Brevet FR3032809A1 — publié le 20160819

Afficheur tête-haute à fenêtre de vue automatiquement ajustable. La présente invention concerne un afficheur tête-haute à fenêtre de vue automatiquement ajustable, notamment pour véhicule automobile. Les afficheurs tête-haute ont généralement pour fonction de superposer des informations d'aide au pilotage, à la navigation ou à la réalisation de la mission, dans le champ de vision d'un pilote d'aéronef par exemple. Il permet ainsi au pilote de surveiller son environnement en même temps que de lire des informations fournies par ses instruments de bord. Aujourd'hui, ces afficheurs sont également utilisés dans l'automobile. De tels dispositifs comprennent un générateur d'image et un élément optique semi-réfléchissant configuré pour former une image virtuelle de l'image du générateur. L'image virtuelle est superposée à l'environnement dans le champ de vision du conducteur ou du pilote. Il est également possible d'utiliser le pare-brise du véhicule comme élément optique semi-réfléchissant pour former l'image virtuelle. Les caractéristiques techniques d'un tel afficheur se rapportent notamment à la position de l'élément optique par rapport à la route et au conducteur, ainsi qu'à l'angle d'incidence de l'image sur l'élément optique, afin notamment d'éviter les problèmes de distorsion. Les générateurs d'image connus dans l'automobile, comprennent une ou plusieurs sources de lumière et une matrice de pixellisation qui reçoit le faisceau lumineux des sources. La matrice transmet ou réfléchit le faisceau lumineux en imprimant une image qui est formée grâce aux pixels. Chaque pixel est commandé individuellement, et peut soit avoir une position dite « ouverte », dans laquelle la lumière incidente participe à l'image, soit une position dite « fermée », dans laquelle la lumière incidente ne participe pas à l'image affichée. Ainsi, en fonction des pixels ouverts, on compose une image. 3032809 2 On peut également utiliser un balayage laser comme moyen de formation d'images. Il existe différents types de matrices, notamment les matrices de 5 transistors de type TFT (pour « Thin Film Transistor » en anglais, qui signifie transistors en couches minces), qui fonctionnent en transmission de lumière, c'est-à-dire que le faisceau lumineux des sources traverse la matrice qui est agencée entre la source de lumière et l'élément optique. On connait aussi les matrices de type LCOS (pour « Liquid Crystal on Silicon » en anglais, qui 10 signifie cristaux liquides sur silicium), et les matrices de micro-miroirs de type DMD (pour « Digital Micro-Mirror Device» en anglais, qui signifie dispositif digital à micro-miroirs), qui fonctionnent par réflexion du faisceau lumineux vers l'élément optique. 15 Un observateur voit l'image virtuelle à travers l'élément optique, l'image virtuelle apparaissant d'un côté de l'élément optique, alors que l'observateur est situé de l'autre côté de l'élément optique. De plus, les yeux de l'observateur doivent être positionnés dans une fenêtre de vue, communément appelée « boîte à oeil ». La position de la fenêtre de vue est 20 définie par la position de l'image virtuelle par rapport à l'élément optique. Ainsi, en dehors de cette fenêtre de vue, il n'est pas possible de voir l'image virtuelle. Or, dans certains cas, il peut être nécessaire d'ajuster le 25 positionnement de la fenêtre de vue pour l'adapter à un observateur, non seulement ponctuellement en fonction de l'observateur, mais aussi dans certaines utilisations qui demandent des ajustements successifs. En effet, par exemple dans un véhicule, un conducteur à tendance à bouger sa tête ou ses yeux lorsque le véhicule est dans un virage. Ses yeux risquent par 30 conséquent de sortir de la fenêtre de vue, l'image virtuelle n'étant alors plus 3032809 3 visible. Généralement, le conducteur à tendance à tourner la tête ou ses yeux vers l'intérieur du virage. Dans les dispositifs actuels connus, il est possible d'agir sur l'élément 5 optique semi-réfléchissant pour déplacer la fenêtre de vue. En effet, en changeant, par exemple, l'inclinaison de l'élément optique, on déplace l'image virtuelle, et par conséquent la fenêtre de vue. Pour cela, il est nécessaire d'utiliser des moyens mécaniques qui agissent sur l'élément optique. 10 Néanmoins, ces dispositifs ne permettent pas d'ajuster la fenêtre de vue en fonction de la route empruntée par le véhicule. Le conducteur ne peut pas ajuster la fenêtre de vue à chaque virage qu'il prend. L'invention vise donc à améliorer la situation et à obtenir un afficheur 15 tête haute dont la fenêtre de vue peut être ajustée automatiquement, notamment à chaque virage. Pour cela, l'invention concerne un afficheur tête haute à fenêtre de vue ajustable, notamment pour véhicule automobile, comportant un 20 générateur d'image configuré pour afficher une image sur une surface d'affichage et un élément optique semi-réfléchissant agencé à distance du générateur d'image et configuré pour former d'un premier côté de l'élément optique une image virtuelle de l'image du générateur d'image, l'image virtuelle étant visible depuis une fenêtre de vue située d'un deuxième côté de l'élément 25 optique. L'afficheur est remarquable en ce qu'il comporte des moyens de commande configurés pour recevoir des données se rapportant à la conduite d'un véhicule et déplacer automatiquement la fenêtre de vue au moins 30 latéralement en fonction de ces données. 3032809 4 Grâce au dispositif, le conducteur du véhicule a toujours ses yeux bien positionnés dans la fenêtre de vue, quelle que soit la direction du véhicule. Ainsi, lorsque le véhicule prend un virage, la fenêtre de vue est automatiquement déplacée au moins latéralement pour que le conducteur ait 5 toujours l'image virtuelle dans son champ de vision. Le conducteur n'est donc pas obligé de maintenir ses yeux à un endroit, ce qui le gênerait pour conduire dans chaque virage. En outre, la position de la fenêtre de vue étant automatiquement 10 modifiée à chaque virage, il n'est pas nécessaire pour le conducteur de commander lui-même l'ajustement à chaque fois. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : 15 - l'afficheur comprend au moins un miroir agencé de manière à réfléchir l'image du générateur d'image vers l'élément optique, - les moyens de commande comprennent des moyens mécaniques configurés pour modifier la position du miroir en fonction desdites données, 20 - les moyens de commande comprennent des moyens mécaniques configurés pour modifier la position de l'élément optique en fonction desdites données, - les moyens mécaniques sont configurés pour modifier la position de la fenêtre de vue selon un axe vertical, 25 - les moyens de commande sont configurés pour déplacer l'image sur la surface d'affichage en fonction desdites données, l'image étant affichée seulement sur une partie de la surface d'affichage, - l'afficheur comprend des moyens de détection de la position de la tête ou des yeux d'un observateur, les moyens de détection étant 3032809 5 aptes à fournir un signal aux moyens de commande, le signal constituant au moins en partie lesdites données, - l'afficheur est configuré pour déplacer la fenêtre de vue verticalement, 5 - les moyens de commande sont configurés pour déplacer la fenêtre de vue vers la droite lorsque le véhicule tourne à droite et vers la gauche lorsque le véhicule tourne à gauche, l'information liée au virage du véhicule constituant lesdites données, - les données se rapportant à la conduite d'un véhicule sont à 10 choisir, prises ensemble ou séparément, parmi : des données liées à la position de la tête ou des yeux d'un observateur, des données liées à la vitesse du véhicule, et/ou à l'orientation du volant, des données liées à la localisation du véhicule, l'élément optique est une lame semi-réfléchissante, 15 _ - l'élément optique est une partie d'un pare-brise de véhicule, le générateur d'image comprend au moins une source de lumière apte à émettre un faisceau lumineux, et une matrice de pixellisation configurée pour former l'image virtuelle à partir du faisceau lumineux, 20 l'élément optique présente une courbure de manière à porter au moins en partie la puissance optique nécessaire à la formation de l'image virtuelle. 25 L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter, accompagnée du dessin joint des figures suivantes : - la figure 1, illustrant de façon schématique, le fonctionnement d'un mode de réalisation d'un afficheur selon l'invention, 3032809 6 - la figure 2, illustrant de façon schématique, le déplacement latéral de la fenêtre de vue de l'afficheur de la figure 1, en vue de dessus. 5 La figure 1 représente le fonctionnement d'un afficheur tête-haute 1, par exemple d'un véhicule automobile. L'afficheur 1 comprend un générateur d'image 9, configuré pour afficher une image 7 sur une surface d'affichage 2. Le générateur d'image 9 comprend par exemple au moins une source de lumière 11 apte à émettre un faisceau lumineux, et une matrice de 10 pixellisation 10 configurée pour former l'image 7 à partir du faisceau lumineux. Les sources de lumières 11 sont par exemple des diodes électroluminescentes, qui sont disposées dans une partie du générateur. Le générateur comporte la matrice de pixellisation 10, par exemple de type TFT, sur sa face de sortie. Ainsi, les diodes émettent un faisceau vers la matrice 15 qui imprime une image 7 en transmission sur la surface d'affichage 2 du générateur d'image 9. Le générateur d'image 9 est par exemple configuré pour former une image sensiblement rectangulaire. Dans une variante, on peut utiliser un système à balayage laser muni 20 d'au moins une diode laser, comme générateur d'image. L'afficheur 1 comprend également un élément optique 3 semiréfléchissant agencé à distance du générateur d'image et configuré pour faire apparaître d'un premier côté de l'élément optique 3 une image virtuelle 4 de 25 l'image 7 de la surface d'affichage 2. L'image virtuelle 4 est visible pour un observateur 6 s'il regarde l'élément optique 3 en étant placé de l'autre côté de l'élément optique 3. Comme le montre la figure 1, l'image 7 est réfléchie en direction de l'observateur 6, par une partie 8 de la surface de l'élément optique 3. Le trajet de l'image 7 est représenté par des traits en pointillés. 30 L'élément optique 3 forme ainsi une image virtuelle 4 de l'image 7, qui apparaît du premier côté à une certaine distance de l'élément optique 3. 3032809 7 L'observateur 6 doit être du deuxième côté de l'élément optique 3, et il voit l'image virtuelle 4 si ses yeux sont à l'intérieur d'une fenêtre de vue 5 située du deuxième côté de l'élément optique 3. Les dimensions de la fenêtre 5 de vue 5 sont définies notamment par la taille et la forme de la partie 8 de la surface de l'élément optique 3 qui réfléchit l'image 7. L'élément optique 3 permet ainsi à un observateur 6 à la fois de voir l'image virtuelle 4 et de voir à travers l'élément optique 3. Pour un observateur 10 qui se trouve du deuxième côté de l'élément optique 3, l'image virtuelle 4 est superposée dans son champ de vision à l'environnement vu à travers l'élément optique 3. Ici, l'élément optique 3 est une lame semi-réfléchissante. Dans un autre mode de réalisation de l'afficheur, utilisé dans un 15 véhicule et qui n'est pas représenté sur les figures, une partie du pare-brise sert d'élément optique semi-réfléchissant. A cette fin, le reste de l'afficheur est agencé dans la planche de bord de manière à pouvoir utiliser le pare-brise. Dans ce cas, un miroir peut être agencé sur le chemin optique de l'image de manière à la réfléchir vers la partie du pare-brise. 20 En outre, l'élément optique 3 peut présenter une courbure pour porter une puissance optique afin de faire apparaître l'image virtuelle 4 à une certaine distance de l'élément optique 3, et ainsi d'être superposée convenablement à l'environnement apparaissant dans le champ de vision de 25 l'observateur 6. La puissance optique est une caractéristique physique, qui détermine la capacité d'un système optique à faire converger ou diverger la lumière. Elle est égale au rapport entre l'angle sous lequel l'oeil voit l'image en sortie du système et la taille de l'objet. La puissance optique permet donc de régler la taille de l'image virtuelle 4. 30 3032809 8 Selon l'invention, l'afficheur 1 comporte des moyens de commande 12 configurés pour recevoir des données se rapportant à la conduite d'un véhicule et déplacer automatiquement la fenêtre de vue 5 au moins latéralement en fonction de ces données. Les données concernent de 5 préférence, soit le déplacement du véhicule, par exemple sa direction, soit la position de la tête ou des yeux de l'observateur 6 dans le véhicule. Dans un premier mode de réalisation, l'afficheur 1 comprend des moyens de détection 13 de la position de l'observateur 6. Les moyens de 10 détection 13 fournissent aux moyens de commande 12 un signal correspondant à la position de l'observateur 6, afin de régler la fenêtre de vue 5 en déplaçant l'image 7. Les moyens de détection 13 observent par exemple la position des yeux de l'observateur 6 pour ajuster la fenêtre de vue 5. Les moyens de détection 13 sont par exemple une caméra, ou un détecteur de 15 mouvement. Les moyens de détection 13 sont décrits, ici, comme faisant partie de l'afficheur 1, mais ils peuvent aussi être extérieurs à l'afficheur 1, ce dernier recevant les données fournies par ces moyens de détection 13 extérieurs. 20 Dans un deuxième mode de réalisation, les moyens de commande reçoivent des données de direction du véhicule, par exemple d'un système informatique du véhicule du type ordinateur de bord, qui enregistre des paramètres tels que la vitesse du véhicule, ou de l'orientation du volant, en liaison avec des capteurs agencés sur le véhicule. 25 Dans un troisième mode de réalisation, les moyens de commande reçoivent des données issues d'un localisateur, par exemple de type GPS (« Global Positioning System », pour système de localisation global en français), qui peut mesurer le rayon de courbure d'un virage, par exemple. 30 3032809 9 Les sources fournissant les données aux moyens de commande des trois modes de réalisation peuvent être cumulatives. En outre, ces trois modes de réalisation sont décrits à titre d'exemple, et n'ont aucune valeur limitative concernant l'invention. 5 Pour déplacer la fenêtre de vue, l'afficheur déplace l'image virtuelle. Dans une première variante de réalisation, l'afficheur 1 est configuré pour afficher l'image 7 sur une partie seulement de la surface d'affichage 2. 10 Autrement dit, il y a toujours une autre partie de la surface d'affichage qui n'est pas utilisée pour afficher l'image 7. De préférence, cette autre partie entoure l'image affichée afin de pouvoir déplacer l'image 7 selon plusieurs axes et par suite l'image virtuelle 4, et ainsi régler la position de la fenêtre de vue 5 dans plusieurs directions. A cette fin, les moyens de commande 12 sont 15 configurés pour déplacer l'image 7 sur la surface d'affichage 2. Dans une deuxième variante de réalisation, les moyens de commande 12 comprennent des moyens mécaniques configurés pour déplacer mécaniquement la position d'un élément de l'afficheur en fonction 20 desdites données, par exemple celle de l'élément optique 3, ou bien par exemple celle d'un miroir non représenté sur les figures, qui est disposé sur le trajet optique de l'image entre le générateur d'image 9 et l'élément optique 3. La première et la deuxième variante peuvent être cumulatives, par 25 exemple une variante peut servir à déplacer la fenêtre de vue 5 selon un premier axe, par exemple horizontal (Ox, qui est perpendiculaire au plan de la figure 1), et la deuxième variante, à déplacer la fenêtre de vue 5 selon un second axe, par exemple vertical (Oy qui est dans le plan de la figure 1). Autrement dit, on déplace l'image 7 sur le générateur d'image 9 pour déplacer 30 la fenêtre de vue 5 selon le premier axe, et des moyens mécaniques 3032809 10 déplacent mécaniquement la position d'un élément de l'afficheur, pour déplacer la fenêtre de vue 5 selon le second axe. La figure 2 illustre, en vue de dessus, un exemple d'ajustement latéral 5 ou horizontal de la fenêtre de vue 5 lorsque le véhicule prend un virage vers la gauche. La tête de l'observateur 6 se décale vers la droite, d'une première position 18 en traits pointillés, à une deuxième position 19 en traits continus, le déplacement de la tête étant représenté par une flèche 14. Selon l'invention, les moyens de commande 12 ajustent automatiquement la fenêtre 10 de vue 5 vers la droite pour accompagner la tête de l'observateur 6. A cette fin, les moyens de commande 12 déplacent l'image virtuelle 4 vers la gauche, comme le montre une autre flèche 15, d'une position 20 (pointillés) à une position 21 (traits continus). Ainsi, l'observateur 6 garde toujours ses yeux dans la fenêtre de vue 5 pour voir l'image virtuelle 4, quel que soit le trajet du 15 véhicule. De préférence, les moyens de déplacement 12 du générateur sont configurés pour déplacer également l'image 7 sur la surface d'affichage 2 selon un second axe sensiblement perpendiculaire au premier. Ainsi, on peut 20 également régler la position de la fenêtre de vue 5 verticalement. REVENDICATIONS: 1. Afficheur (1) tête haute à fenêtre de vue ajustable, notamment pour véhicule automobile, comportant : - un générateur d'image (9) configuré pour afficher une image (7) sur une surface d'affichage (2), - un élément optique (3) semi-réfléchissant agencé à distance du générateur d'image (9) et configuré pour former d'un premier côté de l'élément optique (3) une image virtuelle (4) de l'image (7) du générateur d'image (9), l'image virtuelle (4) étant visible depuis une fenêtre de vue (5) située d'un deuxième côté de l'élément optique (3), caractérisé en ce que l'afficheur (1) comporte des moyens de commande (12) configurés pour recevoir des données se rapportant à la conduite d'un véhicule et déplacer automatiquement la fenêtre de vue (5) au moins latéralement en fonction de ces données. 2. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un miroir agencé de manière à réfléchir l'image du générateur d'image (9) vers l'élément optique (3). 3. Afficheur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande (12) comprennent des moyens mécaniques configurés pour modifier la position du miroir en fonction desdites données. 4. Afficheur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de commande (12) comprennent des moyens mécaniques configurés pour modifier la position de l'élément optique (3) en fonction desdites données. 3032809 12 5. Afficheur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens mécaniques sont configurés pour modifier la position de la fenêtre de vue (5) selon un axe vertical (Oy). 5 6. Afficheur l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande (12) sont configurés pour déplacer l'image (7) sur la surface d'affichage (2) en fonction desdites données, l'image (7) étant affichée seulement sur une partie de la surface 10 d'affichage (2). 7. Afficheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection (13) de la position de la tête ou des yeux d'un observateur (6), les moyens de 15 détection (13) étant aptes à fournir un signal aux moyens de commande (12), le signal constituant au moins en partie lesdites données. 8. Afficheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande (12) sont 20 configurés pour déplacer la fenêtre de vue (5) vers la droite lorsque le véhicule tourne à droite et vers la gauche lorsque le véhicule tourne à gauche, l'information liée au virage du véhicule constituant lesdites données. 9. Afficheur selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que l'élément optique (3) est une lame semi- réfléchissante. 10. Afficheur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'élément optique (3) est une partie d'un pare-brise de 30 véhicule. 3032809 13 11. Afficheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur d'image (9) comprend au moins une source de lumière apte à émettre un faisceau lumineux, et une matrice de pixellisation configurée pour former l'image virtuelle (4) à partir du 5 faisceau lumineux. 12. Afficheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément optique (3) présente une courbure de manière à porter au moins en partie la puissance optique 10 nécessaire à la formation de l'image virtuelle (4). 13. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données se rapportant à la conduite d'un véhicule sont à choisir, prises ensemble ou séparément, parmi : 15 - des données liées à la position de la tête ou les yeux d'un observateur (6), - des données liées à la vitesse du véhicule, et/ou à l'orientation du volant, - des données liées à la localisation du véhicule. 20