Brevet FR3059790A1 — publié le 20180608

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'affichage optique pour tableau de bord, en particulier de véhicules automobiles. On connaît dans le domaine éloigné du spectacle, la publication US 2012/0313839 Al qui divulgue un appareil pour afficher des objets virtuels sur une scène. Cet appareil comprend un objet réel formant une image d'arrière-plan, un moyen d'affichage d'un objet virtuel, tel qu'un écran, et une lame séparatrice positionnée à un angle de 45 degrés entre l'écran et l'objet réel. La publication US 2006/0176242 dans le domaine médical divulgue un dispositif de réalité augmentée qui combine également des objets réels et des objets virtuels. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif d'affichage amélioré et économe en énergie dans le domaine d'application spécifié en introduction. A cet effet, la présente invention concerne un dispositif d'affichage optique pour tableau de bord comprenant : des premiers moyens d'affichage aptes et destinés à émettre au moins un premier faisceau lumineux pour former une première image présentant une luminance Ll, des seconds moyens d'affichage aptes et destinés à émettre au moins un second faisceau lumineux pour former une seconde image présentant une luminance L2, un élément partiellement réfléchissant présentant une 25 réflectance totale Rt, apte et destiné d'une part à transmettre le premier faisceau lumineux et d'autre part à réfléchir le second faisceau lumineux pour former une image virtuelle de la seconde image, dispositif d'affichage caractérisé en ce que la réflectance Rt de l'élément partiellement réfléchissant est inférieure à 50%, 30 préférentiellement comprise entre 15% et 49%, en ce que la luminance Ll des premiers moyens d'affichage est inférieure à la luminance L2 des seconds moyens d'affichage, et en ce que le dispositif d'affichage est agencé pour que la première image et l'image virtuelle soient disposées dans des plans 3059790 - 2 - communs ou disjoints préférentiellement parallèles et se superposant mutuellement pour former une image résultante globale pour un observateur. La présente invention concerne également un tableau de bord 5 caractérisé en ce qu'il comprend le dispositif d'affichage optique décrit précédemment. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins 10 schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 A est une vue schématique de face du dispositif d'affichage selon l'invention, la figure 1B est une vue schématique de côté du dispositif d'affichage représenté à la figure 1A, 15 la figure 1C est une vue schématique de côté du dispositif d'affichage représenté à la figure 1B montrant le trajet des rayons lumineux, la figure 1D est une vue schématique de côté du dispositif d'affichage représenté à la figure 1B montrant une image virtuelle, 20 la figure 2A est une vue d'une image résultante globale formée par le dispositif d'affichage selon l'invention vue par un observateur dans l'axe optique, la figure 2B est une vue d'une image résultante globale formée par le dispositif d'affichage selon l'invention vue par un observateur décalé 25 par rapport à l'axe optique, la figure 3A est une vue de face du dispositif d'affichage selon l' invention, la figure 3B est une vue de côté du dispositif d'affichage représenté à la figure 3A, et 30 la figure 4 est une vue schématique d'une tableau de bord dans lequel est intégré le dispositif d'affichage selon l'invention. Le dispositif d'affichage 1 optique pour tableau de bord 12 comprend : des premiers moyens d'affichage 2 aptes et destinés à émettre 35 au moins un premier faisceau lumineux 3 pour former une première image 4 présentant une luminance Ll, (figures 1A à 1D, 3A et 3B) 3059790 - 3 - des seconds moyens d'affichage 5 aptes et destinés à émettre au moins un second faisceau lumineux 6 pour former une seconde image 7 présentant une luminance L2, (figures lA à 1D, 3A et 3B) un élément partiellement réfléchissant 8 présentant une 5 réflectance totale Rt, apte et destiné d'une part à transmettre le premier faisceau lumineux 3 et d'autre part à réfléchir le second faisceau lumineux 6 pour former une image virtuelle 7' de la seconde image 7 (figures lA à 1D, 3A et 3B). Conformément à l'invention, le dispositif d'affichage 1 est 10 caractérisé en ce que la réflectance Rt de l'élément partiellement réfléchissant 8 est inférieure à 50%, préférentiellement comprise entre 15% et 49%, en ce que la luminance Ll des premiers moyens d'affichage 2 est inférieure à la luminance L2 des seconds moyens d'affichage 5, et 15 en ce que le dispositif d'affichage 1 est agencé pour que la première image 4 et l'image virtuelle 7' soient disposées dans des plans communs ou disjoints préférentiellement parallèles et se superposant mutuellement pour former une image résultante globale 9 pour un observateur. (figures 2A et 2B) 20 Avantageusement, les premiers moyens d'affichage 2 permettent de former une première image 4 d'arrière-plan et les seconds moyens d'affichage 5 combiné avec l'élément partiellement réfléchissant 8 permettent de former une image virtuelle 7' de premier plan. Il en résulte une image résultante globale 9 visible par un observateur situé en face de l'élément partiellement réfléchissant 8 et des premiers moyens d'affichage 2, dans laquelle la première image 4 d'arrière-plan et l'image virtuelle 7' peuvent paraître superposées (figures 2A et 2B). Du fait que l'élément partiellement réfléchissant 8 présente une réflectance Rt inférieure à 50%, la transmittance de l'élément partiellement réfléchissant 8 est augmenté. Il est ainsi possible de réduire la luminance Ll des premiers moyens d'affichage 2 comparativement à la luminance L2 des seconds moyens d'affichage 5. Cette configuration permet ainsi de limiter les pertes d'énergie, en diminuant l'énergie à fournir au niveau des premiers moyens d'affichage 2 et en limitant la dissipation de chaleur produite par les premiers moyens d'affichage 2. En outre, du fait que l'élément partiellement réfléchissant 8 présente une réflectance Rt inférieure à 50%, les réflexions parasites sont réduites. 3059790 - 4 - Préférentiellement, la taille de la première image 4 peut être supérieure à celle de la taille de la seconde image 7. Avantageusement, dans cette configuration les pertes d'énergie sont minimisées également pour les seconds moyens d'affichage 5. Il en 5 résulte que le dispositif d'affichage 1 optique est optimisé en termes de coût et de dissipation de chaleur. L'élément partiellement réfléchissant peut consister en une lame 8 présentant une transmittance Tb et dont une première surface 8' apte et destinée à être impactée par le second faisceau lumineux 6 peut être 10 recouverte d'une couche superficielle réfléchissante présentant une réflectance propre Rc préférentiellement comprise entre 25% et 35% (figures lA à 1D). Dans ce cas, ce dispositif d'affichage 1 est apte et destiné à présenter une luminance totale Lt après traversée de l'élément partiellement 15 réfléchissant qui satisfait la relation suivante : Lt = Tb x L1 + Rc(L2 - Tb x L1) A titre d'exemple non limitatif, pour une luminance L1=500 cd.m-2, une luminance L2=1000 cd.m-2 et une réflectance propre Rc=35%, la luminance totale Lt est égale à 640 cd.m-2. Dans cet exemple, la lame 8 peut comprendre une seconde 20 surface 8" opposée à la première surface 8' et recouverte d'une couche superficielle antireflet. Avantageusement, cette couche superficielle antireflet permet de réduire encore davantage les réflexions parasites. Préférentiellement, la lame 8 peut présenter un angle 25 d'incidence environ égal à 45 degrés. De manière avantageuse, les premiers moyens d'affichage 2 et les seconds moyens d'affichage 5 peuvent être disposés respectivement dans des plans sécants, préférentiellement orthogonaux. Dans ce cas, l'élément partiellement réfléchissant 8 peut être 30 disposé dans un plan situé entre les plans dans lesquels sont disposés respectivement les premiers moyens d'affichage 2 et les seconds moyens d'affichage 5. Par exemple, le plan dans lequel l'élément partiellement réfléchissant 8 est disposé peut former un angle de 45 degrés avec les plans 35 dans lesquels sont disposés respectivement les premiers moyens d'affichage 2 et les seconds moyens d'affichage 5. 3059790 - 5 - Les premiers et seconds moyens d'affichage 2, 5 peuvent être choisis parmi les éléments suivants : un écran à cristaux liquides, un écran à cristaux liquides du type TFT LCD, un écran du type OLED, un écran du type passive OLED, un écran du type active OLED, un écran du type VFD. 5 Préférentiellement, les premiers et seconds moyens d'affichage 2, 5 peuvent être des écrans plats, par exemple d'allure rectangulaire. L'élément partiellement réfléchissant 8 présenter une taille supérieure à la taille des premiers et seconds moyens d'affichage 2, 5. Comme l'illustrent les figures 3A et 3B, le dispositif 10 d'affichage 1 peut être monté sur un support de dispositif 10, 11 destiné à être intégré dans une zone de réception du tableau de bord 12. Sur le support de dispositif 10, 11 peuvent être montés les premiers et seconds moyens d'affichage 2, 5 et la lame 8. Par exemple et comme l'illustre la figure 3B, le support de 15 dispositif peut comprendre une équerre 10 comprenant une plaque verticale 10a et une plaque horizontale 10b disposées à angle droit sur lesquelles sont respectivement montés les premiers et seconds moyens d'affichage 2, 5. La plaque horizontale 10a peut être disposée au-dessus de la plaque verticale 10b. 20 Le dispositif d'affichage 1 peut également comprendre un support de lame 11 sur lequel est monté la lame 8 (figures 3A et 3B). Par exemple ce support de lame 11 peut comprendre un plan incliné 11' sensiblement à 45 degrés par rapport aux plaques verticale et horizontale 10a, 10b. 25 Comme l'illustre la figure 3A, l'équerre 10 peut en outre comprendre des orifices de fixation 10' pouvant être traversé par des moyens de fixation (non représentés), pouvant être du type vis écrou à titre d'exemple non limitatif ou similaire. Conformément à l'invention, le tableau de bord 12 est 30 caractérisé en ce qu'il comprend le dispositif d'affichage 1 optique tel que décrit précédemment, comme l'illustre la figure 4. Le tableau de bord 12 peut comprendre une zone de réception intégrant un support de dispositif 10 tel que décrit précédemment sur lequel le dispositif d'affichage 1 optique est monté. 35 A titre d'exemple non limitatif, le tableau de bord 12 selon l'invention peut être adapté à un véhicule automobile et y être intégré. 3059790 - 6 - Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour 5 autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif d'affichage (1) optique pour tableau de bord (12) comprenant : des premiers moyens d'affichage (2) aptes et destinés à émettre au moins un premier faisceau lumineux (3) pour former une première image 5 (4) présentant une luminance Ll, des seconds moyens d'affichage (5) aptes et destinés à émettre au moins un second faisceau lumineux (6) pour former une seconde image (7) présentant une luminance L2, un élément partiellement réfléchissant (8) présentant une 10 réflectance totale Rt, apte et destiné d'une part à transmettre le premier faisceau lumineux (3) et d'autre part à réfléchir le second faisceau lumineux (6) pour former une image virtuelle (7') de la seconde image (7), dispositif d'affichage (1) caractérisé en ce que la réflectance Rt de l'élément partiellement réfléchissant (8) est inférieure à 50%, 15 préférentiellement comprise entre 15% et 49%, en ce que la luminance Ll des premiers moyens d'affichage (2) est inférieure à la luminance L2 des seconds moyens d'affichage (5), et en ce que le dispositif d'affichage (1) est agencé pour que la première image (4) et l'image virtuelle (7') soient disposées dans des plans 20 communs ou disjoints préférentiellement parallèles et se superposant mutuellement pour former une image résultante globale (9) pour un observateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément partiellement réfléchissant consiste en une lame (8) présentant 25 une transmittance Tb et dont une première surface (8') apte et destinée à être impactée par le second faisceau lumineux (6) est recouverte d'une couche superficielle réfléchissante présentant une réflectance propre Rc préférentiellement comprise entre 25% et 35%. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est 30 apte et destiné à présenter une luminance totale Lt après traversée de l'élément partiellement réfléchissant qui satisfait la relation suivante : Lt = Tb x L1 + Rc(L2 -Tb x L1) 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que la lame (8) comprend une seconde surface (8") 3059790 - 8 - opposée à la première surface (8') et recouverte d'une couche superficielle antireflet. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la lame (8) présente un angle d'incidence environ égal 5 à 45 degrés. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les premiers moyens d'affichage (2) et les seconds moyens d'affichage (5) sont disposés respectivement dans des plans sécants, préférentiellement orthogonaux. 10 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément partiellement réfléchissant (8) est disposé dans un plan situé entre les plans dans lesquels sont disposés respectivement les premiers moyens d'affichage (2) et les seconds moyens d'affichage (5). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 15 caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens d'affichage (2, 5) peuvent être choisis parmi les éléments suivants : un écran à cristaux liquides, un écran à cristaux liquides du type TFT LCD, un écran du type OLED, un écran du type passive OLED, un écran du type active OLED, un écran du type VFD. 20 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est monté sur un support de dispositif (10, 11) destiné à être intégré dans une zone de réception du tableau de bord (12). 10. Tableau de bord caractérisé en ce qu'il comprend le dispositif d'affichage (1) optique selon l'une quelconque des revendications 25 1 à 9. 11. Tableau de bord selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend une zone de réception intégrant le support de dispositif (10, 11) sur lequel le dispositif d'affichage optique (1) est monté.