Brevet FR3036772A1 — publié le 20161202

PROJECTEUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne le domaine technique des projecteurs 5 pour véhicule automobile, plus particulièrement des projecteurs adaptatifs. On connaît des véhicules automobiles dotés de projecteurs d'éclairage permettant de former des faisceaux lumineux à l'avant du véhicule dont les dimensions, l'intensité et/ou la direction sont adaptables, dans une certaine mesure, afin de tenir compte des conditions de circulation. Ces projecteurs 10 utilisent des technologies connues sous les appellations en anglais de « Matrix beam », de « Pixel lighting » ou de « Picture beam ». Ces projecteurs permettent notamment de créer des zones d'ombre dans le faisceau, par exemple en configuration dite « de route », afin de ne pas éblouir un conducteur d'un véhicule situé devant le véhicule ou venant en sens inverse. 15 Le document FR 3006746 décrit un projecteur pour véhicule automobile utilisant une source de rayonnement laser et un système de mise en forme dirigeant le rayonnement laser vers un dispositif de conversion à matériau phosphorescent qui émet un faisceau de lumière blanche vers un système optique. Les figures 1 et 2 correspondent à ce document. 20 On a représenté sur la figure 1 un projecteur 10 pour véhicule automobile. Ce projecteur comprend trois modules 12, 14, 16. La figure 2 illustre un premier module 12 de l'état de la technique. Le premier module 12 comprend une source de lumière laser 18, un système de mise en forme 20 comprenant un système de balayage 21, un dispositif de 25 conversion 22 du rayonnement en lumière blanche et un système optique 24. Le module 12 peut également comporter des moyens classiques 19 de focalisation de la source 18, ces moyens 19 étant interposés entre la source 18 et le système de balayage 21. La source de lumière laser 18 est dans le cas présent une diode laser 30 apte à émettre un rayonnement laser L dont la longueur d'onde est comprise entre 330 et 500 nanomètres (nm), de préférence entre 440 et 460 nm. Le système de balayage 21 comprend un micro-miroir 26 monté mobile autour de deux axes orthogonaux et le dispositif de conversion 22 3036772 2 comprend un support 28 réfléchissant le rayonnement laser et sur lequel est déposée une couche continue 30 de matériau phosphorescent. On notera que le système de balayage 21 et le système optique 24 peuvent être situés d'un même côté du dispositif de conversion 22, c'est-à5 dire que le dispositif de conversion 22 est utilisé en réflexion. Avantageusement, le support 28 est choisi parmi des matériaux qui sont thermiquement bons conducteurs. Il est donc possible de limiter la diminution de performance de la couche 30 de matériau phosphorescent en limitant l'élévation de température du dispositif de conversion 22 et de la 10 couche 30. Lorsque la source de lumière laser 18 émet un rayonnement L, ce rayonnement L est reçu par le système de balayage 21 qui le dirige vers le dispositif de conversion 22. Le dispositif de conversion 22 reçoit le rayonnement laser 15 monochromatique et cohérent L et émet un rayonnement de lumière blanche B, c'est-à-dire comprenant une pluralité de longueurs d'ondes comprises entre environ 400 et 800 nm. Cette émission de lumière se produit selon un diagramme d'émission lambertienne, c'est-à-dire avec une luminance uniforme dans toutes les directions d'émission. 20 Le dispositif de conversion 22 étant situé au voisinage du plan focal du système optique 24, tel qu'une lentille, la lumière blanche B ainsi obtenue est émise notamment vers le système optique 24 et forme, du côté opposé de la lentille, à l'infini, une image des points de la couche 30 de matériau phosphorescent qui émettent de la lumière blanche B en réponse au 25 rayonnement laser L reçu. Le balayage des points de la couche 30 étant réalisé à grande vitesse, la lumière blanche B émise par le dispositif de conversion 22 permet de former un faisceau lumineux F, dans le cas présent, une partie du faisceau lumineux produit par le projecteur 10 qui comprend le module 12. 30 La forme et l'intensité de la partie du faisceau formée par le module 12 dépendent notamment de l'intensité de la source de lumière laser 18 et des déplacements du système de balayage 21. 3036772 3 Sur la figure 2, on a représenté un module 12 qui comprend une unique source de lumière laser 18, un unique système de balayage 21, un unique dispositif de conversion 22 du rayonnement laser en lumière blanche et un unique système optique 24. Cependant, on comprend que le module 12 5 peut comporter, par exemple, deux sources de lumière laser 18 émettant chacune un rayonnement vers un même système de balayage 21. En variante, les deux sources 18 peuvent émettre chacune un rayonnement vers des systèmes de balayage 21 respectivement distincts. Les systèmes de balayage 21 peuvent émettre le rayonnement laser L vers le même dispositif de 10 conversion 22 ou des dispositifs 22 différents. Le dispositif optique 24 peut recevoir la lumière blanche B d'un ou de plusieurs dispositifs de conversion 22. Le module 12 peut également comporter plus de deux sources 18. Le module 12 comprend en outre une unité de contrôle 32 qui permet de contrôler notamment la puissance de la source de lumière laser 18 et les 15 mouvements du système de balayage 21. Le système de mise en forme 20 peut également être quasi-statique et comprendre par exemple un miroir. L'unité de contrôle 32 peut alors contrôler la position et l'orientation de ce miroir afin notamment de tenir compte des corrections de coupure du faisceau liées à la compensation de la charge du 20 véhicule. Il apparaît souhaitable de produire des faisceaux d'éclairage dont les contours soient nets tant le long de lignes de contraste horizontales (par exemple la ligne de coupure d'une fonction code) que verticales (lignes de contraste latérales d'une zone sombre créée par une fonction d'adaptation du 25 faisceau de route). Pour un faisceau laser gaussien focalisé ou collimaté de manière traditionnelle, la distance du maximum d'intensité au bord du spot est égale à la moitié du diamètre du spot ou de l'axe de l'ellipse créée par l'incidence non normale. Cette distance définit la netteté du bord d'une tache sombre par 30 exemple. Pour avoir la netteté la plus grande possible, on doit créer un spot de petites dimensions ou prendre une focale élevée pour le système de projection. Dans le premier cas, on complique la collimation et on rend son efficacité potentiellement plus faible. Dans le second cas, le système de 3036772 4 projection devient volumineux puisqu'on doit travailler à grande ouverture pour collecter une quantité de flux suffisante, issue du matériau phosphorerescent dont la taille et le coût augmentent également. Un but de l'invention est de proposer un projecteur pour véhicule 5 automobile évitant ces inconvénients. Un autre but de l'invention est de proposer un projecteur pour véhicule automobile assurant une grande netteté du contour du faisceau de lumière blanche au bord d'une tache sombre. L'invention a ainsi pour objet un projecteur pour véhicule automobile, 10 comprenant au moins un premier module comprenant : au moins une source de lumière laser apte à émettre un rayonnement, des moyens de focalisation de la source, et au moins un système de mise en forme apte à recevoir le rayonnement et à le diriger vers au moins un dispositif de conversion du rayonnement en lumière blanche, le dispositif de conversion étant apte à 15 émettre un rayonnement de lumière blanche vers au moins un système optique, de sorte que le rayonnement de lumière blanche forme une première partie d'un faisceau d'éclairage du projecteur, caractérisé en ce que, les moyens de focalisation de la source sont aptes à produire un rayonnement de section allongée. 20 Cette section de forme allongée permet d'obtenir un faisceau de forme allongée en aval du dispositif de conversion, ce qui a pour avantage d'améliorer la netteté des contours du faisceau dans sa largeur (suivant sa direction la plus étroite). Le rayonnement issu des moyens de focalisation peut être de section 25 ellipsoïdale ou rectangulaire. Le rapport de la grande dimension à la petite dimension de la section allongée est avantageusement supérieur ou égal à 2. Avantageusement, la section allongée du rayonnement laser est assurée par l'orientation de la source de rayonnement laser. 30 De manière avantageuse, la section allongée du rayonnement laser est assurée par les moyens de focalisation. 3036772 De préférence, la section allongée du rayonnement laser est assurée par l'orientation de la source de rayonnement laser et par les moyens de focalisation qui comportent au moins une lentille cylindrique. Le projecteur peut comprendre en outre au moins un deuxième 5 module apte à former une deuxième partie du faisceau d'éclairage du projecteur, les première et deuxième parties étant aptes à former, sur un même écran, des images ayant des contours respectifs au moins partiellement non coïncidents. Le système de mise en forme peut être quasi-statique. Le système de mise en forme peut être dynamique et comprendre un système de balayage. La source de lumière laser et le système de balayage peuvent être compris dans un système microoptoélectromécanique. Le premier module peut comprendre un unique dispositif de 15 conversion. Le deuxième module peut comprendre au moins une source de lumière laser apte à émettre un deuxième rayonnement et au moins un système de mise en forme apte à recevoir le deuxième rayonnement et à le diriger vers au moins un dispositif de conversion du rayonnement en lumière blanche. 20 Le projecteur peut comprendre trois modules. De préférence, la source de lumière laser, les moyens de focalisation de la source, le système de mise en forme et le dispositif de conversion sont placés dans un plan commun, et la grande dimension de la section allongée du rayonnement laser est placée dans le même plan. 25 De manière avantageuse, le plan commun est sensiblement horizontal et le rayonnement de lumière blanche présente une section allongée dont la grande dimension est sensiblement horizontale. Avantageusement, le plan commun est sensiblement vertical et le rayonnement de lumière blanche présente une section allongée dont la grande 30 dimension est sensiblement verticale. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant au moins un projecteur décrit ci-dessus. 3036772 6 D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : 5 - la figure 1, déjà décrite, est une vue en perspective d'un projecteur de l'état de la technique, - la figure 2, déjà décrite, est une vue schématique d'un premier module de l'état de la technique, et - les figures 3 et 4 illustrent des faisceaux obtenus par un projecteur 10 selon l'invention. En se référant à la figure 2, contrairement aux moyens de focalisation 19 de l'état de la technique qui étaient réglés pour obtenir un rayonnement de section circulaire, les moyens de focalisation de l'invention permettent d'obtenir un rayonnement de section allongée, typiquement de 15 section ellipsoïdale ou rectangulaire. Pour ce faire, les moyens de focalisation 19 peuvent dans un exemple de réalisation comprendre une ouverture de forme rectangulaire ou une fente de forme allongée. On recherche avantageusement à maximiser le rapport de la grande dimension sur la petite dimension de la section allongée, ce qui permet d'obtenir un 20 maximum de lumière près de la coupure. Le rapport de la grande dimension à la petite dimension de la section allongée est de préférence supérieur ou égal à 2. On se place par exemple dans une configuration où le faisceau F est décomposé en deux zones supérieure et inférieure, sensiblement délimitées 25 par la coupure du faisceau (un recouvrement sera éventuellement prévu). Dans le cas d'une source 18 de dimensions réduites, qui peut raisonnablement être considérée comme ponctuelle, le faisceau peut être collimaté par une simple lentille stigmatique et sa section est allors elliptique comme l'émission de la diode 18; le spot sur le dispositif de conversion 22 est 30 alors l'intersection d'un cylindre de section droite elliptique avec un plan incliné par rapport à l'axe du cylindre. Si la facette de sortie, au moins suivant la direction de l'axe lent, est de dimensions importantes, ce qui est le cas des diodes multi-modes de forte puissance, une collimation donne un faisceau 3036772 7 divergent qui conduit à des spots de taille importante ou à une intégration difficile de l'ensemble source/système microoptoélectromécanique (qui doit être très proche du dispositif de conversion 22): une focalisation est préférable et on peut par exemple imager la facette sur le dispositif de conversion 22, au 5 moins au point d'impact moyen. Dans ce cas l'image est un rectangle projeté sur un plan incliné (parallélogramme dans le cas général). Afin d'optimiser le dispositif d'éclairage complet, on installe le système de balayage 21 créant la zone supérieure du faisceau illuminant la partie basse du dispositif de conversion 22 en haut ou en bas (de préférence en bas) du 10 dispositif de conversion 22 et on oriente verticalement le grand axe de l'ellipse ou le côté le plus long du rectangle. De cette manière on obtient un spot allongé verticalement (figure 4), ce qui permet lors de l'extinction et du réallumage du faisceau pour créer un tunnel d'avoir les coupures les plus nettes possibles (ou au moins le maximum d'intensité le plus proche possible latéralement des coupures). Pour la zone inférieure du faisceau, on place le dispositif de balayage 21 sur le côté et on oriente le grand axe de l'ellipse ou le plus grand côté du rectangle horizontalement (figure 3). De cette manière, la distance du maximum d'intensité à une coupure horizontale est améliorée. Le positionnement du système microoptoélectromécanique et l'orientation de la source dans son système de collimation/focalisation correctes permettent d'optimiser la distance du maximum d'intensité à la coupure intéressante du faisceau (coupure horizontale de type feux de code en dessous de l'horizon absolu pour le bas du faisceau, coupure verticale au-dessus de la coupure précédente). On notera toutefois que l'agencement optimal décrit ci-avant ne s'applique pas systématiquement. En effet, dans les cas où les dimensions de la facette de sortie de la source sont telles que le dispositif de focalisation crée un spot allongé dans un rapport longueur sur largeur supérieur à 5, il peut être préférable, afin d'améliorer la forme générale du faisceau, de positionner les plans comprenant les sources, les dispositifs de focalisation et les dispositifs de balayages de telle sorte que l'étalement dû aux incidences non normales augmente la largeur du spot plutôt que sa longueur, afin de ramener 3036772 8 le rapport des dimensions du faisceau émis à une valeur plus proche de 2 (et supérieure à 2). REVENDICATIONS1. Projecteur (10) pour véhicule automobile, comprenant au moins un premier module (12,14,16) comprenant : - au moins une source de lumière laser (18) apte à émettre un rayonnement (L), - des moyens (19) de focalisation de la source (18), et - au moins un système de mise en forme (20) apte à recevoir le rayonnement (L) et à le diriger vers au moins un dispositif de conversion (22) du rayonnement en lumière blanche (B), le dispositif de conversion (22) étant apte à émettre un rayonnement de lumière blanche (B) vers au moins un système optique (24), de sorte que le rayonnement de lumière blanche (B) forme une première partie d'un faisceau d'éclairage du projecteur (10), caractérisé en ce que les moyens de focalisation (19) de la source (18) sont aptes à produire un rayonnement de section allongée. 2. Projecteur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayonnement issu des moyens de focalisation (19) est de section ellipsoïdale ou rectangulaire. 3. Projecteur (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport de la grande dimension à la petite dimension de la section allongée est supérieur ou égal à 2. 4. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la section allongée du rayonnement laser est assurée par l'orientation de la source de lumière laser. 5. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la section allongée du rayonnement laser est assurée par les moyens de focalisation. 3036772 10 6. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la section allongée du rayonnement laser est assurée par l'orientation de la source de lumière laser et par les moyens de focalisation qui comportent au moins une lentille cylindrique. 5 7. Projecteur (10) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un deuxième module (12,14,16) apte à former une deuxième partie du faisceau d'éclairage du projecteur (10), les première et deuxième parties étant aptes à former, sur un même écran, des images ayant des contours respectifs 10 au moins partiellement non coïncidents. 8. Projecteur (10) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le système de mise en forme est quasi-statique. 9. Projecteur (10) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le système de mise en forme (20) est dynamique et comprend un 15 système de balayage (21). 10. Projecteur (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la source de lumière laser (18) et le système de balayage (21) sont compris dans un système microoptoélectromécanique. 11. Projecteur (10) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce 20 que le premier module (12,14,16) comprend un unique dispositif de conversion (22). 12. Projecteur (10) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le deuxième module (12, 14, 16) comprend au moins une source de lumière laser (18) apte à émettre un deuxième rayonnement (L) et 25 au moins un système de mise en forme (20) apte à recevoir le deuxième rayonnement (L) et à le diriger vers au moins un dispositif de conversion (22) du rayonnement en lumière blanche (B). 3036772 11 13. Projecteur (10) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend trois modules (12,14,16). 14. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que la source de lumière laser (18), les moyens (19) de focalisation 5 de la source, le système de mise en forme (20) et le dispositif de conversion (22) sont placés dans un plan commun, et la grande dimension de la section allongée du rayonnement laser (L) est placée dans le même plan. 15. Projecteur selon la revendication 14 caractérisé en ce que le plan 10 commun est sensiblement horizontal et le rayonnement de lumière blanche (B) présente une section allongée dont la grande dimension est sensiblement horizontale. 16. Projecteur selon la revendication 14 caractérisé en ce que le plan commun est sensiblement vertical et le rayonnement de lumière 15 blanche (B) présente une section allongée dont la grande dimension est sensiblement verticale. 17. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un projecteur (10) selon l'une des revendications 1 à 16.