Brevet FR3072474A1 — publié le 20190419

Dispositif de génération d'images et afficheur tête haute comprenant un tel dispositif DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des dispositifs de génération d'images. Elle concerne en particulier un dispositif de génération d'images comprenant : - une matrice de modulateurs optiques, et - une plaque qui comprend une face avant dirigée vers ladite matrice de modulateurs optique et une face arrière, et qui comprend des éléments diffractifs. Elle concerne également un afficheur tête haute équipé d'un tel dispositif de génération d'images. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE On connaît des dispositifs de génération d'images comprenant une matrice de modulateurs optiques et une plaque comprenant des éléments diffractifs. Les éléments diffractifs permettent de générer des faisceaux ayant respectivement des orientations différentes qui peuvent ainsi produire, après traversée de la matrice de modulateurs optiques, une image stéréoscopique. Il est prévu dans ce contexte que la plaque comprenant les éléments diffractifs soit utilisée également en tant que guide de lumière, ce qui implique une conception particulière de l'ensemble qui n'est pas toujours adaptée aux situations rencontrées. OBJET DE L'INVENTION Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif de génération d'images comprend une matrice de modulateurs optiques, et une plaque qui comprend une face avant dirigée vers ladite matrice de modulateurs optique et une face arrière, ladite plaque comprenant des éléments diffractifs, caractérisé en ce qu'un dispositif de rétroéclairage est apte à générer un faisceau lumineux en direction de ladite face arrière. L'utilisation d'un dispositif de rétroéclairage de la face arrière de la plaque permet une plus grande souplesse dans la conception de l'ensemble. Par ailleurs, la face arrière de la plaque ayant une surface plus importante que sa tranche, le flux lumineux incident sur cette face arrière pourra être de puissance 2 élevée, tout en limitant les risques d'échauffement au niveau de la plaque. La plaque peut comprendre par exemple au moins une première structure diffractive agencée pour transmettre la lumière dans une première direction et une seconde structure diffractive agencée pour transmettre la lumière 5 dans une seconde direction, différente de la première direction. L'utilisation combinée des structures diffractives de la plaque d'illumination (qui émettent chacune dans une direction spécifique) et des modulateurs optiques permet de générer des faisceaux lumineux dans chacune des deux directions qui correspondent respectivement à deux images, et ainsi 10 d'obtenir un effet de stéréoscopie. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du dispositif de génération d'images conforme à l'invention sont les suivantes : - le dispositif de génération d'images comporte un filtre situé entre la plaque et le dispositif de rétroéclairage ; 15 - le dispositif de génération d'images comporte un polariseur situé entre la plaque et le dispositif de rétroéclairage ; - le dispositif de génération d'images comporte un diffuseur situé entre la plaque et le dispositif de rétroéclairage ; - le dispositif de rétroéclairage comprend une source lumineuse ; 20 - le dispositif de rétroéclairage comprend un réflecteur ; - le filtre est porté par la plaque ; - le polariseur est porté par la plaque ; - le diffuseur est porté par la plaque. L'invention propose également un afficheur tête haute comprenant un 25 dispositif de génération d'images tel que proposé ci-dessus, conçu pour produire un faisceau lumineux, et un système de projection agencé pour projeter ledit faisceau lumineux en direction d'une lame partiellement transparente. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à 30 titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement un afficheur tête haute selon l'invention ; 3 - la figure 2 représente un schéma de principe d'un dispositif de génération d'images conforme à l'invention ; - la figure 3 représente un exemple de mise en oeuvre d'un tel dispositif de génération d'images ; et 5 - la figure 4 représente, de manière schématique, un exemple de détail du dispositif de génération d'images des figures 1 et 2. En préliminaire, on notera que les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation de l'invention représentés sur les différentes figures seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de 10 référence et ne seront pas décrits à chaque fois. Sur les figures, les proportions ne sont pas respectées afin de faire mieux ressortir la constitution des éléments présentés ci-dessous à titre d'exemples. Sur la figure 1, on a schématiquement représenté les éléments 15 principaux d'un afficheur tête haute 1 destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile. Comme expliqué ci-après, un tel afficheur tête haute est adapté à créer une image virtuelle I, l' dans le champ de vision d'un conducteur du véhicule pour chacun des deux yeux E, E' du conducteur. Le conducteur peut ainsi voir une 20 image stéréoscopique sans avoir à détourner le regard de la route qu'il emprunte. Cette image stéréoscopique contient par exemple des informations relatives au fonctionnement du véhicule, des informations d'assistance à la conduite, des informations relatives à la navigation, etc. L'afficheur tête haute 1 comprend une lame partiellement transparente 2 25 placée dans le champ de vision du conducteur, un dispositif de génération d'images 10 adapté à générer un faisceau lumineux et un dispositif de projection d'images 4 adapté à renvoyer, en direction de la lame partiellement transparente 2, le faisceau lumineux généré par le dispositif de génération d'images 10. Plus précisément, la lame partiellement transparente 2 est ici dédiée à 30 l'afficheur tête haute 1, placée entre le pare-brise 5 du véhicule et les yeux E, E' du conducteur. Cette lame partiellement transparente 2 présente un pouvoir de réflexion au moins égal à 20%, ce qui permet à l'utilisateur de voir au travers de la lame la route empruntée par le véhicule, tout en bénéficiant d'un contraste élevé 4 permettant de voir l'image affichée. De manière alternative, le pare-brise 5 du véhicule équipé dudit afficheur peut être utilisé en lieu et place de la lame partiellement transparente 2. Par ailleurs, ici, le dispositif de projection d'images 4 comprend un miroir 5 de repliement agencé de manière à réfléchir les images générées par le dispositif de génération d'images 10 en direction de la lame partiellement transparente 2. Ici, ledit miroir de repliement est un miroir plan. En variante, le dispositif de projection d'images 4 pourrait comprendre une pluralité de miroirs et/ou d'autres éléments optiques tels que par exemple une 10 lentille. Le dispositif de génération d'images 10 montré à la figure 2 comprend une matrice de modulateurs optiques 11, une plaque 20, et un dispositif de rétroéclairage 30 apte à générer un faisceau lumineux. La plaque 20 comprend une face avant 20A dirigée vers ladite matrice de 15 modulateurs optiques 11 et une face arrière 20B. La plaque comprend également des éléments diffractifs 21. Le dispositif de rétroéclairage génère le faisceau lumineux en direction de la face arrière 20B. Précisément, la plaque 20 s'étend transversalement à une direction principale du faisceau lumineux généré par le dispositif de rétroéclairage 20 20 (le plan d'extension de la plaque 20 étant ici perpendiculaire à la direction principale du faisceau lumineux). Ainsi, le faisceau lumineux généré par le dispositif de rétroéclairage 20 est incident sur la face arrière 20B de la plaque 20 (après traversée éventuelle d'autres éléments optiques comme expliqué ci-après), entre dans la plaque 20 à 25 travers cette face arrière 20B et se propage dans la plaque 20 (ici selon une direction identique à la direction principale susmentionnée) jusqu'à la face avant 20A de la plaque 20. Le dispositif de rétroéclairage 30 comprend par exemple une source de lumière 31 (ici au moins une diode électroluminescente et, en général, une 30 pluralité de diodes électroluminescentes, visible sur la figure 3) et un réflecteur 15. Dans un exemple de réalisation (visible figure 4), la plaque 20 comporte, sur sa face avant 20A dirigée vers la matrice 11 de modulateurs optiques 11A, 11 g, une pluralité de structures diffractives 21A, 21B adaptées chacune à transmettre la lumière à l'extérieur de la plaque 20 dans une direction donnée D1, D2. 5 On pourra par exemple se référer à ce sujet au document US 2016/033 706. Les structures diffractives 21A, 21B sont ici disposées de manière à former une matrice de structures diffractives 21A, 21B de sorte que chaque 5 structure diffractive puisse être située au droit d'un modulateur optique 11 A, 11 g de la matrice de modulateurs optiques 11. Chaque structure diffractive 21A, 21g est par exemple réalisée au moyen d'un réseau de diffraction dont les éléments sont séparés par un pas adapté de sorte que la structure diffractive concernée 21A, 21g transmet la lumière dans une 10 direction donnée D1, D2 comme déjà indiqué. Chaque réseau de diffraction peut être réalisé (comme représenté de manière schématique en figure 4) par un ensemble de microsillons parallèles (ici formés dans la face de la plaque 20A dirigée vers la matrice de modulateurs optiques 11) dont le pas et l'orientation permettent une transmission de la lumière 15 en sortie de la plaque 20 dans la direction donnée D1, D2 susmentionnée. En variante, certains au moins des réseaux de diffraction pourraient être réalisés par un ensemble de reliefs parallèles. Afin d'obtenir un effet diffractif, le pas du réseau de diffraction est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde utilisée (ici la longueur d'onde principale 20 de la source de lumière 11) : le pas du réseau est par exemple compris entre 100 nm et 1 pm. La matrice de modulateurs optiques 11 est par exemple réalisée au moyen d'un écran à cristaux liquides (ou LCD pour "Liquid Crystal Display), éventuellement un écran à cristaux liquides à transistors en couche mince (ou 25 TFT-LCD pour "Thin Film Transistor Liquid Crystal Display'). Dans ce cas, chaque modulateur optique 11 A, 11 g est formé par une cellule à cristaux liquides. La matrice de modulateurs optiques 11 est placée relativement à la plaque 20 de sorte que la lumière transmise par une structure diffractive donnée 21A, 21g (avec une direction D1, D2 donnée comme déjà indiqué) traverse un 30 modulateur optique 11A, 11 g donné. Autrement dit, comme bien visible en figure 4, chaque structure diffractive 21A, 21g est associée à un modulateur optique 11A, 11g. Chaque modulateur optique 11A, 11 g peut ainsi faire varier la quantité de lumière transmise à travers la matrice de modulateurs optiques 11 en provenance 6 de la structure diffractive 21A, 21B associée au modulateur optique 11A, 1 1 a concerné. La transmittance de chacun des modulateurs optiques 11A, 11 g peut être commandée par une unité de commande. 5 Une unité de commande (non représentée sur les figures) peut ainsi commander la transmittance de chacun des modulateurs optiques 11A, 11B de manière à générer dans une première direction D1 un faisceau lumineux correspondant à une première image L et dans une seconde direction D2 un faisceau lumineux correspondant à une seconde image R. 10 Précisément, l'unité de commande commande la transmittance de chacun des modulateurs optiques 11A situés au droit d'une structure diffractive 21A émettant la lumière dans la première direction D1 afin de former un faisceau lumineux qui corresponde à la première image L. (En pratique, la transmittance de chaque modulateur optique 11A peut correspondre à la valeur d'un pixel associé 15 dans la première image L.) De même, l'unité de commande commande la transmittance de chacun des modulateurs optiques 11B situés au droit d'une structure diffractive 21B émettant la lumière dans la seconde direction D2 afin de former un faisceau lumineux qui corresponde à la seconde image R. (En pratique, la transmittance de 20 chaque modulateur optique 11 g peut correspondre à la valeur d'un pixel associé dans la seconde image R.) Dans le mode de réalisation décrit ici, on prévoit seulement deux directions distinctes D1, D2 d'émission de la lumière par les structures diffractives, le faisceau lumineux ayant la première direction D1 étant destiné à l'oeil gauche du 25 conducteur (après projection par le dispositif de projection 4 et réflexion sur la lame partiellement transparente 2), tandis que le faisceau lumineux ayant la seconde direction D2 est destiné à l'oeil droit du conducteur. On prévoit par exemple pour ce faire de placer l'assemblage de la plaque 20 et de la matrice de modulateurs optiques 11 au niveau du plan objet du 30 dispositif de projection 4. On remarque par ailleurs que l'on rencontre alternativement sur la plaque 20 (dans au moins une direction comme représenté en figure 4) une structure diffractive 21A (transmettant la lumière selon la première direction Di), puis une structure diffractive 21 g (transmettant la lumière selon la seconde direction D2), et 7 ainsi de suite. La matrice 11 de modulateurs optiques 11A, 11B est donc commandée par l'unité de commande en intercalant les commandes destinées à produire un faisceau lumineux correspondant à la première image L (commandes des modulateurs optiques 11A situés au droit d'une structure diffractive 21A 5 transmettant la lumière dans la première direction D1) et les commandes destinées à produire un faisceau lumineux correspondant à la seconde image R (commandes des modulateurs optiques 11B situés au droit d'une structure diffractive 21 g transmettant la lumière dans la seconde direction D2). L'invention ne se limite pas à cet exemple de réalisation, les structures 10 diffractives peuvent être de tailles et formes différentes, afin de transmettre la lumière dans d'autres directions données. Le dispositif de rétroéclairage 30 peut comporter un ensemble de réflexion 15 réalisé d'une pièce ; l'ensemble de réflexion 15 possède une paroi périphérique externe qui définit au moins une cavité réfléchissante. L'ensemble de 15 réflexion 15 comprend au moins un moyen réfléchissant (ou surface réfléchissante) qui participe au rétroéclairage de la matrice de modulateurs optiques 11. Ce moyen réfléchissant peut être en pratique au moins une paroi interne (réfléchissante) de l'ensemble de réflexion 15. Autrement dit, l'ensemble de réflexion 15 comprend des surfaces (réfléchissantes) conçues pour réfléchir les 20 rayons lumineux issus de la source lumineuse 31 en direction de la face arrière 20 B. La source lumineuse 31 est montée dans le dispositif de génération d'images 10 de façon à être entourée par la paroi périphérique de l'ensemble de réflexion 15 et à émettre de la lumière à destination de la face arrière 20B de la 25 plaque 20, directement ou après réflexion sur les moyens réfléchissants (ou surfaces réfléchissantes) de l'ensemble de réflexion 15. Une plaque de support 18 peut être montée sur un dissipateur thermique 19 afin d'évacuer la chaleur générée en particulier par la source lumineuse 31 et d'éviter ainsi la surchauffe du dispositif de génération d'images 10. Le dissipateur 30 thermique 19 comprend par exemple une plaque juxtaposée à la plaque de support et pourvue d'ailettes de refroidissement. Sur la figure 3, la source lumineuse 31 est composée de diodes électroluminescentes (ou LED pour Light Emitting Diodes) montées sur une plaque de support 18. Cette plaque de support 18 est ici un circuit imprimé (ou 8 PCB pour Printed Circuit Board). Le circuit imprimé 18 permet à la fois le support physique des diodes électroluminescentes 31 et leur connexion électrique à une source d'alimentation électrique (non représentée). Le dispositif de génération d'images 10 comprend ici en outre un 5 diffuseur 24 interposé entre la plaque 20 et le dispositif de rétroéclairage 30. Ce diffuseur 24 se présente sous la forme d'une lame, située entre les diodes électroluminescentes 31 et les modulateurs optiques 11, apte à homogénéiser la lumière provenant des diodes électroluminescentes 31. L'homogénéisation de la lumière permet une bonne répartition de la lumière sur chacun des modulateurs 10 optiques 11. Le diffuseur 24 permet en outre de masquer l'intérieur du dispositif 10. Le dispositif de génération d'images 10 peut comprendre en outre un polariseur 23 et/ou un filtre 22. Le polariseur 23 ou le filtre 22 sont situés entre la plaque 20 et le dispositif de rétroéclairage 30. Dans l'exemple de réalisation visible 15 figure 3, le polariseur 23 ou le filtre 22 sont situés entre le diffuseur 24 et la plaque 20. De plus, le polariseur 23 peut être directement inclus lors de la conception de chaque modulateur optique 11, formant une première couche (dirigée vers l'ensemble de réflexion 15). En variante, le filtre 22, le polariseur 23 ou le diffuseur 24 peuvent être 20 réalisés directement sur la face arrière 20B de la plaque 20. Ainsi les fonctions assurées par le filtre 22, le polariseur 23 et le diffuseur 24 peuvent être comprises dans la plaque 20, assurant une simplicité de montage et une réduction des coûts de fabrication. Selon une variante envisageable, la source lumineuse 31 peut être 25 montée directement sur le dissipateur thermique 19. La source lumineuse 31 est alimentée électriquement par un système externe au dispositif de génération d'images 10. On peut par exemple prévoir dans ce cas que des connecteurs d'alimentation (non représentés) de chaque diode électroluminescente 31 s'étendent à travers le dissipateur thermique 19 et soient ainsi accessibles de 30 l'extérieur du dispositif de génération d'images REVENDICATIONS1. Dispositif de génération d'images (10) comprenant : - une matrice de modulateurs optiques (11), et - une plaque (20) qui comprend une face avant (20A) dirigée vers ladite matrice de modulateurs optique (11) et une face arrière (20B), ladite plaque (20) comprenant des éléments diffractifs (21), caractérisé en ce qu'un dispositif de rétroéclairage (30) est apte à générer un faisceau lumineux en direction de ladite face arrière (20B). 2. Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de génération d'images (10) comporte un filtre (22) situé entre la plaque (20) et le dispositif de rétroéclairage (30). 3. Dispositif (10) selon la revendication 2, dans lequel le filtre (22) est porté par la plaque (20). 4. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de génération d'images (10) comporte un polariseur (23) situé entre la plaque (20) et le dispositif de rétroéclairage (30). 5. Dispositif (10) selon la revendication 4, dans lequel le polariseur (23) est porté par la plaque (20). 6. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de génération d'images (10) comporte un diffuseur (24) situé entre la plaque (20) et le dispositif de rétroéclairage (30). 7. Dispositif (10) selon la revendication 6, dans lequel le diffuseur (24) est porté par la plaque (20). 8. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de rétroéclairage (30) comprend une source lumineuse (31). 10 9. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de rétroéclairage (30) comprend un réflecteur (32). 10. Afficheur tête haute (1) comprenant un dispositif de génération 5 d'image (10) selon l'une des revendications précédentes, conçu pour produire un faisceau lumineux, et un système de projection (4) conçu pour projeter le faisceau lumineux produit en direction d'une lame partiellement transparente (2).