Brevet FR3126506A1 — publié le 20230303

La présente invention se réfère à un dispositif d'éclairage automobile comprenant une pluralité de sources de lumière à l'état solide (2) configurées pour projeter un motif lumineux (5), un capteur lumineux (4) configuré pour acquérir une partie d'une réflexion (7) du motif lumineux et un filtre de couleur (9) agencé pour modifier la longueur d'onde de la lumière reçue par le capteur lumineux (4). Le dispositif d'éclairage comprend en outre une unité de traitement (3) configurée pour recevoir des données en provenance des sources lumineuses à semi-conducteurs et du capteur lumineux pour calculer le temps de vol entre l'émission et la réception du motif lumineux. L'invention porte également sur un procédé de détection d'objets au moyen de ce dispositif d'éclairage. Figure pour l’Abrégé : figure 2 Dispositif d'éclairage automobile et procédé de détection d'un objet La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs lumineux automobiles, et plus particulièrement, à ceux utilisés pour détecter les objets entourant le véhicule. L'aide à la conduite comprend l'utilisation de capteurs pour informer le conducteur (ou pour informer directement le véhicule) de la présence d'objets autour du véhicule. Ceci est extrêmement utile pour la conduite autonome. Pour atteindre cet objectif, les capteurs jouent un rôle crucial, car ils reçoivent les informations de l'extérieur du véhicule, contenant les données qui seront interprétées afin de créer une cartographie des objets environnants. Il existe de nombreux capteurs différents qui sont destinés à accomplir cette mission. La plupart d'entre eux utilisent les ultrasons, avec des impulsions acoustiques. Les caméras sont également adaptées pour acquérir la lumière ambiante infrarouge ou visible. La présente invention fournit une solution alternative au moyen d'un dispositif d'éclairage automobile et d'un procédé de détection d'un objet. Dans un premier aspect inventif, le dispositif d'éclairage automobile comprend une pluralité de sources lumineuses à l'état solide, configurées pour projeter un motif lumineux ; un capteur lumineux configuré pour acquérir une partie d'une réflexion du motif lumineux ; et un filtre coloré agencé pour modifier la longueur d'onde de la lumière reçue par le capteur lumineux ; une unité de traitement configurée pour recevoir des données des sources de lumière à l'état solide et du capteur lumineux pour calculer le temps de vol entre l'émission et la réception du motif lumineux. Ce dispositif d'éclairage utilise le motif lumineux émis par les sources lumineuses à semi-conducteurs qui sont chargées de l'éclairage de conduite pour obtenir des informations sur les objets environnants. Il n'est donc pas nécessaire d'utiliser une source lumineuse supplémentaire, ni des dispositifs à ultrasons. Le même dispositif qui est utilisé pour l'éclairage de conduite peut être utilisé pour la détection d'objets. Le terme "solid state" fait référence à la lumière émise par électroluminescence à l'état solide, qui utilise des semi-conducteurs pour convertir l'électricité en lumière. Par rapport à l'éclairage à incandescence, l'éclairage à semi-conducteurs crée de la lumière visible en générant moins de chaleur et en dissipant moins d'énergie. La masse généralement faible d'un dispositif d'éclairage électronique à semi-conducteurs lui confère une plus grande résistance aux chocs et aux vibrations que les tubes/ampoules en verre fragiles et les fils de filament longs et fins. Ils éliminent également l'évaporation des filaments, ce qui augmente potentiellement la durée de vie du dispositif d'éclairage. Certains exemples de ces types d'éclairage comprennent des diodes électroluminescentes à semi-conducteurs (LED), des diodes électroluminescentes organiques (OLED) ou des diodes électroluminescentes polymères (PLED) comme sources d'éclairage plutôt que des filaments électriques, du plasma ou du gaz. Un arrangement matriciel est un exemple typique pour cette méthode. Les lignes peuvent être regroupées en plages de distance de projection et chaque colonne de chaque groupe représente un intervalle d'angle. Cette valeur d'angle dépend de la résolution de la disposition matricielle, qui est généralement comprise entre 0,01º par colonne et 0,5º par colonne. Par conséquent, de nombreuses sources lumineuses peuvent être gérées en même temps. Dans certains modes de réalisation particuliers, le filtre coloré est configuré pour filtrer la lumière dans une longueur d'onde de 400 à 500 nm ; plus particulièrement, dans une longueur d'onde de 410 à 470 nm. Ces gammes de fréquences correspondent à la lumière bleue, qui est la lumière émise par un substrat LED, sans le revêtement de phosphore. Cette lumière, dans cette longueur d'onde, permet d'utiliser des fréquences de l'ordre de 20 MHz jusqu'à la gamme des GHz, ce qui est approprié pour être utilisé avec des capteurs lumineux communs, tels que les photodiodes. Dans certains modes de réalisation particuliers, le motif lumineux contient une impulsion. Dans des modes de réalisation plus particuliers, l'impulsion a une fréquence comprise entre 0,5 et 10 GHz. Cette impulsion est une première option pour créer le motif lumineux qui aura un impact sur un objet et sera reçu, sous forme de motif réfléchi, par le capteur lumineux. Dans certains modes de réalisation particuliers, le motif lumineux contient une modulation de fréquence. Dans des modes de réalisation plus particuliers, la modulation de fréquence est comprise entre 10 et 50 MHz. Une modulation de fréquence est une alternative à l'impulsion lumineuse, qui peut être utile pour différentes applications. Dans certains modes de réalisation particuliers, le dispositif d'éclairage comprend en outre un élément optique, tel qu'un collimateur, agencé pour modifier le motif lumineux reçu par le capteur lumineux. Cet élément optique est conçu pour modifier la configuration de la lumière reçue par le capteur lumineux, afin de compenser l'effet du filtre coloré qui diminue la quantité de lumière. Dans certains modes de réalisation particuliers, les sources de lumière à l'état solide comprennent des diodes électroluminescentes ou des diodes laser. Ces types de sources lumineuses sont largement utilisés dans les véhicules automobiles pour l'éclairage de la conduite. Grâce à la présente invention, ces mêmes sources lumineuses peuvent également être utilisées pour la détection d'objets. Selon un deuxième aspect inventif, l'invention propose un procédé de détection d'un objet, le procédé comprenant les étapes suivantes . la projection d'un motif lumineux avec des sources lumineuses à semi-conducteurs d'un dispositif d'éclairage automobile ; recevoir une partie d'une lumière réfléchie avec un capteur lumineux d'un dispositif d'éclairage ; comparer le temps de vol de la lumière entre l'émission et la réception avec une unité de traitement d'un dispositif d'éclairage ; et en utilisant la comparaison pour déduire les caractéristiques d'un objet. Avec cette méthode, les mêmes sources lumineuses qui sont habituellement utilisées pour l'éclairage de la route peuvent être utilisées pour la détection des objets. Sauf définition contraire, tous les termes (y compris les termes techniques et scientifiques) utilisés dans le présent document doivent être interprétés comme il est d'usage dans l'art. Il est en outre entendu que les termes d'usage courant doivent également être interprétés de la manière habituelle dans l'art concerné et non dans un sens idéalisé ou trop formel, à moins qu'ils ne soient expressément définis dans le présent document. Dans le présent texte, le terme "comprend" et ses dérivés (tels que "comprenant", etc.) ne doivent pas être compris dans un sens excluant, c'est-à-dire que ces termes ne doivent pas être interprétés comme excluant la possibilité que ce qui est décrit et défini puisse comprendre d'autres éléments, étapes, etc. Pour compléter la description et afin de permettre une meilleure compréhension de l'invention, un ensemble de dessins est fourni. Ces dessins font partie intégrante de la description et illustrent un mode de réalisation de l'invention, qui ne doit pas être interprété comme limitant la portée de l'invention, mais seulement comme un exemple de réalisation de l'invention. Les dessins comprennent les figures suivantes : [La ] montre une vue en perspective générale d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'invention. [La figure 2 montre quelques étapes du fonctionnement d'un tel dispositif d'éclairage automobile. Dans ces figures, les numéros de référence suivants sont utilisés pour chacun des éléments suivants : 1 Dispositif d’éclairage 2 LEDs 3 Unité de traitement 4 Photodiode 5 Lumière émise 6 Objet 7 Lumière réfléchie 8 Collimateur 9 Filtre de couleur 100 Véhicule automobile Les exemples de réalisation sont décrits avec suffisamment de détails pour permettre aux personnes ayant une compétence ordinaire dans l'art de réaliser et de mettre en œuvre les systèmes et les procédés décrits dans le présent document. Il est important de comprendre que les modes de réalisation peuvent être fournis sous de nombreuses autres formes et ne doivent pas être interprétés comme étant limités aux exemples présentés ici. En conséquence, bien que la réalisation puisse être modifiée de diverses manières et prendre diverses formes alternatives, des réalisations spécifiques de celle-ci sont montrées dans les dessins et décrites en détail ci-dessous à titre d'exemples. Il n'y a aucune intention de se limiter aux formes particulières divulguées. Au contraire, toutes les modifications, tous les équivalents et toutes les alternatives entrant dans le cadre des revendications annexées doivent être inclus. La montre une vue en perspective générale d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'invention. Ce dispositif d’éclairage 1 est installé dans un véhicule automobile 100 et comprend une disposition matricielle de diodes électroluminescentes (LED) 2, destinée à fournir un motif lumineux ; une photodiode 4 destinée à capter un motif réfléchi ; une unité de traitement 3 destinée à recevoir des données en provenance des LEDs 2 et de la photodiode 4 pour détecter un objet entourant le véhicule 100. La photodiode 4 comprend un filtre qui est agencé pour modifier la longueur d'onde de la lumière reçue par la photodiode 4. Ce filtre coloré filtre la lumière dans une longueur d'onde comprise entre 410 et 470 nm. Cette photodiode 4 comprend en outre un collimateur, qui est utilisé pour augmenter la concentration de lumière : comme la réactivité de la photodiode peut être faible dans le spectre de la lumière bleue, la quantité de lumière est augmentée pour compenser cela. De leur côté, certaines des LED 2 sont configurées pour émettre un motif lumineux qui comprend une impulsion lumineuse d'une fréquence de 1 GHz. Cette configuration matricielle est un module haute résolution, dont la résolution est supérieure à 2000 pixels. Cependant, aucune restriction n'est attachée à la technologie utilisée pour produire les modules de projection. Un premier exemple de cette configuration matricielle comprend une source monolithique. Cette source monolithique comprend une matrice d'éléments électroluminescents monolithiques disposés en plusieurs colonnes par plusieurs rangées. Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents peuvent être cultivés à partir d'un substrat commun et sont connectés électriquement pour être activables sélectivement soit individuellement, soit par un sous-ensemble d'éléments électroluminescents. Le substrat peut être principalement constitué d'un matériau semi-conducteur. Le substrat peut comprendre un ou plusieurs autres matériaux, par exemple des matériaux non semi-conducteurs (métaux et isolants). Ainsi, chaque élément/groupe électroluminescent peut former un pixel lumineux et peut donc émettre de la lumière lorsque son/leur matériau est alimenté en électricité. La configuration d'une telle matrice monolithique permet l'agencement de pixels activables sélectivement très proches les uns des autres, par rapport aux diodes électroluminescentes classiques destinées à être soudées sur des cartes de circuits imprimés. La matrice monolithique peut comprendre des éléments électroluminescents dont la dimension principale de hauteur, mesurée perpendiculairement au substrat commun, est sensiblement égale à un micromètre. La matrice monolithique est couplée à l’unité de traitement de manière à contrôler la génération et/ou la projection d'un faisceau lumineux pixellisé par l'arrangement matriciel. L’unité de traitement est ainsi capable de contrôler individuellement l'émission de lumière de chaque pixel de la matrice. En variante de ce qui a été présenté ci-dessus, l'agencement matriciel peut comprendre une source lumineuse principale couplée à une matrice de miroirs. Ainsi, la source lumineuse pixelisée est formée par l'assemblage d'au moins une source lumineuse principale formée d'au moins une diode électroluminescente émettant de la lumière et d'une matrice d'éléments optoélectroniques, par exemple une matrice de micro-miroirs, également connue sous l'acronyme DMD, pour " Digital Micro-mirror Device ", qui dirige les rayons lumineux de la source lumineuse principale par réflexion vers un élément optique de projection. Le cas échéant, un élément optique auxiliaire peut recueillir les rayons d'au moins une source lumineuse pour les focaliser et les diriger vers la surface de la matrice de micro-miroirs. Chaque micro-miroir peut pivoter entre deux positions fixes, une première position dans laquelle les rayons lumineux sont réfléchis vers l'élément optique de projection, et une seconde position dans laquelle les rayons lumineux sont réfléchis dans une direction différente de l'élément optique de projection. Les deux positions fixes sont orientées de la même manière pour tous les micro-miroirs et forment, par rapport à un plan de référence supportant la matrice de micro-miroirs, un angle caractéristique de la matrice de micro-miroirs défini dans ses spécifications. Un tel angle est généralement inférieur à 20° et peut être habituellement de l'ordre de 12°. Ainsi, chaque micro-miroir réfléchissant une partie des faisceaux lumineux incidents sur la matrice de micro-miroirs forme un émetteur élémentaire de la source lumineuse pixellisée. L'actionnement et le contrôle du changement de position des miroirs pour activer sélectivement cet émetteur élémentaire afin qu'il émette ou non un faisceau lumineux élémentaire sont commandés par le centre de contrôle. Dans différents modes de réalisation, l'agencement matriciel peut comprendre un système laser à balayage dans lequel une source de lumière laser émet un faisceau laser vers un élément de balayage qui est configuré pour explorer la surface d'un convertisseur de longueur d'onde avec le faisceau laser. Une image de cette surface est capturée par l'élément optique de projection. L'exploration de l'élément de balayage peut être effectuée à une vitesse suffisamment élevée pour que l'œil humain ne perçoive aucun déplacement dans l'image projetée. Le contrôle synchronisé de l'allumage de la source laser et du mouvement de balayage du faisceau permet de générer une matrice d'émetteurs élémentaires pouvant être activés sélectivement à la surface de l'élément de conversion de longueur d'onde. Le moyen de balayage peut être un micro-miroir mobile permettant de balayer la surface de l'élément convertisseur de longueur d'onde par réflexion du faisceau laser. Les micro-miroirs mentionnés comme moyens de balayage sont par exemple de type MEMS, pour " Micro-Electro-Mechanical Systems ". Toutefois, l'invention n'est pas limitée à un tel moyen de balayage et peut utiliser d'autres types de moyens de balayage, tels qu'une série de miroirs disposés sur un élément rotatif, la rotation de l'élément provoquant un balayage de la surface de transmission par le faisceau laser. Dans une autre variante, la source de lumière peut être complexe et comprendre à la fois au moins un segment d'éléments lumineux, tels que des diodes électroluminescentes, et une partie de surface d'une source de lumière monolithique. La illustre quelques étapes du fonctionnement d'un tel dispositif d'éclairage automobile. Sur cette figure, les sources lumineuses à semi-conducteurs 2 émettent une lumière pulsée 5, destinée à impacter un objet 6. Cet objet 6 provoque une réflexion 7 d'une partie de la lumière pulsée. Cette réflexion est reçue par la photodiode 4, après avoir traversé un collimateur 8 et un filtre coloré 9. Le filtre coloré 9 ne laisse passer que la lumière bleue (comprise entre 410 et 470 nm), de sorte que la réflexion 7 de la lumière pulsée a une réponse adéquate pour être dûment captée par la photodiode 4 et pour que l'unité de traitement analyse le temps de vol de cette lumière et crée une cartographie de tout objet entourant le véhicule. Le filtre de couleur a également l'avantage de filtrer la lumière ambiante et la lumière du soleil, améliorant ainsi le SNR (Signal to Noise Ratio). Dispositif d'éclairage automobile comprenant une pluralité de sources lumineuses à l'état solide (2), configurées pour projeter un motif lumineux (5) ; un capteur lumineux (4) configuré pour acquérir une partie d'une réflexion (7) du motif lumineux ; et un filtre coloré (9) agencé pour modifier la longueur d'onde de la lumière reçue par le capteur lumineux (4) ; une unité de traitement (3) configurée pour recevoir des données des sources de lumière à l'état solide et du capteur lumineux pour calculer le temps de vol entre l'émission et la réception du motif lumineux. Dispositif d'éclairage automobile selon la revendication 1, dans lequel le filtre coloré (9) est configuré pour filtrer la lumière dans une longueur d'onde comprise entre 400 et 500 nm. Dispositif d'éclairage automobile selon la revendication 3, dans lequel le filtre coloré (9) est configuré pour filtrer la lumière dans une longueur d'onde comprise entre 410 et 470 nm. Dispositif d'éclairage automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le motif lumineux contient une impulsion. Dispositif d'éclairage automobile selon la revendication 4, dans lequel l'impulsion a une fréquence comprise entre 0,5 et 10 GHz. Dispositif d'éclairage automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le motif lumineux contient une modulation de fréquence. Dispositif d'éclairage automobile selon la revendication 6, dans lequel la modulation de fréquence est comprise entre 10 et 50 MHz. Dispositif d'éclairage automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un élément optique (8), tel qu'un collimateur, agencé pour modifier le motif lumineux reçu par le capteur lumineux (4). Dispositif d'éclairage automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les sources de lumière à l'état solide comprennent des diodes électroluminescentes ou des diodes laser. Procédé de détection d'un objet, le procédé comprenant les étapes suivantes : la projection d'un motif lumineux (5) avec des sources lumineuses à semi-conducteurs (2) d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes ; recevoir une partie d'une lumière réfléchie (7) avec un capteur lumineux (4) d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes ; comparer le temps de vol de la lumière entre l'émission et la réception avec une unité de traitement (3) d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes ; et utiliser la comparaison pour déduire les caractéristiques d'un objet (6).