FR2954977A1

FR2954977A1 - Head-up display device for motor vehicle, has adjusting device offsetting active display area in extent area with respect to nominal position to modify inclination angle of illumination axis and cause corresponding movement of virtual image

Info

Publication number: FR2954977A1
Application number: FR1050047A
Authority: FR
Inventors: Hassan Moussa; Michel Johann
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2011-07-08
Anticipated expiration: 2030-01-06
Also published as: FR2954977B1

Abstract

The device (14) has a projection unit (16) comprising a light source e.g. laser diode, for producing a projection light beam directed toward a display (30) i.e. LCD. The display includes an extent display area (Ze) in which an active display area (Za) is included. A virtual image position adjusting device offsets the active display area in the extent display area with respect to a nominal position to modify an inclination angle of an illumination axis (A1) with respect to a diffractive combiner (18) and to cause corresponding movement of a virtual image (19).

Description

DP-318825 Dispositif d'affichage tête haute muni d'un dispositif de réglage de la position de l'image virtuelle DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un dispositif d'affichage tête haute notamment pour un véhicule automobile. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a head-up display device, in particular for a motor vehicle.

10 ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'affichage tête haute, notamment pour un véhicule automobile, comportant une unité de projection qui produit une image source sous la forme d'un faisceau lumineux destiné à être dirigé vers un combineur diffractif suivant un axe optique 15 d'illumination, l'unité de projection comportant une source lumineuse qui produit un faisceau lumineux de projection dirigé vers un afficheur, l'afficheur comportant une zone d'affichage active, ou nominale, destinée à former une image source transmise suivant l'axe optique d'illumination vers le combineur diffractif avant d'être projetée suivant un axe optique de projection dans le champ 20 de vision d'un utilisateur sous la forme d'une image virtuelle, le combineur diffractif comportant des éléments optiques diffractifs permettant de former l'image virtuelle à partir du faisceau lumineux issu de l'unité de projection, l'inclinaison de l'axe optique de projection par rapport à l'axe optique d'illumination, pour une position nominale de la zone d'affichage active, étant 25 déterminée par construction. On note que cette position nominale est déterminée de manière à convenir à la majorité de la population, selon une architecture mécanique du véhicule définie par des normes de construction. Dans la fonction Affichage Tête Haute, l'image virtuelle est placée dans le champ de vision du conducteur en tenant compte de son ellipse des yeux et de 30 la scène réelle. Toutefois, il est nécessaire de pouvoir régler la position de l'image virtuelle autour de sa position nominale pour mieux l'adapter à la hauteur du siège du conducteur, à sa taille et à l'architecture du véhicule. Dans les dispositifs d'affichage tête haute basés sur l'utilisation d'une série de miroirs, le réglage de la position de l'image virtuelle se fait de manière 35 dynamique par rotation d'un (ou de plusieurs) miroirs autour d'un axe en agissant5 sur des actionneurs électromécaniques. Cette solution n'est pas applicable dans le cas d'un dispositif d'affichage tête haute dépourvu de miroirs et utilisant des composant diffractifs. Dans un dispositif d'affichage tête haute il est nécessaire d'ajuster la position de l'image virtuelle dans le champ de vision de l'utilisateur en fonction de sa taille. C'est particulièrement important pour le conducteur d'un véhicule de manière à ce qu'il puisse visualiser complètement l'image virtuelle sans déformation et dans de bonnes conditions de confort visuel. Dans un dispositif d'affichage tête haute traditionnel comportant une série de miroirs et un revêtement réfractif disposé sur le pare-brise du véhicule, le réglage de la position de l'image virtuelle est obtenu en modifiant l'inclinaison d'un miroir. Ce mode de réglage n'est pas applicable à un dispositif d'affichage tête haute comportant un combineur diffractif tel que mentionné plus haut. Par ailleurs, les modes réglages nécessitant de faire pivoter une pièce tel qu'un miroir ne sont pas satisfaisant car ils sont très sensibles aux vibrations ce qui pénalise leur fiabilité. Ils sont aussi encombrants, peu fiables, difficiles à piloter, coûteux, et bruyant car utilisant des pièces mécaniques mobiles. La présente invention vise à proposer un dispositif d'affichage tête haute qui résout les problèmes mentionnés ci-dessus de manière simple et économique. BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates more particularly to a head-up display device, in particular for a motor vehicle, comprising a projection unit that produces a source image in the form of a light beam intended to be directed to a diffractive combiner according to an optical illumination axis, the projection unit comprising a light source which produces a projection light beam directed towards a display, the display comprising an active or nominal display zone intended to to form a source image transmitted along the optical illumination axis to the diffractive combiner before being projected along an optical projection axis in the field of vision of a user in the form of a virtual image, the combiner diffractive having diffractive optical elements for forming the virtual image from the light beam from the projection unit, inclined the optical axis of projection relative to the optical illumination axis, for a nominal position of the active display area, being determined by construction. It is noted that this nominal position is determined so as to suit the majority of the population, according to a mechanical architecture of the vehicle defined by building standards. In the High Head Display function, the virtual image is placed in the driver's field of vision taking into account his eye ellipse and the actual scene. However, it is necessary to adjust the position of the virtual image around its nominal position to better adapt to the height of the driver's seat, its size and the vehicle architecture. In head-up display devices based on the use of a series of mirrors, the positional adjustment of the virtual image is done dynamically by rotating one (or more) mirrors around it. an axis by acting on electromechanical actuators. This solution is not applicable in the case of a head-up display device devoid of mirrors and using diffractive components. In a head-up display device it is necessary to adjust the position of the virtual image in the user's field of vision according to its size. This is particularly important for the driver of a vehicle so that he can completely visualize the virtual image without deformation and in good conditions of visual comfort. In a traditional head-up display device comprising a series of mirrors and a refractive coating disposed on the windshield of the vehicle, the adjustment of the position of the virtual image is obtained by modifying the inclination of a mirror. This mode of adjustment is not applicable to a head-up display device comprising a diffractive combiner as mentioned above. Moreover, adjustment modes requiring to rotate a room such as a mirror are not satisfactory because they are very sensitive to vibrations which penalizes their reliability. They are also bulky, unreliable, difficult to fly, expensive, and noisy because they use moving mechanical parts. The present invention aims to provide a head-up display device that solves the problems mentioned above simply and economically.

RESUME DE L'INVENTION Dans ce but, l'invention propose un dispositif d'affichage tête haute du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'afficheur comporte une zone d'affichage étendue dans laquelle la zone d'affichage active est incluse, et en ce qu'un dispositif de réglage de la position de l'image virtuelle permet d'excentrer la zone d'affichage active dans la zone d'affichage étendue par rapport à la position nominale de manière à modifier l'angle d'inclinaison de l'axe d'illumination par rapport au combineur et de manière à provoquer un déplacement correspondant de l'image virtuelle. SUMMARY OF THE INVENTION For this purpose, the invention proposes a head-up display device of the type described above, characterized in that the display comprises an extended display area in which the active display area is included. and in that a device for adjusting the position of the virtual image makes it possible to off-center the active display area in the extended display zone with respect to the nominal position so as to modify the angle of inclination of the illumination axis with respect to the combiner and so as to cause a corresponding displacement of the virtual image.

Un avantage de la présente invention est que le dispositif de réglage de la position de l'image virtuelle est complètement statique puisqu'il ne nécessite aucun mouvement de pièce mécanique dans le dispositif d'affichage tête haute. Le déplacement de l'image virtuelle est obtenu par l'intermédiaire de l'électronique de commande qui déplace l'image dans la zone affichable en fonction des besoins. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - l'afficheur comporte une matrice de pixels constituée de N colonnes et de M lignes, la zone d'affichage active comporte une matrice de pixels constituée de X colonnes et de Y lignes, et le dispositif de réglage de la position de l'image virtuelle est prévu pour décaler la zone d'affichage active d'un nombre déterminé de colonnes et d'un nombre déterminé de lignes ; - l'unité de projection comporte une fonctionnalité d'agrandissement qui permet de modifier la taille de la zone d'affichage active par rapport à une taille nominale de manière à modifier la taille de l'image virtuelle, cette fonctionnalité d'agrandissement étant obtenue en étendant la zone d'affichage active d'un nombre déterminé de colonnes et d'un nombre déterminé de lignes ; - l'afficheur est du type à cristaux liquides ; - une unité électronique de commande contrôle la source lumineuse et l'afficheur ; - le dispositif de réglage comporte une interface homme-machine qui est reliée à l'unité électronique pour commander la position de la zone d'affichage active ; - l'interface homme-machine contrôle l'agrandissement de la zone d'affichage active ; - la zone d'affichage étendue est illuminée entièrement par le faisceau lumineux de projection. An advantage of the present invention is that the device for adjusting the position of the virtual image is completely static since it does not require any mechanical part movement in the head-up display device. The displacement of the virtual image is obtained via the control electronics which moves the image in the viewable area according to the needs. According to other advantageous features of the invention: the display comprises a matrix of pixels consisting of N columns and M lines, the active display area comprises a matrix of pixels consisting of X columns and Y lines, and the device for adjusting the position of the virtual image is provided for shifting the active display area by a determined number of columns and a determined number of lines; the projection unit comprises an enlargement function that makes it possible to modify the size of the active display area with respect to a nominal size so as to modify the size of the virtual image, this enlargement functionality being obtained extending the active display area by a fixed number of columns and a fixed number of lines; the display is of the liquid crystal type; an electronic control unit controls the light source and the display; - The adjustment device comprises a man-machine interface which is connected to the electronic unit for controlling the position of the active display area; the human-machine interface controls the magnification of the active display area; - the extended display area is illuminated entirely by the projection light beam.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique qui représente l'habitacle d'un véhicule automobile équipé d'un dispositif d'affichage tête haute conforme aux 30 enseignements de l'invention ; - la figure 2 est un schéma qui représente l'unité de projection du dispositif d'affichage tête haute de la figure 1 et qui illustre les différents paramètres optiques définissant la position de l'image virtuelle produite par ce dispositif d'affichage tête haute ; - la figure 3 est un schéma qui représente l'unité de projection de la figure 2 équipée d'une unité électronique de commande et d'une interface 5 homme-machine ; - la figure 4 est un schéma qui représente l'afficheur de l'unité de projection de la figure 2 et la zone d'affichage active formant une image source ; - la figure 5 est un diagramme illustrant l'efficacité de diffraction du combineur de la figure 2 en fonction de l'angle d'illumination a. 10 - la figure 6 est un schéma bloc explicitant l'agencement de l'écran avec sa logique de pilotage en lignes et colonnes ainsi que des positions de l'image virtuelle. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features, objects and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, and with reference to the appended drawings, given by way of non-limiting example and in which: FIG. 1 is a schematic view showing the passenger compartment of a motor vehicle equipped with a head-up display device according to the teachings of the invention; FIG. 2 is a diagram which represents the projection unit of the head-up display device of FIG. 1 and which illustrates the different optical parameters defining the position of the virtual image produced by this head-up display device; FIG. 3 is a diagram showing the projection unit of FIG. 2 equipped with an electronic control unit and a man-machine interface; FIG. 4 is a diagram showing the display of the projection unit of FIG. 2 and the active display area forming a source image; FIG. 5 is a diagram illustrating the diffraction efficiency of the combiner of FIG. 2 as a function of the illumination angle a. FIG. 6 is a block diagram explaining the arrangement of the screen with its control logic in lines and columns as well as the positions of the virtual image.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES 15 Dans la suite de la description, des éléments identiques ou similaires seront désignés par les mêmes références. Sur la figure 1 on a représenté schématiquement l'intérieur d'un véhicule automobile 10 comportant un tableau de bord 12 et un dispositif d'affichage tête haute 14 réalisé conformément aux enseignements de l'invention. Selon le mode 20 de réalisation représenté, le dispositif d'affichage tête haute 14 est agencé sur le tableau de bord 12, à proximité du pare-brise 15. Le dispositif d'affichage tête haute 14 selon l'invention comporte une unité de projection 16 et un combineur diffractif 18 qui est situé dans l'axe de vision du conducteur C et qui est prévu pour afficher des informations de 25 fonctionnement ou de conduite du véhicule sous la forme d'images virtuelles 19 positionnées à l'avant du pare-brise 15 dans le champ de vision du conducteur C. Le dispositif d'affichage tête haute 14 décrit et représenté, à titre d'exemple, en relation avec la figure 1, est tu type à fonctionnement par réflexion. Bien entendu, l'invention s'applique à d'autres types de dispositif d'affichage tête 30 haute 14 dans lesquels le combineur diffractif 18 peut être du type transmissif et/ou il peut être agencé différemment, notamment il peut être agencé dans le pare-brise 15 du véhicule. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the remainder of the description, identical or similar elements will be designated by the same references. FIG. 1 diagrammatically shows the interior of a motor vehicle 10 comprising a dashboard 12 and a head-up display device 14 produced in accordance with the teachings of the invention. According to the embodiment shown, the head-up display device 14 is arranged on the dashboard 12, close to the windshield 15. The head-up display device 14 according to the invention comprises a projection unit 16 and a diffractive combiner 18 which is located in the line of sight of the conductor C and which is provided for displaying operating or driving information of the vehicle in the form of virtual images 19 positioned at the front of the screen. 15 in the field of view of the conductor C. The head-up display device 14 described and shown, by way of example, in connection with Figure 1, is the type operating by reflection. Of course, the invention applies to other types of high-head display device 14 in which the diffractive combiner 18 may be of the transmissive type and / or it may be arranged differently, in particular it may be arranged in the windshield 15 of the vehicle.

Selon l'exemple de réalisation représenté notamment sur les figures 2 à 5, l'unité de projection 16 est montée à l'intérieur d'un boîtier 20. Le boîtier 20 contient une source lumineuse 26, de préférence une diode laser émettant dans le domaine visible, qui produit un faisceau lumineux de projection F qui est mis en forme par des éléments optiques de mise en forme 28 avant d'être diffusé vers un afficheur 30 formant l'image source 31. L'afficheur 30 est de préférence un écran à cristaux liquides transmissif négatif. C'est à dire que la lumière passe à travers l'écran et l'image est formé par l'extinction des pixels, le fond de l'écran étant noir. Les éléments optiques de mise en forme 28 visent à produire un faisceau lumineux F de forme adaptée à la forme de l'afficheur 30. L'afficheur 30 est configuré pour produire des images sources représentant les informations de fonctionnement ou de conduite du véhicule telles que des informations correspondant à un système de navigation et des informations sur la vitesse instantanée du véhicule. L'afficheur 30 est muni de préférence d'une couche optique de diffusion 32. Selon le mode de réalisation représenté, le combineur diffractif 18 fonctionne en réflexion. Il est agencé dans le champ de vision du conducteur C de manière que le faisceau lumineux F provenant de l'image source 31 formée par l'afficheur 30 soit émis suivant un axe optique d'illumination Al passant par le centre de l'image source 31 et par le centre du combineur 18, puis se diffracte par le combineur 18 ce qui produit une image virtuelle 19 située à l'avant du véhicule. Avantageusement, le combineur diffractif 18 est une plaque transparente comportant un réseau optique diffractif disposé en surface sur une seule couche. Le réseau optique diffractif est configuré pour positionner l'image virtuelle 19 à une distance déterminée d,, à l'avant du véhicule et il est configuré aussi pour une fonction d'agrandissement de l'image source 31. Le combineur diffractif 18 est réalisé de préférence en matière plastique par moulage/injection ou par embossage, à partir d'une matrice elle-même réalisée par nano-lithographie par un procédé d'interférences laser déterminant de manière définitive par construction les caractéristiques diffractives du combineur 18 telles que les angles de réfraction et la distance de projection d,, de l'image virtuelle 19. La position de l'image virtuelle 19 dans le champ de vision du conducteur C est définie par la structure du combineur diffractif 18 qui détermine l'angle de vision vers le bas (3,v, correspondant à l'angle que définit l'axe de projection A3 par rapport à l'axe de vision A2, et qui détermine la distance de projection d,, de l'image virtuelle 19 par rapport à la position du combineur 18. La distance de projection d,, est mesurée ici entre la verticale passant par le centre d'illumination du combineur 18 et la verticale passant par le centre de l'image virtuelle 19. According to the embodiment shown in particular in Figures 2 to 5, the projection unit 16 is mounted inside a housing 20. The housing 20 contains a light source 26, preferably a laser diode emitting in the visible region, which produces a projection light beam F which is shaped by optical shaping elements 28 before being broadcast to a display 30 forming the source image 31. The display 30 is preferably a screen negative transmissive liquid crystal. That is, the light passes through the screen and the image is formed by the extinction of the pixels, the bottom of the screen being black. The optical shaping elements 28 are intended to produce a light beam F of shape adapted to the shape of the display 30. The display 30 is configured to produce source images representing the operating or driving information of the vehicle such that information corresponding to a navigation system and information on the instantaneous speed of the vehicle. The display 30 is preferably provided with an optical diffusion layer 32. According to the embodiment shown, the diffractive combiner 18 operates in reflection. It is arranged in the field of view of the conductor C so that the light beam F coming from the source image 31 formed by the display 30 is emitted along an optical illumination axis A1 passing through the center of the source image. 31 and the center of the combiner 18, then diffracts by the combiner 18 which produces a virtual image 19 located at the front of the vehicle. Advantageously, the diffractive combiner 18 is a transparent plate comprising a diffractive optical grating disposed on a single layer surface. The diffractive optical grating is configured to position the virtual image 19 at a determined distance d 1 in the front of the vehicle and is also configured for an enlargement function of the source image 31. The diffractive combiner 18 is produced preferably of plastic by molding / injection or by embossing, from a matrix itself made by nano-lithography by a method of laser interferences definitively determining by construction the diffractive characteristics of the combiner 18 such that the angles the position of the virtual image 19 in the field of view of the conductor C is defined by the structure of the diffractive combiner 18 which determines the viewing angle to the bottom (3, v, corresponding to the angle defined by the axis of projection A3 with respect to the axis of vision A2, and which determines the projection distance d ,, of the virtual image 19 with respect to the position of the combiner 18. The projection distance d ,, is measured here between the vertical passing through the illumination center of the combiner 18 and the vertical passing through the center of the virtual image 19.

La loi de Bragg associe l'angle d'illumination a du combineur 18, correspondant à l'angle que définit l'axe d'illumination Al par rapport à l'axe de vision A2 du conducteur C, avec l'angle de vision vers le bas (3,, par l'équation : (X a = Arc sin - - sin Pi, (1) d / Où est la longueur d'onde de la source lumineuse 26 et d est le pas du réseau de diffraction du combineur 18. The Bragg law associates the illumination angle a of the combiner 18, corresponding to the angle defined by the illumination axis A1 with respect to the axis of vision A2 of the conductor C, with the viewing angle to the low (3 ,, by the equation: (X a = Arc sin - - sin Pi, (1) d / Where is the wavelength of the light source 26 and d is the pitch of the diffraction grating of the combiner 18.

L'angle d'illumination a peut aussi s'exprimer par l'équation suivante : (h a = Arc tan " (2) dP / Où hp est la hauteur entre le centre de l'image source 31 sur l'afficheur 30 et l'axe de vision A2 et dp est la distance d'illumination entre la verticale The angle of illumination can also be expressed by the following equation: (ha = arc tan "(2) dP / where hp is the height between the center of the source image 31 on the display 30 and the axis of vision A2 and dp is the illumination distance between the vertical

passant par le centre de l'image source 31 sur l'afficheur 30 et la verticale passant par le centre du combineur 18. passing through the center of the source image 31 on the display 30 and the vertical passing through the center of the combiner 18.

En combinant les deux équations précédentes on détermine l'angle de vision vers le bas (3,, grâce à l'équation suivante : By combining the two previous equations, the downward viewing angle (3) is determined by the following equation:

i i i h Pi, = Arc sin d ùsin Arc tan dp P/// i i i h Pi, = Arc sin d ısin Arc tan dp P ///

Ainsi, en déplaçant la position du centre de l'image source 31 sur l'afficheur 30 on modifie la valeur de l'angle d'illumination a ce qui permet de modifier la valeur de l'angle de vision vers le bas (3,, comme c'est explicité dans l'équation 3. Thus, by moving the position of the center of the source image 31 on the display 30, the value of the illumination angle is modified, which makes it possible to modify the value of the angle of view downwards (3, as is explained in equation 3.

La présente invention propose un dispositif permettant de faire varier la position du centre de l'image source 31 sur l'afficheur 30 pour faire varier la valeur de l'angle de vision vers le bas (3,, en vue de permettre l'ajustement de la hauteur de l'image virtuelle 19 à la taille de l'utilisateur, ici le conducteur C. (3) On note que, l'intervalle de variation de l'angle d'illumination a doit respecter la courbe d'efficacité de diffraction du combineur 18, ce qui est illustré par la figure 5. Le réglage de la position de l'image virtuel doit être fait pour des angles a appartenant à l'intervalle [-a max ; + a max], ceci permet garantir une efficacité de diffraction optimale sur toute la course de déplacement de l'image virtuelle. Habituellement, cette course de réglage de la position de l'image virtuelle est spécifiée par le constructeur, et le combineur est conçu pour avoir une efficacité de diffraction uniforme sur cette course. Si la diffraction n'est pas uniforme cela fonctionne néanmoins en compensant de manière systématique la perte d'énergie due à la perte d'efficacité de diffraction. Celle-ci étant connue et/ou caractérisable. Selon un mode de réalisation préféré du dispositif d'affichage tête haute 14 selon l'invention, l'afficheur 30 comporte une zone d'affichage active Za formant l'image source 31 et une zone d'affichage étendue Ze qui englobe la zone d'affichage active Za. Grâce aux éléments optiques de mise en forme 28, le faisceau lumineux F est réparti de manière sensiblement homogène sur l'ensemble de la zone d'affichage étendue Ze. Dans une position nominale Po, la zone d'affichage active Za est centrée sur l'afficheur 30 ce qui définit un angle nominal d'illumination ao et donc un 20 angle nominal de vision vers le bas (3m. Conformément aux enseignements de l'invention, le dispositif d'affichage tête haute 14 est équipé d'un dispositif de réglage 34 de la position de l'image virtuelle 19 qui permet d'excentrer la zone d'affichage active Za dans le plan de l'afficheur 30, par rapport à sa position nominale Po, de manière à 25 modifier l'angle de vision vers le bas (3,, pour ajuster la hauteur de l'image virtuelle 19 à la hauteur du champ de vision du conducteur C. Selon le mode de réalisation préféré, qui est représenté sur les figures 4 et 6, l'afficheur 30 à cristaux liquides comporte une matrice de pixels 39 constituée de N colonnes et de M lignes et la zone d'affichage active Za comporte 30 une matrice de pixels constituée de X colonnes et de Y lignes, X étant inférieur à N et Y étant inférieur à M. Pour ajuster la position de l'image virtuelle 19, le dispositif de réglage 34 décale la zone d'affichage active Za d'un nombre déterminé de colonnes et d'un nombre déterminé de lignes. The present invention provides a device for varying the position of the center of the source image 31 on the display 30 to vary the value of the downward viewing angle (3 ,, to allow adjustment from the height of the virtual image 19 to the size of the user, here the conductor C. (3) It is noted that the range of variation of the illumination angle a must respect the efficiency curve of diffraction of the combiner 18, which is illustrated in FIG. 5. The adjustment of the position of the virtual image must be done for angles α belonging to the interval [-a max; + a max], this allows to guarantee a Optimum diffraction efficiency over the entire travel path of the virtual image Usually, this course of adjustment of the position of the virtual image is specified by the manufacturer, and the combiner is designed to have a uniform diffraction efficiency on this image. If the diffraction is not uniform However, it works by systematically compensating for the loss of energy due to the loss of diffraction efficiency. This being known and / or characterizable. According to a preferred embodiment of the head-up display device 14 according to the invention, the display 30 comprises an active display area Za forming the source image 31 and an extended display area Ze which includes the area of the display area. active display Za. Thanks to the optical shaping elements 28, the light beam F is distributed substantially uniformly over the entire extended display area Ze. In a nominal position Po, the active display area Za is centered on the display 30 which defines a nominal angle of illumination ao and thus a nominal angle of view downwards (3m. In the invention, the head-up display device 14 is equipped with a device 34 for adjusting the position of the virtual image 19 which makes it possible to offset the active display area Za in the plane of the display 30 by relative to its nominal position Po, so as to modify the downward viewing angle (3 ,, to adjust the height of the virtual image 19 to the height of the field of view of the conductor C. According to the embodiment 4, the liquid crystal display 30 comprises a matrix of pixels 39 consisting of N columns and M lines and the active display area Za comprises a matrix of pixels consisting of X columns and Y rows, where X is less than N and Y is less than M. To adjust the position of the virtual image 19, the adjustment device 34 shifts the active display area Za by a determined number of columns and a determined number of lines.

La finesse de réglage est donnée par la distance entre deux pixels ramenée en angle. Plus les pixels seront petits plus le réglage sera fin. Ainsi, pour décaler l'image virtuelle 19 d'une hauteur déterminée hl vers le bas, comme représenté sur les figures 2, 4 et 6, le dispositif de réglage 34 commande le décalage de zone d'affichage active Za de I lignes vers le haut par rapport à la position nominale Po de sorte que la valeur de l'angle d'illumination a prend une valeur inférieure à l'angle nominal d'illumination ao ce qui provoque l'augmentation de la valeur de l'angle de vision vers le bas (3,,. Bien entendu, le dispositif de réglage 34 permet si nécessaire de décaler 10 latéralement la zone d'affichage active Za par rapport à sa position nominale Po de manière similaire. Avantageusement, le dispositif de réglage 34 comporte une fonction d'agrandissement qui permet de modifier la taille de la zone d'affichage active Za en vue de modifier la taille de l'image virtuelle 19. Ainsi, à partir de la taille 15 nominale correspondant à x colonnes et Y lignes, le dispositif d'agrandissement étend la zone d'affichage active d'un nombre déterminé de colonnes et d'un nombre déterminé de lignes de manière à obtenir une augmentation proportionnelle de la hauteur et de la largeur de l'image source 31, ce qui se traduit par un agrandissement proportionnel de l'image virtuelle 19. 20 Cette fonctionnalité supplémentaire d'agrandissement est particulièrement avantageuse car elle permet de minimiser la fonction d'agrandissement intégrée dans la structure du combineur 18 ce qui rend la fabrication du combineur 18 plus simple, réduisant ainsi les coûts de production, et ce qui minimise les défauts optiques ou aberrations optiques causées par la 25 présence d'une fonction agrandissement dans le combineur 18. Le dispositif de réglage 34 comporte une unité électronique de commande 36 qui contrôle la source lumineuse 26 et l'afficheur 30, et une interface homme-machine 38 qui est reliée à l'unité électronique 36 pour contrôler la position de la zone d'affichage active Za et sa taille. L'afficheur 30 comporte 30 par exemple une unité de contrôle d'affichage 40 qui pilote une unité de contrôle des colonnes 42 et une unité de contrôle des lignes 44. The fine tuning is given by the distance between two pixels brought back in angle. The smaller the pixels, the finer the setting will be. Thus, to shift the virtual image 19 by a determined height hl downwards, as shown in FIGS. 2, 4 and 6, the adjustment device 34 controls the active display zone offset Za of I lines towards the high relative to the nominal position Po so that the value of the illumination angle a has a value lower than the nominal angle of illumination ao which causes the value of the viewing angle to be increased towards 3, of course, the adjustment device 34 makes it possible, if necessary, to shift the active display zone Za laterally relative to its nominal position Po in a similar manner, advantageously, the adjustment device 34 has a function for enlarging the size of the active display area Za to change the size of the virtual image 19. Thus, starting from the nominal size corresponding to x columns and Y rows, the device enlargement extends the af active image of a given number of columns and a fixed number of lines so as to obtain a proportional increase in the height and width of the source image 31, which results in a proportional enlargement of the image This additional magnification feature is particularly advantageous because it minimizes the magnification function integrated into the combiner 18 structure, making the manufacture of the combiner 18 simpler, thus reducing production costs, and which minimizes the optical defects or optical aberrations caused by the presence of an enlargement function in the combiner 18. The control device 34 comprises an electronic control unit 36 which controls the light source 26 and the display 30, and an interface man-machine 38 which is connected to the electronic unit 36 to control the position of the active display area Za and its tail the. The display 30 includes, for example, a display control unit 40 which controls a column control unit 42 and a line control unit 44.

Selon l'exemple représenté sur la figure 6, la zone active Za est représentée dans sa position nominale Po, dans sa position haute extrême Ph et dans sa position basse extrême Pb. Le nombre de pixels formant l'afficheur 30 est déterminé de manière à disposer de la résolution nécessaire à la formation de l'image virtuelle 19 et de manière à disposer d'un nombre suffisant de pixels pour permettre le déplacement de la zone active Za par rapport à sa position nominale Po en offrant une amplitude de réglage suffisante pour que la position de l'image virtuelle 19 puisse être ajustée aux différentes hauteurs possibles du champ de vision du conducteur C. Avantageusement, lors de la mise en fonction de l'unité de projection 16 selon l'invention, il est prévu une phase préalable d'initialisation au cours de laquelle l'unité électronique 36 commande la superposition de la zone d'affichage active Za sur une zone d'affichage nominale dont les dimensions correspondent à la taille nominale de la zone d'affichage active Za et dont la position est sensiblement centrée sur l'afficheur 30, ce qui correspond à la position nominale Po de la zone d'affichage active Za. Sur la figure 4, la zone d'affichage active Za est superposée avec la zone d'affichage nominale. En trait discontinu on a représenté un exemple de position décentrée vers le haut de la zone d'affichage active Za. Après la phase d'initialisation, le conducteur C peut agir sur l'interface homme-machine 38, soit pour ajuster la position de l'image virtuelle 19 en fonction de la hauteur de son regard dans l'habitacle du véhicule, soit pour agrandir la taille de l'image virtuelle 19, soit pour les deux fonctions à la fois. According to the example shown in FIG. 6, the active zone Za is represented in its nominal position Po, in its extreme high position Ph and in its extreme low position Pb. The number of pixels forming the display 30 is determined in such a way as to have the necessary resolution for the formation of the virtual image 19 and so as to have a sufficient number of pixels to allow the displacement of the active zone Za from its nominal position Po by providing a sufficient adjustment amplitude to that the position of the virtual image 19 can be adjusted to the different possible heights of the field of view of the conductor C. Advantageously, when the projection unit 16 according to the invention is put into operation, a preliminary phase is provided in which the electronic unit 36 controls the superposition of the active display area Za on a nominal display area whose dimensions correspond to the nominal size of the active display area Za and whose position is substantially centered on the display 30, which corresponds to the nominal position Po of the active display area Za. In Fig. 4, the active display area Za is superimposed with the nominal display area. In dashed lines there is shown an example of off-center position of the active display area Za. After the initialization phase, the conductor C can act on the human-machine interface 38, either to adjust the position of the virtual image 19 according to the height of its look in the passenger compartment of the vehicle, or to enlarge the size of the virtual image 19, for both functions at the same time.

Bien entendu, il peut être prévu des moyens de mémorisation des réglages du dispositif d'affichage tête haute 14 permettant au conducteur C habituel du véhicule de bénéficier automatiquement du réglage adapté à sa taille ce qui lui évite d'avoir à recommencer la phase d'ajustement de l'image virtuelle 19 à chaque mise en fonction de l'unité de projection 16. Of course, it may be provided means for memorizing the settings of the head-up display device 14 allowing the usual driver C of the vehicle to automatically benefit from the adjustment adapted to its size which avoids having to restart the phase of adjusting the virtual image 19 each time the projection unit 16 is turned on.

Claims

REVENDICATIONS1. Head-up display device (14), in particular for a motor vehicle (10), comprising a projection unit (16) which produces a light beam (F) intended to be directed towards a diffractive combiner (18) along an optical axis for illuminating (Al), the projection unit (16) comprising a light source (26) which produces a projection light beam (F) directed towards a display (30), the display (30) having a light zone active display (Za) for forming a source image (31) transmitted along the optical illumination axis (Al) to the diffractive combiner (18) before being projected in the form of a virtual image (19) along an optical projection axis (A3), the projection light beam (F) refracting on the combiner (18) along an optical viewing axis (A2) directed towards the field of view of a user (C), angle of inclination (ao) of the axis of vision (A2) with respect to the illumination axis (Al), and the viewing angle to the bottom (13, v) which is measured between the projection axis (A3) and the axis of vision (A2), for a given nominal position (Po) of the active display area (Za), being determined by construction from the structural features of the combiner (18), characterized in that the display (30) has an extended display area (Ze) in which the active display area (Za) is included, and in that that a setting device (34) for the position of the virtual image (19) makes it possible to off-center the active display area (Za) in the extended display area (Ze) with respect to the nominal position ( Po) so as to change the angle of inclination (a) of the illumination axis (Al) relative to the combiner (18) and to cause a corresponding displacement of the virtual image (19).

2. Display device (14) according to the preceding claim, characterized in that the display (30) comprises a matrix of pixels consisting of N columns and M lines, in that the active display area (Za) comprises a matrix of pixels consisting of X columns and Y lines, and in that the adjustment device (34) of the position of the virtual image (19) is provided for shifting the active display area (Za) d a fixed number of columns and a fixed number of lines. 10

3. Display device (14) according to the preceding claim, characterized in that the projection unit (16) has an enlargement functionality which allows the size of the active display area (Za) to be changed in relation to at a nominal size so as to modify the size of the virtual image (19), this enlargement functionality being obtained by extending the active display area (Za) by a determined number of columns and by a determined number lines.

4. Display device (14) according to any one of the preceding claims, characterized in that the display (30) is of the liquid crystal type.

5. Display device (14) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an electronic control unit (36) which controls the light source (26) and the display (30).

Display device (14) according to claim 5, characterized in that the adjusting device (34) comprises a man-machine interface (38) which is connected to the electronic unit (36) for controlling the position of the active display area (Za).

7. Display device (14) according to the preceding claim taken in combination with claim 3, characterized in that the human-machine interface (38) controls the enlargement of the active display area (Za).

8. Display device (14) according to any one of the preceding claims, characterized in that the extended display area (Ze) is illuminated entirely by the projection light beam (F). 25