EP3823859A1 - Dispositif lumineux matriciel avec estimation de temps de vol - Google Patents

Dispositif lumineux matriciel avec estimation de temps de vol

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EP3823859A1
EP3823859A1 EP19750062.2A EP19750062A EP3823859A1 EP 3823859 A1 EP3823859 A1 EP 3823859A1 EP 19750062 A EP19750062 A EP 19750062A EP 3823859 A1 EP3823859 A1 EP 3823859A1
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EP
European Patent Office
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light
elementary
source
matrix
signal
Prior art date
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Pending
Application number
EP19750062.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Zdravko Zojceski
Samuel DAROUSSIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/0017—Devices integrating an element dedicated to another function
    • B60Q1/0023—Devices integrating an element dedicated to another function the element being a sensor, e.g. distance sensor, camera
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/0076—Switches therefor
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    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
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    • F21S41/663—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources by switching light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93277—Sensor installation details in the lights

Definitions

  • the invention relates to matrix light sources with electroluminescent semiconductor elements, in particular for motor vehicles.
  • the invention relates in particular to such a source capable of detecting the presence of an object.
  • a light emitting diode, LED is an electronic component capable of emitting light when it is traversed by an electric current.
  • the light intensity emitted by an LED is generally dependent on the intensity of the electric current flowing through it.
  • an LED is characterized by a current intensity threshold value.
  • the threshold value for the intensity of this forward current is generally decreasing at increasing temperature.
  • a voltage drop equal to its forward voltage is observed at its terminals.
  • the value of the forward voltage depends mainly on the wavelength of the emitted light, which defines the energy of the photon emitted in eV.
  • l 1240 / E with lambda in nanometers and E in electronvolts.
  • the direct voltage of an LED emitting a blue light of 460nm is at least 2.7V, or 1.9V for a red light of 650nm.
  • LED technology is increasingly used for various light signaling solutions.
  • LEDs are used to provide light functions such as daytime running lights, signaling lights, etc.
  • the usefulness of LED arrays comprising a large number of elementary electroluminescent light sources is interesting in many fields of application. , and in particular also in the field of lighting and signaling of motor vehicles.
  • an array of LEDs can be used to create interesting light beam shapes for light functions such as high beam or daytime running light.
  • several different light functions can be performed using a single matrix, thereby reducing the physical size in the confined space of a motor vehicle light.
  • gesture detection systems can facilitate human-machine interaction inside the passenger compartment of a motor vehicle. In order to perform these functions, it has been proposed to use several sensors implementing for example LiDAR (“Light Detection and Ranging”), RADARs, or to use cameras connected to image processing.
  • LiDAR Light Detection and Ranging
  • RADAR Radio Detection and Ranging
  • LiDAR is based on the principle of estimating the time of flight of a light pulse.
  • a measurement is made of the time that the light pulse takes to cover its path, which consists of two parts.
  • the first part of the path corresponds to the distance between the light source to an object or the pulse and reflected.
  • the known light-emitting diodes emitting white light and supplied with electric current by known control means typically have, on ignition, a pulse rise time of the order of 1 ps at lms.
  • these LEDs do not have the characteristics to be used in a LiDAR system as just described. For this reason, dedicated red or infrared LASER diodes are typically used in LiDARs.
  • the red and infrared rays do not make it possible to detect obstacles during metrological conditions of heavy rain, since the red / infrared light cannot penetrate the water.
  • the invention aims to overcome at least one of the problems posed by the prior art. More specifically, the invention aims to provide a light device that can use a light source used in a motor vehicle to perform a light function, to also implement an object detection system according to the principle of estimation the time of flight of light pulses.
  • a light device for a motor vehicle comprises a matrix light source having a plurality of elementary light sources with an electroluminescent semiconductor element, the matrix light source being intended to perform at least one light function of the motor vehicle.
  • the device is remarkable in that the matrix light source is voltage-controlled by a supply circuit and comprises a substrate in which a plurality of switch elements are integrated, each switch element being intended to selectively connect at least one elementary source to the feeding means.
  • the device comprises a detector capable of detecting a light signal emitted by one of the elementary light sources and reflected on an object, and a processing unit operatively connected to the switching elements and intended to control the state of these, thus than to process a signal detected by the detector.
  • the light function performed by the matrix light source may preferably be an external signaling function such as daytime running lights, a lighting function such as high beam, or a function for illuminating the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the detector can comprise at least one photodiode.
  • the detector can preferably comprise a single photodiode.
  • the processing unit can be configured to estimate the distance separating the photodiode from said object, using the signal detected by said photodiode.
  • the processing unit may preferably include a delay line involved in a constant fraction discriminator circuit for generating a delayed copy of a detected light signal, emitted by the matrix source and reflected by said object, and a measurement unit of flight time configured to calculate, on the basis of the signal generated by the discriminator circuit at constant fraction, the flight time of the light signal emitted between the object and the matrix source.
  • the switch element can be mounted in series with an elementary light source.
  • the switch element may preferably comprise a N-channel metal oxide grid, MOS field effect transistor, the state of which is controlled by means of a signal applied to its gate.
  • the signal can preferably come from processing means.
  • the thickness of the substrate can be between 100 and 800 microns.
  • the supply circuit can preferably be integrated into said substrate.
  • the internal series resistors of each of the elementary light sources are identical and between 1 and 100 Ohm. Preferably, they can be equal to 10 Ohm.
  • the matrix light source may preferably comprise a monolithic component, in which the semiconductor layers of the elementary light sources are arranged on a common substrate.
  • the elementary light sources may include discrete light sources for which the common substrate has been separated by a cutting process to be reconstituted in the same order by a "pick & place" type process.
  • the elementary sources with a luminescent semiconductor element may preferably comprise sources emitting in the blue spectrum, corresponding to wavelengths between 400 and 490 nm.
  • the elementary light sources can emit light having a wavelength substantially equal to 450 to 460 nm.
  • said blue light light signals can comprise pulses having a rise time of the order of 1 to 20 ns.
  • a method for detecting an object using a device according to a the first aspect of the invention is proposed.
  • the process is remarkable in that it includes the following stages:
  • control unit controlling the switching elements of each elementary light source sequentially, so as to emit a sequence of light signals, each signal being emitted from the location of one of the elementary light sources;
  • the detector can record data indicating in addition an estimate of the distance between the object detected or not at the corresponding location, and the detector.
  • a matrix light source of a motor vehicle which is for example used to perform an internal or external light function of the motor vehicle, in an object detection system according to the principle estimating the time of flight of light pulses emitted by at least one of the elementary light sources of the matrix source.
  • the matrix light source used is voltage controlled.
  • the integration of switching elements to control the elementary sources of the matrix - for example they are N-MOS type transistors - in the substrate of the matrix light source greatly reduces the reaction times at switching on. basic light-emitting diode, LED sources.
  • Figure 1 shows a schematic view of a device according to a preferred embodiment of the invention
  • Figure 2 shows a schematic view of a detail of a device according to a preferred embodiment of the invention.
  • references 100 and 200 designate two embodiments of a device according to the invention.
  • a light device generally comprises an optical system as well as supports for holding the various components in place, without such emitted being explicitly mentioned in this description.
  • FIG. 1 shows schematically a light device 100 for a motor vehicle, according to a preferred embodiment of the invention.
  • This is for example a device used to perform an external light function of the motor vehicle, such as daytime running lights or codes.
  • it is a device used to perform an internal light function in the passenger compartment of the motor vehicle, such as a luminescent screen or an ambient lighting device.
  • the device 100 comprises a matrix light source 110 controlled by electric voltage.
  • the matrix source 110 comprises a plurality of elementary light sources 120. These are elementary sources with an electroluminescent semiconductor element, of the light emitting diode type, LED, preferably emitting in the spectrum of blue visible light at wavelengths. between 400 and 490 nm. Each source can emit light 120 in a main direction.
  • the matrix source 110 comprising the elementary sources 120 is a monolithic component, the production of which will be described below.
  • a matrix source can preferably include at least sixteen elementary sources, although there is nothing to prevent the provision of matrices having higher resolutions, comprising for example hundreds of elementary sources, or more.
  • the matrix source 110 comprises a substrate 112 in which are integrated switch elements 114 intended to selectively connect at least one elementary source 120 to a supply circuit 130.
  • a switch element 114 is arranged below the corresponding elementary source 120.
  • These are for example N-channel metal oxide oxide field effect transistors, N-MOS, controlled by a signal applied to their respective gates.
  • N-MOS N-channel metal oxide oxide field effect transistors
  • the substrate 112 has a thickness of about 100 to 800 microns, the last 10 to 20 microns depending on the depth near the elementary sources 120 are reserved for the integration of the switching elements. This proximity between the switches and the elementary sources 120 allows very short reaction times when switching on an elementary source, and makes it possible to achieve a required rise time of the order of 2 ns.
  • the device 100 also comprises detection means 140 intended to detect a light signal 12 emitted by one of the elementary sources 120, and reflected by an object 10 illuminated by the light source in question.
  • the detection means or, in an equivalent manner, the detector 140 comprise for example at least one photodiode. Preferably, only one photodiode is used. It is advantageous to arrange the photodiode substantially in the same plane as the elementary sources 120, so that the distance between the elementary sources and an illuminated object is substantially equal to the distance between the photodiode and the same object.
  • Ways 140 are functionally connected to a processing unit 150 configured to process signals 142 detected by the detection means 140.
  • the processing unit is for example produced by a microcontroller element programmed for this purpose, or by a circuit analog achieving the required functionality.
  • the processing unit 150 is also suitable for controlling the state of the switch elements 114. When an elementary source is switched on for a short time by actuating the corresponding switch 114, a nano- or picosecond counter is started at the processing unit.
  • This counter is stopped as soon as a signal 142 is detected by the detector 140.
  • the counter therefore gives an estimate of the time of flight of the light pulse thus generated, and therefore makes it possible to evaluate the distance D separating the matrix source / the photodiode of the object 10 which has just reflected the light pulse 122.
  • a layer of yellow phosphorus and or Quantum Dot converter is typically used.
  • this white light typically has a delay greater than 20 ns, which makes it unsuitable for the object detection function. Consequently, the detection system mainly uses blue rays which have not been converted into white light. It is typically estimated that about 1/3 to 1 ⁇ 2 of the photons in the light source are not converted by the phosphor layer.
  • the voltage source 130 is for example produced using a converter circuit which transforms an input voltage Vcc supplied by a battery internal to the motor vehicle, into a voltage V suitable for supplying the matrix light source 110
  • a converter circuit which transforms an input voltage Vcc supplied by a battery internal to the motor vehicle, into a voltage V suitable for supplying the matrix light source 110
  • Such converter circuits are known in the art and their operation will not be described in detail in the context of the present invention.
  • the matrix light source 110 is preferably a monolithic component, in which the semiconductor layers of the elementary light sources 120 are arranged on a common substrate 112.
  • the matrix light source 110 preferably comprises a parallel mounting of a plurality of branches, each branch comprising light emitting semiconductor light sources 120.
  • the matrix light source 110 comprises by way of example and without limitation, depending on the thickness of the substrate and starting at the end opposite the location of the elementary sources 10, a first electrically conductive layer deposited on an electrically insulating substrate. It follows an n-doped semiconductor layer, the thickness of which is between 0.1 and 2 ⁇ m. This thickness is clearly less than that of known light-emitting diodes, for which the corresponding layer has a thickness of the order of 1 to 2 ⁇ m.
  • the next layer is the active layer of quantum wells with a thickness of about 30 nm, followed by a layer blocking electrons, and finally a p-doped semiconductor layer, the latter having a thickness of around 300nm.
  • the first layer is a layer of (Al) GaN: Si
  • the second layer a layer of n-GaN: Si
  • the active layer comprises quantum wells in InGaN alternating with barriers in GaN.
  • the blocking layer is preferably made of AlGaN: Mg and the p-doped layer is preferably made of p-GaN: Mg.
  • the n-doped Galium nitride has a resistivity of 0.0005 Ohm / cm while the p-doped Galium nitride has a resistivity of 1 Ohm / cm.
  • the thicknesses of the proposed layers make it possible in particular to increase the internal series resistance of the elementary source, while significantly reducing its manufacturing time, as the doped layer n is thinner compared to known LEDs and requires less deposition time important. For example, typically 5 hours of MOCVD deposition time is required for a standard configuration LED with 2m of layer n, and this time can be reduced by 50% if the thickness of layer n is reduced to 0.2 m.
  • the monolithic component 110 is preferably manufactured by depositing the layers in a homogeneous and uniform manner on at least part of the surface of the substrate, so to cover it.
  • the deposition of the layers is for example carried out by a process of epitaxy in the vapor phase with organometallics ("metal oxide Chemical vapor deposition"), MOCVD.
  • organometallics metal oxide Chemical vapor deposition
  • Such methods and reactors for their implementation are known for depositing semiconductor layers on a substrate, for example from patent documents WO 2010/072380 A1 or WO 01/46498 A1. The details of their implementation will therefore not be detailed in the context of the present invention.
  • the layers thus formed are pixelated.
  • the layers are removed by known lithographic processes and by etching at the places which subsequently correspond to the spaces separating the elementary light sources 120 from one another on the substrate.
  • a plurality of several tens or hundreds or thousands of pixels 120 of surface less than one square millimeter for each individual pixel, and of total surface greater than 2 square millimeter having semiconductor layers with homogeneous thicknesses, and therefore having homogeneous and high internal series resistances can be produced on the substrate of a matrix light source 110.
  • the substrate comprising the epitaxial layers covering at least part of the surface of the substrate is sawn or cut into elementary light sources, each of the elementary light sources having similar characteristics in terms of their internal series resistance.
  • the embodiment which has just been described is not limiting and the invention likewise relates to types of elementary light sources with semiconductor elements involving other configurations of semiconductor layers.
  • the substrates, the semiconductor materials of the layers, the arrangement of the layers, their thicknesses and any vias between the layers may be different from the example which has just been described, provided that the structure of the semi layers -conductive is such that the internal series resistance of the elementary light source which results therefrom is at least 1 Ohm, and preferably at least 5 or 10 Ohm, or even between 1 and 100 Ohm.
  • power supply 130 can be integrated into the substrate 112 during the manufacture of the monolithic component 110.
  • FIG. 2 shows schematically a detail of a light device 200 according to an embodiment of the invention.
  • the components not shown are identical to the components described in the context of the embodiment illustrated in FIG. 2.
  • an exemplary embodiment of the processing unit 250 connected on the one hand to the switch elements 214 and on the other hand part to the detection means by means of the detected signal 242, is described in a nonlimiting manner.
  • the processing means 250 are configured to control the state of one of the switches 214 so that the elementary source connected thereto will emit a light pulse 222 in the direction of the object to be detected.
  • the appearance of the light signal reflected by the object for example a pulse having a rise time of the order of 1 to 20 ns, 242, is known by the processing means.
  • the shape is similar to the pulse emitted initially by the matrix source.
  • the amplitude of the detected pulse is in practice different from the amplitude of the transmitted pulse.
  • a delayed version T of signal 242 is generated, this is signal 242 '. This is for example achieved by means of a delay line 252.
  • Corresponding electronic circuits are known in the art and will not be detailed in the context of the present invention.
  • the duration T, counted from the start of the transmitted pulse corresponds to a fraction of the maximum amplitude of the transmitted pulse.
  • T is for example chosen to correspond to an amplitude value of the pulse which is equivalent to 50% of its maximum amplitude. Other choices are possible.
  • a differential amplifier circuit 253 uses as input the signal 242 received by the detector, and possibly attenuated by a circuit not shown, and the delayed signal 242 '. The differential amplifier makes it possible to obtain a bipolar shaping of the signal, the passage of which by zero does not depend on the amplitude of the detected signal. This makes it possible to obtain a signal whose timing does not depend on the amplitude of the detected signal. This type of circuit is known in the literature as English-speaking CFD "Constant Fraction Discriminator".
  • the amplitude of the signal detected at the instant which corresponds to the zero crossing of the signal from the CFD makes it possible to calculate the time of flight of the light pulse. Indeed, at this instant, the amplitude of the detected signal has reached the fraction corresponding to the fraction determined by the duration T (eg 50%) of its maximum amplitude. It can then be concluded that the rising edge of the reflected signal has been detected successfully.
  • the measurement of the time of flight between the start of the rising edge of the light pulse emitted and the detection of the time at which the signal from the circuit crosses zero using a CTA (Time-Amplitude Converter) and / or CTN device ( Digital Time Converter) provides the distance D between an object that has reflected the light pulse, and the source of the pulse. This allows the detection of an object located at distance D.
  • CTA Time-Amplitude Converter
  • CTN device Digital Time Converter
  • the object is between a distance Dl (corresponding to a signal delayed by a duration Tl) and a distance D2 (corresponding to a delayed signal with a duration T2 slightly longer than T1), where the difference in distance corresponds to the resolution of the amplitude / time conversion.
  • processing unit 250 and of the delay line 252 and of the detection circuit can be envisaged as long as they make it possible to achieve the functionality which has just been described, without however departing from the scope of the present invention. .
  • the plurality of elementary light sources 120 illustrated in FIG. 1 can be used to sequentially scan the field of illumination of the matrix source 110.
  • a light pulse and generated and the corresponding delayed signal is detected by the detection means, then processed as described in the context of the example given in FIG. 2.
  • the information of detection or non-detection of an object at a certain predetermined distance is then stored in a data file or in a memory element, and related to the respective position of the elementary light source or of the corresponding pixel. 11 results in a matrix or pixelated representation of the detected object, which can be used as input for other image processing algorithms which can intervene in security systems or human-machine interface implemented within of the computer system of the invention.
  • the repeated scanning of an object makes it possible to detect movements of an object, and to detect gestures made at a predetermined distance from the matrix source.

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Abstract

L'invention propose un dispositif lumineux pour un véhicule automobile comprenant une source lumineuse matricielle qui réalise une fonction lumineuse au sein du véhicule automobile. La même source est utilisée, ensemble avec une photodiode, pour estimer le temps de vol d'impulsions lumineuses captées, initialement générées par la source matricielle. Il devient possible de détecter des objets et/ou des gestes en utilisant la lumière du spectre visible, et sans ayant recours à des sources d'impulsions spécifiques dédiées à cet effet.

Description

DISPOSITIF LUMINEUX MATRICIEL AVEC ESTIMATION DE TEMPS DE VOL
L’invention se rapporte aux sources lumineuses matricielles à éléments semi-conducteurs électroluminescents, notamment pour véhicules automobiles. L’invention concerne en particulier une telle source capable de détecter la présence d’un objet.
Une diode électroluminescente, LED, est un composant électronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. L’intensité lumineuse émise par une LED est en général dépendante de l’intensité du courant électrique qui la traverse. Entre autres, une LED est caractérisée par une valeur seuil d’intensité de courant. La valeur seuil de l’intensité de ce courant direct (« forward current ») est en général décroissante à température croissante. De même, lorsqu’une LED émet de la lumière, on observe à ses bornes une chute de tension égale à sa tension directe (« forward voltage »). La valeur de la tension directe dépend principalement de la longueur d’onde de la lumière émise, qui définit l’énergie du photon émis en eV. De manière générale on peut estimer l= 1240 / E avec lambda en nanomètres et E en électronvolts. Par conséquent la tension directe d’une LED émettant une lumière bleue de 460nm est d’au moins 2.7V, ou 1.9V pour une lumière rouge de 650nm. En d’autres mots, si la tension de la source est proche de la tension E =1240 / l, ceci signifie qu’aucune source de régulation ne rajoute une chute de tension
supplémentaire, et que le rendement de l’ensemble est identique à une LED seule, sans aucun autre système de pilotage.
Dans le domaine automobile, on a de plus en plus recours à la technologie LED pour diverses solutions de signalisation lumineuse. Les LEDs sont utilisées afin d’assurer des fonctions lumineuses telles que les feux diurnes, les feux de signalisation etc... L’utilité de matrices de LEDs comprenant un nombre important de sources lumineuses électroluminescentes élémentaires est intéressante dans de nombreux domaines d’application, et notamment aussi dans le domaine d’éclairage et de la signalisation des véhicules automobiles. Une matrice de LEDs peut par exemple être utilisée pour créer des formes de faisceaux lumineux intéressantes pour des fonctions lumineuses telles que les feux de route ou les feux diurnes. En plus, plusieurs fonctions lumineuses différentes peuvent être réalisées à l’aide d’une matrice unique, réduisant ainsi l’encombrement physique dans l’espace restreint d’un feu de véhicule automobile.
Par ailleurs, des systèmes avancés d’assistance à la conduite sont, à la date d’écriture de ce brevet, en train d’être développés. De tels systèmes ont besoin de capacités de détection d’objets et de gestes. D’une part, ils peuvent assister aux fonctions de conduite, de conduite semi- ou totalement autonome et à la sécurité routière. Ces aspects comprendront de manière non- limitative la capacité d’éviter des accidents en avertissant le conducteur d’éventuels obstacles, ou en prenant le contrôle du véhicule pour éviter des collisions. D’autre part, les systèmes de détection de gestes peuvent faciliter l’interaction homme-machine à l’intérieur de l’habitacle d’un véhicule automobile. Afin de réaliser ces fonctions, il a été proposé d’utiliser plusieurs capteurs implémentant par exemple un LiDAR (« Light Détection and Ranging »), des RADARs, ou d’utiliser des caméras reliées à du traitement d’images.
Le LiDAR réside sur le principe de l’estimation du temps de vol d’une impulsion lumineuse. On effectue une mesure du temps que l’impulsion lumineuse met pour couvrir son trajet, qui se compose de deux parties. La première partie du trajet correspond à la distance entre la source lumineuse jusqu’à un objet ou l’impulsion et réfléchie. La deuxième partie du trajet correspond au chemin de retour, depuis l’objet en question jusqu’à un capteur. Si la source lumineuse et le capteur sont sensiblement arrangés au même endroit, la distance D entre la source/le capteur et l’objet en question est estimée moyennant l’équation D= c*2t, t étant le temps pris par l’impulsion pour réaliser son trajet, et c représentant la célérité de la lumière, i.e., 3·108 m/s. Pour pouvoir mesurer une distance de 3m, il est nécessaire de pouvoir mesurer avec une certaine précision un temps de vol de 20 ns. De même, pour pouvoir mesurer une distance de 30m, une mesure de 200ns est requise. Les diodes électroluminescentes connues émettant de la lumière blanche et alimentées en courant électrique par des moyens de pilotage connus, présentent typiquement à l’allumage un temps de montée d’impulsion de l’ordre de 1 ps à lms. Clairement, ces LEDs ne présentent pas les caractéristiques pour être utilisées dans un système LiDAR tel qu’il vient d’être décrit. Pour cette raison des diodes LASER rouge ou infra-rouge dédiées sont typiquement utilisées dans des LiDAR.
Ces sources de puises lumineux rapides (diodes laser) dédiées à la fonction LiDAR ajoutent cependant un coût de production important aux véhicules automobiles en question, et elles ne sont utilisables pour aucune autre fonction d’éclairage nécessaire dans un véhicule automobile, alors qu’elles occupent de l’espace supplémentaire dans le volume déjà restreint qui est disponible pour installer un feu de véhicule.
En outre, les rayons rouge et infra rouge ne permettent pas de détecter des obstacles pendant des conditions métrologiques de fortes pluies, la lumière rouge / infra rouge ne pouvant pas pénétrer dans l’eau.
L’invention a pour objectif de pallier à au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. Plus précisément, l’invention a pour objectif de proposer un dispositif lumineux pouvant utiliser une source lumineuse utilisée au sein d’un véhicule automobile pour réaliser une fonction lumineuse, pour également implémenter un système de détection d’objets selon le principe de l’estimation du temps de vol d’impulsions lumineuses. Selon un premier aspect de l’invention, un dispositif lumineux pour un véhicule automobile est proposé. Le dispositif comprend une source lumineuse matricielle ayant une pluralité de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent, la source lumineuse matricielle étant destinée à réaliser au moins une fonction lumineuse du véhicule automobile. Le dispositif est remarquable en ce que la source lumineuse matricielle est pilotée en tension par un circuit d’alimentation et comprend un substrat dans lequel une pluralité d’éléments interrupteurs sont intégrés, chaque élément interrupteur étant destiné à sélectivement relier au moins une source élémentaire aux moyens d’alimentation. En outre, le dispositif comprend un détecteur apte à détecter un signal lumineux émis par une des sources lumineuses élémentaires et réfléchi sur un objet, et une unité de traitement reliée fonctionnellement aux éléments interrupteurs et destinée à commander l’état de ceux-ci, ainsi qu’à traiter un signal détecté par le détecteur.
La fonction lumineuse réalisée par la source lumineuse matricielle peut de préférence être une fonction de signalisation externe comme les feux diurnes, une fonction d’éclairage comme les feux de route, ou une fonction d’illumination de l’habitacle du véhicule automobile.
De préférence, le détecteur peut comprendre au moins une photodiode. Le détecteur peut préférentiellement comprendre une unique photodiode.
De préférence, l’unité de traitement peut être configurée pour estimer la distance séparant la photodiode dudit objet, en utilisant le signal détecté par ladite photodiode.
L’unité de traitement peut de préférence comprendre une ligne de retardement impliquée dans un circuit discriminateur à fraction constante pour générer une copie retardée d’un signal lumineux détecté, émis par la source matricielle et réfléchi par ledit objet, et une unité de mesure de temps de vol configurée pour calculer, sur base du signal généré par le circuit discriminateur à fraction constante, le temps de vol du signal lumineux émis entre l’objet et la source matricielle.
De préférence, l’élément interrupteur peut être monté en série avec une source lumineuse élémentaire.
L’élément interrupteur peut de préférence comprendre un transistor à effet de champ à grille métal- oxyde, MOS, à canal N, dont l’état est commandé moyennant un signal appliqué à sa grille. Le signal peut de préférence parvenir des moyens de traitement.
De préférence, l’épaisseur du substrat peut se situer entre 100 et 800 microns. Le circuit d’alimentation peut préférentiellement être intégré dans ledit substrat.
De préférence, les résistances série internes de chacune des sources lumineuses élémentaires sont identiques et comprises entre 1 et 100 Ohm. De préférence, elles peuvent être égales à 10 Ohm.
La source lumineuse matricielle peut de préférence comprendre un composant monolithique, dans lequel les couches semi-conductrices des sources lumineuses élémentaires sont disposées sur un substrat commun. Alternativement, les sources lumineuses élémentaires peuvent comprendre des sources lumineuses discrètes pour les quelles le substrat commun a été séparé par un procédé de découpe pour être reconstitué dans le même ordre par un procédé de type de « pick & place ».
Les sources élémentaires à élément semi-conducteur luminescent peuvent de préférence comprendre des sources émettant dans le spectre bleu, correspondant à des longueurs d’onde comprises entre 400 et 490 nm. De préférence, les sources lumineuses élémentaires peuvent émettre de la lumière ayant une longueur d’onde substantiellement égale à 450 à 460 nm.
De préférence, lesdits signaux lumineux de la lumière bleue peuvent comprendre des impulsions ayant un temps de montée de l’ordre de 1 à 20 ns.
Selon un autre aspect de l’invention, un procédé pour détecter un objet moyennant un dispositif selon une le premier aspect de l’invention est proposé. Le procédé est remarquable en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
alimenter la source lumineuse matricielle en électricité,
moyennant une unité de commande, commander les éléments interrupteurs de chaque source lumineuse élémentaire de manière séquentielle, de manière à émettre une séquence de signaux lumineux, chaque signal étant émis de l’emplacement d’une des sources lumineuses élémentaires ;
moyennant le détecteur, détecter séquentiellement le signal lumineux respectivement réfléchi par un objet ;
enregistrer pour chaque signal lumineux émis une donnée dans un élément de mémoire, la donnée indiquant si un objet a été détecté ou non à l’emplacement illuminé par le signal lumineux correspondant.
De préférence, pour chaque signal lumineux émis, le détecteur peut enregistrer une donnée indiquant en plus une estimation de la distance entre l’objet détecté ou non à l’emplacement correspondant, et le détecteur. En utilisant les mesures proposées, il devient possible d’utiliser une source lumineuse matricielle d’un véhicule automobile, qui est par exemple utilisée pour réaliser une fonction lumineuse interne ou externe du véhicule automobile, dans un système de détection d’objets selon le principe de l’estimation du temps de vol d’impulsions lumineuses émises par au moins une des sources lumineuses élémentaires de la source matricielle. La source lumineuse matricielle utilisée est pilotée en tension. L’intégration d’éléments interrupteurs pour commander les sources élémentaires de la matrice - il s’agit par exemple de transistors de type N-MOS - dans le substrat-même de la source lumineuse matricielle réduit fortement les temps de réaction à l’allumage des sources élémentaires de type diode électroluminescente, LED. Ainsi, des impulsions lumineuses ayant un temps de montée de l’ordre de 2 ns sont réalisables, ce qui rend la source matricielle bien adaptée à un système de détection d’objets selon le principe de l’estimation du temps de vol des impulsions lumineuses émises et réfléchies sur un objet. Des distances entre 0.3 et 300 mètres peuvent ainsi être estimées, ce qui permet de réaliser des fonctions de détection d’objet ou de détection de gestes, par exemple. Seule une photodiode et une logique de décision/détection sont rajoutées à la source matricielle déjà utilisable dans le véhicule automobile, ce qui réduit à la fois l’encombrement et les coûts de production du système proposés par rapport à des solutions de LiDAR connues ayant recours à des sources d’impulsions dédiées à cet effet. En calibrant la logique de détection, il est également possible d’estimer la profondeur de différents points de l’objet détecté par rapport à la source lumineuse. Ceci permet par exemple de détecter des gestes manuels complexes dans l’application du système proposé à une interface homme/machine.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description des exemples et des dessins parmi lesquels :
la figure 1 montre une vue schématique d’un dispositif selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
la figure 2 montre une vue schématique d’un détail d’un dispositif selon un mode de réalisation préféré de l’invention.
Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre d’exemples et de manière non limitative. Des numéros de référence similaires seront utilisés pour décrire des concepts semblables à travers différents modes de réalisation de l’invention. Par exemple, les références 100, et 200 désignent deux modes de réalisation d’un dispositif conforme à l’invention.
La description se concentre sur les éléments techniques qui sont nécessaires à la compréhension de l’invention. D’autres éléments bien connus dans le domaine des dispositifs lumineux pour véhicules automobiles et n’ayant pas de rapport direct avec l’invention seront omis par souci de clarté. Par exemple, un dispositif lumineux comprend en général un système optique ainsi que des supports pour maintenir les différents composants en place, sans que de tels émis ne seront explicitement mentionnés dans cette description.
L’illustration de la figure 1 montre de manière schématisée un dispositif lumineux 100 pour un véhicule automobile, selon un mode de réalisation préféré de l’invention. Il s’agit par exemple d’un dispositif utilisé pour réaliser une fonction lumineuse externe du véhicule automobile, comme les feux diurnes ou les codes. Alternativement, il s’agit d’un dispositif utilisé pour réaliser une fonction lumineuse interne de l’habitacle du véhicule automobile, comme un écran luminescent ou un dispositif d’illumination ambiante. Le dispositif 100 comprend une source lumineuse matricielle 110 pilotée en tension électrique. La source matricielle 110 comprend une pluralité de sources lumineuses élémentaires 120. Il s’agit de sources élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent, de type diode électroluminescente, LED, émettant de préférence dans le spectre de lumière visible bleue à des longueurs d’onde comprises entre 400 et 490 nm. Chaque source peut émettre de la lumière 120 selon une direction principale. De préférence, la source matricielle 110 comprenant les sources élémentaires 120 est un composant monolithique dont la production sera décrite ci-après. Une source matricielle peut de préférence comprendre au moins seize sources élémentaires, bien que rien n’empêche de prévoir des matrices ayant des résolutions plus élevées, comprenant par exemple des centaines de sources élémentaires, ou plus.
La source matricielle 110 comprend un substrat 112 dans lequel sont intégrés des éléments interrupteurs 114 destinées à relier de manière sélective au moins une source élémentaire 120 à un circuit d’alimentation 130. De préférence, un élément interrupteur 114 est arrangé en-dessous de la source élémentaire 120 correspondante. Il s’agit par exemple de transistors à effet de champ à grille métal-oxyde à canal N, N-MOS, commandées moyennant un signal appliqué à leurs grilles respectives. A titre d’exemple, si le substrat 112 a une épaisseur d’environ 100 à 800 microns, les 10 à 20 derniers microns selon la profondeur à proximité des sources élémentaires 120 sont réservés pour l’intégration des éléments interrupteurs. Cette proximité entre les interrupteurs et les sources élémentaires 120 permet des temps de réaction très courts lors de l’allumage d’une source élémentaire, et permet de réaliser un temps de montée requis de l’ordre de 2 ns.
Le dispositif 100 comprend également des moyens de détection 140 destinés à détecter un signal lumineux 12 émis par une des sources élémentaires 120, et réfléchi par un objet 10 illuminé par la source lumineuse en question. Les moyens de détection ou de manière équivalente le détecteur 140 comprennent par exemple au moins une photodiode. De préférence, une seule photodiode est utilisée. Il est avantageux d’arranger la photodiode substantiellement dans le même plan que les sources élémentaires 120, de manière à ce que la distance entre les sources élémentaires et un objet 10 illuminé soit sensiblement égale à la distance entre la photodiode et le même objet. Les moyens de détection 140 sont reliés de manière fonctionnelle à une unité de traitement 150 configurés pour traiter des signaux 142 détectés par les moyens de détection 140. L’unité de traitement est par exemple réalisée par un élément microcontrôleur programmé à cet effet, ou par un circuit analogique réalisant la fonctionnalité requise. Afin de de réaliser une fonction de type LiDAR, l’unité de traitement 150 est également adaptée à commander l’état des éléments interrupteurs 114. Lorsqu’une source élémentaire est allumée pour un bref laps de temps en actionnant l’interrupteur 114 correspondant, un compteur de nano- ou picosecondes est lancé au niveau de l’unité de traitement.
Ce compteur est arrêté dès qu’un signal 142 est détecté par le détecteur 140. Le compteur donne donc une estimation du temps de vol de l’impulsion lumineuse ainsi générée, et permet donc d’évaluer la distance D séparant la source matricielle/la photodiode de l’objet 10 qui vient de réfléchir l’impulsion lumineuse 122.
Pour créer la lumière blanche pour une fonction éclairage à partir de la lumière bleue, une couche de phosphore jaune et ou de convertisseur Quantum Dot est typiquement utilisée. Cependant, cette lumière blanche à typiquement un retard supérieur à 20ns, ce qui le rend inapte à la fonction de détection des objets. Par conséquent, le système de détection utilise principalement des rayons bleu qui non pas été converties en lumière blanche. Il est typiquement estimé qu’ environ 1/3 à ½ des photons de la source lumineuse ne sont pas converties par la couche du phosphore.
La source de tension 130 est par exemple réalisée à l’aide d’un circuit convertisseur qui transforme une tension d’entrée Vcc fournie par une batterie interne au véhicule automobile, en une tension V adaptée à l’alimentation de la source lumineuse matricielle 110. De tels circuits convertisseurs sont connus dans l’art et leur fonctionnement ne sera pas décrit en détails dans le contexte de la présente invention.
La source lumineuse matricielle 110 est de préférence un composant monolithique, dans lequel les couches semi-conductrices des sources lumineuses élémentaires 120 sont disposées sur un substrat 112 commun. La source lumineuse matricielle 110 comprend de préférence un montage en parallèle d’une pluralité de branches, chaque branche comprenant des sources lumineuses semi-conductrices électroluminescentes 120.
La source lumineuse matricielle 110 comprend à titre d’exemple et non- limitatif, selon l’épaisseur du substrat et commençant par l’extrémité opposée à l’emplacement des sources élémentaires 10, une première couche électriquement conductrice déposée sur un substrat électriquement isolant. Il suit une couche semi-conductrice dopée n, dont l’épaisseur se situe entre 0.1 et 2 pm. Cette épaisseur est nettement inférieure à celles de diodes électroluminescentes connues, pour lesquelles la couche correspondante présente une épaisseur de l’ordre de 1 à 2 pm. La couche suivante est la couche active de puits quantiques d’une épaisseur d’environ 30 nm, suivie d’une couche bloquant des électrons, et finalement une couche semi-conductrice dopée p, cette dernière ayant une épaisseur d’environ 300nm. De préférence, la première couche est une couche de (Al)GaN:Si, la deuxième couche une couche de n-GaN:Si, la couche active comprend des puits quantiques en InGaN alternant avec des barrières en GaN. La couche bloquante est de préférence en AlGaN:Mg et la couche dopée p est de préférence en p-GaN:Mg. Le nitrure de Galium dopé n présente une résistivité de 0.0005 Ohm/cm tandis que le nitrure de Galium dopé p présente une résistivité de 1 Ohm/cm. Les épaisseurs des couches proposées permettent notamment d’augmenter la résistance série interne de la source élémentaire, tout en réduisant de manière significative son temps de fabrication, comme la couche dopée n est moins épaisse comparée à des LEDs connues et nécessite un temps de dépôt moins important. A titre d’exemple, typiquement 5 heures de temps de dépôts en MOCVD est nécessaire pour une LED de configuration standard avec 2m de couche n, et ce temps peut être réduit de 50% si l’épaisseur de la couche n est réduite à 0.2m.
Afin d’obtenir des sources lumineuses élémentaires 120 présentant des couches semi-conductrices ayant des épaisseurs homogènes, le composant monolithique 110 est de préférence fabriqué en déposant les couches de manière homogène et uniforme sur au moins une partie de la surface du substrat, de manière à la recouvrir. Le dépôt des couches est par exemple réalisé par un procédé d’épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (« métal oxide Chemical vapor déposition »), MOCVD. De tels procédés ainsi que des réacteurs pour leur mise en œuvre sont connus pour déposer des couches semi-conductrices sur un substrat, par exemple depuis les documents de brevet WO 2010/072380 Al ou WO 01/46498 A1. Les détails de leur mise en œuvre ne seront par conséquent pas détaillés dans le cadre la présente invention. Ensuite, les couches ainsi formées sont pixélisées. A titre d’exemple et non- limitatif, les couches sont enlevées par des procédés lithographiques connus et par etching aux endroits qui correspondent par la suite aux espaces séparant les sources lumineuses élémentaires 120 les unes des autres sur le substrat. Ainsi, une pluralité de plusieurs dizaines ou centaines ou milliers de pixels 120 de surface inférieure à un millimètre-carré pour chaque pixel individuel, et de surface totale supérieure à 2 millimètre-carré ayant des couches semi-conductrices à épaisseurs homogènes, et présentant donc des résistances série internes homogènes et élevées peuvent être produites sur le substrat d’une source lumineuse matricielle 110. De manière générale, plus la taille de chaque pixel de LED diminue, plus sa résistance série augmente, et plus ce pixel est adapté à être piloté par une source de tension. Alternativement, le substrat comprenant les couches épitaxiées recouvrant au moins une partie de la surface du substrat est scié ou coupé en sources lumineuses élémentaires, chacune des sources lumineuses élémentaires ayant des caractéristiques similaires au niveau de leur résistance série interne.
Le mode de réalisation qui vient d’être décrit n’est pas limitatif et l’invention se rapporte à même titre à des types de sources lumineuses élémentaires à éléments semi-conducteurs impliquant d’autres configurations de couches semi-conductrices. Notamment les substrats, les matériaux semi- conducteurs des couches, l’agencement des couches, leurs épaisseurs et d’éventuels vias entre les couches peuvent être différents de l’exemple qui vient d’être décrit, pour autant que la structure des couches semi-conductrices soit telle que la résistance série interne de la source lumineuse élémentaire qui en résulte soit d’au moins 1 Ohm, et de préférence d’au moins 5 ou 10 Ohm, ou encore comprise entre 1 et 100 Ohm.
De préférence, non-seulement les éléments interrupteurs 114, mais également le circuit
d’alimentation 130 peut être intégrés dans le substrat 112 lors de la fabrication du composant monolithique 110.
La figure 2 montre de manière schématisée un détail d’un dispositif lumineux 200 selon un mode de réalisation de l’invention. Les composants non- illustrés sont identiques aux composants décrits dans le cadre du mode de réalisation illustré par la figure 2. Ici, un exemple de réalisation de l’unité de traitement 250, reliée d’une part aux éléments interrupteurs 214 et d’autre part aux moyens de détection moyennant le signal détecté 242, est décrit de manière non-limitative. Les moyens de traitement 250 sont configurés pour commander l’état d’un des interrupteurs 214 de manière à ce que la source élémentaire y reliée va émettre une impulsion lumineuse 222 dans la direction de l’objet à détecter.
L’allure du signal lumineux réfléchi par l’objet, par exemple une impulsion ayant un temps de montée de l’ordre de 1 à 20 ns, 242, est connue par les moyens de traitement. En principe, l’allure est similaire à l’impulsion émise initialement par la source matricielle. Cependant l’amplitude de l’impulsion détectée est en pratique différente de l’amplitude de l’impulsion émise. Une version retardée d’une durée T du signal 242 est générée, il s’agit du signal 242’. Ceci est par exemple réalisé moyennant une ligne de retardement 252. Des circuits électroniques correspondants sont connus dans l’art et ne seront pas détaillés dans le cadre de la présente invention. La durée T, comptée à partir du début de l’impulsion émise, correspond à une fraction de l’amplitude maximale de l’impulsion émise. T est par exemple choisi pour correspondre à une valeur d’amplitude de l’impulsion qui équivaut à 50% de son amplitude maximale. D’autres choix sont possibles. Un circuit d’amplificateur différentiel 253 utilise en entrée le signal 242 reçu par le détecteur, et possiblement atténué par un circuit non-illustré, et le signal retardé 242’. L’amplificateur différentiel permet d’obtenir une mise en forme bipolaire du signal, dont le passage par zéro ne dépend pas de l’amplitude du signal détecté. Ceci permet d’obtenir un signal dont le timing ne dépend pas d’amplitude su signal détecté. Ce type de circuit est connu dans la littérature comme anglophone CFD « Constant Fraction Discriminator ». L’amplitude du signal détecté à l’instant qui correspond au passage par zéro du signal issu du CFD permet de calculer de temps de vol de l’impulsion lumineuse. En effet, à cet instant, l’amplitude du signal détecté a atteint la fraction correspondante à la fraction déterminée par la durée T (e.g. 50%) de son amplitude maximale. On peut alors conclure que le flanc montant du signal réfléchi a été détecté avec succès.
La mesure de temps de vol entre le début du flanc montant de l’impulsion lumineuse émise et la détection du temps auquel le signal issue du circuit passe par zéro à l’aide un dispositif CTA (Convertisseur Temps- Amplitude) et/ou CTN (Convertisseur Temps Numérique) permet d’obtenir la distance D entre un objet qui a réfléchi l’impulsion lumineuse, et la source de l’impulsion. Ceci permet la détection d’un objet se situant à la distance D. En utilisant une pluralité de signaux de la source lumineuse pixélisée, une détection à granularité plus fine peut être mise en œuvre, et il devient possible de déterminer à quelle distance exacte se trouve l’objet. En utilisant une numérisation de l’amplitude correspondante au temps de vol, par exemple, il devient possible de déterminer que l’objet se trouve entre une distance Dl (correspondant à un signal retardé d’une durée Tl) et une distance D2 (correspondant à un signal retardé d’une durée T2 légèrement plus longue que Tl), ou la différence de distance correspond à la résolution de la conversion amplitude / temps.
D’autres implémentations de l’unité de traitement 250 et de la ligne de retardement 252 et du circuit détection sont envisageables tant qu’elles permettent de réaliser la fonctionnalité qui vient d’être décrite, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
Dans tous les modes de réalisations, la pluralité de sources lumineuses élémentaires 120 illustrées par la figure 1 peut être utilisée pour balayer séquentiellement le champ d’illumination de la source matricielle 110. Pour chaque source élémentaire ou pixel, de manière séquentielle, une impulsion lumineuse et générée et le signal retardé correspondant est détecté par les moyens de détection, puis traité comme décrit dans le cadre de l’exemple donné par la figure 2. L’information de détection ou non-détection d’un objet à une certaine distance prédéterminée est alors stockée dans un fichier de données ou dans un élément de mémoire, et mis en relation avec la position respective de la source lumineuse élémentaire ou du pixel correspondant. 11 en résulte une représentation matricielle ou pixellisée de l’objet détecté, qui peut être utilisée comme entrée pour d’autres algorithmes de traitement d’images qui peuvent intervenir dans des systèmes de sécurité ou d’interface humain- machine mis en œuvre au sein du système informatique de l’invention. De même, le balayage répété d’un objet permet de déceler des mouvements d’un objet, et de détecter des gestes réalisés à un distance prédéterminée de la source matricielle. Moyennant la description structurelle et fonctionnelle qui vient d’être fournie, une personne ayant des connaissances générales dans le domaine pourra notamment produire un programme informatique ou une unité de commande réalisant la fonction de balayage et de stockage, sans avoir besoin d’inventivité supplémentaire.
L’étendue de la protection est définie par les revendications suivantes.

Claims

Revendications
1. Dispositif lumineux (100, 200) pour un véhicule automobile comprenant une source
lumineuse matricielle (110) ayant une pluralité de sources lumineuses élémentaires (120) à élément semi-conducteur électroluminescent, la source lumineuse matricielle (110) étant destinée à réaliser au moins une fonction lumineuse du véhicule automobile, caractérisé en ce que
la source lumineuse matricielle est pilotée en tension par un circuit d’alimentation (130) et comprend un substrat (112) dans lequel une pluralité d’éléments interrupteurs (114) sont intégrés, chaque élément interrupteur (114, 214) étant destiné à sélectivement relier au moins une source élémentaire (120) au circuit d’alimentation (130),
le dispositif comprend un détecteur (140) destiné à détecter un signal lumineux (122, 222) émis par une des sources lumineuses élémentaires et réfléchi sur un objet (10), et en ce que le dispositif comprend une unité de traitement (150, 250) reliée fonctionnellement aux éléments interrupteurs (114, 214) et destinée à commander l’état de ceux-ci, ainsi qu’à traiter un signal (142) détecté par le détecteur (140),
et en ce que l’unité de traitement (250) est apte générer une copie retardée (242’) d’une durée T d’un signal lumineux détecté (242), émis par la source lumineuse matricielle (110) et réfléchi par ledit objet (10), et une unité de mesure de temps de vol (254) configurée pour calculer le temps de vol du signal lumineux émis entre l’objet et la source matricielle de sorte à pouvoir estimer la distance de l’objet (10).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (140) comprend au moins une photodiode.
3. Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l’unité de traitement (150, 250) est configurée pour estimer la distance séparant la photodiode (140) dudit objet, en utilisant le signal (142) détecté par ladite photodiode.
4. Dispositif (200) selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l’unité de
traitement (250) comprend une ligne de retardement (252) impliquée dans un circuit discriminateur à fraction constante (253) pour générer une copie retardée (242’) d’un signal lumineux détecté (242), émis par la source matricielle et réfléchi par ledit objet (10), et une unité de mesure de temps de vol (254) configurée pour calculer, sur base du signal généré par le circuit discriminateur à fraction constante, le temps de vol du signal lumineux émis entre l’objet et la source matricielle.
5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’élément interrupteur (114, 214) est monté en série avec une source lumineuse élémentaire (120).
6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’élément interrupteur (114, 214) comprend un transistor à effet de champ à grille métal-oxyde, MOS, à canal N, dont l’état est commandé moyennant un signal appliqué à sa grille.
7. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’épaisseur du substrat (112) se situe entre 100 et 00 microns.
8. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit circuit
d’alimentation (130) est intégré dans ledit substrat (112).
9. Dispositif selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les résistances série internes de chacune des sources lumineuses élémentaires (120) sont identiques et comprises entre 1 et 100 Ohm.
10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la source lumineuse matricielle (110) comprend un composant monolithique, dans lequel les couches semi- conductrices des sources lumineuses élémentaires (120) sont disposées sur un substrat commun (112).
11. Dispositif selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les sources élémentaires (120) à élément semi-conducteur luminescent comprennent des sources émettant dans le spectre bleu, correspondant à des longueurs d’onde comprises entre 400 et 490 nm.
12. Dispositif selon une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que lesdits signaux
lumineux (122, 242) comprennent des impulsions ayant un temps de montée inférieur à 20 ns.
13. Procédé pour détecter un objet moyennant un dispositif ( 100, 200) selon une des
revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : alimenter la source lumineuse matricielle (110) en électricité,
moyennant une unité de traitement (150, 250), commander les éléments interrupteurs (114, 214) de chaque source lumineuse élémentaire (120) de manière séquentielle, de manière à émettre une séquence de signaux lumineux (122, 222), chaque signal étant émis de l’emplacement d’une des sources lumineuses élémentaires ;
moyennant le détecteur (140), détecter séquentiellement le signal lumineux (44¾ 242) respectivement réfléchi par un objet (10) ;
- enregistrer pour chaque signal lumineux émis une donnée dans un élément de mémoire, la donnée indiquant si un objet (10) a été détecté ou non à l’emplacement illuminé par le signal lumineux correspondant.
14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce le dispositif est conforme à unes des revendications 3 à 12, et en ce que pour chaque signal lumineux émis, l’unité de traitement (150, 250) enregistre une donnée indiquant en plus une estimation de la distance D entre l’objet détecté (10) ou non à l’emplacement correspondant, et le détecteur (140).
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