[go: up one dir, main page]

EP3230112A1 - Dispositif de génération d'images et afficheur tête haute de véhicule automobile - Google Patents

Dispositif de génération d'images et afficheur tête haute de véhicule automobile

Info

Publication number
EP3230112A1
EP3230112A1 EP15817998.6A EP15817998A EP3230112A1 EP 3230112 A1 EP3230112 A1 EP 3230112A1 EP 15817998 A EP15817998 A EP 15817998A EP 3230112 A1 EP3230112 A1 EP 3230112A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
light
reflecting surface
generating device
display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15817998.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
François GRANDCLERC
Pierre Mermillod
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Original Assignee
Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR1557270A external-priority patent/FR3030065B1/fr
Application filed by Valeo Comfort and Driving Assistance SAS filed Critical Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Publication of EP3230112A1 publication Critical patent/EP3230112A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/22—Display screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/006—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using LCD's
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/001—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background
    • G09G3/002—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background to project the image of a two-dimensional display, such as an array of light emitting or modulating elements or a CRT
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3164—Modulator illumination systems using multiple light sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/23—Optical features of instruments using reflectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/33—Illumination features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/33—Illumination features
    • B60K2360/334—Projection means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/33—Illumination features
    • B60K2360/343—Illumination of matrix displays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/60—Structural details of dashboards or instruments
    • B60K2360/68—Features of instruments
    • B60K2360/691—Housings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • 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
    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
    • 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
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/015—Head-up displays characterised by mechanical features involving arrangement aiming to get less bulky devices
    • 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
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0161—Head-up displays characterised by mechanical features characterised by the relative positioning of the constitutive elements

Definitions

  • the invention relates to an image generation device for a motor vehicle head-up display for informing users of the vehicle, in particular its driver.
  • HUD head-up display
  • This type of head-up display for a motor vehicle requires obtaining an image with sufficient brightness so that the user, and in particular the driver of the vehicle, can sufficiently see the image, and this in any situation, day and night and according to the weather conditions.
  • TFT liquid crystal screen technology
  • -LCD for "Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display”
  • LED light-emitting diodes
  • LED Light-Emitting Diode
  • the image generation device comprises various elements for processing and / or filtering the light in order to optimize the backlighting, called in their optical system assembly.
  • These elements successively traversed by the light coming from the LEDs toward the liquid crystal screen are generally a lens array, a collimator and a diffuser for the collimation and homogenization of the light coming from the LEDs.
  • the collimator is formed of a cylindrical biconvex lens extending transversely over a dimension at least equal to the width of the liquid crystal screen, such as of the order of 30 millimeters, so as to illuminate the LCD screen over the entire width. It is therefore a lens of significant size, usually made specifically.
  • the image generation device can be installed under the vehicle dashboard. However, the available space under the dashboard is reduced. It is particularly occupied by the ventilation duct, the steering column and other components of the vehicle so that it is not always possible to integrate an image generation device.
  • An object of the present invention is to provide an image generation device that is better adapted to the space available in the vehicle.
  • the subject of the invention is an image generation device for a motor vehicle head-up display, comprising a liquid crystal screen and a backlighting device, said backlight device comprising:
  • At least one electroluminescent diode At least one electroluminescent diode
  • the image generating device further comprising a reflective surface arranged in a bent portion of the housing and oriented to reflect light emitted from the at least one light emitting diode towards the screen.
  • the reflecting surface is concave.
  • a concave reflecting surface makes it possible to form an additional collimation stage of the light, making it possible to obtain a beam of parallel light rays at the level of the liquid crystal screen, without requiring the additional use of an additional collimating lens, particularly bulky and expensive.
  • the reflective surface can be defined by the sum of the equation of a conic and a series of polynomials.
  • the parameters of the equation of the Reflective surface can be optimized by software simulation.
  • the reflecting surface is an inclined flat surface.
  • the image generation device comprises a support fixed to the housing, the reflecting surface being formed by a metal coating deposited on the support,
  • the support is obtained by plastic injection
  • the reflecting surface is formed by an inner surface of the bent portion of the housing,
  • the reflecting surface is a mirror surface
  • the housing elbow forms an angle between 30 and 120 °.
  • the invention also relates to a head-up display, characterized in that it comprises an image generating device as described above.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a first exemplary embodiment of an image generation device
  • FIG. 2 shows a schematic view of a head-up display
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a second exemplary embodiment of an image generating device
  • FIG. 4 is a view of the image generation device of FIG. a view substantially from below.
  • the identical elements bear the same reference numbers.
  • FIG. 1 represents a first embodiment of a device of image generation 10.
  • the image generation device 10 comprises a liquid crystal screen 12 and a backlighting device 14.
  • the LCD 12 is for example a thin-film transistor liquid crystal display, commonly called TFT-LCD screen (for "Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display”).
  • the backlighting device 14 comprises in particular at least one and preferably a set of light-emitting diodes 16, also called LEDs or LEDs (for "Light Emitting Diodes” in English), and used in the following description ), placed on a support plate 18 of the backlighting device 14.
  • the support plate 18 comprises a printed circuit, also called PCB (for "Printed Circuit Board” in English).
  • the printed circuit used can be for example of type FR4 (for "Flame Resistant” in English) or IMS (for "Insulated Metal Substrate” in English).
  • FR4 for "Flame Resistant” in English
  • IMS for "Insulated Metal Substrate” in English.
  • the use of an IMS circuit notably allows better heat dissipation.
  • the printed circuit allows both the physical medium and the electrical connection (to a power supply and to any other electronic components not shown) of the LEDs 16.
  • these elements forming part of the backlighting device 14 and successively traversed by the light coming from the LEDs 16 in the direction of the liquid crystal screen 12, are a network of lenses 20 and a diffuser 22.
  • the lens array 20 makes it possible to form a first collimation stage of the light coming from the LEDs 16 to limit the losses of light power if a portion of light is not directed towards the liquid crystal screen 12.
  • the network 20 comprises an LED lens 16, each lens being disposed above each LED 16.
  • the diffuser 22, arranged upstream of the liquid crystal screen 12 in the propagation direction of the light, allows the homogenization of the light, so as to illuminate the liquid crystal screen 12 to allow the formation of a light. image of good quality, that is to say substantially uniform brightness.
  • the diffuser 22 makes it possible to mask the inside of the backlighting device 14.
  • the backlighting device 14 also comprises a housing 28 surrounding the space contained between the LEDs 16 and the liquid crystal screen 12, generally called a light box, in particular in the automotive field.
  • the housing 28 allows in particular that the light propagating from the LEDs 16 to the liquid crystal screen 12 remains in the backlighting device 14.
  • the housing 28 is bent, that is to say that its main orientation is not rectilinear but has at least one inclination.
  • the elbow of the housing 28 forms an angle, for example between 30 and 120 °.
  • the housing 28 has a bend forming an angle of the order of 90 °.
  • the bent portion 28c of the housing 28 may be inclined in the space in one or more directions of the mark (X, Y, Z), depending on the available space.
  • the image generation device 10 further comprises a reflecting surface 31 arranged in the bent portion 28c of the housing 28.
  • the reflecting surface 31 is oriented to reflect the light emitted by the LEDs 16 towards the liquid crystal screen 12.
  • the reflecting surface 31 may be a mirror surface which reflects the light rays symmetrically, the angle of incidence of the light rays being equal to the angle of reflection so that all the light rays can be directed towards the diffuser 22.
  • the reflection coefficient of the mirror surface concave 31 is for example greater than or equal to 90%.
  • the reflecting surface 31 is concave.
  • a concave reflecting surface 31 makes it possible to form a second collimation stage of the light, making it possible to obtain a beam of parallel light rays at the level of the liquid crystal screen 12, without requiring the additional use of an additional collimating lens. particularly cumbersome and expensive.
  • the concave reflecting surface 31 may have a portion of sphere, ellipse, parabola or hyperbola.
  • the reflecting surface 31 is defined by the sum of the equation of a conic and a series of polynomials.
  • This surface can be defined by computer program, such as a "Freeform Surface” in English obtained by an optical design program such as "Zemax”.
  • the equation of the reflecting surface 31 can thus be defined in the reference (X, Y, Z) by the following equation: or
  • N is the number of polynomial coefficients
  • k is the taper (or constant of the conic)
  • E is the term of the polynomial in x and y of degree i.
  • the maximum order of the series of polynomials is twenty for a maximum of 230 polynomial coefficients.
  • the values of positions x and y are divided by a normalized radius value so that the polynomial coefficients are dimensionless.
  • the parameters of the equation of the reflecting surface 31 can thus be optimized by software simulation.
  • the housing 28 is for example of plastic material. It is for example obtained by injection.
  • the housing 28 may be made of a reflective material, such as polycarbonate, to prevent losses of light power by light absorption.
  • the reflective surface 31 is a separate element of the housing 28, to facilitate the realization.
  • the image generation device 10 may comprise a support 26 fixed to the housing 28, for example by gluing or by force mounting, possibly with the interposition of foam.
  • the support 26 is for example of plastic material. It can be obtained by plastic injection, which makes it possible to obtain any shape, including complex forms of the "Freeform Surface" type.
  • the reflecting surface 31 may be formed by a metal coating, such as aluminum, deposited on the support 26.
  • Figure 2 shows the image generation device 10 in a head-up display.
  • the display 100 Downstream of the liquid crystal display 12, the display 100 comprises a plane mirror 126 and a combiner 125.
  • the image path is symbolized by three dashed arrows 30 which, once issued from the generating device 10, is reflected on the mirror 126 before being projected on the combiner 125.
  • the latter allows a magnification and / or, by transparency, a display of the image beyond the combiner 125, in particular beyond the pare -brise the vehicle in an area 128 or the windshield of the vehicle equipped with said display
  • the light 30 which is projected on the combiner 125 is reflected on the eye 127 of the driver of the motor vehicle.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate a second exemplary embodiment of the image generation device 10.
  • the optical system comprises a collimator
  • the LEDs 16 being positioned in the focus of the collimator 21.
  • the collimator 21 is for example a cylindrical biconvex lens, that is to say that the biconvex shape of the lens extends by translation in the Y direction, on a dimension at least equal to the width of the crystal screen liquid 12, for example of the order of 30 millimeters, so as to illuminate the entire width of the liquid crystal screen 12.
  • the reflecting surface 32 is arranged in the bent portion of the housing 29c, and is oriented to reflect the light emitted by the LEDs 16 towards the liquid crystal screen 12.
  • the reflective surface 32 is planar. It forms an angle ⁇ greater than 0 ° and less than 90 °, such that an angle between 30 and 60 °, with the main direction P of a light corridor 29b of the housing 29, located downstream of the angled portion 29c in the direction of propagation of the light beam.
  • the reflecting surface 32 is inclined by 45 °.
  • the reflecting surface 32 may be that of a separate element of the housing 29 or may be formed by an inner surface of the bent portion 29c of the housing 29, to reduce the number of parts and thus the cost of the image generating device . In addition, the assembly is facilitated. In the example shown, the reflective surface 32 forms the bent portion 29c of the housing 29 and connects the first light corridor 29a to the second light path 29b perpendicular.
  • the liquid crystal screen 12 may be inclined in the image generation device 10. It forms an angle, for example between 0 ° and 40 °, with the main direction P of the second light corridor 28b of the housing 28.
  • the inclined screen 12 makes it possible to avoid dazzling of the conductor by the sun's light rays by reflection in the mirror 126 of the display 100.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de génération d'images (10) pour afficheur tête haute (100) de véhicule automobile, comprenant un écran à cristaux liquide (12) et un dispositif de rétro-éclairage (14), ledit dispositif de rétro-éclairage (14) comportant : au moins une diode électroluminescente (16), un boîtier (28; 29) entourant l'espace compris entre la au moins une diode électroluminescente (16) et l'écran à cristaux liquide (12), caractérisé en ce que ledit boîtier (28; 29) est coudé, le dispositif de génération d'images (10) comportant en outre une surface réfléchissante (31; 32) agencée dans une portion coudée (28c; 29c) du boîtier (28; 29) et orientée de manière à réfléchir la lumière émise par la au moins une diode électroluminescente (16) en direction de l'écran (12). L'invention concerne également un afficheur tête haute (100).

Description

Dispositif de génération d'images et afficheur tête haute de véhicule automobile
L'invention concerne un dispositif de génération d'images pour afficheur tête haute de véhicule automobile permettant d'informer les utilisateurs du véhicule, en particulier son conducteur.
Il est connu d'équiper un véhicule automobile avec un visionneur tête haute, également connu sous le nom d'afficheur tête haute ou HUD (pour « Head-Up Display » en anglais). Un tel afficheur est placé dans le champ de vision du conducteur automobile et affiche une information relative à l'état du véhicule, du trafic ou autre.
Ce type d'afficheur tête haute pour véhicule automobile nécessite l'obtention d'une image avec une luminosité suffisante pour que l'utilisateur, et notamment le conducteur du véhicule, puisse suffisamment voir l'image, et ce en toute situation, jour et nuit et selon les conditions météorologiques.
Parmi les technologies possibles pour former une telle image grâce à l'afficheur tête haute, la plus utilisée dans l'art antérieur est la technologie d'écran à cristaux liquides, notamment d'écran à cristaux liquides à transistors en couches minces, dits TFT-LCD (pour « Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display » en anglais). Ces écrans TFT-LCD nécessitent, pour l'affichage d'une image, un rétro-éclairage généralement effectué par une pluralité de diodes électroluminescentes (DEL ou LED pour « Light-Emitting Diode » en anglais). En pratique, cet écran TFT-LCD et le rétro-éclairage sont compris dans un ensemble appelé dispositif de génération d'images (ou « imager » en anglais).
Entre l'écran à cristaux liquides et les LEDs, le dispositif de génération d'images comporte différents éléments de traitement et/ou de filtrage de la lumière afin d'optimiser le rétro-éclairage, appelés dans leur ensemble système optique. Ces éléments successivement traversés par la lumière provenant des LEDs en direction de l'écran à cristaux liquides sont généralement un réseau de lentilles, un collimateur et un diffuseur pour la collimation et l'homogénéisation de la lumière provenant des LEDs.
Le collimateur est formé d'une lentille biconvexe cylindrique s'étendant transversalement sur une dimension au moins égale à la largeur de l'écran à cristaux liquides, tel que de l'ordre de 30 millimètres, de manière à éclairer l'écran à cristaux liquides sur toute la largeur. C'est donc une lentille de dimension importante, généralement réalisée spécifiquement.
Le dispositif de génération d'images peut être installé sous le tableau de bord du véhicule. Cependant, la place disponible sous le tableau de bord est réduite. Elle est notamment occupée par le conduit de ventilation, la colonne de direction et d'autres composants du véhicule de sorte qu'il n'est pas toujours possible d'intégrer un dispositif de génération d'images.
Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de génération d'images qui soit mieux adapté à l'espace disponible dans le véhicule.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de génération d'images pour afficheur tête haute de véhicule automobile, comprenant un écran à cristaux liquide et un dispositif de rétro-éclairage, ledit dispositif de rétro-éclairage comportant :
- au moins une diode électroluminescente,
- un boîtier entourant l'espace compris entre la au moins une diode électroluminescente et l'écran à cristaux liquide,
caractérisé en ce que ledit boîtier est coudé, le dispositif de génération d'images comportant en outre une surface réfléchissante agencée dans une portion coudée du boîtier et orientée de manière à réfléchir la lumière émise par la au moins une diode électroluminescente en direction de l'écran.
L'utilisation d'un boîtier coudé et d'une surface réfléchissante agencée dans sa portion coudée permet de replier le faisceau lumineux du rétroéclairage. On conserve ainsi la fonction de rétroéclairage de l'écran à cristaux liquides tout en permettant une certaine modularité du dispositif de génération d'images qui peut présenter une forme mieux adaptée à l'encombrement disponible.
Selon un premier exemple de réalisation, la surface réfléchissante est concave. Une surface réfléchissante concave permet de former un étage de collimation supplémentaire de la lumière, permettant d'obtenir un faisceau de rayons lumineux parallèles au niveau de l'écran à cristaux liquides, sans nécessiter l'emploi supplémentaire d'une lentille collimateur supplémentaire, particulièrement encombrante et coûteuse.
La surface réfléchissante peut être définie par la somme de l'équation d'une conique et d'une série de polynômes. Les paramètres de l'équation de la surface réfléchissante peuvent ainsi être optimisés par simulation logicielle.
Selon un deuxième exemple de réalisation, la surface réfléchissante est une surface plane inclinée.
Selon une ou plusieurs caractéristiques du dispositif de génération d'images, prise seule ou en combinaison :
- le dispositif de génération d'images comporte un support fixé au boîtier, la surface réfléchissante étant formée par un revêtement métallique déposé sur le support,
- le support est obtenu par injection plastique,
- la surface réfléchissante est formée par une surface interne de la portion coudée du boîtier,
- la surface réfléchissante est une surface miroir,
- le coude du boîtier forme un angle compris entre 30 et 120°.
L'invention a aussi pour objet un afficheur tête haute, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de génération d'images tel que décrit précédemment.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de génération d'images,
- la figure 2 montre une vue schématique d'un afficheur tête haute,
- la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif de génération d'images, et - la figure 4 est une vue du dispositif de génération d'images de la figure 3, ayant pivoté selon une vue sensiblement de dessous. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Dans la suite de la description, on adoptera à titre non limitatif des directions X, Y et Z indiquées sur les figures 1 et 3 par le trièdre (X, Y, Z) fixe par rapport au dispositif de génération d'images 10.
La figure 1 représente un premier exemple de réalisation d'un dispositif de génération d'images 10.
Le dispositif de génération d'images 10 comprend un écran à cristaux liquides 12 et un dispositif de rétro-éclairage 14.
L'écran à cristaux liquides 12 est par exemple un écran à cristaux liquides à transistors en couches minces, communément appelé écran TFT-LCD (pour « Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display » en anglais).
Le dispositif de rétro-éclairage 14 a pour fonction d'apporter à l'écran à cristaux liquides 12, la lumière nécessaire à la formation de l'image. Pour ce faire, le dispositif de rétro-éclairage 14 comprend notamment au moins une et de préférence un ensemble de diodes électroluminescentes 16, aussi appelées DELs ou LEDs (pour « Light Emitting Diodes » en anglais), et utilisé dans la suite de la description), placées sur une plaque de support 18 du dispositif de rétroéclairage 14.
Dans ce mode de réalisation, la plaque de support 18 comporte un circuit imprimé, aussi appelé PCB (pour « Printed Circuit Board » en anglais). Le circuit imprimé utilisé peut être par exemple de type FR4 (pour « Flame Résistant » en anglais) ou bien IMS (pour « Insulated Métal Substrate » en anglais). L'utilisation d'un circuit IMS permet notamment une meilleure dissipation thermique. Le circuit imprimé permet à la fois le support physique et la connexion électrique (à une alimentation et à d'éventuels autres composants électroniques non représentés) des LEDs 16.
Entre l'écran à cristaux liquides 12 et les LEDs 16, se trouvent différents éléments de traitement et/ou de filtrage de la lumière afin d'optimiser le rétroéclairage, appelés dans leur ensemble système optique. Dans le mode de réalisation présenté à la figure 1 , ces éléments faisant partie du dispositif de rétro-éclairage 14 et successivement traversés par la lumière provenant des LEDs 16 en direction de l'écran à cristaux liquides 12, sont un réseau de lentilles 20 et un diffuseur 22.
Le réseau de lentilles 20 permet de former un premier étage de collimation de la lumière provenant des LEDs 16 pour limiter les pertes de puissance lumineuse si une partie de lumière n'est pas dirigée vers l'écran à cristaux liquides 12. Généralement, le réseau de lentilles 20 comprend une lentille par LED 16, chaque lentille étant disposée au-dessus de chaque LED 16. Le diffuseur 22, agencé en amont de l'écran à cristaux liquides 12 dans la direction de propagation de la lumière, permet l'homogénéisation de la lumière, de façon à éclairer l'écran à cristaux liquides 12 pour permettre la formation d'une image de bonne qualité, c'est-à-dire de luminosité sensiblement uniforme. De plus, le diffuseur 22 permet de masquer l'intérieur du dispositif de rétroéclairage 14.
Le dispositif de rétro-éclairage 14 comporte également un boîtier 28 entourant l'espace contenu entre les LEDs 16 et l'écran à cristaux liquides 12, généralement appelé boite à lumière notamment dans le domaine automobile. Le boîtier 28 permet notamment que la lumière se propageant des LEDs 16 à l'écran à cristaux liquides 12 reste dans le dispositif de rétro-éclairage 14.
Le boîtier 28 est coudé, c'est-à-dire que son orientation principale n'est pas rectiligne mais comporte au moins une inclinaison. Le coude du boîtier 28 forme un angle par exemple compris entre 30 et 120 °. Par exemple et comme représenté sur la figure 1 , le boîtier 28 comporte un coude formant un angle de l'ordre de 90°.
La portion coudée 28c du boîtier 28 peut être inclinée dans l'espace selon une ou plusieurs directions du repère (X, Y, Z), en fonction de la place disponible.
Le dispositif de génération d'images 10 comporte en outre une surface réfléchissante 31 agencée dans la portion coudée 28c du boîtier 28.
La surface réfléchissante 31 est orientée de manière à réfléchir la lumière émise par les LEDs 16 en direction de l'écran à cristaux liquides 12.
L'utilisation d'un boîtier 28 coudé et d'une surface réfléchissante 31 agencée dans sa portion coudée 28c permet de replier le faisceau lumineux du rétroéclairage. On conserve ainsi la fonction de rétroéclairage de l'écran à cristaux liquides 12 tout en permettant une certaine modularité du dispositif de génération d'images 10 qui peut présenter une forme mieux adaptée à l'encombrement disponible.
La surface réfléchissante 31 peut être une surface miroir qui réfléchit les rayons lumineux de manière symétrique, l'angle d'incidence des rayons lumineux étant égal à l'angle de réflexion de sorte que tous les rayons lumineux peuvent être orientés vers le diffuseur 22. Le coefficient de réflexion de la surface miroir concave 31 est par exemple supérieur ou égal à 90%.
Selon un premier exemple de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, la surface réfléchissante 31 est concave.
Une surface réfléchissante 31 concave permet de former un deuxième étage de collimation de la lumière, permettant d'obtenir un faisceau de rayons lumineux parallèles au niveau de l'écran à cristaux liquides 12, sans nécessiter l'emploi supplémentaire d'une lentille collimateur supplémentaire, particulièrement encombrante et coûteuse.
La surface réfléchissante 31 concave peut présenter une portion de sphère, d'ellipse, de parabole ou d'hyperbole.
Selon un exemple de réalisation, la surface réfléchissante 31 est définie par la somme de l'équation d'une conique et d'une série de polynômes. Cette surface peut être définie par programme d'ordinateur, telle qu'une « Freeform Surface» en anglais obtenue par un programme de conception de designs optiques comme « Zemax ».
L'équation de la surface réfléchissante 31 peut ainsi être définie dans le repère (X, Y, Z) par l'équation suivante : où
N est le nombre de coefficients polynomiaux,
- A, est le coefficient du ieme polynôme,
- c est la courbure qui est égale à l'inverse du rayon de courbure R de la conique (c=1/R),
- r est la racine de (x2+y2),
- k est la conicité (ou constante de la conique), et
E, est le terme du polynôme en x et y de degré i.
Suivant la valeur de conicité k, le profil de la surface réfléchissante 31 prendra différentes formes (k>0 : elliptique, k=0 : sphérique, -1 <k<0 : elliptique, k=-1 : parabolique, k<-1 : hyperbolique).
L'ordre maximum de la série de polynômes est vingt pour un maximum de 230 coefficients polynomiaux. Les valeurs des positions x et y sont divisées par une valeur normalisée de rayon de sorte que les coefficients polynomiaux soient sans dimensions.
On peut limiter le nombre de coefficients polynomiaux N à six, de sorte que la série de polynômes comporte 27 termes : deux termes d'ordre un (x, y), trois termes d'ordre deux (x2, xy, y2), quatre termes d'ordre trois (x3, x2y, xy2, y3), cinq termes d'ordre quatre (x4, x3y, x2y2, xy3, y4), six termes d'ordre 5 (x5, x4y, x3y2, x2y3, xy4, y5) et sept termes d'ordre 6 (x6, x5y, x4y2, x3y3, x2y4, xy5, y6).
Les paramètres de l'équation de la surface réfléchissante 31 peuvent ainsi être optimisés par simulation logicielle.
Le boîtier 28 est par exemple en matériau plastique. Il est par exemple obtenu par injection.
En outre, le boîtier 28 peut être réalisé dans un matériau réfléchissant, tel qu'en polycarbonate, pour éviter les pertes de puissances lumineuses par absorption de lumière.
On prévoit en outre par exemple que la surface réfléchissante 31 soit un élément distinct du boîtier 28, pour faciliter la réalisation.
Le dispositif de génération d'images 10 peut comporter un support 26 fixé au boîtier 28, par exemple par collage ou par un montage en force, avec éventuellement interposition de mousse. Le support 26 est par exemple en matériau plastique. Il peut être obtenu par injection plastique, ce qui permet d'obtenir n'importe quelle forme, y compris des formes complexes de type « Freeform Surface».
La surface réfléchissante 31 peut être formée par un revêtement métallique, tel qu'en Aluminium, déposé sur le support 26.
La figure 2 montre le dispositif de génération d'images 10 dans un afficheur tête haute.
En aval de l'écran à cristaux liquides 12, l'afficheur 100 comprend un miroir 126 plan et un combineur 125. Le trajet de l'image est symbolisé par trois flèches 30 en pointillés qui, une fois émise du dispositif de génération d'images 10, se réfléchit sur le miroir 126 avant d'être projetée sur le combineur 125. Ce dernier permet un grossissement et/ou, par transparence, un affichage de l'image au-delà du combineur 125, notamment au-delà du pare-brise du véhicule dans une zone 128 ou au niveau du pare-brise du véhicule équipé dudit afficheur 100. La lumière 30 qui est projetée sur le combineur 125 est réfléchie sur l'œil 127 du conducteur du véhicule automobile.
Les figures 3 et 4 illustrent un deuxième exemple de réalisation du dispositif de génération d'images 10.
Dans ce mode de réalisation, le système optique comporte un collimateur
21 agencé entre l'écran à cristaux liquides 12 et le réseau de lentilles 20, permettant de former un deuxième étage de collimateur pour obtenir un faisceau de rayons lumineux parallèles, les LEDs 16 étant positionnées dans le foyer du collimateur 21 .
Le collimateur 21 est par exemple une lentille biconvexe cylindrique, c'est- à-dire que la forme biconvexe de la lentille s'étend par translation dans la direction Y, sur une dimension au moins égale à la largeur de l'écran à cristaux liquide 12, par exemple de l'ordre de 30 millimètres, de manière à éclairer toute la largeur de l'écran à cristaux liquide 12.
La surface réfléchissante 32 est agencée dans la portion coudée du boîtier 29c, et est orientée de manière à réfléchir la lumière émise par les LEDs 16 en direction de l'écran à cristaux liquides 12.
Dans ce mode de réalisation, la surface réfléchissante 32 est plane. Elle forme un angle a supérieur à 0° et inférieur à 90°, tel qu'un angle compris entre 30 et 60°, avec la direction principale P d'un couloir de lumière 29b du boîtier 29, situé en aval de la portion coudée 29c dans la direction de propagation du faisceau lumineux. Dans l'exemple représenté, la surface réfléchissante 32 est inclinée de 45°.
La surface réfléchissante 32 peut être celle d'un élément distinct du boîtier 29 ou peut être formée par une surface interne de la portion coudée 29c du boîtier 29, permettant de réduire le nombre de pièces et ainsi le coût du dispositif de génération d'images. En outre, l'assemblage est facilité. Dans l'exemple représenté, la surface réfléchissante 32 forme la portion coudée 29c du boîtier 29 et relie le premier couloir de lumière 29a au deuxième couloir de lumière 29b perpendiculaire.
L'écran à cristaux liquide 12 peut être incliné dans le dispositif de génération d'images 10. Il forme un angle par exemple compris entre 0 ° et 40° avec la direction principale P du deuxième couloir de lumière 28b du boîtier 28. L'écran 12 incliné permet d'éviter l'éblouissement du conducteur par les rayons lumineux du soleil par réflexion dans le miroir 126 de l'afficheur 100.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de génération d'images (10) pour afficheur tête haute (100) de véhicule automobile, comprenant un écran à cristaux liquide (12) et un dispositif de rétro-éclairage (14), ledit dispositif de rétro-éclairage (14) comportant :
- au moins une diode électroluminescente (16),
- un boîtier (28 ; 29) entourant l'espace compris entre la au moins une diode électroluminescente (16) et l'écran à cristaux liquide (12),
caractérisé en ce que ledit boîtier (28 ; 29) est coudé, le dispositif de génération d'images (10) comportant en outre une surface réfléchissante (31 ; 32) agencée dans une portion coudée (28c ; 29c) du boîtier (28 ; 29) et orientée de manière à réfléchir la lumière émise par la au moins une diode électroluminescente (16) en direction de l'écran (12).
2. Dispositif de génération d'images (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface réfléchissante (31 ) est concave.
3. Dispositif de génération d'images (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface réfléchissante (31 ) est définie par la somme de l'équation d'une conique et d'une série de polynômes.
4. Dispositif de génération d'images (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la surface réfléchissante (32) est une surface plane inclinée.
5. Dispositif de génération d'images (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un support (26) fixé au boîtier (28), la surface réfléchissante (31 ) étant formée par un revêtement métallique déposé sur le support (26).
6. Dispositif de génération d'images (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le support (26) est obtenu par injection plastique.
7. Dispositif de génération d'images (10) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface réfléchissante (31 ; 32) est formée par une surface interne de la portion coudée (28c ; 29c) du boîtier (28 ; 29).
8. Dispositif de génération d'images (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface réfléchissante (31 ) est une surface miroir.
9. Dispositif de génération d'images (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coude du boîtier (28 ; 29) forme un angle compris entre 30 et 120°.
10. Afficheur tête haute (100), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de génération d'images (10) selon l'une des revendications précédentes.
EP15817998.6A 2014-12-11 2015-12-10 Dispositif de génération d'images et afficheur tête haute de véhicule automobile Withdrawn EP3230112A1 (fr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102041018380 2014-12-11
FR1557270A FR3030065B1 (fr) 2014-12-11 2015-07-29 Dispositif de generation d'images et afficheur tete haute de vehicule automobile
PCT/FR2015/053423 WO2016092221A1 (fr) 2014-12-11 2015-12-10 Dispositif de génération d'images et afficheur tête haute de véhicule automobile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3230112A1 true EP3230112A1 (fr) 2017-10-18

Family

ID=55066654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15817998.6A Withdrawn EP3230112A1 (fr) 2014-12-11 2015-12-10 Dispositif de génération d'images et afficheur tête haute de véhicule automobile

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP3230112A1 (fr)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3030065B1 (fr) Dispositif de generation d&#39;images et afficheur tete haute de vehicule automobile
EP3224669B1 (fr) Dispositif de rétroéclairage notamment pour afficheur tête haute et afficheur tête haute pour véhicule automobile
FR3049357A1 (fr) Unite d&#39;eclairage arriere et dispositif d&#39;affichage tete haute
EP3221738A1 (fr) Système de projection pour afficheur, notamment tête haute, et afficheur associé
FR3020148B1 (fr) Systeme de generation d&#39;images pour afficheur et afficheur associe
FR3018929A1 (fr) Dispositif de visualisation comprenant un combineur a taux de reflexion variable
EP3479156A1 (fr) Dispositif de génération d&#39;images comprenant une zone de contact thermique, et afficheur tête haute associé
FR3054328B1 (fr) Dispositif de generation d&#39;image et afficheur tete haute
EP3230112A1 (fr) Dispositif de génération d&#39;images et afficheur tête haute de véhicule automobile
EP3807698B1 (fr) Appareil de projection destiné à un système d&#39;affichage tête haute pour conducteur de véhicule automobile et système correspondant
EP3132304A1 (fr) Dispositif de rétroéclairage notamment pour afficheur tête haute et afficheur tête haute pour véhicule automobile
FR3020147A1 (fr) Systeme de generation d&#39;images pour afficheur et afficheur associe pour vehicule automobile
FR3066837A1 (fr) Dispositif de generation d&#39;image et afficheur tete haute comprenant un tel dispositif
FR3066835A1 (fr) Afficheur tete haute pour vehicule automobile
EP3807680A1 (fr) Appareil de projection et système de vision tête haute associé
EP3663834A1 (fr) Afficheur tête haute pour véhicule automobile comprenant un radiateur pour refroidir un écran rétroéclairé
FR3063260A1 (fr) Boitier pour afficheur tete-haute de vehicule automobile
FR3143139A1 (fr) Dispositif de génération d’image et afficheur tête-haute comprenant un tel dispositif
WO2023072520A1 (fr) Dispositif de génération d&#39;images
FR3068145A1 (fr) Dispositif d&#39;affichage tete-haute
EP3311219A1 (fr) Dispositif de retroeclairage, unite de generation d&#39;image, afficheur tete haute et vehicule associes
FR3072474A1 (fr) Dispositif de generation d&#39;images et afficheur tete haute comprenant un tel dispositif
WO2017017161A1 (fr) Système de projection pour afficheur et afficheur tête haute

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20170711

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20180728