Brevet FR2999731A1 — publié le 20140620

AFFICHEUR, NOTAMMENT POUR AFFICHER DANS LE CHAMP DE VISION D'UN CONDUCTEUR AUTOMOBILE UNE IMAGE VIRTUELLE L'invention concerne un afficheur, notamment pour afficher dans le champ de vision d'un conducteur automobile une image virtuelle. On connaît des dispositifs d'émission d'un faisceau lumineux destiné à former une image pour informer les utilisateurs d'un véhicule, en particulier son 10 conducteur. Il est connu en particulier d'équiper un véhicule automobile avec un dispositif d'affichage, dit tête haute. Un tel dispositif, dit encore afficheur, affiche dans le champ de vision du conducteur automobile une information relative à l'état du 15 véhicule automobile, du trafic ou autre. Ce dispositif d'affichage comprend généralement générateur d'images, des composants optiques spécifiques à l'architecture du dispositif et une électronique de gestion du dispositif connectée au véhicule équipé. Le dispositif d'affichage 20 d'images est sous forme d'un boîtier dans lequel sont assemblés les composants du dispositif. De tels composants, en particulier les composants électroniques, nécessitent un dispositif de dissipation thermique. On utilise aujourd'hui en ce sens un ou des radiateurs montés à l'intérieur du boîtier, en particulier en relation avec le générateur d'images. Ils limitent l'intégration des composants dans le 25 dispositif. De plus, la convection thermique est de médiocre efficacité car réalisée dans le volume relativement restreint du boîtier et peut nuire aux composants du dispositif d'affichage. L'invention a pour but de remédier en tout ou partie à ces inconvénients. 30 L'invention propose en ce sens un afficheur, notamment pour afficher dans le champ de vision d'un conducteur automobile une image virtuelle, ledit afficheur comprenant : - un dispositif de génération d'images, - un boîtier dans lequel est assemblé ledit dispositif de génération d'images, ledit boîtier comprenant une enveloppe externe de l'afficheur, ladite enveloppe externe étant munie de moyens d'échange de chaleur, ledit afficheur étant configuré pour établir un pont thermique entre ladite enveloppe et ledit dispositif de génération d'images pour dissiper la chaleur produite. Lesdits moyens d'échange de chaleur sont ainsi avantageusement disposés à l'extérieur de l'afficheur, par exemple sur une paroi extérieure du boîtier, de sorte qu'ils puissent échanger de la chaleur avec l'air de l'environnement. Ainsi, l'établissement d'une circulation d'air permettant un refroidissement par convection naturelle est facilité. On pourra en particulier configurer les moyens d'échange de chaleur à l'espace disponible et à l'application spécifique de l'afficheur. Il en résulte qu'il n'est plus nécessaire de prévoir un radiateur monté à l'intérieur du boîtier. On ne dépend donc plus de la convection thermique parfois insuffisante à l'intérieur du boîtier. De plus, le dispositif de génération d'images pourra être d'un encombrement réduit et donc plus facile à intégrer dans l'afficheur. Selon différents modes de réalisation de l'invention qui pourront être pris 25 ensemble ou séparément : - lesdits moyens d'échange de chaleur comprennent un radiateur solidaire du boîtier, - ledit radiateur est issu de matière dudit boîtier, - ledit radiateur est de type à ailettes de refroidissement, 30 - ledit radiateur est monté en regard, à tout le moins proche, d'une zone chaude du dispositif de génération d'images, en particulier à proximité d'un projecteur à balayage dudit dispositif de génération d'images, - ledit afficheur comprend un module à effet Peltier entre le boîtier et le radiateur, - ledit boîtier est en un matériau conducteur thermique, par exemple de l'aluminium ou un de ses alliages, - ledit dispositif de génération d'images est monté sur le boîtier en liaison à une interface thermique dudit dispositif de sorte à échanger avec ledit boîtier de la chaleur à travers ladite interface thermique, - ledit dispositif de génération d'images comprend une partie support fixée au boîtier, ladite interface thermique étant située entre ladite partie support et le boîtier, - ladite partie support est en un matériau conducteur thermique, - ladite interface thermique entre le dispositif de génération d'images et le boîtier est réalisée par un contact de surface entre le dispositif de génération d'images et le boîtier, - ladite interface thermique entre le dispositif de génération d'images et le boîtier comprend des parties en saillie de la partie support du dispositif de génération d'images et du boîtier, en contact surfacique l'une avec l'autre. - ladite interface thermique entre le dispositif de génération d'images et le boîtier est réalisée par une pâte thermique intermédiaire, - ledit dispositif de génération d'image est configuré pour être adapté à différents boîtiers, selon une fabrication standardisée dudit dispositif. Selon un aspect de l'invention les ailettes du radiateur éventuellement utilisé sont au moins disposées en regard d'un côté du boîtier mais peuvent s'étendre en regard d'une partie de la périphérie du boîtier. Elles peuvent en particulier s'étendre au-delà de ladite interface thermique de liaison du dispositif de génération d'images au boîtier. Autrement dit, lesdites ailettes sont au moins disposées en regard d'une ou plusieurs faces du boîtier. Ces caractéristiques et avantages de l'invention et d'autres apparaitront plus 30 clairement au regard de la description ci après de modes de réalisation de l'invention en référence aux dessins ci annexés, sur lesquels : La figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un afficheur d'image conforme à l'invention ; La figure 2 est une autre vue, analogue à la précédente, de l'afficheur de la figure 1 ; La figure 3 montre une variante de réalisation. La figure 4 est une vue schématique d'un afficheur selon l'invention. Dans la description qui suit, des références identiques sont utilisées pour désigner des éléments analogues ou identiques. Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne un afficheur 1, notamment 15 pour afficher dans le champ de vision d'un conducteur automobile une image virtuelle 130 (figure 4), notamment une image comprenant une ou des informations relatives à l'état du véhicule automobile, du trafic ou autre. Ledit afficheur 1 comprend un boîtier 4, partiellement illustré sous la forme 20 d'un sabot support. Ledit boîtier pourra être un boîtier fermé muni d'un capot transparent pour permettre la transmission de l'image formée à l'intérieur du boîtier. Il pourra encore s'agir d'un boîtier muni d'un capot mobile et d'une lame semi réfléchissante 126 escamotable (figure 4). 25 Le fonctionnement optique de l'afficheur 1 est représenté à la figure 4 qui illustre un exemple de réalisation d'un système d'affichage tête haute selon l'invention. L'afficheur 1 comprend un dispositif de génération d'images 2. Ledit 30 dispositif comprend, par exemple, un projecteur à balayage muni d'une ou plusieurs sources de lumière émettant chacune un faisceau du type laser. Il s'agit, par exemple, de sources laser, typiquement des diodes laser, chaque source laser émettant un faisceau monochromatique, c'est-à-dire consistant en une seule couleur. Lesdites sources sont ici illustrées sous la forme d'un bloc fonctionnel commun 101. Ledit dispositif pourra typiquement comprendre trois sources, ledit dispositif étant configuré pour former un faisceau lumineux 10 à l'aide d'une mise en commun par combinaison des faisceaux individuellement émis par chacune desdits sources. Plus précisément, il pourra s'agir de sources émettant un faisceau d'une couleur différente d'une source à l'autre. Les couleurs sont, par exemple, un rouge, un vert ou un bleu (RVB). La puissance optique de chacune des sources est pilotée, de manière indépendante, à l'aide du courant d'alimentation de la ou des sources laser. A puissance optique donnée, la couleur du faisceau lumineux est déterminée par la manière dont un ratio de puissance est établi entre les différentes diodes laser. Par exemple, pour obtenir une lumière blanche, les puissances optiques, en proportion, doivent être établies selon la distribution suivante : 60 pour la diode verte, 30 pour la diode bleue, 10 pour la diode rouge. La puissance optique de chacune des sources pourra également être pilotée pour moduler la puissance optique du faisceau lumineux. Les faisceaux émis par chacune des sources sont orientés, par exemple, parallèlement les uns aux autres et réfléchit dans une même direction pour former par combinaison le faisceau lumineux commun. Ledit dispositif comprend en ce sens des éléments optiques semi-transparent, sur une plage de longueur d'onde, tels que des miroirs dichroïque ou lames de combinaison, interceptant les faisceaux émis par chacune desdites sources et les combinant selon la direction dudit faisceau 10. De façon plus générale, ledit dispositif est configuré pour former ledit faisceau lumineux à partir du ou desdits faisceaux laser, quel que soit le nombre de sources en jeux. En cas de source unique, le faisceau lumineux est composé 2 99973 1 6 du faisceau laser émis par la seule source employée et l'image obtenue sera alors monochrome, composée des différents niveaux de puissances optiques appliquées à chacun des points qui la compose, selon un dégradé de ladite couleur. En cas de pluralité de sources, typiquement les trois sources évoquées 5 plus haut, ledit faisceau commun 10 qui forme alors ledit faisceau lumineux permettra l'établissement d'une image selon un spectre de couleur dont la résolution correspondra à la finesse de pilotage de l'alimentation desdites sources. 10 Ledit dispositif pourra en outre comprendre des moyens de pilotage de l'alimentation en courant desdites sources. Comme évoqué plus haut, ils pourront permettre un choix de la couleur du faisceau lumineux. Ledit projecteur à balayage comprend en outre, par exemple, un générateur 15 de balayage 110 dont la fonction est de déplacer horizontalement et verticalement le faisceau lumineux émis par la ou les sources lumineuses en vue de réaliser un balayage selon une fréquence, notamment égale à 60 Hz, à titre d'exemple non limitatif. Le générateur de balayage comprend, notamment, un miroir à balayage à système micro-électro-mécanique (ci-après appelé miroir MEMS) sur lequel le 20 faisceau lumineux émis par la ou les sources lumineuses se réfléchit en un faisceau de balayage 103. Un tel miroir MEMS présente par exemple un diamètre de 1 mm2. Le miroir MEMS est apte à tourner autour de deux axes de rotation pour réaliser un balayage, par exemple à la fréquence de rafraîchissement de 60 Hz, d'un écran diffuseur 111 dudit dispositif. Ladite image se forme alors sur ledit 25 diffuseur 111. Alternativement, le miroir MEMS peut être remplacé par deux miroirs plans et déplaçables, dont les mouvements sont associés. L'un de ces miroirs peut être dédié à un balayage selon un axe horizontal alors que l'autre miroir peut être dédié à un balayage selon un axe vertical. 30 Le diffuseur 111 où se forme l'image pourra être un écran de projection transparent à structure complexe pour une projection par transparence. Il pourra alternativement être translucide. Il est réalisé, par exemple, en verre, notamment 2 99973 1 7 dépoli, ou en polycarbonate. A titre d'exemple, l'écran diffuseur 111 est du type à pupille de sortie (« Exit Pupil Expander »). Il permet de disposer d'un cône d'observation élargi. Il s'étend dans un plan traversé par le faisceau lumineux, l'image résultant de ce faisceau de balayage 103 étant formée dans le plan d'une 5 face de l'écran diffuseur. Cet écran diffuseur reçoit le faisceau de balayage 103. Il est agencé pour provoquer une dispersion de ce faisceau de balayage 103 selon un secteur angulaire, par exemple, égal à 300 par rapport à la direction du faisceau de 10 balayage 103 au moment où il vient frapper l'écran diffuseur 111. Pour ce faire, selon un exemple non limitatif, une face 112 de l'écran diffuseur est rugueuse, en ce sens qu'elle comporte des aspérités qui provoquent la dispersion du faisceau de balayage. La face rugueuse correspond à celle par laquelle le faisceau sort, c'est-à-dire la face sur laquelle l'image se forme. 15 Ledit dispositif de génération d'images 2 pourra encore comprendre des miroirs réfléchissant le faisceau 103 entre ledit projecteur à balayage et ledit écran diffuseur 111. 20 En aval de l'écran diffuseur 111 selon le sens de déplacement du faisceau lumineux, ledit afficheur comprend au moins une lame semi-réfléchissante 126 et, optionnellement, un dispositif de réflexion 125 interposé sur le trajet de l'image entre l'écran diffuseur 111 et la lame semi-réfléchissante 126. Sur cette figure, le trajet de l'image est symbolisé par des flèches 30 qui se réfléchissent sur le 25 dispositif de réflexion 125 avant de s'afficher à travers la lame semi-réfléchissante 126. Cette dernière permet un grossissement et/ou, par transparence, un affichage de l'image 130 au-delà de ladite lame semi-réfléchissante, notamment au-delà du pare-brise du véhicule équipé, au niveau d'un écran virtuel, obtenu à l'aide de ladite lame semi-réfléchissante 126. 30 Cette lame transparente présente un pouvoir de réflexion au moins égale à 20%, ce qui permet à l'utilisateur de voir au travers de la lame la route empruntée par le véhicule, tout en bénéficiant d'un contraste élevé permettant de voir l'image affichée. De manière alternative, l'affichage de l'image peut être réalisé par l'intermédiaire du pare-brise du véhicule équipé dudit afficheur. D'autres dispositifs de génération d'images sont bien sûr possibles tels que des écrans TFT ou autres. Ledit dispositif de génération d'images 2 comprend ici un boîtier 3 dans lequel sont assemblés les composants évoqués plus haut. Si l'on se reporte de nouveau à la figure 1, on constate que le dispositif de génération d'image 2 est destiné à être monté dans le boîtier 4 selon la flèche F illustrée sur cette figure, par exemple sur le sabot support du boîtier, pour y être fixé. Selon l'invention, ledit boîtier 4 comprend une enveloppe externe 9 de l'afficheur, ladite enveloppe externe étant munie de moyens d'échange de chaleur, par exemple un radiateur externe 11 formé ici sur une des parois extérieures 4a dudit boîtier 4. 20 Ledit afficheur 1 est configuré pour établir un pont thermique entre ladite enveloppe 9 et ledit dispositif de génération d'images 2 pour dissiper la chaleur produite au sein du boîtier 3, en particulier par le projecteur à balayage, notamment les diodes et/ou le générateur à balayage, ainsi que leur électronique 25 de commande. Lesdits moyens d'échange de chaleur ou radiateur 11 sont ainsi disposés à l'extérieur du dispositif de génération d'images et de l'afficheur 1, de sorte qu'ils puissent échanger de la chaleur avec l'air de l'environnement. Il est alors facile de 30 configurer les moyens d'échange de chaleur 11 à l'espace disponible dans ledit environnement et à l'application spécifique de l'afficheur. 15 Comme indiqué précédemment, lesdits moyens d'échange de chaleur sont avantageusement un radiateur 11 solidaire du boîtier 4, comme il est représenté. Ainsi le radiateur 11 refroidit le boîtier 4, lequel est en un matériau bon conducteur thermique, par exemple de l'aluminium ou un de ses alliages, et participe en particulier au refroidissement des composants montés au sein du boîtier 3, c'est- à-dire, au refroidissement du dispositif de génération d'images 2 fixé sur celui ci. Ledit dispositif de génération d'images 2 est avantageusement monté sur le boîtier 4 en liaison à une interface thermique 13 de sorte à échanger avec ce dernier de la chaleur à travers ladite interface thermique 13. Ledit dispositif de génération d'images 2 comprend ici une partie support 15 fixée au boîtier 4, par exemple une platine support appliquée sur une paroi interne 16 du boîtier. Ladite platine support est également en un matériau conducteur thermique, par exemple de l'aluminium ou un de ses alliages. Ladite interface thermique 13 est de préférence située entre ladite partie support 15 et le boîtier 4. Cette interface thermique 13 favorise l'échange de chaleur entre les moyens générateur d'image 5 et le radiateur 11. Ladite interface thermique 13 entre le dispositif de génération d'images 5 et le boîtier 3 est réalisée, par exemple, par un bon contact de surface, par exemple plan et de rugosité réduite, entre le boîtier 3 et/ou entre la partie support 15 et le boîtier 4, et/ou grâce à une pâte thermique intermédiaire appliquée au niveau de la jonction. On observe ici des parties en saillie du boîtier 4 et/ou du support 15 formant ladite interface 13. Ledit radiateur 11 peut être issu de matière dudit boîtier 4, comme dans l'exemple formant saillie à l'extérieur du boîtier 4. Ledit radiateur 11 est 30 avantageusement de type à ailettes 17 de refroidissement. De préférence, ledit radiateur 11 est monté en regard, à tout le moins proche d'une zone chaude du dispositif de génération d'images, par exemple en regard d'une source de chaleur du dispositif de génération d'images, en particulier dudit projecteur à balayage. Ainsi ledit radiateur 11 participe efficacement à la dissipation de chaleur en étant disposé près de la source. Lesdites ailettes 17 sont disposées en regard de ladite interface thermique 13 et s'étendent au-delà comme il est visible sur la figure 1. Elles peuvent s'étendre en regard d'un côté ou face du boîtier 4, comme représenté sur les figures 1 et 2, mais aussi en regard d'une partie de la périphérie du boîtier 4 pour couvrir sa base comme on le voit à la figure 3. Il est à noter que le dispositif de génération d'image 2 peut être standardisé en sorte d'être monté sur différents boîtiers d'afficheur, ce qui simplifie la fabrication et réduit les coûts. Ainsi, comme illustré aux figures 2 et 3, un même dispositif de génération d'image 2 pourra être monté sur deux boîtiers 4 différents, en fonction des besoins. L'invention apporte ainsi un afficheur, qui assure une dissipation optimale de la chaleur des composants.20 REVENDICATIONS1 Afficheur (1), notamment pour afficher dans le champ de vision d'un conducteur automobile une image virtuelle (130), ledit afficheur comprenant : - un dispositif de génération d'images (2), - un boîtier (4) dans lequel est assemblé ledit dispositif de génération d'images (2), ledit boîtier (4) comprenant une enveloppe externe (9) de l'afficheur, ladite enveloppe externe (9) étant munie de moyens d'échange de chaleur (11), ledit afficheur étant configuré pour établir un pont thermique entre ladite enveloppe (9) et ledit dispositif de génération d'images (2) pour dissiper la chaleur produite. 2. Afficheur (1) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens d'échange de chaleur (11) sont disposés sur une paroi extérieure (4a) du boîtier (4). 3. Afficheur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens d'échange de chaleur (11) comprennent un radiateur solidaire du boîtier (4). 4. Afficheur (1) selon la revendication 3, dans lequel ledit radiateur (11) est issu de matière dudit boîtier (4). 5. Afficheur (1) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel ledit radiateur (11) est de type à ailettes (17) de refroidissement. 6. Afficheur (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel ledit radiateur (11) est monté en regard, à tout le moins proche, d'une zone chaude du dispositif de génération d'images (2). 7. Afficheur (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6 comprenant un module à effet Peltier entre le boîtier et le radiateur (11). 8. Afficheur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit boîtier (4) est en un matériau conducteur thermique. 9. Afficheur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de génération d'images (2) est monté sur le boîtier (4) en liaison à une interface thermique (13) dudit dispositif de sorte à échanger avec ledit boîtier de la chaleur à travers ladite interface thermique (13). 10. Afficheur (1) selon la revendication précédente, dans lequel ledit dispositif de génération d'images (2) comprend une partie support (15) fixée au boîtier (4), ladite interface thermique (13) étant située entre ladite partie support (15) et le boîtier (4). 11. Afficheur (1) selon la revendication précédente, dans lequel ladite partie support (15) est en un matériau conducteur thermique. 12. Afficheur (1) selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel ladite interface thermique (13) entre le dispositif de génération d'images (2) et le boîtier (4) est réalisée par un contact de surface entre le dispositif de génération d'images (2) et le boîtier (4). 13. Afficheur (1) selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel ladite interface thermique (13) entre le dispositif de génération d'images (2) et le boîtier (4) comprend des parties en saillie de la partie support (15) du dispositif de génération d'images et du boîtier (4), en contact surfacique l'une avec l'autre. 14. Afficheur (1) selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel ladite interface thermique (13) entre le dispositif de génération d'images (2) et le boîtier (4) est réalisée par une pâte thermique intermédiaire. 15. Afficheur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de génération d'image (2) est configuré pour être adapté à différents boîtiers (4).