Brevet FR3039663A1 — publié le 20170203

Dispositif de formation d'image et afficheur tête haute comprenant un tel dispositif DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne le respect des couleurs dans un dispositif de formation d'image pour afficheur tête haute. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de formation d'image et un afficheur tête haute comprenant un tel dispositif. L'invention s'applique particulièrement avantageusement dans le cas où un faisceau lumineux polychromatique est généré à partir de sources lumineuses monochromatiques. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE On connaît, par exemple du document FR 2 993 675, un dispositif de formation d'image, comprenant un module de formation de faisceau conçu pour générer, au moyen d'au moins deux sources de lumière de couleurs respectives distinctes, un faisceau lumineux polychromatique, un diffuseur éclairé par le faisceau lumineux polychromatique de manière à former une image, un module de pilotage conçu pour commander séparément l'intensité lumineuse de chacune des sources de lumière en fonction d'une représentation de l'image à former, et une cellule à cristaux liquides apte à impartir au faisceau lumineux une polarisation variable en fonction d'une tension appliquée à ladite cellule. Dans ce document, la cellule à cristaux liquides est utilisée, en combinaison avec un analyseur, afin de permettre une atténuation réglable du faisceau lumineux et d'adapter par conséquent la luminance de l'image affichée à la luminosité ambiante. OBJET DE L'INVENTION Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif de formation d'image tel que mentionné ci-dessus, caractérisé en ce que le module de pilotage est conçu pour commander l'intensité lumineuse d'au moins une desdites sources de lumière en fonction de la tension appliquée. L'intensité lumineuse d'au moins une source de lumière peut ainsi être corrigée pour tenir compte de l'effet différent de la cellule à cristaux liquides sur la lumière émise par l'autre source de lumière, cette différence d'effet étant variable en fonction de la tension appliquée à la cellule à cristaux liquides. On peut prévoit comme indiqué ci-dessus des moyens d'atténuation du faisceau lumineux qui incluent ladite cellule à cristaux liquides et par exemple un 3039663 2 élément de polarisation ayant une direction donnée de polarisation. La commande de l'intensité lumineuse en fonction de la tension appliquée, comme proposé ci-dessus, permet ainsi de compenser les différences d'atténuation existant d'une couleur à l'autre, ce sur toute la plage de tension 5 utilisée. On affiche ainsi une image dont les couleurs sont fidèles à celles prévues dans la représentation de l'image à former. Selon d'autres caractéristiques optionnelles, et donc non limitatives : - le module de pilotage est conçu pour déterminer ladite tension en fonction d'une consigne d'atténuation ; 10 - le dispositif de formation d'image comprend une unité de balayage conçue pour balayer une face du diffuseur au moyen du faisceau lumineux ; - l'unité de balayage comprend un miroir mobile ; - le module de pilotage est conçu pour déterminer ladite intensité lumineuse en fonction de ladite représentation et d'un facteur correctif déterminé 15 en fonction de ladite tension ; - le module de pilotage est conçu pour lire ledit facteur correctif dans une table de correspondance. L'invention propose également un afficheur tête haute comprenant un dispositif de formation d'image tel que proposé ci-dessus et un système d'imagerie 20 conçu pour projeter ladite image. DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION 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 comment elle peut être réalisée. 25 Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d'un afficheur tête haute conforme à l'invention ; et - la figure 2 représente des facteurs d'atténuation F obtenus en faisant varier une tension V appliquée à un élément d'atténuation de la figure 1. 30 La figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d'un afficheur tête haute pour véhicule, ici pour véhicule automobile. Un tel afficheur tête haute comprend un dispositif de formation d'image 2 conçu pour générer (comme expliqué ci-après) un faisceau lumineux représentant une image et un système d'imagerie 4 conçu pour projeter cette image dans le 3039663 3 champ de vision du conducteur du véhicule. Le système d'imagerie 4 comprend par exemple un miroir de renvoi 5 et une lame semi-transparente 6 située entre le pare-brise du véhicule 8 et le conducteur. Dans ce cas, le miroir de renvoi 5 est disposé de manière à renvoyer 5 le faisceau lumineux généré par le dispositif de formation d'image 2 en direction de la lame semi-transparente 6. En variante, le miroir de renvoi 5 pourrait renvoyer le faisceau lumineux généré par le dispositif de formation 2 directement sur le pare-brise 8 (auquel cas la lame semi-transparente 6 est omise). Le dispositif de formation d'image 2 comprend un module de pilotage 10, 10 un module de formation de faisceau 12, des éléments d'atténuation 14, un miroir mobile 16 et un diffuseur 18. Le module de formation de faisceau 12 comprend une pluralité de sources de lumière (ici des diodes laser R, G, B) qui émettent chacune un faisceau lumineux essentiellement monochromatique. On utilise ici trois sources 15 de lumière R, G, B qui émettent respectivement une lumière rouge, une lumière verte et une lumière bleue. Le module de formation de faisceau 12 comprend également des moyens de recombinaison des différents faisceaux monochromatiques (par exemple des miroirs dichroïques 11) afin d'obtenir en sortie du module de 20 formation de faisceau un faisceau polychromatique. Dans l'exemple décrit ici, le faisceau polychromatique émis par le module de formation de faisceau 12 traverse les éléments d'atténuation 14 avant d'être réfléchi sur le miroir mobile 16. On pourrait toutefois prévoir en variante que l'un des éléments d'atténuation 14 au moins soit situé à l'aval du miroir mobile 16 25 (voire du diffuseur 18). On pourrait également prévoir un polariseur additionnel au sein du module de formation de faisceau 12 (ou à l'aval immédiat de celui-ci) afin d'obtenir en sortie du module de formation de faisceau une lumière polarisée rectilignement (par exemple lorsque les sources de lumière ne génèrent pas une lumière 30 suffisamment polarisée). Indépendamment de leur positionnement, les éléments d'atténuation comprennent ici une cellule à cristaux liquides 13 et un élément de polarisation 15. La cellule à cristaux liquides 13 impartit au faisceau lumineux qui la traverse une polarisation variable en fonction d'une tension V appliquée à la 3039663 4 cellule à cristaux liquides 13 par le module de pilotage 10. L'élément de polarisation 15 laisse passer quant à lui seulement une composante de la lumière ayant une direction de polarisation donnée. Ainsi, par la combinaison de la cellule à cristaux liquides 13 et de 5 l'élément de polarisation 15, le faisceau lumineux est atténué, avec une atténuation variable en fonction de la tension V appliquée à la cellule à cristaux liquides 13. Pour une tension V appliquée donnée, le facteur d'atténuation F n'est toutefois pas constant sur toute la plage des longueurs d'onde de la lumière 10 visible ; ce facteur d'atténuation F diffère donc selon la composante monochromatique considérée (rouge, verte ou bleue) dans le faisceau polychromatique. Ce phénomène apparaît clairement sur la figure 2 qui représente les variations du facteur d'atténuation F obtenues en faisant varier la tension V 15 appliquée à la cellule à cristaux liquides 13, ce pour chacune des trois composantes monochromatiques (composante rouge : courbe R ; composante verte : courbe G ; composante bleue : courbe B) du faisceau polychromatique. Les différences d'atténuation entre composantes monochromatiques sont toutefois compensées au moyen d'une correction de la puissance des 20 sources de lumière monochromatiques R, G, B, comme expliqué plus bas. L'orientation du miroir mobile 16 est commandée par le module de pilotage 10 de manière à ce que le faisceau lumineux réfléchi par le miroir mobile 16 balaie la face arrière du diffuseur 18. Le diffuseur 18 émet ainsi en face avant un faisceau lumineux 25 représentant l'image à afficher (le faisceau ayant en chaque point un léger étalement angulaire du fait de l'action du diffuseur 18). Comme déjà indiqué, cette image est projetée dans le champ de vision du conducteur au moyen du système d'imagerie 4. Le module de pilotage 10 comprend une unité de génération 20 de 30 données IMG représentatives d'une image à afficher, une unité de commande de puissance 22 des sources lumineuses R, G, B, une unité de commande d'atténuation 24, une unité de détermination de correction 26 et une unité de correction 28. On donne ici une description fonctionnelle du module de pilotage 10. Le 3039663 5 module de pilotage 10 peut en pratique être réalisé sous la forme d'une architecture à processeur, auquel cas les unités mentionnées ci-dessus peuvent être réalisées par des moyens logiciels (instructions exécutées par le processeur) et/ou par des moyens matériels. 5 L'unité de génération 20 de données IMG représentatives d'une image à afficher fait par exemple partie d'un système de navigation : l'image à afficher comprend alors des informations communiquées au conducteur par le système de navigation. En variante, l'unité de génération de données 20 pourrait être un module de communication recevant des informations à afficher d'un système 10 externe. De manière générale, les données IMG représentatives d'une image à afficher sont mémorisées dans une mémoire du module de pilotage 10. Ces données IMG comprennent par exemple des coordonnées colorimétriques tridimensionnelles de chaque point (ou pixel) de l'image à afficher. Pour chaque point (ou pixel) de l'image à afficher, l'unité de commande 15 de puissance 22 génère d'une part des signaux IR, IG, IB de commande de l'intensité de chacune des sources de lumière R, G, B correspondants à la couleur du point concerné selon les données IMG. L'unité de commande de puissance 22 commande d'autre part l'orientation du miroir mobile 16 (par exemple déterminée par deux angles a, 3) de sorte que le faisceau réfléchi soit dirigée vers le point du 20 diffuseur 18 correspondant au point de l'image à afficher mentionné ci-dessus. Ainsi, en commandant l'orientation du miroir mobile 16 de manière à ce que le faisceau réfléchi par le miroir mobile 16 parcourt toute la surface utile de la face arrière du diffuseur 18, et en commandant de manière synchronisée l'intensité des sources de lumière R,G,B (conformément à ce qu'indique les 25 données IMG), l'unité de commande de puissance 22 permet la formation au niveau du diffuseur 18 d'un faisceau lumineux correspondant à l'image à afficher. Afin que la couleur désirée soit émise en chaque point du diffuseur 18 malgré les atténuations variables selon la longueur d'onde comme indiqué ci-dessus, les traitements décrits ci-dessous sont effectués. 30 L'unité de commande d'atténuation 22 détermine la tension V à appliquer à la cellule à cristaux liquide 13 en fonction d'une consigne d'atténuation (déterminée par exemple en fonction de la luminosité ambiante, éventuellement mesurée par un capteur, ou en variante réglée par le conducteur du véhicule au moyen d'un bouton dédié, éventuellement virtuel). 3039663 6 L'unité de commande d'atténuation 24 détermine par exemple cette tension V par lecture, au sein d'une table de correspondance (ou LUT pour "LookUp Table"), d'une valeur associée à la consigne d'atténuation. On propose ici que cette table de correspondance associe, à chaque valeur de tension V, l'atténuation 5 minimale obtenue sur les trois composantes de couleur, conformément à ce qu'indique la figure 2 : pour des valeurs de tension V variant entre 1,3 V et 4,1 V, le facteur d'atténuation associé varie entre 1 et 500 conformément à la courbe B en figure 2 ; pour des valeurs de tension V variant entre 4,1 V et 8 V, le facteur d'atténuation varie de 500 à 510 conformément à la courbe R en figure 2. 10 On pourrait prévoir en variante que la table de correspondance associe des valeurs de tension V et des valeurs de facteur d'atténuation conformément à l'une des trois courbes sur toute la plage de valeurs utilisées (la tension déterminée par l'unité de commande d'atténuation 22 permettant dans ce cas d'obtenir l'atténuation désirée pour une composante de couleur donnée sur toute 15 la plage de valeurs utilisées). Selon une autre variante encore, la table de correspondance pourrait ne correspondre à aucune des courbes de la figure 2, mais à une courbe proche de ces courbes, par exemple une courbe obtenue en faisant, pour chaque valeur de tension V, la moyenne des facteurs d'atténuation F obtenus pour les trois 20 composantes de couleur. La tension V déterminée par l'unité de commande d'atténuation 26 est appliquée à la cellule à cristaux liquides 13 et transmise par ailleurs à l'unité de détermination de correction 26. L'unité de détermination de correction 26 détermine, en fonction de la 25 tension V reçue de l'unité de commande d'atténuation 24 et pour chaque composante de couleur, le facteur correctif CR, CG, CB à appliquer à l'intensité correspondante IR, IG, IB de manière à compenser la différence d'atténuation obtenue par les éléments d'atténuation d'une composante de couleur à l'autre, comme expliqué ci-dessus. 30 Pour ce faire, l'unité de détermination de correction 26 lit par exemple, pour chaque composante de couleur, le facteur correctif CR, CG, CB associé à la tension V reçue de l'unité de commande d'atténuation 24 au sein d'une table de correspondance associée à la composante de couleur concernée. Dans l'exemple décrit ici où l'unité de commande d'atténuation 24 3039663 7 sélectionne comme indiqué ci-dessus une tension V correspondant à l'atténuation minimale obtenue sur les trois composantes de couleur, on utilise par exemple les valeurs de facteur correctif suivantes : V (V) CR CG CB 1,3 2,07 1,32 1 1,5 3,15 1,75 1 1,9 4,11 2,28 1 2,4 3,46 2,65 1 2,9 2,2 2,7 1 3,5 1,25 2,41 1 4,1 1 2,17 1 6,1 1 2,75 1,44 Pour chaque composante de couleur et pour chaque valeur de tension V, 5 la valeur du facteur correctif CR, CG, CB concerné est ainsi pré-calculée, en fonction des courbes représentées en figure 2, de manière à compenser (si nécessaire) la plus forte atténuation obtenue pour la composante de couleur concernée par rapport à celle obtenue pour la composante de couleur correspondant à une atténuation minimale. 10 Comme indiqué ci-dessus, la tension V déterminée par l'unité de commande d'atténuation 24 correspond à l'atténuation de la composante bleue (courbe B en figure 2) pour des valeurs de tension V variant entre 1,3 V et 4,1 V. On comprend dès lors que le facteur correctif CB associé à la composante bleue soit égal à 1 (pas de correction) dans le tableau ci-dessus pour les valeurs de 15 tension V variant entre 1,3 V et 4,1 V, alors que les facteurs correctifs CR, CG associés aux autres composantes de couleur sont déterminés en fonction du rapport entre la courbe pour cette autre composante concernée (courbe R ou courbe G) et de la courbe relative à la composante bleue (courbe B). De même, la tension V déterminée par l'unité de commande 20 d'atténuation 24 correspond ici à l'atténuation de la composante rouge (courbe R en figure 2) pour des valeurs de tension V supérieures à 4,1 V et le facteur correctif CR associé à la composante rouge est donc égal à 1 (pas de correction) dans le tableau ci-dessus pour les valeurs de tension V supérieures à 4,1 V. Dans la variante décrite ci-dessus où l'unité de commande d'atténuation 25 24 utilise, pour déterminer la tension V associée à la consigne d'atténuation, une courbe associée à une composante de couleur donnée sur toute la plage de 3039663 8 valeurs utilisées, l'unité de détermination de correction 25 détermine des facteurs correctifs seulement pour les deux autres composantes de couleur. Les facteurs correctifs CR, CG, CB déterminés par l'unité de détermination de correction 26 sont appliqués respectivement aux signaux de 5 commande IR, IG, IB, ici au moyen de multiplicateurs, au sein de l'unité de correction 28. On obtient ainsi des signaux corrigés l'R, l'G, l'B qui sont chacun le produit du signal de commande et du facteur correctif correspondant : I'R = IR.CR ; l'o = 10.CG ; l'B = IB.CB. L'unité de correction 28 produit ainsi en sortie ces signaux corrigés l'R, 10 l'a, l'B qui sont appliqués respectivement aux sources de lumière R, G, B afin de commander l'intensité de chacune de ces sources de lumière R, G, B. Grâce à l'utilisation des coefficients correctifs CR, CG, CB, on retrouve après passage dans les éléments d'atténuation 14 (et en particulier à travers la cellule à cristaux liquides 13) un poids relatif entre les trois composantes de 15 couleur identique à celui prévu initialement dans les signaux de commande IR, 10, 1g (les coefficients correctifs compensant comme déjà indiqué les différences d'atténuation entre composantes) de sorte que les couleurs affichées par l'afficheur tête haute sont bien celles souhaitées. REVENDICATIONS1. Dispositif de formation d'image (2), comprenant : - un module de formation de faisceau (12) conçu pour générer, au moyen d'au moins deux sources de lumière de couleurs respectives distinctes (R, G, B), un faisceau lumineux polychromatique, - un diffuseur (18) éclairé par le faisceau lumineux polychromatique de manière à former une image, - un module de pilotage (10) conçu pour commander séparément l'intensité lumineuse (l'R ; l'G ; l'B) de chacune des sources de lumière (R ; G ; B) en fonction d'une représentation (IMG) de l'image à former, et - une cellule à cristaux liquides (13) apte à impartir au faisceau lumineux une polarisation variable en fonction d'une tension (V) appliquée à ladite cellule (13), caractérisé en ce que le module de pilotage (10) est conçu pour commander l'intensité lumineuse (l'R ; l'G ; l'B) d'au moins une desdites sources (R ; G ; B) de lumière en fonction de la tension appliquée (V). 2. Dispositif de formation d'image selon la revendication 1, dans lequel des moyens d'atténuation du faisceau lumineux incluent ladite cellule à cristaux liquides. 3. Dispositif de formation d'image selon la revendication 2, dans lequel les moyens d'atténuation comprennent un élément de polarisation ayant une direction donnée de polarisation. 4. Dispositif de formation d'image selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le module de pilotage est conçu pour déterminer ladite tension en fonction d'une consigne d'atténuation. 5. Dispositif de formation d'image selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant une unité de balayage conçue pour balayer une face du diffuseur au moyen du faisceau lumineux. 3039663 10 6. Dispositif de formation d'image selon la revendication 5, dans lequel l'unité de balayage comprend un miroir mobile. 5 7. Dispositif de formation d'image selon l'une des revendications 1 à 6, dans le module de pilotage est conçu pour déterminer ladite intensité lumineuse en fonction de ladite représentation et d'un facteur correctif déterminé en fonction de ladite tension. 10 8. Dispositif de formation d'image selon la revendication 7, dans lequel le module de pilotage est conçu pour lire ledit facteur correctif dans une table de correspondance. 9. Afficheur tête haute comprenant un dispositif de formation d'image 15 selon l'une des revendications 1 à 8 et un système d'imagerie conçu pour projeter ladite image.