Brevet FR3079179A1 — publié le 20190927

-1- La présente invention concerne une interface pour la commande d'au moins une fonction d'un organe de véhicule automobile. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle interface. Dans le domaine automobile, la commande d'organes électriques, comme le système de climatisation ou de navigation, est généralement réalisée au moyen d'un bouton rotatif mécanique. Celui-ci comporte généralement une molette dont le positionnement angulaire est déterminé par exemple par un capteur optique ou par un commutateur rotatif électrique. La position angulaire de la molette permet à une unité de traitement de sélectionner une commande particulière et de commander par exemple un actionneur de volet dans le système de climatisation ou permet à l'utilisateur d'accéder au clavier de saisie pour entrer une destination dans le système de navigation. Les molettes sont généralement pourvues d'une surface dite frontale, la surface 15 apparente pour l'utilisateur lorsqu'il se situe sensiblement en face de la molette. Cette surface frontale est en particulier indiquée pour afficher des symboles, décoratifs ou figuratifs des paramètres et organes fonctionnels qui peuvent être sélectionnés ou modifiés en tournant la molette. Il est en particulier connu de placer au centre de la molette un guide de lumière dont le dioptre de sortie forme le symbole par 20 rétroéclairage. Cependant, une même molette peut servir à régler plusieurs paramètres différents ou différents organes fonctionnels du véhicule, tels qu'un climatiseur, une installation audio, un assistant de navigation etc. Il est alors impossible de multiplier les guides de lumière sans réduire et excentrer le symbole affiché, ce qui nuit à la qualité 25 perçue de l'interface par l'utilisateur. En alternative il est possible de disposer un écran au milieu de la molette, mais cet écran est alors fixe, ou bien des contacts électriques mobiles sont nécessaires, ce qui implique un surcoût important. Dès lors, une solution moins coûteuse permettant d'afficher un symbole 30 changeant, de façon centrale et sur une portion importante de la surface frontale de la molette serait souhaitable. A cet effet, l'invention a pour objet une interface, en particulier pour habitacle de véhicule automobile, pour la commande d'au moins une fonction d'un organe de -2- véhicule automobile, comportant au moins un organe de commande comprenant : ° un rotor, mobile en rotation par rapport à un stator, comportant une surface frontale translucide et un logement central tubulaire, un dispositif d'indexation définissant une pluralité de positions 5 d'indexation, dans lesquelles des modes de fonctionnement d'organes fonctionnels du véhicule sont modifiés ou modifiables, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un générateur de faisceau laser et au moins un élément optique diffracteur, le générateur de faisceau laser et le ou les éléments optiques diffracteurs étant solidaires pour l'un du rotor et pour l'autre 10 du stator, et disposés dans le logement central tubulaire de sorte que dans au moins une des positions d'indexation du rotor un faisceau laser issu du générateur de faisceau laser est incident au niveau du au moins un élément optique diffracteur pour générer une image qui est projetée sur la surface frontale translucide. L'interface obtenue présente alors une surface frontale sur laquelle un symbole 15 changeant avec la position d'indexation du rotor de la molette est obtenu, sans recourir à un écran coûteux. L'interface peut alors présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. La surface frontale translucide est une surface en polycarbonate dépoli. 20 Le stator comporte un circuit imprimé, le au moins un générateur de faisceau laser est disposé sur le circuit imprimé, et les éléments optiques diffracteurs sont solidaires du rotor. Les éléments optiques diffracteurs comprennent un élément transparent à micro-motifs en relief, formant une image par diffraction, bidimensionnelle et projetée 25 sur la surface frontale translucide. Les micro-motifs sont des microgravues. Les micro-motifs sont issus du moulage des éléments. Les éléments optiques diffracteurs sont disposés en motif annulaire, et elle comporte un seul générateur de faisceau laser devant lequel les éléments optiques 30 diffracteurs défilent lors de la rotation du rotor. Un élément optique diffracteur est associé à chacune des positions d'indexation, et projette une image associée au paramètre, sélectionné, modifié ou modifiable dans chaque position d'indexation. -3- Elle comporte plusieurs générateurs de faisceaux lasers de différentes longueur d'onde correspondant à des canaux chromatiques, et une pluralité d'éléments optiques diffracteurs recevant simultanément chacun un faisceau laser issu d'un des générateurs de faisceaux lasers et projetant des images diffractées qui se superposent 5 au niveau de la surface frontale translucide pour former une image en couleur. Les générateurs de faisceau laser sont au nombre de trois, et correspondent à trois canaux chromatiques rouge, vert et bleu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des 10 dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente schématiquement un intérieur de véhicule avec une interface selon l'invention, la figure 2 représente une molette de l'interface en vue en perspective, la figure 3 représente l'arrangement de différents éléments optiques diffracteurs et des symboles qu'ils génèrent, la figure 4 est une vue en coupe d'un mode de réalisation de molette selon l'invention, - les figures 5a et 5b illustrent deux configurations optiques possibles pour l'interface, - la figure 6 est une vue en coupe d'un mode de réalisation de molette configuré pour afficher des images en couleur. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations. Pour la discussion qui suit, afin de fournir une orientation et une indexation des couches composant l'interface, la surface apparente de ladite interface est désignée comme étant « extérieure » et/ou « supérieure. » On peut en effet orienter l'interface et en particulier la surface frontale du rotor qu'elle comporte de sorte à être sensiblement -4- horizontales dans un plan xy, avec les éléments invisibles pour l'utilisateur orientés vers le bas selon un axe z défini vertical bien que sa disposition finale puisse être différente (voir figure 1). Les termes tels que « intérieur » « extérieur » « au-dessus » « au-dessous » et 5 équivalents sont donnés, en l'absence de précision autre, en respectant cette orientation. La figure 1 montre des éléments d'une partie avant d'habitacle de véhicule automobile. L'habitacle comprend notamment un siège conducteur noté C disposé derrière 10 un volant 60 et un panneau avant 61 (aussi appelé planche de bord), un siège passager noté P, un rétroviseur intérieur 62, un module de plafonnier 63 aussi appelé dôme placé à proximité du rétroviseur intérieur 62 dans la partie centrale haute de la partie avant de l'habitacle et une console centrale 64 située entre les deux sièges C, P de la partie avant de l'habitacle. 15 L'habitacle comporte une interface 1 notamment propre à être logée dans le panneau avant 61 du véhicule. Bien entendu, l'interface 1 peut également être disposée à d'autres endroits de l'habitacle comme par exemple au niveau de la console centrale 64 ou tout autre endroit adapté. Une telle interface 1 permet la commande d'au moins une fonction d'un organe 20 de véhicule automobile telle que la commande des fonctions d'un système de climatisation, d'un système audio, d'un système de téléphonie ou encore d'un système de navigation. Cette interface 1 peut également servir pour les commandes de lève-vitres, de positionnement des rétroviseurs extérieurs ou encore pour le déplacement de sièges motorisés ou pour commander des lumières intérieures, un verrouillage central, 25 un toit ouvrant, les feux de détresse ou les lumières d'ambiance. L'interface 1 permet par exemple à l'utilisateur une sélection par défilement dans une liste ou une modification d'une valeur de paramètre ou une validation d'une sélection. Elle permet par exemple à l'utilisateur de sélectionner une adresse postale de destination ou un nom dans un répertoire, les réglages du système de climatisation 30 ou la sélection d'une piste musicale dans une liste. L'interface 1 comporte au moins un organe de commande, ici une molette rotative 2, que l'utilisateur met en rotation entre plusieurs positions d'indexation, dans lesquelles des paramètres de fonctionnement ou d'affichage de différents organes -5- fonctionnels du véhicule. La figure 2 montre une vue plus détaillée de la molette rotative 2 de l'interface 1. La molette 2 comporte un rotor 3, que l'utilisateur met en rotation par rapport à un stator 5, solidaire de la console centrale 64 du véhicule. Le stator 5 est ici une portion 5 de la façade de la console centrale 64 du véhicule. Le rotor 3 de la molette rotative 2 est de forme générale tubulaire, avec une surface frontale 7, ici circulaire, sur laquelle un symbole 9 est affiché. Le rotor 3 est creux, et présente en son intérieur un logement, lui-même tubulaire. La surface frontale 7 peut notamment être un écran en verre ou polycarbonate 10 dépoli, de sorte qu'une image projetée de l'intérieur soit visible de l'extérieur. L'utilisateur déplace le rotor 3 en rotation entre plusieurs positions d'indexation, dans lesquelles différents paramètres sont modifiés ou modifiables. Les positions d'indexation sont déterminées par un dispositif d'indexation 11, qui assure éventuellement aussi le guidage en rotation du rotor 3. Pour ce faire, le 15 dispositif d'indexation 11 peut notamment comporter un palier rotatif, en particulier un roulement à billes, qui assure le guidage en rotation, et une pluralité d'aimants dont une partie est solidaire du rotor 3 et l'autre partie du stator 5, qui est ici solidaire de la console centrale 64 une fois l'interface 1 montée. En répartissant régulièrement les aimants solidaires du rotor 3 et du stator 5 sur 20 un contour circulaire, il est possible de générer des positions d'indexation stables et un retour haptique lors de la rotation du rotor 3 entre les positions d'indexation. En alternative, l'indexation peut être assurée par des dispositifs à cliquet, des billes poussées par des ressorts dans des renfoncement etc. Les positions d'indexation correspondent à des options, des organes fonctionnels 25 ou des paramètres particuliers, qui sont sélectionnés ou modifiés par la rotation du rotor 3 entre les différentes positions d'indexation. Par exemple, dans le cadre d'une interface 1 avec une molette rotative 2 et un écran tactile S associé, chaque position d'indexation du rotor 3 peut correspondre à un organe fonctionnel particulier du véhicule dont les paramètres sont alors accessibles 30 sur l'écran tactile S. Par exemple une position correspond au climatiseur, une autre au système audio, une autre à l'assistant de navigation et ainsi de suite. Lorsque le rotor 3 est dans une de ces positions, les paramètres de l'organe fonctionnel associé sont accessibles et modifiables au moyen de l'écran tactile S -6- adjacent. Par exemple, avec le rotor 3 dans la position d'indexation correspondant au climatiseur, l'écran tactile S peut afficher un menu proposant de baisser ou monter la température de consigne pour l'habitacle, l'intensité d'une soufflerie, et/ou de sélectionner une sortie d'air privilégiée. L'utilisateur interagit alors avec l'écran tactile 5 pour régler le climatiseur. Si le rotor 3 est tourné dans la position correspondant au système audio, l'écran tactile S peut afficher un menu proposant par exemple d'allumer ou éteindre la lecture de média, la sélection d'une source de média (lecteur mp3, radio, appareil connecté en réseau), de modifier l'intensité du signal sonore, de modifier le spectre audio amplifié 10 du signal diffusé. La molette rotative 2 comporte en outre un circuit imprimé 13, situé sous la façade de la console centrale 64 du véhicule, et sensiblement parallèle à ladite façade. Le circuit imprimé 13 peut servir de support à une électronique de positionnement et de commutation, qui détermine la position en rotation du rotor 3 et 15 modifie le fonctionnement de l'écran, l'icône ou élément sélectionné et/ou des organes fonctionnels du véhicule. Par exemple, le circuit imprimé 13 peut comporter un ou plusieurs capteur à effet Hall, et le rotor 3 peut comporter un aimant, d'orientation radiale et tournant avec le rotor. Le ou les capteurs à effet Hall détectent alors la position de l'aimant, et donc du 20 rotor 3. Le circuit imprimé 13 comporte un générateur de faisceau laser, ici sous forme d'une diode laser 15. La diode laser 15 est par exemple une diode VCSEL (« vertical cavity surface emitting laser » ou laser à cavité verticale émettant par sa surface), qui génère un faisceau laser monochromatique 15a (dispersion en longueur d'onde de 25 l'ordre de 5nm). Le rotor 3 comporte une pluralité d'éléments optiques diffracteurs 17, répartis sur un tracé annulaire, dans le logement tubulaire formé dans le rotor 3. Les éléments optiques diffracteurs 17 sont disposés en motif circulaire, de telle sorte que l'un d'entre eux intersecte le faisceau laser 15a généré par la diode laser 15 lorsque le rotor 3 30 adopte une position d'indexation, et que les différents éléments optiques diffracteurs 17 défilent devant la diode laser 15 lors de la rotation du rotor 3. D'autres modes de réalisation sont possibles avec des éléments diffracteurs 17 disposés le long de segments radiaux, mais un tel dispositif requiert alors une pluralité -7- de diodes laser 15, à des distances radiales différentes de l'axe de rotation ou bien une diode laser 15 mobile radialement. Les éléments optiques diffracteurs 17 génèrent une image holographique bidimensionnelle à partir du faisceau laser 15a intersecté, projetée sur la surface 5 frontale translucide 7 pour former le symbole 9. Les éléments optiques diffracteurs 17 peuvent notamment comporter des éléments transparents (p. ex. en polycarbonate) dans lesquels des microgravures sont réalisées, formant des motifs interférométriques, qui, une fois éclairés par un faisceau laser 15a incident et cohérent, forment par diffraction l'image bidimensionnelle 10 projetée. Ainsi, lorsque le rotor 3 adopte une position d'indexation, un symbole 9 spécifique à la position d'indexation peut être affiché sur la surface frontale 7. Un autre mode de réalisation est obtenu en solidarisant la diode laser 15 au rotor 3, tandis que les éléments optiques diffracteurs 17 sont fixés sur le stator 5. Un ensemble d'éléments optiques diffracteurs 17, ainsi que les symboles 9 15 correspondant sont représentés en vue de dessus (axiale) en figure 3. Comme visible en figure 3, les éléments optiques diffracteurs 17 sont répartis sur un motif annulaire, concentrique au rotor 3. Ils sont en particulier en nombre correspondant aux positions d'indexation, ici huit. Chacun des éléments optiques diffracteurs 17 génère, lorsqu'il reçoit un faisceau 20 laser 15a de la diode laser 15, un symbole particulier, correspondant à un organe fonctionnel du véhicule, et dont le fonctionnement peut être modifié à l'aide de l'écran tactile de l'interface 1 lorsque le rotor 3 est disposé dans la position d'indexation associée audit organe fonctionnel. Par exemple, en partant de l'élément optique diffracteur 17 en haut à gauche de 25 la figure 3 et en suivant le sens de rotation antihoraire, le premier élément optique diffracteur 17 génère une image en forme de note de musique, par exemple pour signifier que, une fois le rotor dans la position d'indexation associée, l'utilisateur peut modifier les paramètres du dispositif audio tels que la piste en cours de lecture ou la source de média. 30 L'élément optique diffracteur 17 suivant (dans le sens antihoraire) génère une image d'un téléphone, correspondant à un menu de téléphonie. Lorsque le rotor 3 est dans la position où cet élément optique diffracteur 17 reçoit le faisceau laser 15a, un menu avec des options telles que décrocher, appeler un contact, régler le volume -8- sonore des appels et autres sont accessibles, par exemple via l'écran tactile S de l'interface 1. L'élément optique diffracteur 17 suivant (toujours dans le sens antihoraire) génère une image d'une carte avec un repère, correspondant à un assistant de 5 navigation. Lorsque le rotor 3 est dans la position où cet élément optique diffracteur 17 reçoit le faisceau laser 15a, l'écran tactile S de l'interface 1 affiche un assistant de navigation. D'autres exemples de motifs 9 sont représentés : une icône P de « parking » correspondant par exemple aux options disponibles à l'arrêt (frein de parking, options 10 de verrouillage etc.), une icône de haut parleur, correspondant par exemple à un volume sonore global, un plafonnier, correspondant par exemple aux options d'éclairage ambiant de l'habitacle. D'autres modes de réalisation, dépendant des capacités et équipements du véhicule sont bien sûr aussi envisagés. Lors du basculement entre deux positions d'indexation, la diode laser 15 est en 15 particulier brièvement éteinte, afin d'éviter la génération d'images partielles et que le faisceau laser 15a non-diffracté n'atteigne la surface frontale 7. La figure 4 est une vue en coupe du rotor 3 de l'interface 1, avec la diode laser 15. En figure 4 on peut voir que les éléments optiques diffracteurs 17 sont portés par 20 un support 19, relié aux parois axiales du rotor 3. Le support 19 peut en particulier être réalisé par moulage de plastique, et/ou venir de matière avec le corps tubulaire du rotor 3. Le support 19 comporte notamment un corps annulaire avec des emplacements destinés à recevoir les éléments optiques diffracteurs 17. Les éléments optiques diffracteurs 17 sont alors insérés, collés ou clipsés dans les emplacements 25 dédiés du support 19 à l'assemblage de l'interface 1. Dans un mode de réalisation non représenté, le support et les éléments sont d'une pièce. Le support 19 oriente les éléments optiques diffracteurs selon un axe légèrement incliné, et la diode laser est elle aussi inclinée selon cet axe. Selon un mode de réalisation non représenté, les éléments optiques et la diode laser ne sont pas inclinés. 30 Les éléments optiques diffracteurs sont représentés plus en détail en figure 5a et 5b, avec les diodes laser 15 et une lentille collimatrice 21. En figure 5a, la diode laser 5, de la lentille collimatrice 21 et l'élément optique diffracteur 17 sont alignés selon un axe optique axial, sommairement perpendiculaire à -9- la surface frontale 7, et en figure 5b l'axe optique de la diode laser 5, de la lentille collimatrice 21 et de l'élément optique diffracteur 17 est incliné. Le faisceau laser 15a issu de la diode laser 15 est en particulier conique. Le faisceau laser 15a est rendu rectiligne par la lentille collimatrice 21, qui est par 5 exemple une lentille polymère intégrée à la diode laser 5, ou bien à l'élément optique diffracteur 17. L'élément optique diffracteur 17 est illuminé par le faisceau laser 15a collimaté. A partir de la lumière du faisceau laser 15a collimaté, l'élément optique diffracteur 17 génère une pluralité d'images par diffraction (les trois premiers ordres 0, 1 et -1 sont 10 représentés en figure 5a et 5b), le long de directions différentes où les conditions de Bragg sont vérifiées avec un ordre différent. En figure 5b, l'ordre -1 ou 1 est utilisé pour générer l'image. Les ordres non-utilisés pour générer l'image, en particulier l'ordre 0 (figure 5a), sont alors bloqués, par exemple par des parois opaques ou absorbantes intégrées au 15 support 19. La configuration de la figure 5b est notamment indiquée dans le cas du mode de réalisation des figures 2 et 4, où les éléments optiques diffracteurs 17 sont excentrés par rapport à l'axe de rotation du rotor 3. La configuration de la figure 5a permet cependant d'améliorer la luminosité et est indiquée si l'inclinaison du circuit imprimé 13 20 ou de la diode laser 15 est impossible ou trop coûteux. Dans la configuration de la figure 5a, une tache lumineuse risque toutefois d'apparaître au milieu de l'image du fait de la dispersion en longueur d'onde du rayonnement, ce qui peut nécessiter l'utilisation d'un filtre, en particulier interférométrique, disposé en particulier au niveau de la diode laser 15 ou de la lentille 25 collimatrice 21. La figure 6 illustre un mode de réalisation adapté à la génération d'images en couleur. Pour ce faire, l'interface 1 comporte pour chaque position d'indexation une pluralité de générateurs de faisceaux lasers 15 de différentes longueur d'onde 30 correspondant à des canaux chromatiques, et une pluralité d'éléments optiques 17 recevant chacun un faisceau laser issu d'un des générateurs de faisceaux lasers et projetant des images diffractées qui se superposent au niveau de la surface frontale pour former une image en couleur. -10- En particulier, le mode de réalisation de la figure 6 comporte trois diodes laser 15R, 15G, 15B, alignées radialement sur le circuit imprimé 13 (non représenté), et trois éléments optiques diffracteurs 17R, 17G, 17B. Le faisceau laser issu de chacune des diodes laser 15R, 15G, 15B est incident simultanément sur un des éléments optiques 5 diffracteurs 17R, 17G, 17B lui correspondant. Les diodes laser 15R, 15G, 15B correspondent en particulier aux canaux chromatiques RGB ou rouge, vert, bleu, et produisent avec les éléments optiques diffracteurs 17R, 17G, 17B les composantes de l'image selon les trois canaux chromatiques, qui forment, par superposition, l'image en couleur. 10 L'invention permet donc de générer des images sur une surface 7 frontale de rotor 3 de molette 2 d'interface 1, qui changent en fonction de la position d'indexation adoptée par le rotor 3. La solution proposée est en particulier relativement peu coûteuse, compacte et efficace en terme d'énergie utilisée pour l'affichage. REVENDICATIONS1. Interface (1), en particulier pour habitacle de véhicule automobile, pour la commande d'au moins une fonction d'un organe de véhicule automobile, comportant au moins un organe de commande (2) comprenant : un rotor (3), mobile en rotation par rapport à un stator (5), comportant une surface frontale (7) translucide et un logement central tubulaire, 0 un dispositif d'indexation (11) définissant une pluralité de positions d'indexation, dans lesquelles des modes de fonctionnement d'organes fonctionnels du véhicule sont modifiés ou modifiables, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un générateur de faisceau laser (15) et au moins un élément optique diffracteur (17), le générateur de faisceau laser (15) et le ou les éléments optiques diffracteurs (17) étant solidaires pour l'un du rotor (3) et pour l'autre du stator (5), et disposés dans le logement central tubulaire de sorte que dans au moins une des positions d'indexation du rotor (3) un faisceau laser (15a) issu du générateur de faisceau laser (15) est incident au niveau du au moins un élément optique diffracteur (17) pour générer une image qui est projetée sur la surface frontale translucide (7). 2. Interface selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface frontale translucide (7) est une surface en polycarbonate dépoli. 3. Interface selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le stator comporte un circuit imprimé (13), en ce que le au moins un générateur de faisceau laser (15) est disposé sur le circuit imprimé (13), et en ce que les éléments optiques diffracteurs (17) sont solidaires du rotor (3). 4. Interface selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments optiques diffracteurs (17) comprennent un élément transparent à micro-motifs en relief, formant une image par diffraction, bidimensionnelle et projetée sur la surface frontale translucide (7). 5. Interface selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments optiques diffracteurs (17) sont disposés en motif annulaire, et en ce qu'elle comporte un seul générateur de faisceau laser (5) devant lequel les éléments optiques diffracteurs défilent lors de la rotation du rotor (3) -12- 6. Interface selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un élément optique diffracteur (17) est associé à chacune des positions d'indexation, et projette une image associée au paramètre sélectionné, modifié ou modifiable dans chaque position d'indexation. 5 7. Interface selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comporte plusieurs générateurs de faisceaux lasers (15R, 15G, 15B) de différentes longueur d'onde correspondant à des canaux chromatiques, et une pluralité d'éléments optiques diffracteurs (17R, 17G, 17B) recevant simultanément chacun un faisceau laser issu d'un des générateurs de 10 faisceaux lasers (15R, 15G, 15B) et projetant des images diffractées qui se superposent au niveau de la surface frontale translucide (7) pour former une image en couleur. 8. Interface selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les générateurs de faisceau laser (15R, 15G, 15B) sont au nombre de trois, et 15 correspondent à trois canaux chromatiques rouge, vert et bleu.