INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Les modalités de production des nanostructures s’appuient sur une approche dite ascendante, ou "bottom-up", qui met à profit les propriétés spécifiques de certains matériaux qui, une fois déposés sur un substrat, démontrent une capacité d'organisation morphologique de nature statistique – on parle alors de procédé de préparation statistique. Celle-ci est liée à l'existence de dynamiques d'interaction entre le substrat et le matériau déposé, à l'élasticité du matériau ainsi qu'à la température qui entrainent des phénomènes de coalescence ou de démouillage du matériau pour conduire à une répartition statistique du matériau à la surface du substrat. D'un point de vue pratique, dans l'industrie électronique, une couche mince formée hors équilibre thermodynamique, est en général chauffée à une température suffisamment haute pour activer la diffusion de surface ou l'évaporation : la couche mince va retourner vers un état d'équilibre et se transformer spontanément en un ensemble d'îlots tridimensionnels de forme caractéristique du phénomène, subissant ainsi une transition morphologique dite de démouillage. Usuellement, le démouillage procède par recul du bord de la couche mince ou par formation de trous dans celle-ci. Pour des raisons de conservation de la masse, la couche mince, lors de son recul, forme un bourrelet caractéristique dont la hauteur varie avec la vitesse de démouillage et donc la cinétique de diffusion de surface des atomes qui la compose. Pour les couches les plus minces, des processus de démouillage fractal ou spinodal peuvent exister. Par ailleurs ce type de phénomène, compte tenu de sa nature statistique, conduit à des nanostructures dont les dimensions ne sont sensiblement pas homogènes et dont les localisations sont inégalement distribuées : les hauteurs ainsi que l'emprise de la nanostructure sur le substrat sont sensiblement variables sur une même zone d'observation.
Le système de lecture d’une langue électronique utilise les mesures sur les différentes électrodes de travail pour calculer la concentration d’un composé d’intérêt pour lequel il n’y a pas de mesure directe satisfaisante (par manque de spécificité des catalyseurs ou par manque de sensibilité).
Carbone de type diamant (DLC) Il existe un grand nombre formes allotropiques du carbone et de de structures carbonées qui présentent chacune des caractéristiques et des propriétés qui leurs sont propres ainsi que des modalités de préparation spécifiques pour chacune. Dans ces structures on qualifie les atomes par leurs degrés d’hybridation atomiques : sp3 : configuration dans laquelle les quatre électrons de valence du carbone sont affectés sur des orbitales hybrides identiques orientées vers les sommets d’un tétraèdre et où chacun des électrons de valence établi une liaison σ (liaison forte) ; c’est la configuration du diamant proprement dit sp2 : cette configuration correspond à une affectation de trois électrons de valence à des orbitale hydrides orientées vers les sommets d’un triangle rectangle pour établir des une liaison σ (liaison forte), le dernier électron est à même de former une liaison π (liaison faible) sp : cette configuration correspond à une affectation de deux électrons de valence à des orbitales diamétralement opposées qui forment des liaisons fortes (liaison σ) et aux deux autres électrons à des orbitales non hybrides py et pz (orthogonales aux orbitales hybridées) qui constituent des liaisons π (liaison faible).
Les composés hydrocarbonés, constitués notamment d’atomes de carbone et d’hydrogène liés de manière covalente, présentent une grande diversité de structures : les hydrocarbures, le graphite, ... Parmi ceux-ci on distingue la famille de matériaux amorphes à base de carbone et d’hydrogène, synthétisables sous forme de couche mince, qui est généralement désignée par le terme de film de carbone de type diamant ou diamond like carbon (DLC). Selon l’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry), les films de carbone de type diamant (DLC) sont des films durs et amorphes comportant une fraction importante d'atomes de carbone hybridés sp3 et pouvant contenir une quantité importante d'hydrogène, selon les conditions de dépôt qui conduisent à leur formation, ces films peuvent être entièrement amorphes ou contenir des cristallites de diamant, ils ne sont en pas appelés « diamant » à moins qu'un réseau cristallin tridimensionnel complet de diamant ne soit prouvé (IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Online version (2019-) created by S. J. Chalk. ISBN 0-9678550-9-8. https://doi.org/10.1351/goldbook).
Au sein de la famille du DLC on peut considérer quatre grandes sous-familles déterminées selon la présence ou non d’hydrogène ainsi que du ratio d’hybridation sp3/sp2 : Le DLC « a-C » : carbone amorphe non hydrogéné contenant majoritairement du carbone hybridé sp2, Le DLC « a-C:H » : carbone amorphe hydrogéné contenant majoritairement du carbone hybridé sp2, Le DLC « ta-C » : carbone amorphe non hydrogéné contenant majoritairement du carbone hybridé sp3, Le DLC « ta-C:H » : carbone amorphe hydrogéné contenant majoritairement du carbone hybridé sp3.
Même si la résistivité du DLC est plus favorable que pour le diamant « pur », il convient – comme pour le BDD – d’introduire un dopant pour l’abaisser. En pratique, c’est un dopage à l’azote qui est généralement privilégié.
Dans le cadre de l’invention, il est préférable, lorsque la forme allotropique du carbone choisie est carbone amorphe non hydrogéné dopé à l’azote, que celle-ci soit de type « ta-C:N », la couche mince de carbone pourra notamment présenter les caractéristiques suivantes : Elle contient au moins 30 %, de préférence 50 %, de carbone hybridé sp3, de préférence au moins 75 % et avantageusement au plus 90 %. Le dopage à l’azote est inférieur à 5 % atomique, de préférence il est compris entre 2 et 4 % atomique.
Exemple d’utilisation du carbone de type diamant (DLC)
L’utilisation du DLC pour réaliser des électrodes a aussi été explorée ; on peut mentionner notamment les références suivantes illustrant la préparation et l’utilisation de couches de DLC : Le brevet US 6.423.193 décrit une électrode comportant des structures de DLC dopée à l'azote (ta-C:N) pour des applications électroanalytiques et électrosynthétiques. La couche ta-C:N est obtenue à température ambiante par dépôt sous vide d'ions carbone et d’azote sur un substrat qui peut être de nature variable, et peut notamment correspondre à une plaquette (ou wafer) de silicium. Un procédé de masquage est utilisé pendant le dépôt, de sorte qu’on obtient un réseau d’électrodes. Zeng et al. "Diamond-like carbon (DLC) films as electrochemical electrodes." Diamond and Related Materials 43 (2014): 12-22, décrit des expérimentations menées autour de l’utilisation du DLC dans des électrodes. La demande de brevet US2011/0308942 décrit des réseaux de microélectrodes pour la détection de métaux lourds dans des solutions aqueuses. Ces réseaux sont conçus sur des support de silicium par dépôt d’une couche de DLC dopé ainsi que d’une couche de modelage (ou patterning layer) pour former une multitude d’électrodes.
Les véhicules et notamment les véhicules automobiles sont communément équipés de projecteurs permettant de générer différentes fonctions lumineuses telles que l’éclairage de la route ou la signalisation du véhicule auprès des autres utilisateurs de la route. Les fonctions d’éclairage qui peuvent être mises en œuvre au sein des dispositifs lumineux consistent en une fonction de feu de croisement et une fonction de feu de route.
Les feux de croisement permettent à un véhicule automobile d’être vu des autres usagers et à son conducteur de voir convenablement la chaussée jusqu’à 50 mètres, sans éblouir les usagers présents sur la scène de route. Les feux de route émettent des faisceaux lumineux avec une plus grande portée pour que le conducteur du véhicule automobile puisse voir convenablement la chaussée, à au moins 100 mètres en condition de nuit.
Dans certaines applications, les fonctions d’éclairage sont réalisées par l’intermédiaire d’un dispositif matriciel de microlentilles également connu sous l’acronyme MLA pour « microlens array » en anglais.
Le dispositif matriciel de microlentilles est constitué d’un bloc de matière transparente apte à laisser se propager en son sein des rayons lumineux, et il peut comporter un élément occultant apte à bloquer certains des rayons lumineux de sorte à moduler la fonction lumineuse associée.
Plus particulièrement, le dispositif matriciel comporte une matrice de microlentilles d’entrée, une matrice de microlentilles de sortie et le cas échéant un masque interposé entre ces matrices. Le dispositif matriciel est configuré pour former des canaux de circulation de lumière entre une des microlentilles d’entrée et une des microlentilles de sortie, le masque comportant des portions de masque respectivement disposées dans l’un des canaux de circulation de lumière. Chaque portion de masque est pourvue d’au moins une ouverture apte à laisser passer des rayons lumineux de la microlentille d’entrée vers la microlentille de sortie. Les ouvertures dans le masque sont configurées pour donner une forme aux rayons transmis par la matrice de lentilles d'entrée et pour permettre à la matrice de lentilles de sortie de projeter cette forme sur la route.
L’ensemble des portions de masque peut présenter une même forme d’ouverture, de sorte que le dispositif matriciel permet la réalisation d’une même fonction d’éclairage, ou bien présenter des ouvertures de formes différentes, réparties régulièrement au sein du dispositif matriciel et associées à des ensembles de sources lumineuses activables sélectivement pour pouvoir mettre en œuvre telle ou telle fonction d’éclairage.
A titre d’exemple, un tel dispositif matriciel peut être mis en œuvre pour participer à la réalisation, selon l’activation sélective de telle ou telle sources lumineuses, d’une fonction d’éclairage de type feu de route ou d’une fonction d’éclairage de type feu de croisement.
Que ce soit pour une fonction d’éclairage de type feu de route ou une fonction d’éclairage de type feu de croisement, le faisceau à projeter sur la route peut présenter des zones d’intensité lumineuse différentes d’une zone à l’autre. A titre d’exemple, selon les réglementations en vigueur, il peut être nécessaire de générer un faisceau avec une zone centrale de surintensité lumineuse, afin d’éclairer au maximum la chaussée située devant le véhicule. Les zones latérales du faisceau peuvent ainsi être réalisées avec une intensité lumineuse moindre mais il convient qu’elles s’étendent le plus largement possible pour couvrir au mieux les bas-côtés de la chaussée. Il est connu de réaliser ces faisceaux d’éclairage à intensité lumineuse variable en combinant la mise en œuvre au sein d’un même projecteur d’une pluralité de modules lumineux distincts qui assurent chacun la réalisation d’une zone d’intensité lumineuse particulière mais on comprend que cette solution ne s’inscrit pas dans un contexte de réduction de l’encombrement des dispositifs d’éclairage.
Les inventeurs souhaitent pouvoir répondre à cette problématique de fournir des faisceaux d’éclairage à intensité lumineuse variable en mettant en œuvre un dispositif matriciel de microlentilles dans la mesure où ces dispositifs offrent une compacité recherchée et permettent de donner à la surface éclairante fonctionnelle une grande liberté de forme, et donc une liberté de style pour le projecteur équipé du dispositif matriciel, moyennant une discrétisation par l'unité de surface des microlentilles d’entrée et de sortie.
Dans ce contexte, la présente invention propose un module lumineux comprenant au moins un dispositif matriciel de microlentilles pourvu d’une matrice d’entrée de microlentilles d’entrée et d’une matrice de sortie de microlentilles de sortie, le dispositif matriciel comprenant un axe optique principal, des moyens d’émission lumineuse configurés pour émettre des rayons lumineux se propageant au sein du dispositif matriciel, ledit dispositif matriciel étant configuré pour former un faisceau lumineux à partir desdits rayons lumineux, le dispositif matriciel comportant des canaux de circulation de lumière formés le long de la direction de l'axe optique entre une microlentille d'entrée et une microlentille de sortie, le module lumineux étant remarquable en ce qu'au moins une microlentille d'entrée est configurée pour permettre une focalisation des rayons lumineux arrivant sur la matrice de microlentilles d'entrée en au moins deux zones de focalisation distinctes, les rayons passant par une première zone de focalisation étant configurés pour réaliser une première partie d’un faisceau d’éclairage que le module lumineux participe à mettre en œuvre, et les rayons passant par une deuxième zone de focalisation étant configurés pour réaliser une deuxième partie dudit faisceau d’éclairage.
Le dispositif matriciel de microlentilles est constitué d’un bloc de matière transparente apte à laisser se propager en son sein des rayons lumineux selon une direction de propagation principale définie ici comme longitudinale. Le dispositif matriciel s’étend longitudinalement entre une matrice de microlentilles d’entrée et une matrice de microlentilles de sortie.
Chaque microlentille d’entrée et de sortie est définie par une surface bombée, tournée vers l’extérieur du dispositif matriciel, et par l’épaisseur de matière qui s’étend à l’intérieur du dispositif matriciel.
Les canaux de circulation de lumière sont définis comme une bande de la matière du dispositif matriciel formée par une microlentille d’entrée et une microlentille de sortie agencée en face de la microlentille d’entrée si l’on considère la direction longitudinale. Il peut ne pas y avoir, au sein du dispositif matriciel, d’élément structurel, comme une cloison par exemple, pour générer une délimitation physique entre deux canaux voisins, mais il convient de noter qu’une telle cloison pourrait être prévue, sans sortir du contexte de l’invention, notamment pour éviter le passage de rayons parasites d’un canal de circulation à l’autre.
Si la lumière circulant dans un canal de circulation est propagée vers la matrice de microlentilles de sortie, cela permet la réalisation d’une fonction lumineuse. Si cette lumière provient d’une première source lumineuse, une première fonction lumineuse peut être réalisée et si cette lumière provient d’une deuxième source lumineuse, une deuxième fonction lumineuse peut être réalisée. Dans les deux cas, la lumière participant à réaliser la fonction lumineuse sort d’une surface d’éclairage commune, formée par une surface de sortie de la matrice de microlentilles de sortie.
Selon l’invention, et tel que cela vient d’être évoqué, au moins une microlentille d'entrée est configurée pour permettre une focalisation des rayons lumineux arrivant sur la matrice de microlentilles d'entrée en au moins deux zones de focalisation distinctes. Il en résulte au moins deux zones de projection distinctes sur la surface cible du faisceau d’éclairage, et donc la réalisation de différentes portions d’un même faisceau d’éclairage. Par « zones de projection distinctes » on désigne des zones présentant des caractéristiques différentes, comme par exemple leur forme et/ou leur intensité lumineuse, de telles zones pouvant se superposer au moins partiellement. Une première zone de focalisation participe à former une portion définie du faisceau d’éclairage mis en œuvre par le dispositif matriciel et l’au moins une source lumineuse, et une deuxième zone de focalisation participe à former une autre portion définie de ce même faisceau d’éclairage, puisque mis en œuvre par le même dispositif matriciel et la même au moins une source lumineuse. On peut ainsi réaliser un faisceau d’éclairage à intensité lumineuse variable, en positionnant les zones de focalisation distinctes à des endroits précis du module lumineux permettant soit la projection d’une portion de l’image focalisée et donc à plus haute intensité lumineuse soit la projection d’une portion de l’image diffuse et donc à moindre intensité lumineuse.
A titre d’exemple non limitatif, on peut ainsi générer via ce dispositif matriciel un faisceau d’éclairage avec une zone à haute concentration, qui permet d’assurer une bonne visibilité pour le conducteur au centre du faisceau d’éclairage, et une étendue large, qui permet d’éclairer l’intégralité de la largeur de la route, étant entendue que les zones disposées latéralement à la zone haute concentration et correspondant à l’étendue large précédemment évoquées sont d’intensité lumineuse moindre.
Toutefois, ce type de système présente un inconvénient pour certaines fonctions photométriques, notamment pour des fonctions de type clignotant. Par exemple, une fonction de type indicateur de direction mise en œuvre par un module lumineux doit être composée d’une séquence de cycles successifs composés chacun d’une phase « active » dans laquelle le module lumineux est allumé et d’une phase « inactive » dans laquelle le module lumineux est éteint. Dès lors, son utilisation pour une fonction de télémétrie est limitée aux phases actives, aucun faisceau lumineux susceptible de supporter cette fonction de télémétrie n’étant émis pendant les phases inactives. Cette absence intermittente peut ainsi entrainer une perte de suivi d’un objet détecté lors d’une phase active, en particulier lorsque la vitesse relative entre cet objet et le véhicule est importante.
Il existe ainsi un besoin pour un système lumineux d’un véhicule automobile, capable de réaliser à la fois une fonction photométrique clignotante donnée et une fonction de télémétrie, la fonction de télémétrie restant disponible pendant les phases inactives de la fonction photométrique.
A ces fins, l’invention a pour objet un système lumineux d'un véhicule automobile, comportant : un module d'émission comportant un module lumineux apte à émettre un faisceau lumineux dont le spectre présente au moins une portion dans le spectre visible, et une unité de modulation agencée pour contrôler le module lumineux pour la réalisation, à partir dudit faisceau lumineux émis, d’une fonction photométrique clignotante comportant une séquence de cycles successifs composés chacun d’une phase active suivie d’une phase inactive, l’unité de modulation étant apte à recevoir une séquence de données, dite modulante, et agencée pour moduler ledit faisceau lumineux émis à partir de la séquence de données reçues; un module de réception apte à recevoir un faisceau lumineux, dans lequel le module de réception comporte un module d'acquisition élémentaire comprenant un photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu'il reçoit en un signal électrique.
Selon l’invention, le système lumineux est caractérisé en ce qu’il comporte une unité de calcul agencée pour générer une première séquence de données modulante présentant un premier rapport cyclique et pour transmettre ladite première séquence de données modulante à l’unité de modulation pour l'émission d'un premier faisceau lumineux modulé par le module lumineux pendant chaque phase active et en ce que l’unité de calcul est agencée pour générer une deuxième séquence de données modulante présentant un deuxième rapport cyclique inférieur au premier rapport cyclique et pour transmettre ladite deuxième séquence de données modulante à l’unité de modulation pour l'émission d'un deuxième faisceau lumineux modulé par le module lumineux pendant chaque phase inactive; et en ce que l’unité de calcul est agencée pour déterminer un temps de vol séparant l'émission du premier ou du deuxième faisceau lumineux modulé émis, de la réception d’un faisceau lumineux reçu par le module de réception, à partir d’un signal électrique converti par le photodétecteur à partir dudit faisceau lumineux reçu.
On comprend ainsi que l’invention propose de moduler un premier faisceau lumineux, émis par un module lumineux du module d’émission uniquement pendant chaque phase active, lequel réalise nativement une fonction photométrique clignotante, comme un indicateur de direction. Le faisceau lumineux résultant pourra par exemple être un faisceau pulsé, chaque impulsion correspondant à une ou plusieurs valeurs hautes consécutives de la première séquence modulante et l’intervalle séparant deux impulsion consécutives correspondant à une ou plusieurs valeurs basses consécutives de la première séquence modulante. Chaque impulsion du faisceau lumineux modulé est émise avec une puissance lumineuse pic, de sorte que la puissance lumineuse moyenne du premier faisceau lumineux modulé émis, nécessaire à la réalisation de la fonction photométrique, est ainsi définie par la puissance lumineuse pic et le rapport cyclique de la séquence de données modulante. La séquence modulante étant générée de façon cyclique, le premier faisceau lumineux modulé émis contiendra périodiquement cette séquence tout en réalisant de façon continue la fonction photométrique pendant chaque phase active. L’unité de calcul peut ainsi détecter, à partir du signal électrique converti par le photodétecteur, la présence de cette séquence modulante dans un faisceau reçu par le module de réception et ainsi détecter la présence d’un objet dans l’environnement du véhicule et estimer sa distance au véhicule.
L’invention propose en outre de moduler un autre faisceau lumineux, émis par le module lumineux du module d’émission uniquement pendant chaque phase inactive. Toutefois, ce deuxième faisceau sera modulé avec une séquence de données dont le rapport cyclique est faible, de sorte que la puissance moyenne du deuxième faisceau modulé soit particulièrement faible, notamment au regard de la puissance moyenne du premier faisceau modulé. On comprend ainsi que le deuxième faisceau modulé est imperceptible et qu’il permet de garder un aspect sensiblement éteint du module lumineux, de sorte à satisfaire aux exigences réglementaires de la fonction photométrique clignotante, tout en permettant à l’unité de calcul de détecter, à partir de ce deuxième faisceau modulé, la présence d’un objet pendant chaque phase inactive. On notera qu’il sera possible d’employer une méthode de télémétrie identique pour les premier et deuxième faisceaux lumineux, ou au contraire d’utiliser des méthodes différentes, et notamment une méthode d’estimation directe d’un temps de vol du deuxième faisceau lumineux, selon les rapports cycliques employés.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le module lumineux est apte à émettre un premier, respectivement un deuxième, faisceau lumineux dont le spectre présente une longueur d’onde dans le visible, notamment comprise entre 400 nm et 500 nm. Par exemple, le premier, respectivement le deuxième, faisceau lumineux pourra présenter une couleur dite ambre ou orange. Avantageusement, le module lumineux comporte une source lumineuse comprenant un générateur à semi-conducteur apte à émettre un faisceau lumineux élémentaire, notamment dont le spectre présente une longueur d’onde dans le visible, et un élément photoluminescent apte à convertir ledit faisceau lumineux élémentaire pour obtenir ledit faisceau lumineux.
Le semi-conducteur pourra par exemple être un nitrure de gallium, ou encore GaN, apte à émettre, par électroluminescence et en réponse à un courant électrique le traversant, des rayons de lumière bleue. L’élément photoluminescent pourra par exemple être sous la forme d’une résine comportant un grenat d’yttrium et d’aluminium dopé au cérium, ou CE:YAG, apte à absorber de la lumière bleue et, par photoluminescence et en réponse à l’excitation réalisée par cette lumière, à émettre des rayons de lumière jaune. L’élément photoluminescent est disposé sur le générateur de sorte qu’une partie des rayons de lumière bleue excite cet élément pour qu’il émette, par photoluminescence des rayons de lumière orange. L’autre partie des rayons de lumière bleue traverse cet élément. Ainsi, la source lumineuse émet simultanément, lorsqu’elle est alimentée électriquement, des rayons de lumière bleue et jaune, dans des proportions telles que la lumière ainsi formée apparait jaune, orange ou ambre pour l’œil humain.