Brevet FR3073052A1 — publié le 20190503

Dispositif d'affichage tête-haute pour véhicule [0001] La présente invention concerne de manière générale un dispositif d'affichage tête-haute pour véhicule ainsi qu'un véhicule muni d'un tel dispositif. [0002] II est connu dans l'art antérieur des dispositifs d'affichage tête haute pour véhicule affichant deux images virtuelles à deux distances de projection différentes dans le champ de vision du conducteur. Le document US7508356 décrit ainsi un dispositif d'affichage tête haute comprenant deux chemins optiques de longueurs différentes afin d'afficher deux images virtuelles a deux distances différentes du conducteur. [0003] En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient de nécessiter un parebrise spécifique, utilisé en écran de projection et présentant deux zones de projection différentes afin d'éviter le phénomène d'image fantôme. Par exemple, le document EP2960095 décrit un tel parebrise. [0004] Cependant, un tel parebrise spécifique est couteux et réservé aux modèles de véhicule les plus haut de gamme. [0005] Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients du document de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, de proposer un dispositif d'affichage tête haute permettant l'affichage de deux images virtuelles à deux distances différentes du conducteur avec un parebrise présentant une seule zone de projection. [0006] Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un dispositif d'affichage tête-haute pour véhicule comprenant : - des moyens de génération d'image pour générer une première image réelle et une deuxième image réelle, 2 - un parebrise comprenant une face extérieure et une face intérieure non parallèles et agencé pour réfléchir lesdites premières et deuxièmes images réelles, - au moins un miroir agencé pour former un chemin optique entre 5 les moyens de génération d'image et le parebrise de telle sorte à former une première image virtuelle et une deuxième image virtuelle chacune à distance du parebrise, issues de la réflexion de la première image réelle et de la deuxième image réelle sur le parebrise respectivement, 10 - la première image virtuelle étant formée d'une image virtuelle principale issue de la réflexion de la première image réelle sur la face intérieure du parebrise et d'une image virtuelle fantôme issue de la réflexion de la première image réelle sur la face extérieure du parebrise, 15 caractérisé en ce que les moyens de génération d'image, l'au moins un miroir et le parebrise sont agencés de telle sorte à former la première image virtuelle à une distance d'affichage de 2 à 4 mètres et la deuxième image virtuelle à une distance d'affichage supérieure à 4 mètres par rapport au parebrise, et 20 en ce que la face intérieure et la face extérieure non parallèles du parebrise forment un angle adapté pour que l'image virtuelle principale et l'image virtuelle fantôme composant la première image virtuelle soient superposées. [0007] Par exemple, les faces non parallèles du parebrise forment un angle de 0,1 à 0,3 mrad. 25 [0008] Autrement dit, l'invention concerne un dispositif d'affichage tête-haute pour véhicule comprenant : - des moyens de génération d'image pour générer une première image réelle et une deuxième image réelle, 3 - un parebrise à faces non parallèles et agencé pour réfléchir lesdites premières et deuxièmes images réelles, - au moins un miroir agencé pour former un chemin optique entre les moyens de génération et le parebrise de telle sorte à former 5 une première image virtuelle et une deuxième image virtuelle chacune à distance du parebrise, issues de la réflexion de la première image réelle et de la deuxième image réelle sur le parebrise respectivement, caractérisé en ce que les moyens de génération d'image, l'au moins un miroir 10 et le parebrise sont agencés de telle sorte à former la première image virtuelle à une première distance d'affichage et la deuxième image virtuelle à une deuxième distance d'affichage supérieure d'au moins 1,5 m à la première distance d'affichage et préférentiellement supérieure à 2 m, et en ce que les faces non parallèles du parebrise forment un angle permettant 15 de former la première image virtuelle de façon nette. [0009] Ainsi, le présent dispositif d'affichage tête-haute permet la formation de deux images virtuelles à deux distances différentes dans le champ de vision d'un conducteur tout en utilisant un parebrise prismatique classique présentant un seul angle entre ses deux faces, 20 c'est-à-dire tel qu'utilisé actuellement dans des véhicules de série. Un tel dispositif d'affichage tête haute présente donc un coût de fabrication et de mise au point limité. [0010] Par exemple, la première image virtuelle proche affiche des informations textuelles utiles au conducteur comme des informations de 25 vitesse, des informations de navigations textuelles comme une distance jusqu'à un changement de direction ou une heure d'arrivée, la date et l'heure ou encore des messages d'urgence. [0011] De même, la deuxième image virtuelle lointaine peut afficher des informations de type non textuelles intégrées à la scène routière, 4 comme des liserés ou des zones colorées superposées à la réalité vue par le conducteur. Par exemple, il peut s'agir de mettre en lumière ou en couleur une voie de circulation, un danger ou un obstacle. Éventuellement, des flèches ou des encadrements lumineux ou colorés 5 peuvent être prévus. [0012] Avantageusement, la distance entre la première image virtuelle et la deuxième image virtuelle est d'au moins 1,5 m et préférentiellement de 2 m, afin de permettre au conducteur de bien faire la différence entre les deux images virtuelles et de rendre leur vision plus 10 confortable. [0013] Avantageusement, les moyens de génération d'image, l'au moins un miroir et le parebrise sont agencés de telle sorte à former la première image virtuelle à une distance d'affichage de 3 à 4 mètres, par exemple 3,5 m par rapport au parebrise ou 4,5 m par rapport au 15 conducteur, afin d'optimiser sa lisibilité pour le conducteur. [0014] Avantageusement, les moyens de génération d'image, l'au moins un miroir et le parebrise sont agencés de telle sorte à former la deuxième image virtuelle à une distance d'affichage supérieure à 5 mètres par rapport au parebrise, et préférentiellement de 5 m à 9 m, 20 par exemple 5,5 m ou 6,5 m par rapport au conducteur. [0015] De manière avantageuse, les faces non parallèles du parebrise forment un angle de 0,15 à 0,25 mrad afin d'optimiser encore la lisibilité de la première image virtuelle. De manière plus générale, les faces non parallèles du parebrise forment un angle adapté pour produire 25 une première image virtuelle nette. [0016] Avantageusement, les moyens de génération d'image du dispositif d'affichage tête haute comprennent deux générateurs d'images pourvus chacun d'un chemin optique comprenant un grossissement et/ou une longueur spécifique, chaque chemin optique formant une de la 5 première image virtuelle et de la deuxième image virtuelle de manière optimale. [0017] Par exemple, la longueur du premier chemin optique entre les moyens de génération d'image et la face intérieure du parebrise pour 5 former la première image virtuelle est de 350 à 400 mm et le grossissement entre l'image réelle générée par les moyens de génération d'image et les dimensions perçues de la première image virtuelle est de x15 à x17. De même, la longueur du deuxième chemin optique entre les moyens de génération d'image et la face intérieure du parebrise pour 10 former la deuxième image virtuelle est de 660 à 690 mm, et le grossissement total entre les dimensions de l'image réelle générée par les moyens de génération d'image et les dimensions perçues de la deuxième image virtuelle est de x30 à x33. [0018] Un second aspect de l'invention est un véhicule automobile 15 comportant un dispositif d'affichage tête haute selon le premier aspect de l'invention. [0019] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre 20 d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif d'affichage tête haute affichant une première image virtuelle et une deuxième image virtuelle selon la présente invention, 25 - la figure 2 représente une vue schématique de la formation de la première image virtuelle selon la figure 1 - la figure 3 représente une vue schématique d'une scène routière tel que vu par un conducteur d'un véhicule doté du dispositif d'affichage selon la figure 1. 6 [0020] La figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif d'affichage tête haute 10 selon la présente invention. Ce dispositif d'affichage tête-haute 10 est typiquement intégré au sein d'une planche de bord de véhicule, par exemple entre un combiné d'instrumentation 5 (non représenté) et un parebrise 14 (voir Fig. 3). Ce dispositif d'affichage comprend un boitier pourvu de deux générateurs d'image 11a et 11 b générant chacun une image réelle, un premier miroir 12, un deuxième miroir 13 et un parebrise 14 prismatique , c'est-à-dire à faces non parallèles. 10 [0021] Les générateurs d'image 11a et 11 b forment des moyens de génération d'image et peuvent comprendre tout type de générateur d'image connu de l'homme du métier et adapté à un usage automobile, notamment des écrans à cristaux liquides LCD ou à diodes organiques OLED, des projecteurs de type à matrice de micromiroirs DLPTM ou bien 15 encore des Laserscan. En outre, les moyens de génération d'image peuvent comprendre un seul générateur d'image configuré pour générer les deux images réelles, par exemple un seul écran LCD ou OLED affichant deux images différentes. [0022] En outre, le parebrise 14 est un parebrise feuilleté prismatique 20 selon l'état de la technique, c'est-à-dire qu'il comprend un film intermédiaire thermoplastique 14d de forme prismatique, par exemple constitué de poly(butyral vinylique) ou PVB entre les deux faces 14a, 14b en verre (voir Fig. 2). La face extérieure 14a est donc non parallèle à la face intérieure 14b et les deux faces du parebrise forment un angle 14c. 25 Dans la présente invention, l'angle 14c a une valeur de 0,1 à 0,3 mrad, préférentiellement de 0,15 à 0,25 mrad et encore préférentiellement de 0,2 mrad, pour une raison expliquée ci-après. Ainsi, les parois de verre interne et externe ainsi que le film intermédiaire thermoplastique du parebrise sont non parallèles et/ou ont une épaisseur non constante. Par 7 exemple, le parebrise 14 présente une inclinaison de 27° par rapport à l'horizontale, c'est-à-dire par rapport au châssis du véhicule. [0023] Les générateurs d'image 11a et 11 b, le premier miroir 12, le deuxième miroir 13 et le parebrise 14 sont agencés et configurés pour la 5 réflexion des images réelles issues des générateurs d'image 11 a et 11 b sur une zone de la face intérieure 14b du parebrise 14, visible par le conducteur (non représenté mais situé à droite du parebrise 14 sur les figures 1 et 2). En outre, ils sont aussi agencés et configurés pour afficher deux images virtuelles IVa et IVb à deux distances différentes du 10 parebrise 14, c'est-à-dire deux images perçues par le conducteur comme décalées axialement ou en profondeur. [0024] Ainsi, les générateurs d'image 11 a et 11b, le premier miroir 12, le deuxième miroir 13 et le parebrise 14 définissent deux chemins optiques COa et COb de longueur différente, permettant d'obtenir des 15 distances de projection dl et d2 des images virtuelles IVa et IVb différentes. Ainsi, dans le mode de réalisation de la figure 1, le premier chemin optique COa issu du premier générateur d'image 11a est plus court que le deuxième chemin optique COb issu du deuxième générateur d'image 11 b, du fait que le premier générateur d'image 11 a est placé 20 plus proche, c'est-à-dire plus près du premier miroir 12 que le deuxième générateur d'image 11b. En conséquence, la première image virtuelle IVa est projetée, c'est-à-dire visible du conducteur à une distance dl du parebrise 14 inférieure à la distance d2 à laquelle est projetée la deuxième image virtuelle IVb. 25 [0025] En d'autres termes, les générateurs d'image lla et 11 b, le premier miroir 12, le deuxième miroir 13 et le parebrise 14 sont configurés pour projeter une première image virtuelle IVa proche et une deuxième image virtuelle IVb lointaine. Cependant, ces deux distances de projections peuvent être aussi obtenues par des jeux de miroirs 12, 13 différents pour chacun des chemins optiques COa et COb, par exemple 8 en utilisant un premier miroir 12 et un deuxième miroir 13 différents pour chaque chemin optique et présentant des grossissements ou des emplacements différents au sein du dispositif d'affichage tête haute. Ainsi, les emplacements des projecteurs d'image, le nombre, 5 l'emplacement et les courbures ou grossissements des différents miroirs utilisés ainsi que la distance par rapport au parebrise 14 peuvent être modifiés comme connu de l'homme du métier afin d'obtenir les distances de projections dl et d2 désirées pour la première et la deuxième image virtuelle IVa et IVb, respectivement. 10 [0026] Selon la présente invention, la première image virtuelle IVa dite proche est projetée à une distance dl entre 2 et 4 m du parebrise du conducteur, c'est-à-dire formée à une distance de 3 à 5 m du conducteur. Préférentiellement, la distance dl est de 3 à 4 m, par exemple 3,5 m. [0027] La deuxième image virtuelle IVb dite lointaine est projetée, 15 c'est-à-dire visible par un conducteur à une distance d2 supérieure à 4 m du parebrise, c'est-à-dire à au moins 5 m du conducteur. Par exemple, la distance d2 est de plus de 4 m à 10 m et préférentiellement de 5 m à 9 m, par exemple 5,5 m du parebrise ou 6,5 m du conducteur. [0028] Les distances dl et d2 sont mesurées ou calculées par rapport 20 à la surface ou la zone de la face intérieure 14b du parebrise 14 recevant les rayons incidents des chemins optiques COa et COb. [0029] Préférentiellement, et pour une raison expliquée ci-après, la distance dl de projection de la première image virtuelle IVa est plus petite que la distance d2 de projection de la deuxième distance de 25 projection IVb d'au moins 1,5 m, préférentiellement 2 m. [0030] Par exemple, la longueur du chemin optique COa formant la première image virtuelle IVa, c'est-à-dire la longueur parcourue par les rayons lumineux issus du premier générateur d'image 11 a jusqu'à la face intérieure 14b du parebrise 14 est de 350 à 400 mm. Par exemple, le 30 grossissement total entre les dimensions de l'image réelle générée par le 9 premier générateur d'image 11 a et les dimensions perçues de la première image virtuelle IVa est de x15 à x17. [0031] De plus, à titre d'exemple, la longueur du chemin optique COb formant la deuxième image virtuelle IVb, c'est-à-dire la longueur 5 parcourue par les rayons lumineux issus du deuxième générateur d'image 11 b jusqu'à la face intérieure 14b du parebrise 14 est de 660 à 690 mm. Par exemple, le grossissement total entre les dimensions de l'image réelle générée par le deuxième générateur d'image 11 b et les dimensions perçues de l'image virtuelle IVb est de x30 à x33, l'image 10 virtuelle étant plus grande que l'image réelle. Ces valeurs peuvent être modifiées selon les connaissances générales de l'homme du métier de façon à adapter le présent dispositif d'affichage tête haute à un type spécifique de véhicule. [0032] La figure 2 détaille un mode de réalisation d'un parebrise 14 15 prismatique, c'est à dire à faces non parallèles ainsi que son rôle dans la présente invention. Ainsi, le rayon incident du premier chemin optique COa, c'est à dire issu du premier projecteur d'image 11 a (non représenté sur la figure 2) est réfléchi par la face intérieure 14b du parebrise 14, donnant ainsi une image virtuelle principale IVp-a. Cependant, le rayon 20 incident issu du premier chemin optique COa traverse le parebrise et est réfléchi par la face extérieure 14a du parebrise 14, formant ainsi une image virtuelle fantôme IVfa. [0033] Dans un parebrise classique, c'est-à-dire à faces parallèles, ces deux images virtuelles principales IVp-a et fantômes IVf-a ne 25 coïncident pas ce qui résulte en une faible lisibilité de l'image formée. Cependant, le parebrise 14 prismatique selon la présente invention comprend un angle entre la face extérieure 14a et la face intérieure 14b de 0.1 à 0.3 mrad, du fait du film intermédiaire thermoplastique 14d d'épaisseur progressive de bas vers le haut. De ce fait, l'image virtuelle -10- fantôme IVf-a est superposée à l'image virtuelle principale IVp-a, formant ainsi une première image virtuelle IVa nette et lisible pour le conducteur. [0034] En d'autres termes, le dispositif d'affichage tête haute 10 selon la présente invention est optimisé pour générer une première image 5 virtuelle IVa proche nette et lisible. Ceci est particulièrement important du fait de la qualité des informations affichées par cette première image virtuelle IVa proche, comme expliqué ci-après. À l'inverse, le dispositif d'affichage tête haute ne permet pas d'obtenir une deuxième image virtuelle IVb lointaine optimisée, puisqu'il existe un décalage entre l'image 10 virtuelle principale et l'image virtuelle fantôme formant la deuxième image virtuelle lointaine. Cependant, ce décalage est sans conséquence pour un conducteur du fait de la qualité des informations affichées par la deuxième image virtuelle IVb lointaine. [0035] La figure 3 représente le champ de vision d'un conducteur au 15 volant d'un véhicule automobile comprenant un dispositif d'affichage tête haute selon la présente invention. En d'autres termes, la figure 3 représente une vue de la face intérieure 14b du parebrise 14 telle que perçue par une personne assise sur le siège conducteur du véhicule. [0036] Ainsi, dans le champ de vision du conducteur sont formées la 20 première image virtuelle IVa proche et la deuxième image virtuelle IVb lointaine. La première image virtuelle IVa affiche préférentiellement des informations textuelles, par exemple la vitesse du véhicule, la limitation de vitesse sur la route parcourue par le véhicule ainsi que la direction à prendre, comme une flèche et une distance, telles que visibles sur la 25 droite de la première image virtuelle IVa. Le dispositif d'affichage tête haute 10 selon la présente invention permet un affichage net et lisible de ces informations textuelles, notamment du fait de l'angle formé par les faces non parallèles du parebrise 14, de 0,1 à 0,3 mrad. [0037] En outre, la deuxième image virtuelle affiche 30 préférentiellement des informations sous forme de liserés ou de zones colorées. Ces informations sont prévues pour être intégrées à la scène routière, afin de former une image de type « réalité augmentée », afin d'« augmenter » la réalité par des informations de circulation, telles que la voie à emprunter ou la proximité d'un obstacle ou d'une autre voiture. 5 Ces indications non textuelles peuvent être en outre matérialisées par des flèches ou des encadrements. Ces informations ne nécessitent donc pas une optimisation particulière, de telle sorte que l'expérience utilisateur est maintenue à un niveau élevé même en l'absence d'un angle des faces du parebrise optimisé pour cette deuxième image 10 virtuelle. [0038] Ainsi, la présente invention permet la formation d'une image virtuelle proche et d'une image virtuelle lointaine tout en utilisant un parebrise prismatique de type standard, c'est-à-dire présentant une seule zone de projection et un seul angle entre les faces non parallèles. Le 15 coût et la complexité du dispositif d'affichage tête haute selon la présente invention est ainsi réduit, et un tel dispositif peut donc être employé sur tout type de véhicule, tel qu'une voiture particulière de toute gamme, un véhicule utilitaire, militaire ou commercial. [0039] On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations 20 évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, il est fait référence au nombre de miroirs utilisés par le dispositif d'affichage tête-haute qui n'est pas limité à deux, mais comprend au moins un miroir jusqu'à un nombre 25 plus élevé comme trois, quatre ou plus, comme nécessité par la conception spécifique de chaque dispositif d'affichage tête-haute. De plus, la zone de projection de l'image n'est pas limitée à la zone illustrée sur les figures, mais peut comprendre toute zone d'un parebrise, ayant n'importe quelle dimension et n'importe quelle géométrie. Enfin, tout type 30 d'information nécessaire au conducteur peut être affichée par les images -12- virtuelles IVa et IVb. Par exemple, le conducteur peut lui-même régler les informations affichées, au besoin grâce à une application mobile sur un téléphone intelligent ou bien grâce au système d'infodivertissement REVENDICATIONS1. Dispositif d'affichage tête-haute (10) pour véhicule, comprenant : des moyens de génération d'image (11a,11b) pour générer une première image réelle et une deuxième image réelle, un parebrise (14) comprenant une face extérieure (14a) et une face intérieure (14b) non parallèles et agencé pour réfléchir lesdites premières et deuxièmes images réelles, au moins un miroir (12) agencé pour former un chemin optique entre les moyens de génération d'image (11a, 11b) et le parebrise (14) de telle sorte à former une première image virtuelle (IVa) et une deuxième image virtuelle (IVb) chacune à distance du parebrise (14), issues de la réflexion de la première image réelle et de la deuxième image réelle sur le parebrise respectivement, la première image virtuelle (IVa) étant formée d'une image virtuelle principale (IVp-a) issue de la réflexion de la première image réelle sur la face intérieure (14b) du parebrise (14) et d'une image virtuelle fantôme (lVf-a) issue de la réflexion de la première image réelle sur la face extérieure (14a) du parebrise 20 (14), caractérisé en ce que les moyens de génération d'image (11a, 11 b), l'au moins un miroir (12) et le parebrise (14) sont agencés de telle sorte à former la première image virtuelle (IVa) à une distance d'affichage (dl ) de 2 à 4 mètres et la deuxième image virtuelle (IVb) à une distance d'affichage (d2) 25 supérieure à 4 mètres par rapport au parebrise (14), et - - - 15 - en ce que la face intérieure (14b) et la face extérieure (14a) non parallèles du parebrise (14) forment un angle (14c) adapté pour que l'image virtuelle -14- principale (IVp-a) et l'image virtuelle fantôme (lVf-a) composant la première image virtuelle (IVa) soient superposées. 2. Dispositif d'affichage tête-haute (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'angle (14c) formé par la face intérieure 5 (14b) du parebrise (14) et la face extérieure (14a) du parebrise (14) est de 0,1 à 0,3 mrad. 3. Dispositif d'affichage tête-haute (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance entre la première image virtuelle (IVa) et la deuxième image virtuelle (IVb) est d'au 10 moins 1,5 m. 4. Dispositif d'affichage tête-haute (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de génération d'image (11a, 11b), l'au moins un miroir (12) et le parebrise (14) sont agencés de telle sorte à former la première image virtuelle à une distance d'affichage de 3 à 4 mètres par rapport au parebrise (14). 5. Dispositif d'affichage tête-haute (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de génération d'image (11a, 11b), l'au moins un miroir (12) et le parebrise (14) sont agencés de telle sorte à former la deuxième image virtuelle à une distance d'affichage (d) supérieure à 5 mètres par rapport au parebrise (14). 6. Dispositif d'affichage tête-haute (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces (14a, 14b) non parallèles du parebrise (14) forment un angle (14c) de 0,15 à 0,25 mrad. 7. Dispositif d'affichage tête-haute (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de génération d'images comprennent deux générateurs d'image (11a, 11b) pourvus chacun d'un chemin optique (COa, COb) comprenant un grossissement et/ou une longueur spécifique, chaque chemin optique (COa, COb) formant une de la première image virtuelle (IVa) et de la deuxième image virtuelle (IVb). -15- 8. Dispositif d'affichage tête-haute (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces (14a, 14b) non parallèles du parebrise (14) forment un angle (14c) adapté pour produire une première image virtuelle (IVa) nette. 5 9. Véhicule automobile comportant au moins un dispositif d'affichage tête-haute (10) selon l'une des revendications 1 à 8.