Brevet FR3044110A1 — publié le 20170526

DISPOSITIF D'AFFICHAGE TETE-HAUTE POUR UN VEHICULE ET VEHICULE EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des systèmes d'aide à la conduite pour véhicules. Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'affichage tête-haute pour un véhicule. Elle concerne également un véhicule équipé d'un tel dispositif d'affichage 10 tête-haute. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE On connaît de l'art antérieur des dispositifs d'affichage tête-haute pour véhicule comportant : - une unité de génération d'images générant un faisceau lumineux 15 primaire représentant une scène à afficher, et - un système optique de projection de ladite scène à un individu situé à l'intérieur dudit véhicule, ledit système optique de projection comprenant un miroir de renvoi ayant une première face et une deuxième face, ladite première face étant tournée vers ladite unité de génération d'images pour réfléchir ledit 20 faisceau lumineux primaire vers un combineur adapté à former une image de ladite scène visible par ledit individu. Ces dispositifs d'affichage tête-haute s'avèrent utiles pour aider à la conduite le conducteur d'un véhicule. Ils permettent notamment de projeter, dans le champ de vision du conducteur, et en superposition de sa vision de la route sur 25 laquelle il circule des informations relatives à la sécurité, à l'environnement du véhicule ou bien à la navigation. Les unités de génération d'images utilisées dans ces dispositifs sont des systèmes électroniques complexes qui peuvent présenter des défaillances de sorte que des informations relatives à la sécurité (anomalie détectée sur le 30 véhicule, collision avec un autre véhicule) peuvent ne plus être affichées lorsqu'un danger imminent survient. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un dispositif d'affichage permettant d'afficher à un 3044110 2 individu situé à l'intérieur du véhicule une image supplémentaire sans passer par l'unité de génération d'images. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un dispositif d'affichage tête-haute, tel que défini en introduction, qui comporte au moins un 5 élément faisant face à ladite deuxième face du miroir de renvoi et adapté à émettre un faisceau lumineux secondaire en direction de ladite deuxième face, ledit faisceau lumineux secondaire étant transmis au travers dudit miroir de renvoi vers ledit combineur formant une image dudit élément visible par ledit individu. Ainsi, grâce au dispositif d'affichage tête-haute de l'invention, même si l'unité de génération d'images présente une défaillance, il est toujours possible via l'élément émettant le faisceau lumineux secondaire de projeter au travers du système optique de projection des informations importantes dans le champ de vision de l'individu. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositif d'affichage tête-haute conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - ledit élément comprend un motif lumineux formant témoin d'alarme, d'alerte ou de signalisation ; - ledit élément comprend une source lumineuse électroluminescente ; - ladite source lumineuse est une diode électroluminescente organique ; - l'intensité et/ou le spectre du faisceau lumineux secondaire émis par ledit élément sont modulés au cours du temps ; - ledit élément occupe une position prédéterminée par rapport audit miroir de renvoi de sorte que ladite image de l'élément est visible par l'individu dans une direction privilégiée dans laquelle il voit une partie centrale de ladite image de la scène projetée par le système optique de projection ; - le dispositif d'affichage tête-haute comporte un système optique interposé entre ledit miroir de renvoi et ledit élément et destiné à former une image intermédiaire dudit élément ; - ledit combineur formant ladite image de la scène à une première distance-image de l'individu, ledit système optique présente des propriétés optiques et une position relative par rapport audit élément et audit miroir de renvoi qui sont déterminées de sorte que le combineur forme ladite image de l'élément à 3044110 3 une deuxième distance-image de l'individu sensiblement égale à ladite première distance-image ; - ledit miroir de renvoi présente, pour ledit faisceau lumineux secondaire, un coefficient de transmission entre sa deuxième face et sa première 5 face supérieur ou égal à 10 % ; - ledit combineur présente, pour ledit faisceau lumineux secondaire, un coefficient de réflexion supérieur ou égal à 20 % ; - ladite unité de génération d'images comprend un écran lumineux actif. 10 L'invention propose également un véhicule équipé d'un dispositif d'affichage tête-haute conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et 15 comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue d'ensemble en coupe partielle d'un véhicule automobile comportant un dispositif d'affichage tête-haute selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; 20 - la figure 2 est un exemple d'élément lumineux pouvant être intégré au dispositif de la figure 1 et représentant un témoin d'alarme ; - la figure 3 est une vue partielle d'une variante de réalisation d'un dispositif d'affichage tête-haute comportant une lentille interposée entre le miroir de renvoi et l'élément lumineux formant témoin d'alarme. 25 Sur la figure 1, on a représenté dispositif d'affichage tête-haute 1, ci-après dénommé « afficheur tête-haute » ou plus simplement afficheur, équipant un véhicule, ici un véhicule automobile 2. De manière générale, cet afficheur 1 est destiné à projeter des images dans le champ de vision d'un individu 3 situé à l'intérieur du véhicule 2 (on a 30 représenté sur la figure 1 que l'un des yeux de l'individu 3). On considérera dans la suite de la description que cet individu 3 est le conducteur du véhicule automobile 2. Ces images peuvent comprendre par exemple des informations relatives au véhicule 2 (vitesse, régime moteur, niveau d'essence, distance par rapport aux 3044110 4 autres véhicules, etc...) ou encore des instructions quant à l'itinéraire à suivre par le véhicule 2 (en association avec un système de navigation embarquée par exemple). Pour projeter ces images, l'afficheur 1 comporte tout d'abord une unité 5 de génération d'images 4 comprenant de préférence un écran 5 lumineux actif, qui est ici monté dans un boîtier 6 formant support pour l'écran 5. L'écran 5 est ici un écran à cristaux liquides (écran dit « LCD » selon l'acronyme anglais de « Liquid Crystal Display ») à transistors en couche mince (ou « TFT » pour « Thin-Film Transistor »). 10 Le boîtier 6 contient un contrôleur de commande (non représentée) de l'écran 5 qui reçoit des signaux en provenance de l'ordinateur de bord du véhicule 2 et qui pilote en conséquence l'écran 5 pour afficher une scène sur celui-ci. En d'autres termes, lorsque l'écran 5 est piloté par le contrôleur de 15 commande, l'unité de génération d'images 4 génère un faisceau lumineux primaire 7 (seul un rayon lumineux primaire partant du centre 12 de l'écran 5 est représenté sur la figure 1) représentant cette scène à projeter dans le champ de vision du conducteur 3. À cet effet, l'afficheur 1 comporte également un système optique de 20 projection de la scène au conducteur 3 situé à l'intérieur du véhicule 2. Ce système optique de projection comprend notamment un miroir de renvoi 8 et un combineur 9. Le miroir de renvoi 8 est ici un miroir sphérique présentant une première face 10 et une deuxième face 11. 25 En variante, le miroir de renvoi peut être un miroir plan ou bien un miroir de forme parabolique, elliptique ou asphérique. Comme représenté sur la figure 1, la première face 10 est celle qui est tournée vers l'unité de génération d'images 4, et plus précisément vers l'écran 5 de manière à intercepter le faisceau lumineux primaire 7 généré par l'affichage de 30 la scène sur l'écran 5. La première face 10 du miroir de renvoi 8 comprend de préférence un revêtement optique adapté à réfléchir le faisceau lumineux primaire 7 vers le combineur 9. Ce revêtement optique peut par exemple comprendre une couche métallique ou bien un empilement de couches diélectriques dont les propriétés 3044110 5 optiques (nombre de couches, indices et épaisseurs des couches) sont optimisées pour la réflexion du faisceau lumineux primaire 7. Dans le mode de réalisation particulier illustré sur la figure 1, le combineur 9 est disposé entre le pare-brise 23 du véhicule 2 et les yeux du 5 conducteur 3 et est monté sur un socle 13 placé dans une planche de bord 14 du véhicule 2. Avantageusement, on pourrait prévoir entre le combineur et le socle, des moyens de réglage du combineur permettant de modifier sa position et/ou son orientation par rapport à la planche de bord. 10 Le combineur 9 comprend une face avant 15 tournée vers l'intérieur de l'habitacle du véhicule 2, c'est-à-dire vers le conducteur 3. Cette face avant 15 fait face, au moins partiellement, à la première face 10 du miroir de renvoi 8 de manière à intercepter le faisceau lumineux primaire 7 réfléchi par le miroir de renvoi 8. 15 La face avant 15 du combineur 9 comprend de préférence un revêtement partiellement réfléchissant (non représenté), par exemple avec un coefficient moyen de réflexion compris entre 20 % et 35 %. Grâce à ce revêtement réfléchissant, la face avant 15 du combineur 9 réfléchit le faisceau lumineux primaire 7 en direction du conducteur 3 et forme une 20 image 16 de la scène générée par l'écran 5 qui est visible par le conducteur 3. En variante, la face avant du combineur peut être nue, c'est-à-dire sans revêtement réfléchissant. On utilise alors les propriétés de réflexion de la surface nue pour réfléchir le faisceau lumineux primaire. Dans ce cas, le coefficient moyen de réflexion sur la face avant du combineur peut être inférieur à 20%. 25 De manière avantageuse, l'écran 5, le miroir de renvoi 8 et le combineur 9 sont agencés les uns par rapport aux autres pour que l'afficheur 1 projette l'image 16 de la scène dans le champ de vision du conducteur 3 mais à l'extérieur du véhicule 2, ici au niveau de l'avant du capot 17 du véhicule 2. Cette image 16 de la scène est formée à une première distance-image 30 du conducteur 3 qui est généralement comprise entre 1,8 et 2,5 mètres. Plus précisément, l'image 16 de la scène est projetée par le système optique de projection dans une direction privilégiée 21 (voir figure 1) dans laquelle le conducteur 3 voit une partie centrale de cette image 16. Cette direction privilégiée 21 associée à la partie centrale de l'image 16 de la scène correspond à 3044110 6 la direction de regard du conducteur 3 lorsque celui-ci regarde le point-image 22 correspondant à l'image du centre 12 de l'écran 5 par le système optique de projection. Comme le combineur 9 est partiellement transparent, l'image 16 de la 5 scène est visible par le conducteur 3 sans que celui-ci n'ait à détourner de manière trop importante le regard de la route lorsqu'il est en situation de conduite. Afin de pouvoir afficher dans le champ de vision du conducteur 3 une autre image que l'image 16 de la scène issue de l'unité de génération d'images 4, l'afficheur 1 comporte selon l'invention (voir figure 1) un élément 18 faisant face à 10 la deuxième face 11 du miroir de renvoi 8 qui est adapté à émettre un faisceau lumineux secondaire 19 en direction de cette deuxième face 11, le faisceau lumineux secondaire 19 étant transmis au travers du miroir de renvoi 8 vers le combineur 9 formant une image 20 de cet élément 18 qui est visible par le conducteur 3. 15 Ainsi, même si l'unité de génération d'images 4 est défaillante ou ne fonctionne plus, l'afficheur 1 est en mesure d'afficher malgré tout une autre image, l'image 20 de l'élément 18, dans le champ de vision du conducteur 3. Afin d'atteindre une visibilité suffisante de l'image 20 de l'élément 18 pour le conducteur 3, le miroir de renvoi 8 renvoi présente, pour le faisceau 20 lumineux secondaire 19, un coefficient de transmission entre sa deuxième face 11 et sa première face 10 supérieur à un coefficient de transmission minimal prédéterminé. De préférence, le coefficient de transmission du miroir de renvoi 8 est supérieur ou égal à 10 %. De même, le combineur présente, pour le faisceau lumineux 25 secondaire 19, un coefficient de réflexion sur sa face avant 15 qui est supérieur à un coefficient de réflexion minimal prédéterminé. De préférence, le coefficient de réflexion sur la face avant 15 du combineur 9 est supérieur ou égal à 20 %. De préférence, l'élément 18 comprend un motif ou voyant lumineux formant témoin d'alarme, d'alerte ou de signalisation. 30 Les témoins d'alerte peuvent par exemple signaler au conducteur 3 une panne moteur imposant un arrêt immédiat ou un danger pour les passagers du véhicule 2 (surchauffe moteur, défaillance du système de freinage, ceintures de sécurité non bouclées, ...). Les témoins d'avertissement peuvent par exemple signaler au 3044110 7 conducteur 3 la panne d'un système électronique de bord ou le besoin de faire réviser rapidement un organe du véhicule, tout en laissant la possibilité de continuer à utiliser le véhicule (défaillance du système d'airbags, niveau de carburant faible, dysfonctionnement du système d'antiblocage des roues, ...). 5 Les témoins de signalisation signalent le fonctionnement ou l'activation d'un système de bord (feux allumés, frein de parking serré, essuie-glaces activés, ...). Un exemple de motif lumineux possible est représenté sur la figure 2. Ce motif lumineux 18 représente un témoin d'alarme indiquant au conducteur 3 du 10 véhicule qu'un danger est imminent. D'autres motifs lumineux sont possibles. Avantageusement, l'élément 18 est piloté de sorte que l'intensité ou le spectre du faisceau lumineux secondaire 19 émis par l'élément 18 sont modulés au cours du temps. Ceci permet par exemple de faire varier la couleur de l'image 20 de l'élément 18 vu par le conducteur 3 en fonction de l'imminence d'un 15 danger. Par exemple, on peut afficher le motif lumineux en jaune lorsqu'il reste 50 kilomètres d'autonomie en carburant, en orange lorsqu'il reste 20 km, et en rouge lorsqu'il reste 10 km. On peut également envisager de faire clignoter le motif lumineux pour attirer l'attention du conducteur 3 sur l'image 20 de l'élément. 20 Dans le mode de réalisation préféré représenté sur la figure 1, l'élément 18 comprend une source lumineuse électroluminescente, du type diode électroluminescente organique (ou « OLED » pour « Organic Light-Emitting Diode » en anglais). Ce type de source lumineuse peut être alimenté directement en courant continu à partir de la batterie (avec éventuellement un circuit abaisseur 25 de tension) et présente les avantages de consommer peu de puissance et d'avoir une durée de vie très élevée, typiquement d'au moins dix mille heures. De plus, l'élément 18 à base d'OLED peut être aisément défini à la forme du motif lumineux à afficher. Comme représenté sur la figure 1, l'élément 18 est disposé par rapport 30 au miroir de renvoi 8 de sorte que l'image 20 de l'élément 18 est visible par le conducteur 3 dans la direction privilégiée 21 associée à la partie centrale (voir point-image 22) de l'image 16 de la scène projetée par le système optique de projection. De cette façon, on s'assure que l'image 20 de l'élément 18 est bien visible lorsqu'il émet le faisceau lumineux secondaire 19. 3044110 8 Dans la pratique, pour des raisons d'encombrement global de l'afficheur 1 dans l'habitacle du véhicule 2, la distance entre l'élément 18 et la deuxième face 11 (face arrière) du miroir de renvoi 8 est différente, généralement inférieure, de la distance séparant l'écran 5 de la première face 10 (face avant) du 5 miroir de renvoi 8. En d'autres termes, l'élément 18 occupe une position par rapport au miroir de renvoi 8 qui est telle que le combineur 9 forme l'image 20 de l'élément 18 à une deuxième distance-image du conducteur 3 qui est inférieure à la première distance-image de l'image 16 de la scène. 10 Dans ce cas, l'image 20 de l'élément 18 apparaîtra légèrement floue pour le conducteur 3 regardant l'image 16 de la scène. Avantageusement, comme le montre la figure 3, l'afficheur 1 peut alors comprendre un système optique 24 interposé entre le miroir de renvoi 8 et l'élément 18 et destiné à former une image intermédiaire 25 de l'élément 18. 15 De préférence, ce système optique 24 présente des propriétés optiques et une position relative par rapport à l'élément 18 et au miroir de renvoi 8 qui sont déterminées de sorte que le combineur (9) forme ladite image (20) de l'élément (18) à une deuxième distance-image de l'individu (3) sensiblement égale à ladite première distance-image. 20 En d'autres termes, le système optique 24 est déterminé de sorte que le combineur (9) forme ladite image (20) de l'élément (18) dans un plan image sensiblement confondu avec le plan image de l'image 16 de la scène. La distance entre l'image intermédiaire 25 et le miroir de renvoi 8 est alors sensiblement égale à la distance entre l'écran 5 et le miroir de renvoi 8. 25 Dans l'exemple représenté ici sur la figure 3, le système optique 24 comprend une simple lentille convergente placée à une distance de l'élément 18 inférieure à sa distance focale. L'image intermédiaire 25 de l'élément 18 se forme donc derrière l'élément 18, c'est-à-dire à une distance plus élevée su miroir de renvoi 8. 30 L'image intermédiaire 25 est ensuite projetée par le miroir de renvoi 8 (fonctionnant en transmission) et le combineur 9 dans un plan image sensiblement confondu avec le plan image de l'image 16 de la scène. De cette façon, le conducteur 3 voit simultanément nettes à la fois l'image 16 de la scène et l'image 20 de l'élément 18. 3044110 9 On peut également prévoir que l'élément 18 de l'afficheur 1 présente une forme non plane déterminée de manière à corriger les aberrations optiques dans l'image 20 de l'élément 18. Ceci peut être facilement réalisé lorsque l'élément 18 comprend une source lumineuse de type OLED en déformant le substrat de la 5 diode. La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. On pourrait ainsi utiliser à la place du miroir de repliement un système 10 optique plus complexe comprenant plusieurs miroirs et/ou d'autres éléments optiques. On pourrait également prévoir que le combineur soit formé par le pare-brise du véhicule. Dans ce cas, les deux feuilles de verre formant ledit pare-brise peuvent être avantageusement feuilletées avec un intercalaire de 15 feuilletage de forme prismatique ou en coin (« wedge » en anglais). Ceci permet d'éviter le phénomène parasite de « double image » résultant de la réflexion des faisceaux lumineux sur les deux feuilles de verre en direction du conducteur. Dans un autre mode de réalisation, l'élément pourrait comprendre une source lumineuse de type OLED déposée sur la face arrière du miroir de renvoi. REVENDICATIONS1. Dispositif d'affichage tête-haute (1) pour un véhicule (2) comportant : - une unité de génération d'images (4) générant un faisceau lumineux primaire (7) représentant une scène à afficher, et - un système optique de projection (8, 9) de ladite scène à un individu (3) situé à l'intérieur dudit véhicule (2), ledit système optique de projection (8, 9) comprenant un miroir de renvoi (8) ayant une première face (10) et une deuxième face (11), ladite première face (10) étant tournée vers ladite unité de génération d'images (4) pour réfléchir ledit faisceau lumineux primaire (7) vers un combineur (9) adapté à former une image (16) de ladite scène visible par ledit individu (3), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément (18) faisant face à ladite deuxième face (11) du miroir de renvoi (8) et adapté à émettre un faisceau lumineux secondaire (19) en direction de ladite deuxième face (11), ledit faisceau lumineux secondaire (19) étant transmis au travers dudit miroir de renvoi (8) vers ledit combineur (9) formant une image (20) dudit élément (18) visible par ledit individu (3). 2. Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon la revendication 1, dans lequel ledit élément (18) comprend un motif lumineux formant témoin d'alarme, d'alerte ou de signalisation. 3. Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ledit élément (18) comprend une source lumineuse électroluminescente. 4. Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon la revendication 3, dans lequel ladite source lumineuse est une diode électroluminescente organique. 5. Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'intensité et/ou le spectre du faisceau lumineux secondaire (19) émis par ledit élément (18) sont modulés au cours du temps. 6. Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit élément (18) occupe une position prédéterminée par rapport audit miroir de renvoi (8) de sorte que ladite image (20) de l'élément (18) est visible par l'individu (3) dans une direction privilégiée (21) dans laquelle il voit une partie centrale de ladite image (16) de la scène projetée 3044110 11 par le système optique de projection (8, 9). 7. Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon l'une des revendications 1 à 6, comportant un système optique (24) interposé entre ledit miroir de renvoi (8) et ledit élément (18) et destiné à former une image 5 intermédiaire (25) dudit élément (18). 8. Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon la revendication 7, dans lequel, ledit combineur (9) formant ladite image (16) de la scène à une première distance-image de l'individu (3), ledit système optique (24) présente des propriétés optiques et une position relative par rapport audit élément (18) et audit miroir de 10 renvoi (8) qui sont déterminées de sorte que le combineur (9) forme ladite image (20) de l'élément (18) à une deuxième distance-image de l'individu (3) sensiblement égale à ladite première distance-image. 9. Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel ledit miroir de renvoi (8) présente, pour ledit 15 faisceau lumineux secondaire (19), un coefficient de transmission entre sa deuxième face (11) et sa première face (10) supérieur ou égal à 10 %. 10. Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel ledit combineur (9) présente, pour ledit faisceau lumineux secondaire (19), un coefficient de réflexion supérieur ou égal à 20 %. 20 11. Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel ladite unité de génération d'images (4) comprend un écran (5) lumineux actif. 12. Véhicule (2) équipé d'un Dispositif d'affichage tête-haute (1) selon l'une des revendications 1 à 11.