Brevet FR3029648A1 — publié le 20160610

Afficheur tête-haute à fenêtre de vue aiustable. La présente invention concerne un générateur d'image, notamment pour afficheur tête-haute à fenêtre de vue ajustable, notamment pour véhicule automobile. L'invention concerne également un afficheur tête-haute à fenêtre de vue ajustable. 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 dispositifs sont également utilisés dans l'automobile. _ 15 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 20 pour former l'image virtuelle. Les caractéristiques techniques d'un tel dispositif 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. 25 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 30 « ouverte », dans laquelle la lumière incidente participe à l'image, soit une position dite « fermée », dans laquelle la lumière incidente ne participe pas à 3029648 2 l'image affichée. Ainsi, en fonction des pixels ouverts, on compose une image. On peut également utiliser un balayage laser comme moyen de formation d'images. 5 Il existe différents types de matrices, notamment les matrices de 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 10 matrices de type LCOS (pour « Liquid Crystal on Silicon » en anglais, qui 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. 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 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 positionnement de la fenêtre de vue pour l'adapter à un observateur. Dans les dispositifs actuels connus, on agit sur l'élément optique semi-réfléchissant pour la déplacer. 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. Par conséquent, d'une part l'afficheur est cher 3029648 3 à fabriquer, et d'autre part, il est plus encombrant à cause des moyens mécaniques. En outre, l'inclinaison de l'élément semi-réfléchissant permet seulement de déplacer la fenêtre de vue verticalement. 5 L'invention vise donc à améliorer la situation et à obtenir un afficheur tête haute dont la fenêtre de vue peut être ajustée dans toutes les directions et de façon simple. Pour cela, l'invention concerne un générateur d'image, notamment 10 pour un afficheur tête haute à fenêtre de vue ajustable, notamment pour véhicule automobile, le générateur d'image étant configuré pour afficher une image sur une surface d'affichage, l'image étant destinée à 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 15 virtuelle de l'image, l'image virtuelle étant visible depuis une fenêtre de vue située d'un deuxième côté de l'élément optique. Le générateur d'image est remarquable en ce qu'il est configuré pour afficher l'image sur une partie seulement de la surface d'affichage et comporte 20 des moyens de déplacement de l'image sur la surface d'affichage. Ainsi, grâce au générateur d'image, il suffit de déplacer l'image sur la surface d'affichage pour déplacer la fenêtre de vue de l'afficheur tête haute, sans avoir recours à des moyens mécaniques agissant sur l'élément optique 25 par exemple. L'afficheur est par conséquent moins cher à fabriquer et plus compact. En outre, l'afficheur est plus fiable car il ne comporte pas de moyens mécaniques qui risquent de s'user ou de tomber en panne. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être 30 pris ensemble ou séparément : 3029648 4 - le déplacement de l'image sur la surface d'affichage selon un premier axe permet de déplacer la fenêtre de vue verticalement, - le déplacement de l'image sur la surface d'affichage selon un second axe perpendiculaire au premier axe, permet de déplacer la 5 fenêtre de vue horizontalement, - l'afficheur comprend des moyens de détection de la position d'un observateur fournissant un signal aux moyens de déplacement, le générateur d'image comprend au moins une source de lumière apte à émettre un faisceau lumineux, et une matrice de 10 pixellisation configurée pour former l'image virtuelle à partir du faisceau lumineux, la matrice de pixellisation est une matrice de transistors en couches minces, la matrice de pixellisation est une matrice de micro-miroirs, 15 le générateur d'image est configuré pour former une image sensiblement rectangulaire. L'invention se rapporte également à un afficheur tête haute à fenêtre de vue ajustable, notamment pour véhicule automobile, comportant un 20 élément optique et comprenant un tel générateur d'image. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : l'élément optique est une lame semi-réfléchissante, 25 - l'élément optique est une partie d'un pare-brise de véhicule, - 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, l'afficheur comprend au moins un miroir agencé de manière à 30 réfléchir l'image du générateur d'image vers l'élément optique. 3029648 5 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 des figures suivantes : 5 - la figure 1, illustrant de façon schématique, un mode de réalisation d'un afficheur muni d'un générateur d'image selon l'invention, - la figure 2, illustrant de façon schématique, le déplacement de la fenêtre de vue de l'afficheur de la figure 1. 10 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 15 lumière 11 apte à émettre un faisceau lumineux, et une matrice de 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, 20 sur sa face de sortie. Ainsi, les diodes émettent un faisceau vers la matrice 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. 25 L'afficheur 1 comprend également un élément optique 3 semi- réfléchissant agencé à distance du générateur d'image 9 et configuré pour faire apparaître d'un premier côté de l'élément optique 3 une image virtuelle 4 de 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 30 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 3029648 6 optique 3. Le trajet de l'image 7 est représenté par des traits en pointillés. 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. 5 Cependant, non seulement l'observateur 6 doit être du deuxième côté de l'élément optique 3, mais en plus il voit l'image virtuelle seulement 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 de vue 5 sont définies notamment par la taille et la forme de la partie 8 de la surface de l'élément 10 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 qui se trouve du deuxième côté de l'élément optique 3, l'image virtuelle 4 est _ 15 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 véhicule et qui n'est pas représenté sur les figures, une partie du pare-brise 20 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 est en général agencé sur le chemin optique de l'image de manière à la réfléchir vers la partie du pare-brise. 25 En outre, l'élément optique 3 présente une courbure pour porter une puissance optique afin de faire apparaître l'image virtuelle 4 à une certaine distance de l'élément optique 3 avec un certain grandissement, et ainsi d'être superposée convenablement à l'environnement apparaissant dans le champ de vision de l'observateur 6. La puissance optique est une caractéristique 30 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 3029648 7 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. Selon l'invention, le générateur d'image 9 est configuré pour afficher 5 l'image 7 sur une partie seulement de la surface d'affichage 2. 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 selon plusieurs axes et ainsi de régler la position de la fenêtre de vue 5 dans plusieurs directions. 10 Le générateur d'image 9 comporte en outre des moyens de déplacement 12 de l'image 7 sur la surface d'affichage 2. Les moyens de déplacement 12 sont, par exemple, une unité de commande du générateur d'image 9, qui peut être actionnée par l'observateur 6 au moyen de boutons 15 agencés sur le générateur ou ailleurs. Dans une variante de réalisation, l'afficheur 1 comprend des moyens de détection 13 de la position de l'observateur 6. Les moyens de détection 13 fournissent aux moyens de déplacement 12 un signal correspondant à la 20 position de l'observateur, 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 pour ajuster la fenêtre de vue 5. La figure 2 illustre un exemple d'ajustement vertical de la fenêtre de 25 vue 5. L'image 7 est déplacée sur la surface d'affichage selon un premier axe représenté par une flèche 14. La partie réfléchissante 8 de l'élément optique 3 est par conséquent décalée, ce qui engendre un déplacement de l'image virtuelle 4 vers le haut, et qui est représenté par une autre flèche 15. Ainsi, la fenêtre de vue 5 remonte comme le montre une troisième flèche 16. 30 3029648 8 De préférence, les moyens de déplacement 12 du générateur 9 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 également régler horizontalement la position de la fenêtre de vue 5. 5 REVENDICATIONS: 1. Générateur d'image, notamment pour un afficheur (1) tête haute à fenêtre de vue ajustable, notamment pour véhicule automobile : - le générateur d'image (9) étant configuré pour afficher une image (7) sur une surface d'affichage (2), - l'image (7) étant destinée à un élément optique (3) semiréfléchissant 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), 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 le générateur d'image (9) est configuré pour afficher l'image (7) sur une partie seulement de la surface d'affichage (2) et comporte des moyens de déplacement (12) de l'image (7) sur la surface d'affichage (2). 2. Générateur d'image selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déplacement de l'image (7) sur la surface d'affichage (2) selon un premier axe permet de déplacer la fenêtre de vue (5) verticalement. 3. Générateur d'image selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déplacement de l'image sur la surface d'affichage (2) selon un second axe perpendiculaire au premier axe, permet de déplacer la fenêtre de vue horizontalement (5). 4. Générateur d'image selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection (13) de la position d'un observateur (6) fournissant un signal aux moyens de déplacement (12). 3029648 10 5. Générateur d'image selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur d'image (9) comprend au moins une source de lumière (11) apte à émettre un faisceau lumineux, et une 5 matrice de pixellisation (10) configurée pour former l'image virtuelle (4) à partir du faisceau lumineux. 6. Générateur d'image selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matrice de pixellisation (10) est une matrice de transistors en couches 10 minces. 7. Afficheur (1) tête haute à fenêtre de vue ajustable comportant un élément optique (3), caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'image (9) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 15 8. Afficheur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément optique (3) est une lame semi-réfléchissante. 9. Afficheur selon la revendication 7, caractérisé en ce que 20 l'élément optique (3) est une partie d'un pare-brise de véhicule. 10. Afficheur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'élément optique (3) présente une courbure de manière à porter au moins en partie la puissance optique nécessaire à la formation de 25 l'image virtuelle (4).