Brevet FR3035973A1 — publié le 20161111

La présente invention est relative aux dispositifs de projection d'indications lumineuses, en particulier à bord d'un véhicule. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif permettant de projeter des indications lumineuses ou des animations lumineuses sur une surface intérieure du véhicule, notamment le pare-brise, ces animations 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 qui forment des sources lumineuses quasi ponctuelles ; ceci permet d'obtenir un motif lumineux réfléchi sur le pare-brise. Toutefois, pour de tels systèmes d'affichage, il s'avère que les sources lumineuses, lorsqu'elles se reflètent sur le pare-brise, donnent lieu à une double réflexion, à savoir une réflexion sur la surface intérieure de la vitre et une autre réflexion sur la surface extérieure de la vitre. Cette double réflexion peut s'avérer gênante pour le conducteur. Si on utilise un filtre diffuseur fumé pour éviter la double réflexion, cela réduit très significativement le taux de transmission optique, donc l'illumination. Il est donc apparu un besoin de proposer une solution améliorée pour un dispositif de projection d'indications lumineuses sur le pare-brise (sans exclure toutefois 25 une autre surface vitrée du véhicule). A cet effet, l'invention propose un dispositif de projection d'indications lumineuses sur une surface intérieure de véhicule, en particulier le pare-brise, le système comprenant : - une pluralité de sources lumineuses, agencées sur un support dans la planche 30 de bord du véhicule, - une grille à trous, interposée entre les sources lumineuses et la surface vitrée, remarquable en ce que les trous de la grille à trous ont une taille comprise entre 1 mm et 2 mm. Grâce à ces dispositions, le flux lumineux émanant d'une source est filtré, en 35 fait il se produit un effet de lissage spatial et d'homogénéisation, et on diminue substantiellement l'effet de double réflexion sur le pare-brise depuis le point de vue du 3035973 2 conducteur, tout en conservant un taux de transmission optique suffisamment élevé et satisfaisant. 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 suivantes. 5 Les sources lumineuses sont des diodes électroluminescente (LEDs) et le support est une carte électronique, des guides optiques étant agencés sur la carte électronique, en vis-à-vis de chaque LED, sur le trajet optique (T) entre la LED et la grille à trous. On utilise ainsi des modules carte à LEDs, dont la fabrication est bien maitrisée et le coût raisonnable. 10 Selon un aspect, les trous peuvent avoir une forme hexagonale. Cela permet de former un motif de grille régulier, avec une proportion de trous importante, avec des contours non nécessairement rectilignes et cela fournit en outre une bonne homogénéisation de la tache lumineuse générée par la source lumineuse. Selon une solution alternative, les trous peuvent avoir une forme ronde. Il 15 s'agit d'un motif très courant, avec une disponibilité de produits très abondante et cela fournit en outre une bonne homogénéisation de la tache lumineuse générée par la source lumineuse. Les inventeurs ont remarqué que, de façon un peu surprenante, les formes hexagonale et ronde donnent de bien meilleurs résultats du point de vue impression 20 visuelle du point de vue du conducteur que des formes carrée ou rectangle pour lesquelles on constate une accumulation lumineuse dans les angles qui forme un point lumineux gênant. Avantageusement, la grille à trous a une épaisseur comprise entre 0,8 et 1,2 mm, de préférence au voisinage de 1 mm. Moyennant quoi, grâce à la petite 25 taille des trous par rapport à cette épaisseur, le conducteur ne voit pas au travers de la grille ; en outre la pièce qui forme la grille à trous reste très légère. Avantageusement, les trous de la grille ont un diamètre compris entre 1,2 mm et 1,5 mm. Ceci représente un compromis optimum avec des trous assez petits, un procédé de fabrication suffisamment standard et une bonne disponibilité de ce type de 30 produits sur le marché. Avantageusement, les trous sont agencés en quinconce. On peut maximiser ainsi le nombre de trous par rapport à la surface. En outre, on obtient ainsi un réseau régulier de trous et de bande de matière, agréable à Avantageusement, le taux de transmission optique de la grille à trous est 35 compris entre 40 (3/0 et 70 (3/0, de préférence entre 50 (3/0 et 60 `Vo. Moyennant quoi le rendement optique reste correct malgré la présence de ce filtre homogénéisant sur le trajet optique. Ainsi, même en conditions lumineuses ensoleillées, le conducteur voit 3035973 3 nettement les motifs lumineux créés par les sources lumineuses, le passage au travers de la grille à trous et la réflexion sur le pare-brise. L'image lumineuse de chaque source lumineuse, qui se forme sur le pare-brise, se présente comme une tâche pixelisée par le réseau de la grille à trous, avec 5 une luminosité homogène et sans pic ponctuel de lumière. Ce qui permet d'éviter un phénomène de point très brillant au milieu de l'image, qui serait plus important en l'absence du filtrage par la grille. Cette pixelisation s'avère favorable du point de vue du conducteur. La largeur des bandes de matières qui séparent les trous de la grille présente 10 une dimension inférieure à la taille des trous. La grille à trous forme une pièce d'aspect de la surface supérieure de la planche de bord. Ainsi la grille à trous peut être intégrée dans une pièce d'habillage de la surface supérieure de la planche de bord, par exemple un diffuseur d'air de la grille de haut-parleur. 15 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 l'invention, 20 - 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 illustre une vue de détail de la zone des sources lumineuses, - la figure 5 illustre un exemple de configuration de la grille à trous, - la figure 6 est analogue à la figure 3 et montre une autre vue de principe du système, - la figure 7 illustre un autre exemple de configuration de la grille à trous - les figures 8A et 8B représentent des vues de détail des grilles à trous. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments 30 identiques ou similaires. Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de projection d'indications lumineuses sur le pare-brise 5 d'un véhicule 50. Toutefois, un tel système peut être utilisé pour projeter des indications lumineuses sur n'importe quelle surface intérieure brillante du véhicule, ou toute surface vitrée. 35 Le système comprend, dans le volume intérieur de la planche de bord 8 du véhicule 50, une carte électronique 2 supportant une pluralité de diodes électroluminescentes 4 (dites « LEDs »). La pluralité de LEDs peut être disposée en matrice selon des lignes et des rangées. 3035973 4 Dans l'exemple illustré aux figures 5 et 7, on a représenté une matrice de 4 x 6 = 24 LEDs, mais bien entendu le nombre de LEDs peut être quelconque ainsi que leur disposition. De façon générale, en lieu et place des LEDs, on peut avoir des sources 5 lumineuses d'un type quelconque ; de plus en lieu et place de la carte électronique 2 susmentionnée, les sources lumineuses peuvent être agencées sur un support quelconque. Les LEDs 4 disposées sur la carte électronique 2 sont de préférence des composants de type CMS à montage en surface. Les LEDs 4 sont de préférence des 10 LEDs à plusieurs couleurs, pilotables sélectivement. Elles peuvent être aussi des LEDs simples monochromes, soit isolées, soit en doublet (rouge + vert) en triplé (R,V,B) ou en quadruplé (R,V,B + blanc). De plus, un dispositif optique 3, sous forme de guide optique est fixé sur la carte électronique 2 au niveau de chaque LED 4, au moyen par exemple d'un support de 15 guide 30, comme ceci est illustré en particulier à la figure 4. Un tel guide optique 3 permet de faire un premier guidage de la source lumineuse ponctuelle et permet aussi de diriger la lumière de façon souhaitée, par rapport à la normale au plan de la carte électronique 2. La face de sortie 35 peut être ainsi inclinée par rapport à la carte électronique 2, comme il sera vu plus loin. 20 Au-dessus de la carte électronique 2, on installe une grille à trous 1 qui sera décrite en détail plus loin. Cette grille à trous 1 forme un filtre optique dont l'utilité sera détaillée plus loin. La position des LEDs sur la carte électronique 2 est avantageusement pré- calculée en fonction des divers chemins optiques T (figures 3 et 6) pour obtenir des 25 zones de réflexion de la lumière à destination du conducteur 90, ces zones de réflexion couvrant de façon quasi matricielle une portion du pare-brise 5 du véhicule 50 (cf. figure 2). Par conséquent les positions respectives des LEDs sur la carte électronique 2 ne correspondent pas nécessairement à une matrice avec des lignes et des colonnes rectilignes, afin d'obtenir une représentation voulue depuis le point de vue 9 du conducteur 90, qui se trouve à une position quelconque dans une ellipse 91 de probabilité de présence. On définit comme la direction normale N la direction perpendiculaire au plan de la carte électronique 2. Chacune des LEDs 4 présente un axe optique libre parallèle à cette direction normale N. Dans la configuration de la présente invention, la carte électronique 2 est disposée sensiblement de façon parallèle à la surface supérieure de la planche de bord 8 du véhicule 50, de sorte qu'elle occupe un volume minimum en étant plaquée sous la peau supérieure 80 de la planche de bord 8. 3035973 5 Pour chacune des diodes électroluminescentes 4, il est défini un trajet optique T, qui part de la LED et va jusqu'à la position de perception 9 de l'utilisateur 90 en se réfléchissant sur la surface interne du pare-brise 5 à l'endroit d'un point de réflexion 15. En référence à la figure 3, le trajet optique T comprend une première 5 portion 11 qui relie en ligne droite la sortie du guide optique 3 de la LED au point de réflexion 15, et une seconde portion 12 qui relie en ligne droite le point de réflexion 15 à la position de perception 9 de l'utilisateur 90. À l'endroit du point de réflexion 15, chacune des première et deuxième portions 11, 12 du trajet sont séparées d'un angle a par rapport à la normale W au 10 pare-brise Sen ce point de réflexion 15. La première portion 11 de trajet optique est séparée angulairement de la normale N à la carte électronique d'un angle [31 grâce un guide optique 3. Le système comprend de plus une unité de commande (non représentée aux figures) pour commander les LEDs. 15 La grille à trous 1 se présente comme une plaque peu épaisse, d'une épaisseur El comprise entre 0,8 et 1,2 mm. On pourra choisir particulièrement une épaisseur de 1 mm pour laquelle une large gamme de produits standards existe sur le marché. La grille à trous 1 sera typiquement fabriquée en matière plastique, notamment résistant aux ultraviolets, toutefois il n'est pas exclu que la grille à trous soit fabriquée en 20 alliage léger. De plus, il faut noter que la grille à trous 1 n'est pas nécessairement plate, elle peut épouser la courbure générale de la planche de bord 8 comme illustré à la figure 6. En outre, la grille à trous 1 peut être partie intégrante d'une pièce d'aspect 10 de la surface supérieure de la planche de bord 8 (comme l'illustre partiellement 25 la figure 7). La grille à trous 1 peut ressembler par exemple à une grille de haut-parleur ou une grille de diffusion d'air, ou être combinée avec de telles pièces. La grille à trous 1 comporte un réseau de trous. Le réseau des trous 6 forme un motif régulier, les trous 6 alternants avec des bandes de matière 60 qui séparent les trous. 30 La figure 5 illustre une solution avec des trous 6 de forme hexagonale. La figure 7 illustre une solution avec des trous 6 de forme ronde. D'autres formes ne sont pas exclues, par exemple octogonale, décagonale, pentagonale, (plus généralement tout polygone régulier inscrit dans un cercle avec un nombre de côté supérieur ou égal à 5), sans exclure une forme elliptique, trapézoïdale, etc. 35 Les inventeurs ont remarqué que grâce à ces formes, on évite astucieusement une accumulation lumineuse dans les angles qui se produit lorsqu'on utilise une forme carrée ou une forme triangulaire. 3035973 6 Avantageusement, Les trous 6 ont un diamètre D1 typiquement compris entre 1 mm et 2 mm. On peut généraliser la notion de diamètre à la notion de « taille » du trou 6, compris entre 1 mm et 2 mm (cf. figures 8A et 8B). En pratique un intervalle compris entre 1 mm et 1,8 mm convient tout à fait. 5 De préférence, on peut choisir pour le diamètre des trous 6 une dimension comprise entre 1,2 mm et 1,5 mm, ce qui s'avère représenter un optimum pour une grille d'épaisseur de 1 mm. On a ainsi un rapport de 120 (3/0 à 150 (3/0 entre ces deux grandeurs. Les bandes de matière 60 qui séparent les trous 6 ont une largeur D2 similaire, voire inférieure. En pratique, on choisit pour largeur des bandes de matières 60 10 une dimension comprise entre 50 (3/0 et 75 (3/0 du diamètre D1 des trous 6. Avantageusement, les trous sont agencés en quinconce comme illustré. D'autres dispositions ne sont bien entendues pas exclues. Il en résulte que le taux de vide de la grille à trous 1 peut être typiquement compris entre 40 (3/0 et 70 (3/0, de préférence entre 50 (3/0 et 60 `Vo. Par conséquent, le taux 15 de transmission optique de la grille à trous est compris entre 40 (3/0 et 70 (3/0, de préférence entre 50 (3/0 et 60 `Vo. Même par grand soleil, le rendement lumineux est suffisant pour que le conducteur 90 voit correctement les motifs lumineux sur le pare-brise 5. Il en résulte que les motifs lumineux 7, images des sources lumineuses, se présentent, après le passage par le réseau filtrant de la grille à trous 1, comme des 20 tâches pixelisées ou réticulées. Ces tâches réticulées présentent une luminosité homogène et sans pic ponctuel de lumière, et il s'avère que le rendu visuel est tout à fait satisfaisant. REVENDICATIONS1. Dispositif de projection d'indications lumineuses sur une surface intérieure (11) de véhicule, en particulier le pare-brise, le système comprenant : - une pluralité de sources lumineuses (4), agencées sur un support dans la planche de bord (8) du véhicule, - une grille à trous (1), interposée entre les sources lumineuses et la surface vitrée, caractérisé en ce que les trous (6) de la grille à trous (1) ont une taille comprise entre 1 mm et 2 mm. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les sources lumineuses sont des diodes électroluminescentes, à savoir des LEDs, et le support est une carte électronique (2), des guides optiques (3) étant agencés sur la carte électronique (2), en vis-à-vis de chaque LED, sur le trajet optique (T) entre la LED et la grille à trous (1). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel les trous (6) ont une forme hexagonale. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel les trous ont une forme ronde. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la grille à trous (1) a une épaisseur (El) ) comprise entre 0,8 et 1,2 mm, de préférence au voisinage de 1 mm. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les trous de la grille ont un diamètre (D1) compris entre 1,2 mm et 1,5 mm. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les trous sont agencés en quinconce. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le taux de transmission optique de la grille à trous (1) est compris entre 40 (3/0 et 70 (3/0, de préférence entre 50 (3/0 et 60 `Vo. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel une image lumineuse (7) de chaque source lumineuse, qui se forme sur le pare-brise, se présente comme une tâche pixelisée par le réseau de la grille à trous (1), avec une 30 luminosité homogène et sans pic ponctuel de lumière. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la largeur des bandes de matière (60) qui séparent les trous de la grille présente une dimension (D2) inférieure à la taille (D1) des trous. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la 35 grille à trous (1) forme une pièce d'aspect (10) de la surface supérieure (80) de la planche de bord.