WO2014087085A1 - Dispositif d'affichage tete haute compact - Google Patents

Dispositif d'affichage tete haute compact Download PDF

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WO2014087085A1 PCT/FR2013/052914 FR2013052914W WO2014087085A1 WO 2014087085 A1 WO2014087085 A1 WO 2014087085A1 FR 2013052914 W FR2013052914 W FR 2013052914W WO 2014087085 A1 WO2014087085 A1 WO 2014087085A1
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Stephane Feron
Fabrice Etienne
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PSA Automobiles SA
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Peugeot Citroen Automobiles SA
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0284—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features

Definitions

  • the invention relates to display devices and, in particular, head-up displays.
  • the high-head vision display devices project information into the driver's field of vision in front of the motor vehicle so that the driver of the motor vehicle can read this information. without taking your eyes off the space in front of the motor vehicle. At the same time, the information can be read without modification of the accommodation of the eyes of the driver of the vehicle.
  • One of the disadvantages of these devices is that they can be relatively bulky and therefore difficult to store in the dashboard of a vehicle in particular of a motor vehicle.
  • the invention therefore aims to overcome these disadvantages by providing a head-up display device compact and simple to achieve.
  • a display device head high comprising a light source comprising a projector and a diffuser for generating a light beam carrying information to display, a partially transparent reflector reflecting the light beam from the light source to a user, so that
  • the device further comprises a folding mirror, said device being characterized in that the light beams generated by the projector are reflected by the folding mirror to the diffuser on which forms an image, and in that the image formed by the light rays on the diffuser is reflected by the
  • the folding mirror is a plane mirror.
  • the projector is disposed above the reflector.
  • the projector is arranged below the reflector.
  • the projector is a laser projector.
  • the projector is a micro-mirror array type projector.
  • the reflector is a transparent blade intended to be arranged between the driver of the vehicle and the windshield of the vehicle.
  • the reflector is a vehicle windshield.
  • the head-up display device further comprises an output mirror for reflecting towards the windshield an image reflected by the folding mirror.
  • the invention also relates to a vehicle comprising a head-up display device according to the invention.
  • the invention makes it possible to obtain a particularly compact device which uses a single folding mirror to reflect, on the one hand, the beams coming from the projector and, on the other hand, the image formed on the diffuser.
  • the folding mirror makes it possible to fold the optical path both between the projector and the diffuser and between the diffuser and the reflector.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of head-up display device according to the invention.
  • FIG. 2 illustrates a second exemplary embodiment of a head-up display device according to the invention
  • FIG. 3 illustrates a third exemplary embodiment of a head-up display device according to the invention.
  • the head-up display device 10 comprises a light source intended to generate information to be displayed and a reflector 12 reflecting information to a user 15, for example the driver of the vehicle. , represented symbolically by an eye.
  • information generated by the light source is sent to a reflector 12 which makes it appear in the form of a virtual image 16 superimposed with the real image of the space in front of the motor vehicle seen by the driver 15 through the reflector 12 and the windshield (not shown) where appropriate.
  • the reflector 12 is a transparent blade disposed between the driver of the vehicle and the windshield.
  • the light source comprises a projector 1 1 and a diffuser 14.
  • the diffuser 14 may be metal or plastic Metallic.
  • the surface of the diffuser 14 has asperities so as to diffuse the light rays.
  • the head-up display device 10 also includes a folding mirror 13 for compacting the system by folding the optical path 5. Such a system makes it possible to place the virtual image 16 more than one meter behind the reflector 12.
  • the projector 11 emits light beams towards the folding mirror 13 so that the light rays emitted by the projector 11 are reflected by the folding mirror 13 towards the diffuser 14.
  • the projector 1 1 is disposed above the diffuser 14. This provides a particularly compact device.
  • the folding mirror 13 is a plane mirror.
  • the first reflection is provided by a first portion of the folding mirror 13.
  • the second reflection is provided by a second portion of the folding mirror.
  • first portion and the second portion of the folding mirror 13 are shown as being two distinct parts of the folding mirror 13.
  • these two portions may overlap in part or in whole without disturbing the operation of the head-up display device 3 10.
  • the folding mirror 13 is a curved mirror which can be convex or concave depending on the optimization of the desired optical correction.
  • the folding mirror then makes it possible to also ensure a magnification of the image.
  • the projector is a laser projector (also called Laser Beam Scaning or LBS).
  • LBS Laser Beam Scaning
  • This type of projector has the particularity of creating a scan image of a laser beam.
  • One of Advantages of this type of projector is to require no focus. The image produced by such a projector is always sharp even on a curved surface.
  • the projector is a micro-mirror array type projector. Unlike a laser projector, the image produced by this projector on a curved surface will not be clear in all respects.
  • the display device then preferably comprises, if the diffuser is curved, a correction optics, for example a lens located between the projector and the diffuser so as to obtain a clear image on the diffuser.
  • FIG. 2 represents a second exemplary embodiment of a head-up display device according to the invention.
  • the projector 11 is disposed below the diffuser 14.
  • the other elements are identical to the first embodiment already presented and are therefore not described again.
  • FIG. 3 illustrates a third exemplary embodiment of a head-up display device according to the invention.
  • the windshield of the vehicle is used as a reflector 12.
  • the head-up display device 30 then comprises an output mirror 17 for returning the image 20 coming from the folding mirror to the windshield 12.
  • the other elements are also identical to the first embodiment already presented and are thus not again described.
  • the invention also relates to a vehicle comprising a display device according to the invention.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'affichage tête haute (10) comportant une source lumineuse comprenant un projecteur (11) et un diffuseur (14) destinés à générer un faisceau lumineux porteur d'une information à afficher, un réflecteur (12) partiellement transparent réfléchissant le faisceau lumineux provenant de la source lumineuse vers un utilisateur (15), de sorte que celui perçoive l'information sous la forme d'une image virtuelle (16), le dispositif comporte en outre un miroir de repliement (13), ledit dispositif (10) étant caractérisé en ce que les faisceaux lumineux générés par le projecteur (11) sont réfléchis par le miroir de repliement (13) vers le diffuseur (14) sur lequel se forme une image, et en ce que l'image formée par les rayons lumineux sur le diffuseur (14) est réfléchie par miroir de repliement (13).

Description

DISPOSITIF D'AFFICHAGE TETE HAUTE COMPACT
L'invention concerne les dispositifs d'affichage et, en particulier, les afficheurs tête haute.
Dans le cadre de l'amélioration de la sécurité routière, les constructeurs d'automobiles utilisent depuis quelques années des dispositifs d'affichage conçus selon le principe de la vision à tête haute utilisée depuis déjà un certain temps dans l'aviation.
Les dispositifs d'affichage à vision à tête haute (ATH pour Afficheur Tête Haute ou HUD pour Head Up Display) permettent de projeter une information dans le champ de vision du conducteur devant le véhicule automobile afin que le conducteur du véhicule automobile puisse lire cette information sans quitter des yeux l'espace devant le véhicule automobile. En même temps, l'information peut être lue sans modification de l'accommodation des yeux du conducteur du véhicule.
Un des inconvénients de ces dispositifs est qu'ils peuvent être relativement encombrants et donc difficilement logeables dans le tableau de bord d'un véhicule en particulier d'un véhicule automobile.
Pour résoudre ce problème, il est connu par le document FR 2844061 d'utiliser un système optique à miroir de façon à faire subir des réflexions aux rayons lumineux provenant d'une source d'images. Un des inconvénients de cette solution est qu'elle nécessite l'utilisation de plusieurs miroirs présentant chacun des propriétés optiques différentes, ce qui rend le système plus complexe à réaliser. De plus, lorsque la source d'images est un projecteur, cette solution ne permet pas de compacter suffisamment le système optique. En effet, une distance minimale de recul entre le projecteur et le diffuseur sur lequel se forme une image, est nécessaire pour obtenir une image assez grande.
L'invention a donc pour but notamment de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif d'affichage tête haute compact et simple à réaliser.
Elle propose plus précisément à cet effet un dispositif d'affichage tête haute comportant une source lumineuse comprenant un projecteur et un diffuseur destinés à générer un faisceau lumineux porteur d'une information à afficher, un réflecteur partiellement transparent réfléchissant le faisceau lumineux provenant de la source lumineuse vers un utilisateur, de sorte que
5 celui perçoive l'information sous la forme d'une image virtuelle, le dispositif comporte en outre un miroir de repliement, ledit dispositif étant caractérisé en ce que les faisceaux lumineux générés par le projecteur sont réfléchis par le miroir de repliement vers le diffuseur sur lequel se forme une image, et en ce que l'image formée par les rayons lumineux sur le diffuseur est réfléchie par le
) miroir de repliement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le miroir de repliement est un miroir plan.
Selon une variante de réalisation de l'invention, le projecteur est disposé au-dessus du réflecteur.
5 Selon une autre variante de réalisation de l'invention, le projecteur est disposé au-dessous du réflecteur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le projecteur est un projecteur laser.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le projecteur est un ) projecteur de type matrice de micro miroirs.
Selon une variante de réalisation de l'invention, le réflecteur est une lame transparente destinée à être disposée entre le conducteur du véhicule et le parebrise du véhicule.
Selon une autre variante de réalisation de l'invention, le réflecteur est 5 un parebrise de véhicule.
Avantageusement, le dispositif d'affichage tête haute selon l'invention comporte en outre un miroir de sortie permettant de réfléchir vers le parebrise une image réfléchie par le miroir de repliement.
L'invention concerne aussi un véhicule comportant un dispositif ) d'affichage tête haute selon l'invention. L'invention permet d'obtenir un dispositif particulièrement compact qui utilise un unique miroir de repliement pour réfléchir, d'une part, les faisceaux provenant du projecteur et, d'autre part, l'image formée sur le diffuseur.
Le miroir de repliement permet de replier le chemin optique à la fois 5 entre le projecteur et le diffuseur et entre le diffuseur et le réflecteur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 illustre un premier exemple de réalisation d'afficheur tête haute ) selon l'invention. ;
- la figure 2 illustre un deuxième exemple de réalisation d'afficheur tête haute selon l'invention ;
- la figure 3 illustre un troisième exemple de réalisation d'afficheur tête haute selon l'invention.
5 Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
En référence à la figure 1 , le dispositif d'affichage tête haute 10 selon l'invention comprend une source lumineuse destinée à engendrer une information à afficher et un réflecteur 12 réfléchissant l'information vers un ) utilisateur 15, par exemple le conducteur du véhicule, représenté de façon symbolique par un œil.
Conformément au principe de fonctionnement des dispositifs d'affichage tête haute, une information engendrée par la source lumineuse est envoyée vers un réflecteur 12 qui la fait apparaître sous la forme d'une image 5 virtuelle 16 en superposition avec l'image réelle de l'espace devant le véhicule automobile aperçu par le conducteur 15 à travers le réflecteur 12 et le pare- brise (non représenté) le cas échéant.
Dans le mode de réalisation de la figure 1 , le réflecteur 12 est une lame transparente disposée entre le conducteur du véhicule et le parebrise. ) Selon une caractéristique de l'invention la source lumineuse comporte un projecteur 1 1 et un diffuseur 14.
Dans ce cas, le diffuseur 14 peut être en métal ou en plastique métallisé. La surface du diffuseur 14 présente des aspérités de façon à diffuser les rayons lumineux.
Le dispositif d'affichage tête haute 10 comprend également un miroir de repliements 13 permettant de compacter le système en repliant le chemin 5 optique. Un tel système permet de placer l'image virtuelle 16 à plus d'un mètre derrière le réflecteur 12.
Le projecteur 1 1 émet des faisceaux lumineux vers le miroir de repliement 13 de sorte que les rayons lumineux émis par le projecteur 1 1 sont réfléchis par le miroir de repliement 13 vers le diffuseur 14.
) Dans ce mode de réalisation, le projecteur 1 1 est disposé au-dessus du diffuseur 14. Ceci permet de d'obtenir un dispositif particulièrement compact.
Ces rayons lumineux forment une image sur le diffuseur 14. Cette image est réfléchie en direction du miroir de repliement 13.
5 Selon un mode de réalisation de l'invention, le miroir de repliement 13 est un miroir plan.
La première réflexion est assurée par une première portion du miroir de repliement 13. La deuxième réflexion est assurée par une deuxième portion du miroir de repliement.
) Afin de faciliter la lecture de la figure, la première portion et la deuxième portion du miroir de repliement 13 sont représentées comme étant deux parties distinctes du miroir de repliement 13.
En pratique, ces deux portions peuvent se recouvrir en partie ou en totalité sans perturber le fonctionnement du dispositif d'affichage tête haute 3 10.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le miroir de repliement 13 est un miroir courbe qui peut être convexe ou concave en fonction de l'optimisation de la correction optique souhaitée. Le miroir de repliement permet alors d'assurer aussi un grossissement de l'image.
) Selon un premier mode de réalisation, le projecteur est un projecteur laser (aussi appelé Laser Beam Scaning ou LBS). Ce type de projecteur a pour particularité de créer une image par balayage d'un rayon laser. Un des avantages de ce type de projecteur est de ne nécessiter aucune mise au point. L'image produite par un tel projecteur est toujours nette même sur une surface incurvée.
Selon un deuxième mode de réalisation le projecteur est un 5 projecteur de type matrice de micro miroirs. Contrairement à un projecteur laser, l'image produite par ce projecteur sur une surface incurvée ne sera pas nette en tous points. Le dispositif d'affichage comprend alors préférablement, si le diffuseur est incurvé, une optique de correction par exemple une lentille située entre le projecteur et le diffuseur de façon à obtenir une image nette î o sur le diffuseur.
La figure 2 représente un deuxième exemple de réalisation d'afficheur tête haute selon l'invention.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le projecteur 1 1 est disposé au-dessous du diffuseur 14. Les autres éléments sont identiques au premier i5 mode de réalisation déjà présenté et ne sont donc pas à nouveau décrit.
La figure 3 illustre un troisième exemple de réalisation d'afficheur tête haute selon l'invention. Selon cette variante de l'invention, le parebrise du véhicule est utilisé comme réflecteur 12. Le dispositif d'affichage tête haute 30 comporte alors un miroir de sortie 17 permettant de renvoyer l'image 20 provenant du miroir de repliement vers le parebrise 12. Les autres éléments sont aussi identiques au premier mode de réalisation déjà présenté et ne sont donc pas non plus à nouveau décrit.
L'invention concerne aussi un véhicule comportant un dispositif d'affichage selon l'invention.
25

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif d'affichage tête haute (10,20) comportant une source lumineuse comprenant un projecteur (1 1 ) et un diffuseur (14) destinés à générer un faisceau lumineux porteur d'une information à afficher, un réflecteur (12) partiellement transparent réfléchissant le faisceau lumineux provenant de la source lumineuse vers un utilisateur (15), de sorte que celui perçoive l'information sous la forme d'une image virtuelle (16), le dispositif comporte en outre un miroir de repliement (13), ledit dispositif (10,20) étant caractérisé en ce que les faisceaux lumineux générés par le projecteur (1 1 ) sont réfléchis par le miroir de repliement (13) vers le diffuseur (14) sur lequel se forme une image, et en ce que l'image formée par les rayons lumineux sur le diffuseur (14) est réfléchie par le miroir de repliement (13).
2. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 1 , dans lequel le miroir de repliement (13) est un miroir plan.
3. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le projecteur (1 1 ) est disposé au-dessus du diffuseur (14).
4. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le projecteur (1 1 ) est disposé au-dessous du diffuseur (14).
5. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le projecteur (1 1 ) est un projecteur laser.
6. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le projecteur (1 1 ) est un projecteur de type matrice de micro miroirs.
7. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réflecteur (12) est une lame transparente destinée à être disposée entre le conducteur du véhicule et le parebrise du véhicule.
8. Dispositif d'affichage tête haute selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le réflecteur (12) est un parebrise de véhicule.
9. Dispositif d'affichage tête haute selon la revendication 8, comportant en outre un miroir de sortie permettant de réfléchir vers le parebrise (12) une image réfléchie par le miroir de repliement (13).
10. Véhicule comportant un dispositif d'affichage tête haute selon l'une des revendications 1 à 9.
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