Brevet FR2999141A1 — publié le 20140613

DISPOSITIF D'AFFICHAGE TETE HAUTE COMPACT L'invention concerne les dispositifs d'affichage et, en particulier, les afficheurs tête haute. Dans le cadre de l'amélioration de la sécurité routière, les constructeurs d'automobiles utilisent depuis quelques années des dispositifs d'affichage conçus selon le principe de la vision à tête haute utilisée depuis déjà un certain temps dans l'aviation. Les dispositifs d'affichage à vision à tête haute (ATH pour Afficheur la Tête Haute ou HUD pour Head Up Display) permettent de projeter une information dans le champ de vision du conducteur devant le véhicule automobile afin que le conducteur du véhicule automobile puisse lire cette information sans quitter des yeux l'espace devant le véhicule automobile. En même temps, l'information peut être lue sans modification de 15 l'accommodation des yeux du conducteur du véhicule. Un des inconvénients de ces dispositifs est qu'ils peuvent être relativement encombrants et donc difficilement logeables dans le tableau de bord d'un véhicule en particulier d'un véhicule automobile. Pour résoudre ce problème, il est connu par le document FR 2844061 20 d'utiliser un système optique à miroir de façon à faire subir des réflexions aux rayons lumineux provenant d'une source d'images. Un des inconvénients de cette solution est qu'elle nécessite l'utilisation de plusieurs miroirs présentant chacun des propriétés optiques différentes, ce qui rend le système plus complexe à réaliser. De plus, lorsque la source d'images est un projecteur, 25 cette solution ne permet pas de compacter suffisamment le système optique. En effet, une distance minimale de recul entre le projecteur et le diffuseur sur lequel se forme une image, est nécessaire pour obtenir une image assez grande. L'invention a donc pour but notamment de remédier à ces 30 inconvénients en proposant un dispositif d'affichage tête haute compact et simple à réaliser. Elle propose plus précisément à cet effet un dispositif d'affichage tête haute comportant une source lumineuse comprenant un projecteur et un diffuseur destinés à générer un faisceau lumineux porteur d'une information à afficher, un réflecteur partiellement transparent réfléchissant le faisceau lumineux provenant de la source lumineuse vers un utilisateur, de sorte que celui perçoive l'information sous la forme d'une image virtuelle, le dispositif comporte en outre un miroir de repliement, ledit dispositif étant caractérisé en ce que les faisceaux lumineux générés par le projecteur sont réfléchis par le miroir de repliement vers le diffuseur sur lequel se forme une image, et en ce que l'image formée par les rayons lumineux sur le diffuseur est réfléchie par le la miroir de repliement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le miroir de repliement est un miroir plan. Selon une variante de réalisation de l'invention, le projecteur est disposé au-dessus du réflecteur. 15 Selon une autre variante de réalisation de l'invention, le projecteur est disposé au-dessous du réflecteur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le projecteur est un projecteur laser. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le projecteur est un 20 projecteur de type matrice de micro miroirs. Selon une variante de réalisation de l'invention, le réflecteur est une lame transparente destinée à être disposée entre le conducteur du véhicule et le parebrise du véhicule. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, le réflecteur est 25 un parebrise de véhicule. Avantageusement, le dispositif d'affichage tête haute selon l'invention comporte en outre un miroir de sortie permettant de réfléchir vers le parebrise une image réfléchie par le miroir de repliement. L'invention concerne aussi un véhicule comportant un dispositif 30 d'affichage tête haute selon l'invention. 2 999 14 1 3 L'invention permet d'obtenir un dispositif particulièrement compact qui utilise un unique miroir de repliement pour réfléchir, d'une part, les faisceaux provenant du projecteur et, d'autre part, l'image formée sur le diffuseur. Le miroir de repliement permet de replier le chemin optique à la fois 5 entre le projecteur et le diffuseur et entre le diffuseur et le réflecteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre un premier exemple de réalisation d'afficheur tête haute selon l'invention. ; - la figure 2 illustre un deuxième exemple de réalisation d'afficheur tête haute selon l'invention ; - la figure 3 illustre un troisième exemple de réalisation d'afficheur tête haute selon l'invention. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. En référence à la figure 1, le dispositif d'affichage tête haute 10 selon l'invention comprend une source lumineuse 11 destinée à engendrer une information à afficher et un réflecteur 12 réfléchissant l'information vers un utilisateur 15, par exemple le conducteur du véhicule, représenté de façon symbolique par un oeil. Conformément au principe de fonctionnement des dispositifs d'affichage tête haute, une information engendrée par la source lumineuse 11 est envoyée vers un réflecteur 12 qui la fait apparaître sous la forme d'une image virtuelle 16 en superposition avec l'image réelle de l'espace devant le véhicule automobile aperçu par le conducteur 15 à travers le réflecteur 12 et le pare-brise (non représenté) le cas échéant. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le réflecteur 12 est une lame transparente disposée entre le conducteur du véhicule et le parebrise. Selon une caractéristique de l'invention la source lumineuse comporte un projecteur 11 et un diffuseur 14. Dans ce cas, le diffuseur 14 peut être en métal ou en plastique métallisé. La surface du diffuseur 14 présente des aspérités de façon à diffuser les rayons lumineux. Le dispositif d'affichage tête haute 10 comprend également un miroir de repliements 13 permettant de compacter le système en repliant le chemin optique. Un tel système permet de placer l'image virtuelle 16 à plus d'un mètre derrière le réflecteur 12. Le projecteur 11 émet des faisceaux lumineux vers le miroir de repliement 13 de sorte que les rayons lumineux émis par le projecteur 11 sont réfléchis par le miroir de repliement 13 vers le diffuseur 14. Dans ce mode de réalisation, le projecteur 11 est disposé au-dessus du réflecteur 14. Ceci permet de d'obtenir un dispositif particulièrement compact. Ces rayons lumineux forment une image sur le diffuseur 14. Cette image est réfléchie en direction du miroir de repliement 13. Selon un mode de réalisation de l'invention, le miroir de repliement 13 est un miroir plan. La première réflexion est assurée par une première portion du miroir de repliement 13. La deuxième réflexion est assurée par une deuxième portion du miroir de repliement. Afin de faciliter la lecture de la figure, la première portion et la deuxième portion du miroir de repliement 13 sont représentées comme étant deux parties distinctes du miroir de repliement 13. En pratique, ces deux portions peuvent se recouvrir en partie ou en totalité sans perturber le fonctionnement du dispositif d'affichage tête haute 10. Selon un mode de réalisation de l'invention, le miroir de repliement 13 est un miroir courbe qui peut être convexe ou concave en fonction de l'optimisation de la correction optique souhaitée. Le miroir de repliement permet alors d'assurer aussi un grossissement de l'image. Selon un premier mode de réalisation, le projecteur est un projecteur laser (aussi appelé Laser Beam Scaning ou LBS). Ce type de projecteur a pour particularité de créer une image par balayage d'un rayon laser. Un des avantages de ce type de projecteur est de ne nécessiter aucune mise au point. L'image produite par un tel projecteur est toujours nette même sur une surface incurvée. Selon un deuxième mode de réalisation le projecteur est un projecteur de type matrice de micro miroirs. Contrairement à un projecteur laser, l'image produite par ce projecteur sur une surface incurvée ne sera pas nette en tous points. Le dispositif d'affichage comprend alors préférablement, si le diffuseur est incurvé, une optique de correction par exemple une lentille située entre le projecteur et le diffuseur de façon à obtenir une image nette 1 o sur le diffuseur. La figure 2 représente un deuxième exemple de réalisation d'afficheur tête haute selon l'invention. Dans ce deuxième mode de réalisation, le projecteur 11 est disposé au-dessous du réflecteur 14. Les autres éléments sont identiques au premier 15 mode de réalisation déjà présenté et ne sont donc pas à nouveau décrit. La figure 3 illustre un troisième exemple de réalisation d'afficheur tête haute selon l'invention. Selon cette variante de l'invention, le parebrise du véhicule est utilisé comme réflecteur 12. Le dispositif d'affichage tête haute 30 comporte alors un miroir de sortie 17 permettant de renvoyer l'image 20 provenant du miroir de repliement vers le parebrise 12. Les autres éléments sont aussi identiques au premier mode de réalisation déjà présenté et ne sont donc pas non plus à nouveau décrit. L'invention concerne aussi un véhicule comportant un dispositif d'affichage selon l'invention. 25 REVENDICATIONS1. Dispositif d'affichage tête haute (10,20) comportant une source lumineuse comprenant un projecteur (11) et un diffuseur (14) destinés à générer un faisceau lumineux porteur d'une information à afficher, un réflecteur (12) partiellement transparent réfléchissant le faisceau lumineux provenant de la source lumineuse vers un utilisateur (15), de sorte que celui perçoive la l'information sous la forme d'une image virtuelle (16), le dispositif comporte en outre un miroir de repliement (13), ledit dispositif (10,20) étant caractérisé en ce que les faisceaux lumineux générés par le projecteur (11) sont réfléchis par le miroir de repliement (13) vers le diffuseur (14) sur lequel se forme une image, et en ce que l'image formée par les rayons lumineux sur le diffuseur 15 (14) est réfléchie par le miroir de repliement (13). 2. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 1, dans lequel le miroir de repliement (13) est un miroir plan. 20 3. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le projecteur (11) est disposé au-dessus du réflecteur (14). 4. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le projecteur (11) est disposé au-dessous du réflecteur (14). 25 5. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le projecteur (11) est un projecteur laser. 6. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications 30 1 à 5, dans lequel le projecteur (11) est un projecteur de type matrice de micro miroirs. 7. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réflecteur (12) est une lame transparente destinée à être disposée entre le conducteur du véhicule et le parebrise du véhicule. 8. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le réflecteur (12) est un parebrise de véhicule. 9. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 8, comportant en outre un miroir de sortie permettant de réfléchir vers le parebrise (12) une image réfléchie par le miroir de repliement (13). 10. Véhicule comportant un dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 1 à 9.