Brevet FR3066837A1 — publié le 20181130

DISPOSITIF DE GENERATION D'IMAGE ET AFFICHEUR TETE 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'image. Elle concerne en particulier un dispositif de génération d'image et un afficheur tête haute comprenant un tel dispositif, destiné par exemple à un véhicule automobile. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE On connaît notamment du document US 2015/085 371 un dispositif de génération d'image comprenant au moins deux panneaux de modulation et au moins une source lumineuse. L'utilisation de deux panneaux de modulation permet d'obtenir une plus grande pupille de sortie pour une distance focale donnée, ce qui permet de réduire l'encombrement axial du dispositif. La multiplication des systèmes optiques nécessaires au rétroéclairage des différents panneaux de modulation complique toutefois la conception du dispositif. OBJET DE L'INVENTION Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif de génération d'image comprenant plusieurs panneaux de modulation ou écrans, qui permettent de diminuer la distance focale et ainsi l'encombrement du dispositif, associés à un ensemble de réflexion de conception simple. L'invention présente également un afficheur tête haute comprenant un tel dispositif. Cet afficheur pourra, par exemple être utilisé dans un véhicule automobile. Plus particulièrement, on propose selon l'invention que le dispositif de génération d'image comprenne au moins deux panneaux de modulation, un ensemble de réflexion et au moins une source lumineuse. L'ensemble de réflexion est réalisé d'une seule pièce et participe au rétroéclairage des panneaux de modulation susmentionnés. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositif de génération d'image conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes 3066837 2 les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - l'ensemble de réflexion a une paroi périphérique externe sur laquelle sont portés les panneaux de modulation ; - l'ensemble de réflexion comporte des surfaces réfléchissantes conçues 5 pour réfléchir la lumière émise par la source lumineuse en direction desdits panneaux de modulation ; - l'ensemble de réflexion comprend au moins une cavité réfléchissante ; - une cavité réfléchissante est associée à un panneau de modulation (et l'ensemble de réflexion comprend dans ce cas une pluralité de cavités 10 réfléchissantes) ; - une cavité réfléchissante est associée à plusieurs panneaux de modulation ; - les panneaux de modulation ne sont pas tous dans le même plan ; - au moins un diffuseur est situé entre la source lumineuse et les 15 panneaux de modulation ; - au moins un polariseur est situé entre le diffuseur et les panneaux de modulation ; - les panneaux de modulation sont des écrans à cristaux liquide ; - le dispositif comprend un dissipateur thermique ; 20 - le dispositif comprend une plaque de support ; - la plaque de support est un circuit imprimé ; - le circuit imprimé porte la source lumineuse ; - le circuit imprimé est fixé au dissipateur thermique ; - la source lumineuse est directement montée sur le dissipateur 25 thermique ; - la source lumineuse comprend une pluralité de diodes électroluminescentes. L'invention concerne également un afficheur tête haute comprenant un dispositif de génération d'image conçu pour produire un faisceau lumineux et un 30 système de projection conçu pour projeter le faisceau lumineux produit 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 titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et 3066837 3 comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente un schéma de principe d'un dispositif de génération d'image conforme à l'invention ; 5 - la figure 2 représente un exemple de mise en oeuvre d'un tel dispositif de génération d'image ; - la figure 3 représente un autre mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 4 représente un afficheur tête haute comprenant un tel dispositif de génération d'image. 10 La figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d'un dispositif de génération d'image 10, destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile. Le dispositif de génération d'image 10 comporte au moins deux panneaux de modulation 12, un ensemble de réflexion 15 et au moins une source lumineuse 15 16. Chaque panneau de modulation 12 comprend une pluralité de pixels conçus chacun pour transmettre une proportion variable de la lumière qu'il reçoit. Comme décrit dans la demande de brevet US 2015/085 371, l'utilisation d'une pluralité de tels panneaux de modulation 12 parallèles dans un dispositif de 20 génération d'image permet de réduire la distance focale et d'obtenir un dispositif ayant une grande pupille de sortie (somme des tailles des pupilles de sortie de chacun des écrans). Chaque sous-système optique basé sur un panneau de modulation comporte une ouverture élémentaire «modérée» (l'ouverture élémentaire d'un sous-système optique étant définie comme étant le rapport de sa 25 distance focale à la dimension de sa pupille de sortie). L'association parallèle des sous-systèmes optiques fournit ainsi un système optique ayant une ouverture particulièrement faible puisqu'on obtient, pour une même distance entre l'écran et l'élément optique projeté, une taille totale plus importante de pupille de sortie, égale à la somme des pupilles de sortie de chaque sous-système optique. Le 30 système optique comporte ainsi une petite ouverture, tout en étant formé de structures optiques élémentaires simples. La compacité de l'ensemble du dispositif de génération d'image est ainsi assurée. L'ensemble de réflexion 15 est réalisé d'une pièce ; l'ensemble de réflexion 15 possède une paroi périphérique externe qui définit au moins une 3066837 4 cavité réfléchissante 17. Les panneaux de modulation 12 sont ici montés sur la partie avant (dans le sens de propagation de la lumière) de l'ensemble de réflexion 15. L'ensemble de réflexion 15 comprend au moins un moyen réfléchissant (ou surface réfléchissante) qui participe au rétroéclairage de 5 plusieurs panneaux de modulation 12. 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 rayons lumineux issus de la source lumineuse 16 en direction d'au moins deux desdits panneaux de modulation 12, ici en direction de 10 tous les panneaux de modulation 12 portés par l'ensemble de réflexion 15. Comme expliqué plus bas en référence à la figure 2, l'ensemble de réflexion 15 peut comporter plusieurs cavités réfléchissantes 17 qui participent au rétroéclairage des panneaux de modulation 12. En variante, l'ensemble de réflexion 15 pourrait comprendre une cavité 15 réfléchissante 17 unique qui s'étend de la source lumineuse 16 jusqu'aux panneaux de modulation 12. La source lumineuse 16 est montée dans le dispositif de génération d'image 10 de façon à être entourée par la paroi périphérique de l'ensemble de réflexion 15 et à émettre de la lumière à destination des panneaux de modulation 20 12, directement ou après réflexion sur les moyens réfléchissants (ou surfaces réfléchissantes) de l'ensemble de réflexion 15. L'ensemble de réflexion 15 formé d'une pièce associé à au moins une source lumineuse 16 permet le rétroéclairage des panneaux de modulation 12. La figure 2 représente un exemple de réalisation d'un tel dispositif de 25 génération d'image 10. Le panneau de modulation 12 est par exemple un écran à cristaux liquides (ou LCD pour Liquid Crystal Display) à transistors en couche mince (ou TFT pour Thin-Film Transistor). La source lumineuse 16 est ici composée de diodes 30 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 PCB pour Printed Circuit Board). Le circuit imprimé 18 permet à la fois le support physique des diodes électroluminescentes 16 et leur connexion électrique à une source d'alimentation électrique (non représentée). 3066837 5 La plaque de support 18 peut être montée sur un dissipateur thermique 19 afin d'évacuer la chaleur générée en particulier par la source lumineuse 16 et d'éviter ainsi la surchauffe du dispositif 10. Le dissipateur thermique 19 comprend par exemple une plaque juxtaposée à la plaque de support et pourvue d'ailettes 5 de refroidissement. L'ensemble de réflexion 15 peut être en pratique une pièce moulée. Comme déjà indiqué et bien visible sur la figure 2, l'ensemble de réflexion 15 peut comporter plusieurs cavités réfléchissantes 17 qui participent au rétroéclairage des panneaux de modulation 12. Chaque cavité réfléchissante 17 10 peut participer au rétroéclairage d'au moins un panneau de modulation 12. Dans cette configuration, une cavité réfléchissante 17 sera donc limitée sur la partie supérieure par la taille du ou des panneaux de modulation 12 concernés, et sur la partie latérale par des parois qui séparent les cavités réfléchissantes 17 voisines. Ces parois latérales peuvent être inclinées, comme représentées sur la figure 2, 15 afin d'améliorer la réflexion de la lumière vers les panneaux de modulation 12. De plus, l'ensemble de réflexion 15 peut, par exemple, porter des lentilles et des filtres de recyclage tels que des filtres prismatiques croisés ou des filtres de polarisation, afin de réfléchir de la lumière, qui aurait été filtrée au niveau des écrans 12. 20 Le dispositif de génération d'image 10 comprend ici en outre un diffuseur 22. Ce diffuseur 22 se présente sous la forme d'une lame, située entre les diodes électroluminescentes 16 et les panneaux de modulation 12, apte à homogénéiser la lumière provenant des diodes électroluminescentes 16. L'homogénéisation de la lumière permet une bonne répartition de la lumière sur chacun des panneaux de 25 modulation 12. Le diffuseur 22 permet en outre de masquer l'intérieur du dispositif 10. Le dispositif de génération d'image 10 comprend en outre un polariseur 23. Ce polariseur 23 est ici situé entre le diffuseur 22 et les panneaux de modulation 12. Si les écrans sont trop éloignés, il est possible d'utiliser plusieurs 30 polariseurs. L'utilisation de plusieurs polariseurs peut s'avérer moins coûteuse que la mise en place d'un unique polariseur. De plus, le polariseur 23 peut être directement inclus lors de la conception de chaque panneau de modulation 12, formant une première couche (dirigée vers l'ensemble de réflexion 15). 3066837 6 La figure 3 représente un mode de réalisation de l'invention, où la source lumineuse 16 est montée directement sur le dissipateur thermique 19. La source lumineuse est alimentée électriquement par un système externe au dispositif de génération d'image 10. On peut par exemple prévoir dans ce cas que des 5 connecteurs d'alimentation (non représentés) de chaque diode électroluminescente 16 s'étendent à travers le dissipateur thermique 19 et soient ainsi accessibles de l'extérieur du dispositif de génération d'image 10. Comme illustré à la figure 4 l'invention concerne aussi un afficheur tête haute comprenant le dispositif de génération d'image 10 tel que proposé ci-10 dessus. Le dispositif de génération d'image 10 produit un faisceau lumineux représentant une image à afficher. En aval du dispositif de génération d'image 10 selon le sens de déplacement du faisceau lumineux, ledit afficheur comprend un système de projection et une lame partiellement transparente 126. Comme 15 expliqué ci-dessous, le système de projection est conçu pour projeter le faisceau lumineux produit par le dispositif de génération d'image 10 en direction de la lame partiellement transparente 126. Le système de projection comprend ici un dispositif de réflexion 125 interposé sur le trajet du faisceau lumineux entre le dispositif de génération 20 d'image 10 et la lame partiellement transparente 126, le dispositif de réflexion 125 comprenant un ou plusieurs miroirs plans ou concaves. Sur cette figure, le faisceau lumineux est symbolisé par trois flèches 30 en pointillé qui se réfléchissent sur le dispositif de réflexion 125 avant d'atteindre la lame partiellement 126. Cette dernière permet un grossissement et/ou, par 25 transparence, un affichage de l'image virtuelle 130 au-delà de la lame partiellement transparente réfléchissante, notamment au-delà du pare-brise du véhicule équipé. Cette lame partiellement transparente 126 présente un pouvoir de réflexion au moins égal à 20%, ce qui permet à l'utilisateur de voir au travers de la 30 lame la route empruntée par le véhicule, tout en bénéficiant d'un contraste élevé permettant de voir l'image affichée. De manière alternative, le pare-brise du véhicule équipé dudit afficheur peut être utilisé en lieu et place de la lame partiellement transparente 126. REVENDICATIONS1. Dispositif de génération d'image (10) comprenant : - au moins deux panneaux de modulation (12) ; - au moins une source lumineuse (16) ; caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de réflexion (15) réalisé d'une pièce et participant au rétroéclairage desdits panneaux de modulation (12). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble de réflexion (15) comprend au moins une cavité réfléchissante (17). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel une cavité réfléchissante (17) est associée à un panneau de modulation (12). 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel une cavité réfléchissante (17) est associée à plusieurs panneaux de modulation (12). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel au moins un diffuseur (22) est situé entre la source lumineuse (16) et les panneaux de modulation (12). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel au moins un polariseur (23) est situé entre la source lumineuse (16) et les panneaux de modulation (15). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les panneaux de modulation (12) sont des écrans à cristaux liquides. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant un dissipateur thermique (19). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 comprenant une plaque de support (18). 3066837 8 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel la plaque de support (18) est un circuit imprimé. 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le circuit imprimé 5 (18) porte la source lumineuse (16). 12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, la revendication 9 étant prise dans la dépendance de la revendication 8, dans lequel le circuit imprimé (18) est fixé au dissipateur thermique (19). 10 13. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel la source lumineuse (16) est directement montée sur le dissipateur thermique. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel la source 15 lumineuse (16) comprend une pluralité de diodes électroluminescentes. 15. Afficheur tête haute comprenant un dispositif de génération d'image (10) selon l'une des revendications 1 à 14 conçu pour produire un faisceau lumineux et un système de projection (125) conçu pour projeter le faisceau 20 lumineux produit en direction d'une lame partiellement transparente (126).