Brevet FR3071356A1 — publié le 20190322

La présente invention concerne le domaine de la détection optique et plus particulièrement la détection de taches lumineuses réfléchies ou émises par des objets en vue de leur positionnement dans l'espace. ETAT DE LA TECHNIQUE Il est connu un dispositif de détection et de localisation comprenant un capteur optique comportant quatre photodiodes qui fournissent un signal proportionnel à une quantité d'énergie lumineuse reçue et qui ont des champs se combinant pour former le champ du capteur. On distinguera le champ total du capteur qui est le champ optique dans lequel une tache lumineuse peut être détectée par au moins une des photodiodes et le champ linéaire qui est la partie du champ total dans laquelle plusieurs photodiodes observent la tache lumineuse autorisant ainsi une mesure d'écartométrie. Le dispositif de détection et de localisation est associé à un circuit de calcul agencé pour effectuer une mesure d'écartométrie, c'est-à-dire déterminer la position d'une tache lumineuse se trouvant dans le champ linéaire du capteur en calculant un barycentre de la tache lumineuse dans le champ linéaire du capteur à partir des énergies détectées par les photodiodes. En effet : - lorsque la tache lumineuse est au centre du champ du capteur, les quatre photodiodes vont mesurer la même énergie lumineuse de sorte qu'elles fournissent des signaux de même valeur, au bruit de mesure près. Le barycentre calculé se trouve donc lui aussi au centre du champ linéaire ; si la tache est décalée vers une des photodiodes, ladite photodiode fournira un signal plus important que les autres photodiodes et le barycentre calculé de la tache détectée se trouvera déplacé vers ladite photodiode. Ce type de dispositif de détection et de 2 localisation est utilisé par exemple pour guider un véhicule en direction d'une tache lumineuse provenant d'un objet. OBJET DE L'INVENTION 5 Un but de l'invention est de fournir un moyen pour améliorer les performances d'un tel dispositif de détection et de localisation. BREF EXPOSE DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un 10 dispositif de détection et de localisation comprenant plusieurs capteurs optiques ayant des champs qui se cumulent pour définir le champ du dispositif de détection et de localisation, chaque capteur comportant une pluralité de photodiodes ayant des champs qui se cumulent 15 pour définir le champ du capteur, les capteurs étant reliés à une unité de commande de telle manière que chaque capteur fournisse un premier signal correspondant à la somme d'au moins deux des signaux des photodiodes . Quand chaque photodiode produit un signal 20 relativement faible, en sommant les signaux de plusieurs photodiodes, on obtient un signal plus fort mais le bruit reste sensiblement le même de sorte que le rapport signal / bruit est augmenté. D'autres caractéristiques et avantages de 25 l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi 30 lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de détection et de localisation selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique du circuit 35 électronique de ce dispositif de détection et 3 de localisation avec les capteurs vus de face ; la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 d'un seul de ces capteurs selon une variante de réalisation. 5 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 et 2, le dispositif de détection et de localisation 1 comprend quatre capteurs optiques généralement désignés en Ql, Q2, Q3, Q4 ayant des champs qui se cumulent pour définir le champ du 10 dispositif de détection et de localisation 1, et une unité de commande 10 reliée aux capteurs Ql, Q2, Q3 et Q4. Chaque voie optique comporte un capteur (Q1, Q2, 43 ou Q4) comportant quatre photodiodes agencées en 15 quadrants (et symbolisées chacune sous la forme d'un quart de disque pour plus de clarté des figures) et un groupe optique définissant le champ de chaque voie optique qui se combine avec le champ des autres voies optique du même capteur pour définir le champ du capteur 20 en question. Les groupes optiques sont ici symbolisés en Li, L2, L3, L4. Les photodiodes sont ici des monophotodiodes et sont référencées Qil, Qi2, Qi3 et Qi4 avec i correspondant au numéro du capteur. Trois des photodiodes de chaque capteur Ql, Q2, 25 Q3, Q4 sont reliées à une ligne collectrice Qlc, Q2c, Q3c, Q4c connectée à une unité de commande 10 et la dernière photodiode du capteur Ql, Q2, Q3, Q4 est reliée directement à l'unité de commande 10 par une ligne Qld, Q2d, Q3d, Q4d respectivement. 30 On notera que la photodiode raccordée directement à l'unité de commande 10 n'est pas la même pour les quatre capteurs Ql, Q2, Q3, Q4. Plus précisément ici : . les photodiodes Q12, Q13 et Q14 sont reliées 35 à la ligne collectrice Qlc ; 4 les photodiodes Q21, Q23 et Q24 sont reliées - à la ligne collectrice Q2c ; - les photodiodes Q31, Q32 et Q34 sont reliées à la ligne collectrice Q3c ; 5 - les photodiodes Q41, Q42 et Q43 sont reliées à la ligne collectrice Q4c. Ainsi, chaque capteur Ql, Q2, Q3, Q4 fournit à l'unité de commande 10 un premier signal correspondant à la somme des signaux des trois photodiodes reliées à la 10 ligne collectrice Qlc, Q2c, Q3c, Q4c et un deuxième signal correspondant au signal de la photodiode reliée à ligne Qld, Q2d, Q3d, Q4d. Le premier signal est donc la somme analogique des signaux des trois photodiodes reliées à la ligne collectrice Qlc, Q2c, Q3c, Q4c. 15 Le circuit de commande 10 comprend une carte électronique comportant de façon connue en elle-même un processeur et une mémoire contenant un programme de commande du dispositif de détection et de localisation 1. L'unité de commande 5 est programmée pour, d'une 20 part, soustraire le deuxième signal du premier signal de chaque capteur Ql, Q2, Q3, Q4 et, d'autre part, sommer le premier signal et le deuxième signal de chaque capteur Ql, Q2, Q3, Q4. Le signal résultant de la soustraction est 25 utilisé pour réaliser la mesure d'écartométrie. Le premier signal et le deuxième signal sont affectés d'un bruit identique mais la composante utile du deuxième signal est relativement faible par rapport à celle du premier signal. La soustraction du deuxième signal vis-à- 30 vis du premier signal permet donc, de manière simple, de réduire le bruit sans trop réduire la composante utile du premier signal. Le signal résultant de la sommation est utilisé pour améliorer le rapport signal/bruit et pour la mesure 35 d'écartométrie. 5 Dans la variante de la figure 3, les photodiodes de chaque capteur Q1, Q2, Q3, Q4 sont reliées entre elles par des commutateurs 20.1, 20.2, 20.3, 20.4 de manière à pouvoir relier n'importe quelles photodiodes d'un même 5 capteur Q1, Q2, Q3, Q4 entre elles et à la ligne collectrice Qlc, Q2c, Q3c, Q4c. La ligne collectrice Qlc, Q2c, Q3c, Q4c est relié à l'unité de commande 10 via un amplificateur 25 et un convertisseur analogique numérique 30. 10 L'unité de commande 10 est agencée pour changer les photodiodes fournissant le premier signal et le deuxième signal. Plus précisément, l'unité de commande 10 est agencée pour effectuer périodiquement un changement par permutation circulaire des photodiodes et pour 15 filtrer les mesures obtenues. Le filtrage est par exemple un moyennage qui va permettre d'éliminer les erreurs dans les signaux issus du moyennage. La permutation circulaire est de préférence réalisée après la détection d'une tache lumineuse (comme 20 une impulsion laser). Ainsi, à titre d'exemple, l'unité de commande 10 est programmée pour que - à une impulsion p : . les photodiodes Q12, Q13 et Q14 soient 25 reliées à la ligne collectrice Q1c ; . les photodiodes Q21, Q23 et Q24 soient reliées à la ligne collectrice Q2c ; . les photodiodes Q31, Q32 et Q34 soient reliées à la ligne collectrice Q3c ; 30 . les photodiodes Q41, Q42 et Q43 soient reliées à la ligne collectrice Q4c ; - à une impulsion p+1 : . les photodiodes Q11, Q13 et Q14 soient reliées à la ligne collectrice Qlc ; 35 . les photodiodes Q21, Q22 et Q24 soient 6 reliées à la ligne collectrice Q2c ; . les photodiodes Q31, Q32 et Q33 soient reliées à la ligne collectrice Q3c ; . les photodiodes Q42, Q43 et Q44 soient 5 reliées à la ligne collectrice Q4c ; - à une impulsion p+2 : . les photodiodes Q11, Q12, et Q14 soient reliées à la ligne collectrice Qlc ; . les photodiodes Q21, Q22 et Q23 soient 10 reliées à la ligne collectrice Q2c ; . les photodiodes Q32, Q33 et Q34 soient reliées à la ligne collectrice Q3c ; . les photodiodes Q41, Q43 et Q44 soient reliées à la ligne collectrice Q4c ; 15 - à une impulsion p+3 : - les photodiodes Q11, Q12 et Q13 soient reliées à la ligne collectrice Qlc ; . les photodiodes Q22, Q23 et Q24 soient reliées à la ligne collectrice Q2c ; 20 . les photodiodes Q31, Q33 et Q34 soient reliées à la ligne collectrice Q3c ; . les photodiodes Q41, Q42 et Q44 soient reliées à la ligne collectrice Q4c. Le filtrage des pesées opéré pendant ce calibrage 25 tournant permet de réduire les erreurs de sensibilité des seize photodiodes et de leur électronique qui résulteraient du vieillissement des photodiodes (par exemple à cause d'une oxydation) ou d'une évolution du gain analogique ou gain de conversion photo-électrique 30 (évolution de la polarisation ou de l'étage d'alimentation relié au capteur). Ceci est avantageux car ces erreurs ont tendance à évoluer avec le temps ou la température de sorte qu'elles ne peuvent être corrigées une fois pour toute. 35 Le calibrage tournant peut être réalisé pendant que le véhicule portant le dispositif de détection et de localisation se déplace où alors lorsque celui-ci est arrêté. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux 5 modes de réalisation décrits Mais englobe toute Variante entrant dans lé champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, le dispositif peut avoir une structure différente de celle décrite. 10 Notamment, le nombre de photodiodes peut être différent de quatre et elles peuvent être agencées différemment. Le dispositif peut par exemple comprendre huit photodiodes disposées en matrice. En variante, il est possible, dans une version 15 dégradée du premier mode de réalisation dé l'invention, de négliger le deuxième signal. Des filtrages autres que le moyennage sont envisageables-, Un amplificateur peut être monté en sortie de 20 chaque photodiode avant les commutateurs 20.1, 20.2, 2.0.3, 20.4. La sommation peut être réalisée de manière analogique ou numérique. Il est envisageable que le premier signal soit, 25 dans certaines circonstances, égal à la somme des signaux de tontes les photodiodes. En variante, les photodiodes (Qil, Qi2, Qi3, REVENDICATIONS1. Dispositif de détection et de localisation comprenant plusieurs capteurs optiques (Q1, Q2, Q3, Q4) ayant des champs qui se cumulent pour définir le champ du dispositif de détection et de localisation, chaque capteur comportant une pluralité de photodiodes (Qil, Qi2, Qi3, Qi4) ayant des champs qui se cumulent pour définir le champ du capteur, les capteurs étant reliés à une unité de commande (10) de telle manière que chaque capteur fournisse un premier signal correspondant à la somme des signaux d'au moins deux des photodiodes. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le premier signal correspondant à la somme des signaux des photodiodes (Qil, Qi2, Qi3, Qi4) moins une. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque capteur fournit un deuxième signal formé par le signal de la photodiode (Qil, Qi2, Qi3, Qi4) non prise en compte pour le premier signal. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'unité de commande (10) est agencée pour soustraire le deuxième signal du premier signal de chaque capteur (Q1, Q2, Q3, Q4). 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, dans lequel l'unité de commande (10) est agencée pour sommer le premier signal et le deuxième signal de chaque capteur (Q1, Q2, Q3, Q4). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les photodiodes (Qil, Qi2, Qi3, Qi4) produisant le premier signal sont connectées les unes aux autres de manière définitive. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les photodiodes (Qil, Qi2, Qi3, Qi4) de chaque capteur sont reliées entre elles par des commutateurs (20.1, 20.2, 20.3, 20.4) de manière 9 à pouvoir relier n'importe quelles photodiodes (Qil, Qi2, Qi3, Qi4) entre elles, et les commutateurs sont reliés à l'unité de commande (10) pour être pilotés par celle-ci. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans 5 lequel l'unité de commande (10) est agencée pour piloter les commutateurs de manière à changer les photodiodes (Qil, Qi2, Qi3, Qi4) fournissant le premier signal. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, dans lequel l'unité de commande 10 (10) est agencée pour effectuer périodiquement un changement par permutation des photodiodes (Qil, Qi2, Qi3, Qi4) et pour filtrer les mesures obtenues. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, les photodiodes (Qil, Qi2, 15 Qi3, Qi4) sont au nombre de quatre pour chaque capteur (Q1, Q2, Q3, Q4).