Brevet FR3101579A1 — publié le 20210409

Un combiné interactif d’instruments pour planche de bord comprend : un écran (2) produisant un faisceau lumineux (L); une lame (3) partiellement transparente orientée de manière à réfléchir au moins une partie du faisceau lumineux en direction d’une zone d’observation (Z) formant ainsi une image virtuelle (I); une surface opaque (4) exposée en direction de la zone d’observation (Z), située dernière la lame (3) par rapport à la zone d’observation (Z); au moins un capteur de proximité (6) permettant de déterminer la position d’un doigt placé sur la lame (3). Ce combiné interactif permet à l’utilisateur d’interagir, en fonction des indications qui lui sont transmises par l’image virtuelle (I), avec le véhicule en rendant la lame (3) tactile. Figure pour l’abrégé : Fig 1. Combiné interactif d’instruments et procédé d’interaction associé La présente invention concerne le domaine technique de l’affichage d’informations sur les planches de bord, notamment au sein des véhicules (en particulier les véhicules automobiles). La présente invention concerne en particulier un combiné interactif d’instruments, par exemple pour planches de bord de véhicule, et un procédé d’interaction associé. Les planches de bord des véhicules (en particulier les véhicules automobiles) sont très souvent équipées d’un combiné d’instruments comprenant un écran permettant au conducteur du véhicule de visualiser des informations relatives au fonctionnement du véhicule ou à un trajet emprunté. Généralement, elles comprennent un panneau de contrôle (qui peut être l’écran lui-même si ce dernier est tactile) permettant d’interagir avec le calculateur du véhicule. Une façon élégante de faire disparaitre l’écran de ce combiné d’instrument consiste à fabriquer une image virtuelle, de type fantôme de Pepper, à l’aide d’une lame partiellement transparente. Malheureusement les possibles boutons poussoirs classiquement utilisés réduiraient fortement l’esthétisme apportée à la planche de bord par l’utilisation d’une lame partiellement transparente. De plus, le fait d’utiliser une image virtuelle conduit naturellement à avoir une parallaxe importante, il est donc difficile de dissocier l’affiche de la zone avec laquelle l’utilisateur peut interagir. Dans ce contexte, l’invention concerne un combiné interactif d’instruments pour planche de bord comprenant un écran produisant un faisceau lumineux ; une lame partiellement transparente orientée de manière à réfléchir au moins une partie du faisceau lumineux en direction d’une zone d’observation formant ainsi une image virtuelle ; une surface opaque exposée en direction de la zone d’observation, située derrière la lame par rapport à la zone d’observation ; et au moins un capteur tactile permettant de détecter la présence d’un doigt placé sur la lame. Ainsi, la lame du combiné, servant habituellement uniquement à la formation de l’image virtuelle, est rendue tactile par l’ajout d’un capteur. L’utilisateur peut donc interagir avec le combiné, bien que les informations lui soient transmises grâce à une image virtuelle. De plus, la zone d’interaction et la zone d’affichage se superposent, évitant ainsi à l’utilisateur d’accommoder rapidement des objets se trouvant à différentes distances. Selon d’autres caractéristiques envisageables à titre optionnel : - un système d’éclairement est disposé de manière à éclairer au moins une des tranches de la lame ; - la lame possède au moins un bord dépoli de manière à diffuser la lumière produite par ledit système d’éclairement vers au moins une zone illuminée et en direction (notamment) de la zone d’observation ; - ladite zone illuminée (c’est-à-dire diffusant ladite lumière du système d’éclairement) correspond à une zone d’interaction où la présence d’un doigt est détectable par le capteur ; - le faisceau lumineux est polarisé selon une direction de polarisation ; - la lame présente un coefficient de réflexion supérieur à 15% pour la lumière polarisée selon ladite direction de polarisation et/ou un coefficient de réflexion inférieur à 15% pour la lumière polarisée selon une direction perpendiculaire à ladite direction de polarisation ; - la lame présente un coefficient de réflexion inférieur à 45% pour la lumière polarisée selon ladite direction de polarisation. Selon un mode de réalisation particulier, on peut prévoir par exemple que le capteur comprend au moins un ensemble de détection comprenant un émetteur infrarouge et un récepteur infrarouge. Selon un autre mode de réalisation particulier, on peut prévoir par exemple que le capteur comprend au moins un capteur capacitif. L’invention propose également un procédé d’interaction, entre l’utilisateur et le véhicule, à partir d’un combiné tel que proposé ci-dessus, comprenant les étapes suivantes : - affichage d’une indication visible par l’utilisateur sur l’image virtuelle, - illumination des zones d’interaction, - détection d’un doigt par le capteur. Dans certains modes de réalisation, le procédé d’interaction précité peut être complété par les étapes suivantes : - affichage d’une confirmation de détection visible par l’utilisateur sur l’image virtuelle, - fin de l’illumination des zones d’interaction, - transmission de l’entrée utilisateur au véhicule, par exemple à une unité électronique de commande. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où : représente une planche de bord comprenant un combiné interactif d’instruments permettant la réalisation d’une image virtuelle, représente la lame équipée d’un système d’éclairement disposé de manière à éclairer une des tranches de la lame, représente le combiné interactif d’instrument comprenant des capteurs selon un premier mode de réalisation, représente le combiné interactif d’instrument comprenant des capteurs selon un deuxième mode de réalisation, représente une séquence d’étapes permettant l’interaction entre l’utilisateur et le véhicule. On décrit dans la suite deux modes de réalisation d’un combiné interactif pour planche de bord. Les éléments communs à plusieurs modes de réalisation seront désignés dans la suite par la même référence numérique, quel que soit le mode de réalisation concerné. Dans ces deux modes de réalisation, un écran 2 est intégré à une planche de bord 1 et produit un faisceau lumineux L en direction d’une lame 3 partiellement transparente. Un ou des capteur(s) 6 permet(tent) de détecter la présence du doigt de l’utilisateur, ici le conducteur du véhicule, sur la lame 3. Un processeur (par exemple un microprocesseur), non représenté sur les figures, est programmé pour piloter les capteurs. En pratique, ce processeur peut équiper une unité électronique de commande ayant éventuellement d’autres fonctionnalités que celles décrites ci-dessous. Comme représenté en figure 1, la lame 3 est interposée entre une surface opaque 4 et une zone d’observation Z où est placé l’œil O de l’utilisateur en position de conduite. La lame 3 est par ailleurs orientée de sorte que le faisceau lumineux L soit réfléchi (en partie et par la lame 3), selon une direction D, en direction de la zone d’observation Z de manière à former une image virtuelle I pour l’œil O du conducteur. L’image virtuelle I contient des informations destinées au conducteur du véhicule, par exemple sous forme de symboles réglementaires et/ou d’un indicateur de vitesse et/ou d’un indicateur de régime-moteur et/ou d’un indicateur de défaut et/ou de schémas de direction. L’écran 2 est par exemple un écran à cristaux liquides (couramment désigné " écran LCD " pour " Liquid Crystal Display "). Avantageusement, l’écran 2 comprend au moins un polariseur, de sorte que le faisceau lumineux L produit en sortie de l’écran 2 est polarisé selon une direction de polarisation donnée. Le faisceau lumineux L est par exemple polarisé P, c’est-à-dire que la direction de polarisation du faisceau lumineux L est parallèle à son plan d’incidence sur la lame 3 (à savoir ici située dans un plan vertical contenant la direction d’avancement du véhicule). En variante, le faisceau lumineux L pourrait être polarisé S, c’est-à-dire que la direction de polarisation du faisceau lumineux L est orthogonale à son plan d’incidence sur la lame 3 (à savoir ici orthogonale à un plan vertical contenant la direction d’avancement du véhicule). La lame 3 comprend un corps globalement transparent (réalisé par exemple en verre, en céramique transparente ou en matière plastique transparente telle que le polycarbonate ou le polyméthacrylate de méthyle) et, sur sa face tournée vers l’afficheur 2 et la zone d’observation Z, un film de réflexion partielle. Ce film est par exemple une variation de structures multicouches telle que celle utilisée dans les miroirs polarisants réfléchissants (ou RPM pour " Reflective Pol ari za tion Mirror ") ou les films pour pare-brise combineur (ou WCF pour " Windshield Combiner Film "), produits par exemple par la société 3M®. De préférence, le film précité est choisi de sorte que la lame 3 présente (au niveau du film) un coefficient de réflexion supérieur à 15% pour la lumière polarisée selon la direction de polarisation du faisceau lumineux polarisé et un coefficient de réflexion inférieur à 15% pour la lumière polarisée perpendiculairement à la direction de polarisation du faisceau lumineux polarisé L de sorte que la lame 3 laisse passer ( i.e. transmet), au moins au niveau de son interface située du côté de l’écran 2 et de la zone d’observation Z, la quasi-totalité de la lumière polarisée perpendiculairement à la direction de polarisation du faisceau lumineux polarisé L. De préférence, le coefficient de réflexion est inférieur à 45% pour la lumière polarisée selon la direction de polarisation du faisceau polarisé L de sorte que le coefficient de réflexion moyen (toutes polarisations confondues) est peu élevé (inférieur à 30% et compris en pratique entre 10% et 30%). De cette manière, la lame 3 sera peu visible par le conducteur. Dans l’exemple décrit ici, le faisceau lumineux L forme un angle droit avec la direction D de sa propagation ultérieure en direction de la zone d’observation Z. La lame 3 forme donc un angle de 45° avec le faisceau lumineux L et avec la direction D pour obtenir la réflexion du faisceau lumineux L selon la direction D. Comme présenté en figure 2, la lame 3 a une forme générale parallélépipédique et possède quatre tranches (à savoir les quatre côtés de plus petite surface de la lame 3). La lame 3 est maintenue par au moins une de ces tranches qui est fixée au tableau de bord 1, ici par une seule tranche. Un système d’éclairement 5 est disposé de manière à éclairer une des tranches ; ce système d’éclairement 5 est ici situé dans la planche de bord 1 et éclaire la lame 3 par une des quatre tranches susmentionnées, ici la tranche précitée fixée à la planche de bord 1. Certaines parties des tranches de la lame 3 sont dépolies. Ces parties sont nommées bords dépolis 31 dans la suite et assurent la diffusion de la lumière provenant du système d’éclairement 5, comme expliqué ci-dessous. La lumière issue du système d’éclairement 5 pénètre dans la lame 3 par une tranche, ici comme déjà indiqué la tranche précitée fixée à la planche de bord 1, et se propage dans la lame 3. Ladite lumière n’est donc pas directement visible par l’utilisateur car elle n’est pas orientée vers la zone d’observation Z. Ladite lumière se propage dans la lame 3 (en subissant éventuellement des réflexions à l’intérieur de la lame 3) notamment jusqu’à au moins un des bords dépolis 31. La lame 3 est donc utilisée ici comme guide de lumière pour la lumière émise par le système d’éclairement 5. Les bords dépolis 31 diffusent ladite lumière dans toutes les directions de l’espace, dont la direction D, ce qui entraine l’illumination, pour l’utilisateur, de zones illuminées 32 à la surface de la lame 3. Ces zones illuminées 32 identifient (comme expliqué ci-après) des zones d’interaction possible entre l’utilisateur et la lame 3. Dans l’exemple décrit ici, les deux coins de la lame 3 qui ne sont pas fixés à la planche de bord 1, possèdent des bords dépolis 31, ce qui permet d’identifier deux zones d’interaction. Avantageusement, les zones illuminées 32 identifiant les zones d’interaction correspondent à des zones où la présence d’un doigt peut être détecté par le ou les capteur(s) 6. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le ou les capteur(s) 6 comprend (comprennent) un ensemble de détection 61 constitué d’au moins un émetteur infrarouge et d’au moins un récepteur infrarouge. Ledit émetteur émet un signal infrarouge parcourant la lame 3 et se réfléchissant sur au moins une surface définie comme une zone d’interaction. Le signal infrarouge réfléchi est mesuré par le récepteur infrarouge susmentionné. Le contact du doigt de l’utilisateur sur lame 3 modifie la nature de la réflexion du signal infrarouge. Il en résulte une modification du signal infrarouge capté (mesuré) par ledit récepteur. L’analyse dudit signal, capté par le récepteur, par le processeur permet de déterminer la présence ou non d’un doigt au contact de la surface de la lame 3 définie comme une zone d’interaction. Dans l’exemple décrit ici, deux ensembles de détection 61, constitués chacun d’au moins un émetteur infrarouge et d’au moins un récepteur infrarouge, sont positionnés contre la même tranche de la lame 3 que le système d’éclairement 5. Chaque ensemble de détection 61 est positionné de manière de détecter le contact d’un doigt sur la zone illuminée 32 qui lui fait face. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le ou les capteurs 6 sont de type capacitif. Ici, le ou les capteurs 6 comprennent au moins une antenne 62. La ou les antenne(s) 62 peu(ven)t être collée(s) ou sérigraphiée(s) sur les tranches de la lame 3. La présence d’un corps conducteur, ici le doigt de l’utilisateur, dans le voisinage proche de l’antenne 62 (quelques centimètres, par exemple de 0 à 2 cm) modifie la capacité de l’antenne 62. Cette modification, mesurée par le processeur – par exemple comme un changement de la fréquence de résonnance du circuit comprenant l’antenne 62, permet de déterminer la proximité d’un doigt par rapport à l’antenne 62. La ou les antennes 62 peuvent être simples ou multiples. Dans l’exemple décrit ici, deux antennes simples 62 sont positionnées le long des tranches de la lame 3 perpendiculaires à celle illuminée par le système d’éclairement 5. Chacune des antennes 62 permet de détecter la présence d’un doigt sur la zone illuminée 32 qui lui est adjacente. On propose donc ici de combiner une indication, portée par le flux lumineux L générée par l’écran 2 et affichée par réflexion sur la lame 3, par exemple sous la forme d’une icône, avec un éclairage, effectué par la tranche, d’au moins une zone d’interaction accessible par l’utilisateur. On décrit à présent en référence à la figure 5 un procédé envisageable d’interaction entre le véhicule et l’utilisateur au moyen du combiné interactif d’instruments pour planche de bord tel que décrit précédemment. Ce procédé débute par une étape E2 au cours de laquelle le processeur commande l’écran 2 de sorte que l’écran 2 génère un faisceau lumineux L produisant (par réflexion sur la lame 3) une image virtuelle I pour l’utilisateur, cette image virtuelle I comprenant une indication. Le processeur peut alors commander à l’étape E4 la mise en fonctionnement du système d’éclairement 5 de sorte que le système d’éclairement 5 éclaire la tranche de la lame 3 mentionnée plus haut ; la diffusion de la lumière par les bords dépolis 31 définit ainsi au moins une zone d’interaction accessible à l’utilisateur. Lorsque l’utilisateur (ici le conducteur du véhicule) souhaite interagir avec le combiné interactif d’instruments, par exemple en réponse à l’indication susmentionnée, il approche son doigt de la zone illuminée 32 de son choix (qui correspond à une zone d’interaction). Le contact du doigt sur la lame 3 est détecté, à l’étape E6, par le capteur 6 positionné de manière à couvrir la zone d’interaction concernée. On peut prévoir qu’à détection du doigt par ce capteur 6, une confirmation de la détection du doigt est transmise à l’utilisateur par une autre indication visible sur l’image virtuelle I (étape E8). Le processeur peut alors commander l’arrêt du système d’éclairement 5 (étape E10). L’entrée utilisateur (c’est-à-dire le choix indiqué par la zone d’interaction dans laquelle le doigt a été détecté) peut alors par exemple être transmise par le processeur à une (autre) unité électronique (ou calculateur) du véhicule (étape E12). Combiné interactif d’instruments pour planche de bord comprenant : un écran (2) produisant un faisceau lumineux (L); une lame (3) partiellement transparente orientée de manière à réfléchir au moins une partie du faisceau lumineux (L) en direction d’une zone d’observation (Z) formant ainsi une image virtuelle (I); une surface opaque (4) exposée en direction de la zone d’observation (Z) et située dernière la lame (3) par rapport à la zone d’observation (Z); au moins un capteur tactile (6 ; 61 ; 62) conçu pour détecter la présence d’un doigt placé sur la lame (3). Combiné interactif d’instruments selon la revendication 1, dans lequel un système d’éclairement (5) est disposé de manière à éclairer au moins une des tranches de la lame (3). Combiné interactif d’instruments selon la revendication 2, dans lequel la lame (3) possède au moins un bord dépoli (31) de manière à diffuser la lumière produite par le système d’éclairement (5) vers au moins une zone illuminée (32) et en direction de la zone d’observation (Z). Combiné interactif d’instruments selon la revendication 3, dans lequel la zone illuminée (32) correspond à une zone d’interaction où la présence d’un doigt est détectable par le capteur (6 ; 61 ; 62). Combiné interactif d’instruments selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le capteur (6) comprend au moins un ensemble de détection (61) comprenant un émetteur infrarouge et un récepteur infrarouge. Combiné interactif d’instruments selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le capteur (6) comprend au moins un capteur capacitif (62). Combiné interactif d’instruments selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le faisceau lumineux (L) est polarisé selon une direction de polarisation et dans lequel la lame (3) présente un coefficient de réflexion supérieur à 15% pour la lumière polarisée selon ladite direction de polarisation et un coefficient de réflexion inférieur à 15% pour la lumière polarisée selon une direction perpendiculaire à ladite direction de polarisation. Combiné interactif d’instruments selon la revendication 7, dans lequel la lame (3) présente un coefficient de réflexion inférieur à 45% pour la lumière polarisée selon ladite direction de polarisation. Procédé d’interaction avec un véhicule à partir d’un combiné selon l’une des revendications 4 à 8 comprenant les étapes suivantes : e2) affichage d’une indication visible par l’utilisateur sur l’image virtuelle (I), e4) illumination des zones d’interaction, e6) détection d’un doigt par le capteur (6 ; 61 ; 62). Procédé d’interaction selon la revendication 9 comprenant, après la détection d’un doigt par le capteur (6 ; 61 ;62), les étapes suivantes : e8) affichage d’une confirmation de détection visible par l’utilisateur sur l’image virtuelle (I), e10) fin de l’illumination des zones d’interaction, e12) transmission de l’entrée utilisateur à une unité électronique.