Brevet FR3006775A1 — publié le 20141212

La présente invention est relative aux systèmes de projection d'indications lumineuses, en particulier à bord d'un véhicule. Plus particulièrement, l'invention concerne un système permettant de projeter des images ou des indications lumineuses sur une surface intérieure du véhicule, notamment vitrée, ces images ou indications venant compléter les informations mises à disposition du conducteur sur des dispositifs d'affichage conventionnels de type combiné d'instruments ou afficheur central. Il est connu d'utiliser des dispositifs nommés « afficheur tête haute » ou HUD (de l'anglais « Head Up Display »), formés essentiellement à partir d'un appareil vidéo projecteur avec une source lumineuse principale et des filtres commandés, pour afficher des informations sur le pare-brise dans le champ de vision principal du conducteur. Ce genre d'appareils nécessite toutefois des précautions de refroidissement importantes et leur coût reste élevé. Il est connu par ailleurs des afficheurs utilisant de grands circuits imprimés spécifiques portant des LEDs (acronyme anglais pour « Light-Emitting Diode », soit des diodes électroluminescentes) en vue d'obtenir une image réfléchie sur une surface vitrée. Toutefois, pour de tels afficheurs, on doit rendre la carte spécifique à l'application visée ce qui entraîne des coûts de développement et d'outillage conséquents. Il est donc apparu un besoin de proposer une solution améliorée pour un 20 système de projection d'indications lumineuses sur le pare-brise ou sur une autre surface vitrée du véhicule. A cet effet, l'invention propose un système projection d'indications lumineuses sur une surface intérieure de véhicule, en particulier une surface vitrée, ledit système de projection d'indications lumineuses comprenant : 25 - une pluralité de modules à LEDs, chaque module à LEDs comprenant une pluralité de diodes électroluminescentes dites LEDs, au nombre compris entre 2 et 20, disposées sur une carte électronique avec un guide optique en vis-à-vis de chaque LED, les guides optiques étant fixes par rapport à la carte électronique, - une unité de commande pour commander les LEDs, 30 - un support accueillant la pluralité de modules à LEDs et ayant une forme prédéterminée en correspondance avec la forme de la surface intérieure du véhicule sur laquelle on projette les indications lumineuses pour obtenir une représentation voulue depuis le point de vue du conducteur dudit véhicule. Le système de projection d'indications lumineuses ainsi structuré permet de 35 pouvoir utiliser les modules à LEDs comme des composants standards afin de réaliser différentes applications, la forme du support, le nombre de modules à LEDs et le paramétrage de l'unité de commande étant adaptés pour se conformer à chaque application. Grâce à ces dispositions, on peut proposer un affichage lumineux de type réalité augmentée sur une surface intérieure du véhicule, typiquement le pare-brise, grâce à l'utilisation de tels modules à LEDs, l'adaptation à la forme courbe du pare-brise d'un type de véhicule étant obtenue par la prédétermination de la forme du support sur lequel on fixe les modules à LEDs. Dans des modes de réalisation du système selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions énoncées 10 ci-après. Les LEDs de chaque module à LEDs sont avantageusement disposées en 2 rangées parallèles. On dispose ainsi de modules à LEDs faciles à réutiliser et présentant un bon niveau de standardisation. Le support de forme prédéterminée est de préférence formé par deux rails 15 métalliques. Cette solution permet de former un support en trois dimensions de façon économique sans outillage coûteux ; la fixation des modules à LEDs sur les rails représente un montage particulièrement simple. Avantageusement, les rails métalliques servent aussi de conducteur électrique. On utilise ainsi les rails pour l'alimentation négative voire éventuellement 20 l'alimentation positive et on réduit ainsi le nombre de conducteurs nécessaires pour raccorder la pluralité de modules à LEDs. Avantageusement, l'unité de commande peut être une unité distincte agencée à distance des modules à LEDs. Tous les modules à LEDs peuvent alors être similaires et former des satellites optimisés, dépourvus d'intelligence et peu coûteux. 25 L'unité de commande est intégrée à un des modules à LEDs qui fait office de maître, les autres faisant office d'esclaves. Avantageusement, chacun des modules à LEDs et de l'unité de commande peut comprendre un microprocesseur et une interface de communication, par exemple BluetoothTM ou protocole filaire série ou encore par courants porteurs. On forme ainsi un 30 réseau local, avec un nombre de modules à LEDs illimité possible ; cela permet une modularité et une configuration facile. L'unité de commande peut être formée par un afficheur haute définition. On peut ainsi obtenir un affichage synchronisé entre l'affichage classique dans l'afficheur haute définition et la projection sur le pare-brise présentant des informations 35 additionnelles au conducteur dans une approche de réalité augmentée. La surface vitrée est formée par un pare-brise et le support présente une courbure en correspondance avec celle du pare-brise dans la direction transversale, la projection étant réalisé au travers d'orifices de la planche de bord. On obtient ainsi une image non déformée du point de vue du conducteur et on dispose d'un système qui reste discret, toujours du point de vue du conducteur, et qui en même temps permet une couverture possible de la majeure partie du pare-brise. Les orifices de la planche de bord sont formés par des fentes orientées transversalement par rapport à la direction longitudinale du véhicule. Cela permet d'éviter toute fuite de lumière directe perceptible par le conducteur ou les occupants du véhicule. Les modules à LEDs peuvent être reliés en guirlande. Ceci facilite les opérations de montage des modules à LEDs sur le support, les liaisons entre modules à 10 LEDs permettant également de simplifier le câblage électrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints, sur lesquels : - la figure 1 est une vue générale en coupe du système de projection selon 15 l'invention, - la figure 2 représente est une vue de dessus d'un véhicule équipé du système de projection sur le pare-brise, - la figure 3 montre un schéma de principe du système de la figure 1, - la figure 4 montre un schéma de principe d'une variante du système de la 20 figure 1, - la figure 5 représente une vue du montage de modules à LEDs sur un support, - la figure 6 représente une vue d'un module à LEDs particulier. - la figure 7 montre une construction permettant la prédétermination des 25 positions des LEDs pour une courbure transversale donnée du pare-brise. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La figure 1 représente un système de projection d'indications lumineuses sur le pare-brise 11 d'un véhicule 50. Toutefois, un tel système peut être utilisé pour projeter 30 des indications lumineuses sur n'importe quelle surface intérieure brillante du véhicule, ou toute surface vitrée. Le système comprend une pluralité de modules à LEDs 2, chaque module à LEDs 2 comprenant une pluralité de diodes électroluminescentes 4 (dites « LEDs »). La pluralité de LEDs 4 peut être disposée selon une seule rangée, ou encore deux rangées 35 parallèles voire plus de deux rangées parallèles. Avantageusement, on pourra avoir deux rangées parallèles de même taille, à savoir 2 x N LEDs 4. On peut aussi prévoir des modules à LEDs 2 avec une seule rangée dans lequel les LEDs 4 sont alignées et espacées à intervalles réguliers, ce qui forme une configuration particulièrement simple pour le module à LEDs 2. Les LEDs 4 sont disposées sur une carte électronique 22. Les LEDs 4 sont de préférence des composants de type CMS (« Composant à Montage en Surface » ou SMD en langue anglaise). Avantageusement, ces composants sont posés et soudés selon un processus automatique, ce qui permet d'abaisser le coût de revient des modules à LEDs 2. Les LEDs 4 peuvent être des LEDs simples monochromes ou des LEDs à plusieurs couleurs pilotables sélectivement. De plus, un dispositif optique 21, sous forme de guide optique est fixé sur la carte électronique 22 au niveau de chaque LED 4. Un tel guide optique 21 permet de diriger la lumière de façon souhaitée, préférentiellement orthogonalement par rapport au plan de la carte électronique 22. Un tel guide optique 21 ne comporte pas de miroir ou d'élément réflecteur en 15 arrière de la LED 4 ; le guide optique 21 est agencé en avant de la LED 4 vers la surface interne à illuminer. Chaque module à LEDs 2 est destiné à être positionné (cf. figure 1 et figure 5) d'une façon prédéterminée précise par rapport à la planche de bord 8 et au pare-brise 11 du véhicule 50. Plus précisément, les modules à LEDs 2 sont disposés sur un support 3 20 dont la forme a été calculée au préalable pour obtenir des zones de réflexion 7 de la lumière émise par les LEDs 4 à destination du conducteur 90, ces zones de réflexion 7 couvrant de façon quasi matricielle une portion du pare-brise 11 du véhicule 50 (cf. figure 2). Le système comprend de plus une unité de commande 1 pour commander 25 les LEDs 4. Dans un exemple simple illustré à la figure 3, l'unité de commande 1 pilote directement chacune des LEDs 4 intégrées dans les modules à LEDs 2 au moyen d'un faisceau de conducteurs 5 qui peut être avantageusement un substrat dit « flex », c'est à dire un ensemble de pistes conductrices de faible largeur disposées les unes à côté des 30 autres. Selon une variante représentée à la figure 4, chaque module à LEDs 2 comprend un microprocesseur 20 intégrant une interface de communication, et l'unité de commande 1 est également dotée d'une interface de communication similaire 16 qui permet à l'unité de commande 1 de communiquer avec chacun des modules à LEDs 2. 35 Un tel réseau local peut être formé par un réseau filaire de type CAN (acronyme anglais pour « Controller Area Network » désignant un bus série), soit un réseau filaire ou monofilaire de type LIN (acronyme anglais pour « Local lnterconnect Network » désignant un type de bus système utilisé dans le domaine automobile). Dans ce cas le câblage 17 se résume à deux conducteurs d'alimentation et un ou deux conducteurs du réseau local. En alternative, la communication peut se faire sans fil au moyen d'une interface BluetoothTM, ce qui simplifie encore plus le faisceau de câblage 17. Les modules à LEDs 2 sont montés sur un support 3 ayant une forme prédéterminée en correspondance avec la forme de la surface du pare-brise 11 sur laquelle on projette les indications 7 pour obtenir une représentation voulue depuis le point de vue 9 du conducteur 90. Le pare-brise 11 présentant une forme courbe en trois dimensions, la position des LEDs 4 doit tenir compte de cette courbure de sorte que les zones lumineuses 7 réfléchies dans le pare-brise 11 forment une image non déformée du point de vue du conducteur 90. Par exemple, si on souhaite former une image de rectangle visible par le conducteur 90 au moyen de quatre LEDs 4, alors le quadrilatère de la position des LEDs 4 ne sera pas rectangle mais sera un trapèze déformé. Ainsi, la position des sources lumineuses dépendra de la forme du pare-brise 11 et par conséquent du modèle de véhicule 50 dans lequel l'application de projection sera installée. Il est proposé d'utiliser des modules à LEDs 2 standardisés et d'ajuster la position de chaque module à LEDs 2 en fonction du modèle de véhicule 50 cible, notamment la forme de son pare-brise 11. Comme ceci est illustré à la figure 7, on peut prédéterminer par calcul, en fonction du lieu 71 de l'image 7 qu'on souhaite mettre à disposition du point de vue du conducteur 90, le lieu des positions correspondantes des réflexions 70 sur le pare-brise 11, et en déduire par conséquent le lieu des positions cibles 40 pour les LEDs 4. On remarque que le lieu 40 est plus courbé que le lieu des positions correspondantes des réflexions 70 qui correspond peu ou prou à la courbure de la base 11a du pare-brise 11. Pour éviter d'avoir à fabriquer un support 3 spécifique à chaque modèle, qui nécessite un outillage, le support 3 des modules à LEDs 2 peut avantageusement être formé par deux rails 3 métalliques préformés, obtenus sur une cintreuse à commande 30 numérique par exemple. Dans le cas de rails métalliques, on peut en outre utiliser l'un ou les deux rails 3 comme conducteur électrique ; par exemple le potentiel de référence sera porté par un des rails et le cas échéant l'alimentation positive sera portée par l'autre rail. Bien entendu, les modules à LEDs 2 et le support susmentionnés sont 35 positionnées en dessous de la planche de bord 8 de sorte qu'ils ne sont pas visibles du conducteur 90. Des orifices 6 sont prévus dans la planche de bord 8 pour laisser passer la lumière en provenance des LEDs 4, la position de ces orifices 6 est prédéterminée en fonction de la courbure du pare-brise 11 et des positions cibles 40 des LEDs 4 par les calculs de forme susmentionnés. Avantageusement, ces orifices 6 sont formés dans la paroi supérieure de la planche de bord 8, et sont formés par des fentes orientées transversalement (selon Y) par 5 rapport à la direction longitudinale X du véhicule 50. On évite ainsi toute perception directe de source de lumière par le conducteur 90. On peut avantageusement rajouter un élément de filtre ou de recadrage 14 au-dessus du guide optique (cf. figure 6). La surface de sortie optique est relativement petite, typiquement moins de 0,5 cm2. 10 Avantageusement, les modules à LEDs 2 peuvent être reliés entre eux sous forme de guirlande, par exemple au moyen d'un circuit imprimé souple dit « flex », ce qui permet d'éviter d'avoir à brancher des connecteurs de câblage ; par ailleurs le circuit souple facilite la livraison et le montage d'un ensemble de modules à LEDs 2. REVENDICATIONS1. Système de projection d'indications lumineuses sur une surface intérieure (11) de véhicule, en particulier une surface vitrée, ledit système de projection d'indications lumineuses comprenant : - une pluralité de modules à LEDs (2), chaque module à LEDs (2) comprenant une pluralité de diodes électroluminescentes dites LEDs (4), au nombre compris entre 2 et 20, disposées sur une carte électronique (22) avec un guide optique (21) en vis-à-vis de chaque LED (4), les guides optiques (21) étant fixes par rapport à la carte électronique (22), - une unité de commande (1) pour commander les LEDs (4), - un support (3) accueillant la pluralité de modules à LEDs (2) et ayant une forme prédéterminée en correspondance avec la forme de la surface intérieure (11) du véhicule sur laquelle on projette les indications lumineuses pour obtenir une représentation voulue depuis le point de vue du conducteur (90) dudit véhicule, de sorte que l'on peut utiliser les modules à LEDs (2) comme des composants standards 15 afin de réaliser différentes applications, la forme du support (3), le nombre de modules à LEDs (2) et le paramétrage de l'unité de commande (1) étant adaptés pour se conformer à chaque application. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel les LEDs (4) de chaque module à LEDs (2) sont disposées en 2 rangées parallèles. 20 3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel le support (3) de forme prédéterminée est formé par deux rails métalliques. 4. Système selon la revendication 3, dans lequel les rails métalliques servent aussi de conducteur électrique. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'unité 25 de commande (1) est distincte et agencée à distance des modules à LEDs (2). 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'unité de commande (1) est intégrée à un des modules à LEDs (2). 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chacun des modules à LEDs (2) et l'unité de commande (1) comprend un microprocesseur et une 30 interface de communication (20), par exemple BluetoothTM ou protocole filaire série ou encore courants porteurs. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'unité de commande (1) est formée par un afficheur haute définition. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la surface vitrée est formée par un pare-brise (11) et le support (3) présente une courbure similaire à celle du pare-brise (11) dans la direction transversale (Y), la projection étant réalisé au travers d'orifices (6) de la planche de bord (8) formés par des fentes orientées transversalement (Y) par rapport à la direction longitudinale (X) du véhicule. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel les modules à LEDs (2) sont reliés en guirlande.