FR2999141A1

FR2999141A1 - HEAD HIGH COMPACT DISPLAY DEVICE

Info

Publication number: FR2999141A1
Application number: FR1261703A
Authority: FR
Inventors: Stephane Feron; Fabrice Etienne
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-06-13
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: FR2999141B1; WO2014087085A1

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).The invention relates to a head-up display device (10) comprising a light source comprising a projector (11) and a diffuser (14) for generating a light beam carrying information to display, a reflector (12) partially transparent reflecting the light beam from the light source to a user (15), so that the one perceives the information in the form of a virtual image (16), the device further comprises a folding mirror (13), said device (10) being characterized in that the light beams generated by the projector (11) are reflected by the folding mirror (13) towards the diffuser (14) on which an image is formed, and in that the image formed by the light rays on the diffuser (14) is reflected by a folding mirror (13).

Description

9 9 9 14 1 1 DISPOSITIF D'AFFICHAGE TETE HAUTE COMPACT L'invention concerne les dispositifs d'affichage et, en particulier, les afficheurs tête haute.The invention relates to display devices and, in particular, heads-up displays.

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 la 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 15 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 20 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, 25 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 30 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 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 la 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. 15 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 20 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 25 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 30 d'affichage tête haute selon l'invention. 2 999 14 1 3 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.As part of the improvement of road safety, car manufacturers have been using for some years display devices designed according to the principle of head-up vision used for some time in aviation. The high-head vision display devices (ATH for Head Up Display or HUD) 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. 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. To solve this problem, it is known from document FR 2844061 to use a mirror optical system to reflect light rays from an image source. One of the disadvantages of this solution is that it requires the use of several mirrors each having different optical properties, which makes the system more complex to achieve. In addition, when the image source is a projector, this solution does not sufficiently compact the optical system. Indeed, a minimum distance of recoil between the projector and the diffuser on which an image is formed, is necessary to obtain a large enough image. The invention therefore aims in particular to overcome these disadvantages by providing a head-up display device compact and simple to achieve. It proposes more specifically for this purpose a head-up display device 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 source to a user, so that the one perceives the information in the form of a virtual image, the device further comprises a folding mirror, said device being characterized in that the light beams generated by the projector are reflected by the mirror folding to the diffuser on which an image is formed, and in that the image formed by the light rays on the diffuser is reflected by the folding mirror. According to one embodiment of the invention, the folding mirror is a plane mirror. According to an alternative embodiment of the invention, the projector is disposed above the reflector. According to another embodiment of the invention, the projector is arranged below the reflector. According to one embodiment of the invention, the projector is a laser projector. According to another embodiment of the invention, the projector is a micro-mirror array type projector. According to an alternative embodiment of the invention, the reflector is a transparent blade intended to be arranged between the driver of the vehicle and the windshield of the vehicle. According to another embodiment of the invention, the reflector is a vehicle windshield. Advantageously, the head-up display device according to the invention 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 30 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. Other features and advantages of the invention will appear on examining the detailed description below, and the accompanying drawings, in which: FIG. 1 illustrates a first exemplary embodiment of a 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.

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 11 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 oeil. Conformément au principe de fonctionnement des dispositifs d'affichage tête haute, une information engendrée par la source lumineuse 11 est envoyée vers un réflecteur 12 qui la fait apparaître sous la forme d'une image 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.The attached drawings may not only serve to complete the invention, but also contribute to its definition, if any. With reference to FIG. 1, the head-up display device 10 according to the invention comprises a light source 11 intended to generate information to be displayed and a reflector 12 reflecting the information towards a user 15, for example the driver of the vehicle , represented symbolically by an eye. In accordance with the principle of operation of the head-up display devices, information generated by the light source 11 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. In the embodiment of Figure 1, the reflector 12 is a transparent blade disposed between the driver of the vehicle and the windshield.

Selon une caractéristique de l'invention la source lumineuse comporte un projecteur 11 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 optique. Un tel système permet de placer l'image virtuelle 16 à plus d'un mètre derrière le réflecteur 12. Le projecteur 11 émet des faisceaux lumineux vers le miroir de repliement 13 de sorte que les rayons lumineux émis par le projecteur 11 sont réfléchis par le miroir de repliement 13 vers le diffuseur 14.According to one characteristic of the invention the light source comprises a projector 11 and a diffuser 14. In this case, the diffuser 14 may be metal or plastic metallized. The surface of the diffuser 14 has asperities so as to diffuse the light rays. The head-up display device 10 also comprises a folding mirror 13 for compacting the system by folding the optical path. 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 to the diffuser 14.

Dans ce mode de réalisation, le projecteur 11 est disposé au-dessus du réflecteur 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.In this embodiment, the projector 11 is disposed above the reflector 14. This provides a particularly compact device. These light rays form an image on the diffuser 14. This image is reflected towards the folding mirror 13.

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.According to one embodiment of the invention, 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.

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 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.In order to facilitate the reading of the figure, the first portion and the second portion of the folding mirror 13 are represented as being two distinct parts of the folding mirror 13. In practice, these two portions may overlap in part or in whole without disturbing the operation of the head-up display device 10. According to one embodiment of the invention, the folding mirror 13 is a curved mirror that 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.

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 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 1 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 11 est disposé au-dessous du réflecteur 14. Les autres éléments sont identiques au premier 15 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. 25According to a first embodiment, the projector is a laser projector (also called Laser Beam Scaning or LBS). This type of projector has the particularity of creating a scan image of a laser beam. One of the advantages of this type of projector is to require no development. The image produced by such a projector is always sharp even on a curved surface. According to a second embodiment, the projector is a projector of the matrix type of micro mirrors. 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, correction optics for example a lens located between the projector and the diffuser so as to obtain a clear image 1 o on the diffuser. FIG. 2 represents a second exemplary embodiment of a head-up display device according to the invention. In this second embodiment, the projector 11 is disposed below the reflector 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. According to this variant of 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. 25

Claims

REVENDICATIONS1. Head-up display device (10, 20) comprising a light source comprising a projector (11) and a diffuser (14) intended to generate a light beam carrying information to be displayed, a reflector (12) partially transparent reflecting the light beam from the light source to a user (15), so that the one perceives the information in the form of a virtual image (16), the device further comprises a folding mirror (13), said device (10, 20) being characterized in that the light beams generated by the projector (11) are reflected by the folding mirror (13) towards the diffuser (14) on which an image is formed, and in that the image formed by the light rays on the diffuser (14) is reflected by the folding mirror (13).

The head-up display device according to claim 1, wherein the folding mirror (13) is a plane mirror. 20

3. A head-up display device according to one of claims 1 or 2, wherein the projector (11) is disposed above the reflector (14).

4. A head-up display device according to one of claims 1 or 2, wherein the projector (11) is disposed below the reflector (14). 25

A head-up display device according to any one of the preceding claims, wherein the projector (11) is a laser projector.

A head-up display device according to any one of claims 1 to 5, wherein the projector (11) is a micro-mirror array type projector.

A head-up display device according to any one of the preceding claims, wherein the reflector (12) is a transparent blade intended to be arranged between the driver of the vehicle and the windshield of the vehicle.

A head-up display device according to any one of claims 1 to 6, wherein the reflector (12) is a vehicle windshield.

9. A head-up display device according to claim 8, further comprising an output mirror for reflecting to the windshield (12) an image reflected by the folding mirror (13).

10. Vehicle comprising a head-up display device according to one of claims 1 to 9.