, le permettent, est apte à les commander de manière discrète pour chaque teinte ou encore à réaliser un dégradé de couleur. Une utilisation d'un tel dégradé dans le temps et l'espace, permet de réaliser des effets de type fondu enchaîné, d'une couleur à l'autre pour un même élément lumineux 6, 7, ou d'un élément lumineux à l'autre.