Brevet FR3122000A1 — publié le 20221021

L’invention concerne une interface homme-machine (2) pour générer une image holographique afin de commander un équipement de confort installé dans une cabine (4), l’interface homme-machine comprenant : - une caméra (20) propre à capturer des images représentant un regard d’un occupant (26) , - une unité (24) de génération d’images comportant : a) un calculateur (22) propre à calculer la position de la localisation du regard de l’occupant à partir des images capturées, le calculateur étant adapté pour générer l’image holographique numérique en fonction de la position du regard de l’occupant, b) un modulateur spatial de lumière (28) recevant l’image holographique numérique générée, c) une source de lumière (30) éclairant le modulateur spatial de lumière, - un réflecteur (36) réfléchissant les faisceaux de lumière émis par le modulateur spatial de lumière dans une fenêtre de visualisation (33) pour former une image holographique positionnée entre le pare-brise et le siège. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1 Interface homme-machine holographique et véhicule associé Domaine technique de l’invention La présente divulgation concerne une interface homme-machine holographique. En particulier, la présente divulgation concerne une interface homme-machine holographique propre à commander des équipements de confort d’un véhicule automobile et un véhicule automobile équipé de cette interface. Etat de la technique antérieure Dans le domaine de l’aviation militaire, les collimateurs têtes hautes permettent d’afficher des images sur un miroir semi transparent à l’aide d’un projecteur. Ces images se superposent au paysage et permettent au pilote de surveiller en même temps son environnement et les données fournies par ces images. Des collimateurs têtes hautes ont également été développés pour l'automobile. Des informations relatives à la sécurité peuvent ainsi être projetées sur une lame semi-transparente ou sur le pare-brise du véhicule. Ces collimateurs têtes hautes projettent par exemple la distance de sécurité. Toutefois, les collimateurs têtes hautes ne peuvent que projeter des images à l’extérieur du véhicule. De plus, ces collimateurs ne permettent pas de commander des équipements de confort embarqués. Enfin, ces collimateurs sont couteux car il nécessite la mise en place d’une lame semi-transparente rétractable ou la fabrication d’un pare-brise spécifique comprenant une géométrie non parallèle des faces principales externes pour éviter la présence d’une double image. Présentation de l’invention Il serait avantageux de développer une interface homme-machine holographique qui permette de commander des équipements de confort embarqués et qui soit peu couteuse. Résumé de l’invention. La présente invention a pour objet une interface homme-machine holographique pour générer au moins une image holographique afin de commander au moins un équipement de confort installé dans une cabine, la cabine ayant un pare-brise, au moins un équipement de confort et au moins un siège configuré pour un occupant, l’interface homme-machine comprenant : - au moins une caméra propre à capturer des images représentant au moins un regard dudit occupant, - une unité de génération d’images comportant : a) un calculateur connecté à la caméra, le calculateur étant propre à calculer la position de la localisation du regard de l’occupant à partir des images capturées, le calculateur étant adapté pour générer ladite au moins une image holographique numérique pour commander ledit équipement de confort en fonction de la position du regard de l’occupant, b) un modulateur spatial de lumière connecté au calculateur pour recevoir ladite au moins une image holographique numérique générée, c) une source de lumière cohérente propre à éclairer le modulateur spatial de lumière, le modulateur spatial de lumière émettant des faisceaux de lumière, - un réflecteur adapté pour réfléchir les faisceaux de lumière émis par le modulateur spatial de lumière dans une fenêtre de visualisation afin de former ladite au moins une image holographique positionnée entre le pare-brise et le siège comme une interface de commande. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres. Selon un mode de réalisation, l’interface homme-machine comprend un dispositif de reconnaissance connecté à ledit au moins un équipement de confort, ledit dispositif de reconnaissance étant adapté pour reconnaitre au moins une position d’un doigt et/ou un geste de la main dudit occupant sur ladite au moins une image holographique, et à commander ledit au moins équipement de confort en fonction de ladite au moins une position et/ou un geste reconnu. Selon un mode de réalisation, la au moins une image holographique est visualisée à une distance de plus de 20 centimètres, et de préférence à moins de 50 centimètres dudit pare-brise. Avantageusement, l’image holographique visualisée est à une distance inférieure à la longueur d’un bras de sorte que l’occupant du siège peut facilement toucher l’image pour commander les équipements de confort. Selon un mode de réalisation, le réflecteur est constitué par une zone de réflexion du pare-brise du véhicule automobile, ledit pare-brise comporte une première face principale externe et une deuxième face principale externe opposée et parallèle à la première face principale externe. Avantageusement, ce dispositif fonctionne avec tout type de pare-brise. Il n’est pas nécessaire de fabriquer un pare-brise particulier ayant un angle de coin (en anglais « wedge angle ») pour éviter le dédoublement d’images. Il fonctionne quel que soit la courbure du pare-brise ou son inclinaison. Ce dispositif peut être simplement et économiquement ajouté à tout véhicule déjà existant. Il est également très économique pour les nouveaux véhicules car il ne nécessite pas la fabrication d’un pare-brise particulier. Selon un mode de réalisation, le réflecteur comprend une lame semi-transparente positionnée dans l’habitacle au droit du pare-brise. Selon un mode de réalisation, l’interface homme-machine comporte un système optique propre à agrandir ladite au moins une image holographique. Selon un mode de réalisation, l’interface homme-machine comporte un système réfléchissant orientable comprenant un miroir et un système d’orientation du miroir mobile selon deux axes perpendiculaires, le système d’orientation étant connecté au calculateur et recevant des commandes d’inclinaison du miroir en fonction de la position des pupilles localisées à partir des images capturées par la au moins une caméra. Selon un mode de réalisation, la cabine comporte un tableau de bord, la au moins une caméra étant fixée sur le tableau de bord au droit du siège. Selon un mode de réalisation, au moins un équipement de confort est un équipement parmi un dispositif de chauffage et/ou de climatisation, un dispositif de info-divertissement et un dispositif central de commande. Selon un mode de réalisation, l’interface homme-machine comprend en outre un dispositif haptique propre à donner un ressenti tactile et une perception kinesthésique lorsque l’occupant touche l’image holographique visualisée. L’invention concerne également un véhicule automobile ayant un pare-brise, au moins un équipement de confort et au moins un siège, caractérisé en ce qu’il comporte une interface homme-machine telle que décrite ci-dessus. Brève description des figures est une vue schématique d’une une interface homme-machine holographique selon la présente divulgation est une vue schématique de l’unité de génération d’image ; est une représentation d’une cabine dans lequel une image holographique est visible. Description détaillée de l’invention En référence à la , l’interface homme-machine 2 selon la présente divulgation peut équiper une cabine 4 d’un véhicule par exemple un véhicule automobile, un avion, un train ou un bateau. De façon classique, le véhicule équipé de l’interface homme-machine 2 comprend une cabine 4 délimitant un habitacle intérieur. Il comprend en outre un pare-brise 6, au moins un siège 14 agencé en vis-à-vis du pare-brise, un tableau de bord, un rétroviseur intérieur et des équipements de confort embarqués 8, 10, 12. Dans le mode de réalisation représenté sur la , le pare-brise 6 comporte une première face principale externe 16 et une deuxième face principale externe 18 opposée et parallèle à la première face externe 16. Le siège 14 est un siège situé à l’avant du véhicule. Le siège 14 peut être le siège conducteur ou le siège passager. Pour des raisons de simplification, la ne représente qu’un seul siège. Les équipements de confort 8, 10, 12 peuvent, par exemple, comprendre un dispositif de chauffage et/ou climatisation 8, un dispositif de info-divertissement 10, un dispositif central de commande 12. L’interface homme-machine 2 selon la présente divulgation comporte au moins une caméra 20, un calculateur 22 connecté à la caméra et une unité 24 de génération d’images. La caméra 20 est propre à capturer des images représentant au moins les pupilles d’une personne 26 assise sur le siège 14. Cette personne est appelée occupant dans la suite de la description. La caméra 20 peut être fixée au tableau de bord au droit de l’occupant du siège. En variante, la caméra 20 peut également être fixée au plafond de la cabine. En particulier, la caméra peut être située dans une position centrale, par exemple à côté du rétroviseur intérieur ou sur une console centrale. En variante, l’interface homme-machine 2 peut comporter plusieurs caméras. Le calculateur 22 est une unité centrale de traitement, tel qu'un processeur ou un microprocesseur. Le calculateur 22 peut être un appareil programmable qui utilise un logiciel, un circuit intégré spécifique (ASIC) ou une partie de l’unité de commande d’un moteur (ECU). Le calculateur 22 comporte une mémoire et un code exécutable permettant de mettre en œuvre un procédé de localisation de la position du regard de l’occupant du siège à partir des images capturées ainsi qu’un procédé de génération d’au moins une image holographique numérique en deux dimensions. Avantageusement, le procédé de localisation met en œuvre la technique de suivi du regard pour générer des images holographiques numériques avec des points focaux variables en fonction de la position du regard de l’occupant localisée. On évite ainsi les problèmes d’accommodation et de vergence pour l’occupant 26. Avantageusement, l’image holographique est une image binoculaire en couleur et en deux dimensions. L’unité 24 de génération d’images comporte un modulateur spatial de lumière (SLM) 28 connecté au calculateur 22 pour recevoir les images holographiques numériques générées par celui-ci, une source 30 propre à générer de la lumière cohérente, un système optique 32 grossissant et un système réfléchissant inclinable 34. Un exemple d’unité 24 de génération d’images a été représenté sur la . Dans cet exemple non limitatif, l’unité 24 de génération d’images comprend deux modulateurs SLM 28 et deux ensembles 30 de diodes électroluminescentes pour générer une image binoculaire droite et gauche. Les modulateurs SLM 28 sont par exemple du type liquide cristal sur silicium. Chaque ensemble de diodes électroluminescentes 30 comprend une diode électroluminescente rouge, une diode électroluminescente verte et une diode électroluminescente bleue. Chaque ensemble 30 est agencé à proximité d’un modulateur SLM et l’éclaire de sorte que le modulateur SLM 28 émet des rayonnements autour d’un axe optique traversé par le système optique 32 grossissant et le système réfléchissant inclinable 34. Le système optique 32 grossissant comprend un ensemble de lentilles fusionnant les images binoculaires générées par les modulateurs. Le système optique 32 grossissant est également configuré pour agrandir les images holographiques générées dans la fenêtre de visualisation 33. Le système réfléchissant orientable 34 comprend un miroir réfléchissant monté sur un système d’orientation du miroir mobile ou inclinable selon deux axes perpendiculaires. Le système d’orientation permet de déplacer les images holographiques dans la fenêtre de visualisation selon deux directions perpendiculaires représentées par les axes X et Y sur la . Le système réfléchissant orientable 34 est connecté au calculateur 22 qui lui transmet des commandes d’inclinaison du miroir en fonction de la position des pupilles localisées par la mise en œuvre du procédé de localisation à partir des images capturées par la caméra 20. En variante, les 2 sources 30 sont des sources lasers. L’interface homme 2 selon la présente divulgation comporte en outre un réflecteur 36 et un dispositif de reconnaissance 38. Le réflecteur 36 reçoit les rayonnements émis par le modulateur spatial de lumière, grossis par le système optique 32 et réfléchis par le système réfléchissant orientable 34, et les réfléchit dans la fenêtre de visualisation situé dans l’habitacle entre le pare-brise 6 et le siège 14. Ces rayonnements génèrent la visualisation d’au moins une image holographique par l’occupant du siège. Cette image holographique est positionnée entre le pare-brise et le siège, en particulier entre le pare-brise, et l’occupant assis sur le siège. Avantageusement, l’image holographique est visualisée à une distance de plus de 20 centimètres, et de préférence à moins de 50 centimètres du pare-brise Dit autrement, l’image holographique est visualisée à une distance de plus de 60 centimètres, et de préférence à moins de 80 centimètres du siège Avantageusement, ce positionnement de ou des images holographique(s) permet à l’occupant de toucher l’image holographique sans avoir besoin d’avancer son buste vers le tableau de bord. Selon le mode de réalisation illustré sur la , le réflecteur 36 est constitué par une zone de réflexion appartenant au pare-brise 6. Avantageusement, le pare-brise est un pare-brise classique qui ne comporte pas une géométrie non parallèle des faces principales externes. Selon une variante non représentée, le réflecteur 36 est constitué par une lame semi-transparente positionnée dans la cabine au droit du pare-brise et sensiblement parallèlement à celui-ci. Cette lame semi-transparente peut être rétractable dans la planche de bord ou fixe. Le dispositif de reconnaissance 38 est apte à reconnaitre la position d’un membre de l’occupant par rapport à l’image holographique visualisée. Le membre est par exemple la main ou un doigt particulier de celle-ci. Le dispositif de reconnaissance 38 comprend une ou plusieurs caméra(s) capturant des images de l’occupant et éventuellement un plusieurs capteurs de mouvement ou des capteurs de mouvement. Le dispositif de reconnaissance 38 comprend un processeur, une mémoire et un code exécutable permettant de mettre en œuvre un procédé de reconnaissance de la position du membre de l’occupant par rapport à l’image visualisée. A cet effet, le dispositif de reconnaissance 38 est connecté au calculateur 22 qui lui transmet des données lui permettant de connaitre la position à laquelle l’utilisateur visualisera une image holographique. Le dispositif de reconnaissance 38 est connecté aux équipements de confort 8, 10, 12. Il est propre à commander ces équipements en fonction des positions du membre de l’occupant et des commandes qu’elle représente pour l’occupant. Avantageusement, l’interface homme 2 comprend en outre un dispositif haptique 40 propre à donner un ressenti tactile et une perception kinesthésique lorsque l’occupant touche l’image holographique visualisée. Ce dispositif haptique est par exemple une surface qui génère des signaux ultra-sons propres à donner une impression de résistance propre au toucher d’une surface réelle dans l’air. Le dispositif haptique 40 est connecté au dispositif de reconnaissance 38. La représente un exemple d’une interface homme-machine 2 selon la présente divulgation. Cette interface homme-machine 2 comprend l’image holographique. Interface homme-machine (2) holographique pour générer au moins une image holographique afin de commander au moins un équipement de confort installé dans une cabine (4), la cabine (4) ayant un pare-brise (6), au moins un équipement de confort (8,10,12) et au moins un siège (14) configuré pour un occupant (26), l’interface homme-machine (2) comprenant : - au moins une caméra (20) propre à capturer des images représentant au moins un regard dudit occupant (26) , - une unité (24) de génération d’images comportant : a) un calculateur (22) connecté à la caméra, le calculateur (22) étant propre à calculer la position de la localisation du regard de l’occupant (26) à partir des images capturées, le calculateur étant adapté pour générer ladite au moins une image holographique numérique pour commander ledit équipement de confort (8,10,12) en fonction de la position du regard de l’occupant, b) un modulateur spatial de lumière (28) connecté au calculateur (22) pour recevoir ladite au moins une image holographique numérique générée, c) une source de lumière cohérente (30) propre à éclairer le modulateur spatial de lumière, le modulateur spatial de lumière émettant des faisceaux de lumière, - un réflecteur (36) adapté pour réfléchir les faisceaux de lumière émis par le modulateur spatial de lumière (28) dans une fenêtre de visualisation (33) afin de former ladite au moins une image holographique positionnée entre le pare-brise (6) et le siège comme une interface de commande. Interface homme-machine (2) selon la revendication 1, qui comprend un dispositif de reconnaissance (38) connecté à ledit au moins un équipement de confort (8,10, 12), ledit dispositif de reconnaissance étant adapté pour reconnaitre au moins une position d’un doigt et/ou un geste de la main dudit occupant sur ladite au moins une image holographique, et à commander ledit au moins équipement de confort (8,10, 12) en fonction de ladite au moins une position et/ou un geste reconnu. Interface homme-machine (2) selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une image holographique est visualisée à une distance de plus de 20 centimètres, et de préférence à moins de 50 centimètres dudit pare-brise. Interface homme-machine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel le réflecteur (36) est constitué par une zone de réflexion du pare-brise (6) du véhicule automobile, ledit pare-brise comporte une première face principale externe (16) et une deuxième face principale externe (18) opposée et parallèle à la première face principale externe (16). Interface homme-machine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le réflecteur (36) comprend une lame semi-transparente positionnée dans l’habitacle au droit du pare-brise. Interface homme-machine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, qui comporte un système optique (32) propre à agrandir ladite au moins une image holographique. Interface homme-machine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, qui comporte un système réfléchissant orientable (34) comprenant un miroir et un système d’orientation du miroir mobile selon deux axes perpendiculaires, le système d’orientation étant connecté au calculateur (22) et recevant des commandes d’inclinaison du miroir en fonction de la position des pupilles localisées à partir des images capturées par la au moins une caméra (20). Interface homme-machine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la cabine (4) comporte un tableau de bord, la au moins une caméra (20) étant fixée sur le tableau de bord au droit du siège (14). Interface homme-machine (2) selon la revendication 8, dans lequel le au moins un équipement de confort est un équipement parmi un dispositif de chauffage et/ou de climatisation (8), un dispositif de info-divertissement (10) et un dispositif central de commande (12). Interface homme-machine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, qui comprend en outre un dispositif haptique (40) propre à donner un ressenti tactile et une perception kinesthésique lorsque l’occupant touche l’image holographique visualisée. Véhicule automobile ayant un pare-brise, au moins un équipement de confort et au moins un siège, caractérisé en ce qu’il comporte une interface homme-machine (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.