Brevet FR3076627A1 — publié le 20190712

DISPOSITIF D'AFFICHAGE EN TROIS DIMENSIONS POUR VEHICULE AUTOMOBILE ET VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF. L'invention se rapporte à un dispositif d'affichage en trois dimensions prévu pour être embarqué dans un véhicule automobile. Plus précisément, l'invention a pour but de fournir un dispositif d'affichage qui permette la projection d'une image en trois dimensions dans l'espace situé entre le conducteur et la planche de bord, de sorte à donner l'illusion au conducteur que cette image en trois dimensions flotte « dans le vide » devant lui, à la manière d'un hologramme. Les systèmes holographiques connus sont capables de faire flotter une image en trois dimensions « dans le vide », mais sont toutefois trop complexes, coûteux et encombrants pour qu'il puisse être envisagé d'embarquer de tels systèmes dans un véhicule automobile. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'état de la technique, et plus particulièrement ceux ci-dessus exposés, en proposant un dispositif d'affichage embarqué qui permette de projeter une image en trois dimensions devant le conducteur, de telle sorte que, vue du conducteur, l'image en trois dimensions flotte dans le vide. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'affichage en trois dimensions pour véhicule automobile, le dispositif d'affichage comportant un boîtier dans lequel sont agencés : - un écran autostéréoscopique à n de points de vue ; - au moins un miroir concave agencé pour réfléchir l'image de l'écran 25 autostéréoscopique de telle manière que l'image du contenu affiché par l'écran soit formée en dehors du boîtier. Ainsi, en utilisant des éléments simples à mettre en oeuvre, tels qu'un ou plusieurs miroirs concaves réfléchissant le contenu affiché par un écran autostéréoscopique, l'invention permet de réaliser un affichage de type 30 holographique de manière simplifiée et peu coûteuse par rapport aux systèmes holographiques connus. En outre, l'encombrement est grandement réduit, ce qui facilite l'intégration d'un dispositif d'affichage conforme à l'invention dans l'habitacle d'un véhicule, et plus particulièrement dans la planche de bord. Dans une réalisation, le miroir concave est un miroir sphérique. 35 Dans une réalisation, le dispositif d'affichage comporte une lame semi-réfléchissante, orientée à 45° par rapport à laxe optique du miroir sphérique et coupant l'axe optique du miroir sphérique au niveau du foyer du miroir sphérique. 2 Dans une réalisation, l'écran autostéréoscopique est disposé de telle manière que le centre de courbure du miroir sphérique est inclus dans le plan de l'écran, le plan de l'écran étant perpendiculaire à l'axe optique du miroir sphérique. 5 Dans une réalisation, l'écran autostéréoscopique est disposé de telle manière que le plan de l'écran est parallèle à l'axe optique du miroir sphérique, l'écran étant situé du même côté de la lame semi-réfléchissante que le miroir sphérique, à une distance de la lame semi-réfléchissante égale à la distance focale du miroir sphérique. 10 Dans une réalisation, l'écran autostéréoscopique est disposé hors de l'axe optique du miroir sphérique. Dans une réalisation, le dispositif d'affichage comporte deux miroirs paraboliques, disposés en vis-à-vis. Dans une réalisation, les distances focales des deux miroirs 15 paraboliques sont différentes. Dans une réalisation, les axes optiques des deux miroirs paraboliques sont parallèles mais non confondus. L'invention concerne également un véhicule automobile comportant au moins un dispositif d'affichage en trois dimensions tel que défini ci-dessus, le 20 dispositif d'affichage étant par exemple intégré dans une planche de bord du véhicule. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels les figures 1 à 4 représentent des exemples de réalisation d'un dispositif 25 d'affichage conforme à l'invention. La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un dispositif d'affichage 1 conforme à l'invention, destiné à être embarqué dans un véhicule automobile. Dans l'exemple, le dispositif d'affichage 1 est agencé dans un boîtier 10 intégré dans une planche de bord 200 d'un véhicule automobile. 30 Le dispositif d'affichage 1 de la figure 1 comporte trois éléments optiques, à savoir un écran 12 de type autostéréoscopique, un miroir sphérique 14 concave et un miroir semi-transparent, ou lame semi-réfléchissante 16. Lorsque le dispositif d'affichage 1 est embarqué dans un véhicule automobile, le dispositif d'affichage est intégré dans la planche de bord 200 du véhicule de 35 manière à être disposé en regard du conducteur, schématiquement représenté sur les figures 1 à 4 par son oeil 100. Ainsi, lorsque le conducteur est installé au poste de conduite, le dispositif d'affichage 1 se trouve dans son champ de vision centrale. 3 Les éléments constituant le dispositif d'affichage 1 selon l'invention sont agencés de la façon suivante : l'écran 12 autostéréoscopique est placé au centre de courbure C du miroir sphérique 14, le contenu affiché par l'écran autostéréoscopique 12 servant d'objet 120 à projeter. Son image se forme au 5 niveau de ce même centre de courbure C (si l'on reste dans des conditions paraxiales). Afin que cette image puisse être observée par un utilisateur (conducteur), on fait « jaillir » l'image hors du système au moyen de la lame semi-réfléchissante 16, placée à 45° par rapport à l'axe optique A du miroir sphérique 14. Ainsi, l'image projetée 160 est formée en dehors du boîtier 10 du 10 système, à une distance d du boîtier (distance de « jaillissement »), et semble flotter dans l'air devant le conducteur. Comme mentionné plus haut, l'image en trois dimensions est fournie par l'écran 12 autostéréoscopique. L'écran 12 autostéréoscopique est disposé à une extrémité (dans l'exemple l'extrémité inférieure) du boîtier 10, de telle 15 manière que lorsque le boîtier est intégré dans une planche de bord, l'écran n'est pas directement visible par l'utilisateur. On appelle axe longitudinal du dispositif l'axe perpendiculaire à l'écran 12 en son milieu, qui est dans l'exemple de la figure 1 confondu avec l'axe optique A du miroir sphérique 14. La lame semiréfléchissante 16 est donc positionnée à 45° par rqDport à l'axe longitudinal du 20 dispositif. Ainsi, lorsque le dispositif d'affichage 1 est intégré à une planche de bord, la lame semi-réfléchissante 16 se trouve orientée approximativement à 45° par rapport à la direction du regard du conducteur, matérialisé par son oeil 100. A l'opposé de l'écran 12 par rapport à la lame semi-réfléchissante 16 est disposé le miroir sphérique 14. Le miroir sphérique 14 est situé à une distance de l'écran 12 telle que le centre de courbure C du miroir sphérique est inclus dans le plan dans lequel est affiché le contenu de l'écran 12. On notera que cette configuration procure une image projetée 160 de même taille que l'objet à projeter 120. La lame semi-réfléchissante 16 est disposée de telle manière qu'elle passe par le foyer F du miroir sphérique. La lame semi- réfléchissante 16 coupe donc l'axe optique A du miroir sphérique 14 au milieu du segment dont les extrémités sont le sommet S et le centre de courbure C du miroir sphérique 14. La distance d de jaillissement dépend de la distance entre l'objet à projeter 120 et la lame semi-réfléchissante 16, soit dans l'exemple la distance entre le centre de courbure C et le foyer F du miroir sphérique. Si cette distance augmente, alors la distance d de jaillissement augmente. Dans l'exemple, le rayon de courbure du miroir sphérique 14 est égal à 70 cm, la distance focale du miroir sphérique 14 étant par conséquent égale à 35 cm. 4 L'écran 12 autostéréoscopique peut être de tout type adapté, par exemple de type à réseaux lenticulaires ou de type à barrière de parallaxe. Les écrans utilisant une technologie à base de réseaux lenticulaires pourront être préférés car présentant généralement de meilleures caractéristiques en termes 5 de luminosité et de résolution. Dans l'exemple de la figure 1, l'écran autostéréoscopique est un écran offrant un nombre n de points de vue et utilisant la technologie à base de réseaux lenticulaires. On utilisera par exemple un écran autostéréoscopique à 8 points de vue. 10 La figure 2 représente un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif d'affichage conforme à l'invention. Le dispositif d'affichage 2 représenté à la figure 2 comporte les mêmes éléments optiques que le dispositif d'affichage 1 décrit ci-dessus, mais agencés différemment. En effet, comme visible sur la figure 2, le miroir sphérique 14 est agencé de telle sorte que son 15 axe optique A est parallèle au plan de l'écran 12 autostéréoscopique. Ainsi, l'écran 12 et le miroir sphérique 14 se trouvent du même côté de la lame semiréfléchissante 16. Le miroir sphérique 14 et l'écran 12 se trouvant respectivement à la même distance de la lame semi-réfléchissante 16 que dans la configuration de la figure 1, l'image projetée 160 est au niveau du centre de 20 courbure C du miroir sphérique 14. La configuration de la figure 2 présente notamment l'avantage de réduire l'encombrement du dispositif d'affichage conforme à l'invention, et donc de faciliter son intégration dans un véhicule. La figure 3 représente un troisième exemple de réalisation d'un dispositif d'affichage conforme à l'invention. Le dispositif d'affichage 3 de la 25 figure 3 diffère des dispositifs précédemment décrits en ce qu'il ne comporte pas de lame semi-réfléchissante. Dans cette configuration, l'image de l'écran 12 autostéréoscopique est renvoyée directement par le miroir sphérique 14. A cet effet, l'écran autostéréoscopique est placé hors de l'axe optique A du miroir sphérique 14 (afin d'éviter que l'image de l'écran 12 ne soit renvoyée sur l'écran 30 lui-même). L'écran 12 autostéréoscopique est dissimulé à la vue de l'observateur par le boîtier 10. Une telle configuration présente notamment l'avantage de favoriser la luminosité offerte par le dispositif d'affichage 3. La figure 4 représente un quatrième exemple de réalisation d'un dispositif d'affichage conforme à l'invention. Le dispositif d'affiche 4 diffère des 35 dispositifs décrits en relation avec les figures 1 et 2 en ce qu'il ne comporte pas de lame semi- réfléchissante, et en ce que le miroir sphérique 14 est remplacé par la combinaison de deux miroirs paraboliques 18, 20 disposés en vis-à-vis. Les miroirs paraboliques 18, 20 pourront être de même distance focale ou non, 5 et présenter des axes optiques parallèles, mais non nécessairement confondus. Une telle configuration présente notamment l'avantage de favoriser la luminosité du dispositif d'affichage. REVENDICATIONS1. Dispositif d'affichage (1 ; 2 ; 3 ; 4) en trois dimensions pour véhicule automobile, le dispositif d'affichage (1 ; 2 ; 3 ; 4) comportant un boîtier 5 (10) dans lequel sont agencés : - un écran (12) autostéréoscopique à n de points de vue ; - au moins un miroir concave (14; 18, 20) agencé pour réfléchir l'image de l'écran (12) autostéréoscopique de telle manière que l'image du contenu affiché par l'écran (12) soit formée en dehors 10 du boîtier (10). 2. Dispositif d'affichage (1 ; 2 ; 3) selon la revendication précédente, dans lequel le miroir concave est un miroir sphérique (14). 3. Dispositif d'affichage (1 ; 2) selon la revendication précédente, comportant une lame semi-réfléchissante (16), orientée à 45° par rapport à l'axe 15 optique (A) du miroir sphérique (14) et coupant l'axe optique (A) du miroir sphérique (14) au niveau du foyer du miroir sphérique (14). 4. Dispositif d'affichage (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'écran (12) autostéréoscopique est disposé de telle manière que le centre de courbure (C) du miroir sphérique (14) est inclus dans le plan de l'écran, le 20 plan de l'écran étant perpendiculaire à l'axe optique (A) du miroir sphérique (14). 5. Dispositif d'affichage (2) selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel l'écran (12) autostéréoscopique est disposé de telle manière que le plan de l'écran est parallèle à l'axe optique (A) du miroir sphérique (14), l'écran étant situé du même côté de la lame semi-réfléchissante (16) que le miroir 25 sphérique (14), à une distance de la lame semi-réfléchissante (16) égale à la distance focale du miroir sphérique (14). 6. Dispositif d'affichage (3) selon la revendication 2, dans lequel l'écran (12) autostéréoscopique est disposé hors de l'axe optique (A) du miroir sphérique (14). 30 7. Dispositif d'affichage (4) selon la revendication 1, comportant deux miroirs paraboliques (18, 20) disposés en vis-à-vis. 8. Dispositif d'affichage (4) selon la revendication précédente, dans lequel les distances focales des deux miroirs paraboliques (18, 20) sont différentes. 35 9. Dispositif d'affichage (4) selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel les axes optiques des deux miroirs paraboliques sont parallèles mais non confondus. 7 10. Véhicule automobile comportant au moins un dispositif d'affichage (1 ; 2 ; 3 ; 4) en trois dimensions selon l'une des revendications précédentes, le dispositif d'affichage (1 ; 2 ; 3 ; 4) étant par exemple intégré dans une planche de bord (200) du véhicule.5