EP4037938A1 - Procede d'adaptation de consignes pour une unite d'eclairage numerique d'un vehicule automobile - Google Patents

Procede d'adaptation de consignes pour une unite d'eclairage numerique d'un vehicule automobile

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EP4037938A1
EP4037938A1 EP20776196.6A EP20776196A EP4037938A1 EP 4037938 A1 EP4037938 A1 EP 4037938A1 EP 20776196 A EP20776196 A EP 20776196A EP 4037938 A1 EP4037938 A1 EP 4037938A1
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EP
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light source
matrix
elementary
digital
light
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Application number
EP20776196.6A
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German (de)
English (en)
Inventor
Ali Kanj
Constantin PRAT
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Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
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Publication date
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    • G09G2380/00—Specific applications
    • G09G2380/10—Automotive applications

Definitions

  • the invention relates to lighting modules for motor vehicles.
  • the invention relates to control methods for such modules involving matrix light sources.
  • a light-emitting diode is a semiconductor electronic component capable of emitting light when it is traversed by an electric current having at least a threshold intensity.
  • LED technology is increasingly being used for various light signaling solutions.
  • LED arrays are of particular interest in the field of automotive lighting.
  • Matrix light sources can be used for “leveling” type functions, ie, adjustment of the height of the light beam emitted, according to the attitude of the vehicle and the profile of the road.
  • DBL Digital Bending Light
  • ADB Adaptive Driving Beam
  • the contours of the shadows must be well defined and reproducible by a lighting device in order to comply with the strict regulations.
  • Micro-mirrors the position of which is controlled by means of piezoelectric elements, are oriented so as to selectively reflect an incident light beam, so that each micro-mirror corresponds to an elementary source of the matrix of pixels thus generated. .
  • the light coming from a source is directed onto the array of micro-mirrors by an optic.
  • the light emitted by a matrix light source also generally passes through an optic comprising at least one optical lens, in order to project the desired contour in front of the motor vehicle.
  • an optic comprising at least one optical lens
  • the response of the elementary light sources of the matrix through the optical system is not homogeneous.
  • a central zone is suitable for projecting at a high resolution, while the resolution gradually decreases near the field of view of the light source, which can all the more have a large aperture of the order of 35 °.
  • the projection of precise contours in zones of lower resolution ie at the edges of the field of view
  • the result of projecting a precise outline or pattern in such an area is usually a blurred outline or pattern.
  • the object of the invention is to overcome at least one of the problems posed by the prior art.
  • the object of the invention is to propose a method which can increase the precision of patterns or contours projected by means of a matrix light source.
  • a method of adapting a digital lighting setpoint is proposed.
  • the digital lighting setpoint is intended to be projected by a digital lighting unit of a motor vehicle comprising a matrix light source and an optical system.
  • the digital lighting setpoint includes an elementary light intensity setpoint for each elementary light source of the matrix light source. The process is remarkable in that it includes:
  • the digital filtering of a given parameter takes into account the light response of the corresponding elementary light source, this response comprising the contribution of the light beam generated by said light source on the light intensity of the corresponding projected pixel and on the light intensity of the projected pixels which are part of a predetermined spatial neighborhood of said projected pixel.
  • the method can comprise a control step, by means of a control unit of said light source using electrical signals parameterized by said filtered parameters.
  • Said digital lighting setpoint may preferably include a desired photometry or digital image.
  • the method can comprise a preliminary step of receiving a digital image of the desired pixelated light beam, a step of splitting said digital image into a plurality of regions, each region being associated with one of the elementary light sources of the matrix light source, and a step of calculating a set value of elementary light intensity for each of the elementary light sources from the region associated with this elementary light source .
  • the digital image is divided into as many regions as the matrix light source comprises elementary light sources, each region corresponding to the pixel being able to be emitted by one of these elementary light sources.
  • the elementary light intensity setpoint value assigned to each of the elementary light sources can preferably correspond to the average light intensity in the region associated with this light source.
  • the electrical signal may be an electrical signal modulated in pulse width, said parameter being the duty cycle of this electrical signal.
  • the neighborhood of a pixel can for example cover a predetermined number of pixels surrounding this pixel. Alternatively, it can cover all the pixels in a circle having said pixel as its center.
  • the method can preferably comprise a preliminary step of measuring, for each elementary light source, the light response projected by the corresponding elementary light source.
  • the light responses are obtained by numerical simulation using a calculation unit and a modeling of the matrix light source, as well as of its emission properties.
  • the light response for each elementary light source can preferably be stored in a memory element in the form of a distribution matrix, the distribution matrix comprising the digitized contribution of the light beam generated by said elementary light source on the luminous intensity of the corresponding projected pixel as the central element.
  • the distribution matrix can further comprise the digitized contribution of the light beam generated by said elementary light source on the intensity of the projected pixels which form part of a predetermined spatial neighborhood of said projected pixel as peripheral elements.
  • Each element of the matrix P (112) thus corresponding to a projected pixel.
  • the step of applying digital filtering can comprise the following steps:
  • the conversion step may preferably include the application of a conversion function defined beforehand for each elementary light source.
  • Said filtering may preferably include the application of a dedicated digital filter for each of the elementary light instructions.
  • said filtering can include the application of a dedicated digital filter for each column or row of elementary light instructions.
  • the lighting setpoint may preferably correspond to a digital image having a resolution at least equal to the projection resolution of the lighting device.
  • a lighting device for a motor vehicle comprises a digital lighting unit having a matrix light source composed of elementary light sources as well as an optical system.
  • the device further comprises a data reception unit intended to receive a lighting instruction.
  • the lighting device is remarkable in that it comprises a calculation unit configured to adapt a lighting instruction received in accordance with the method according to one aspect of the present invention.
  • the device further comprises a unit control unit intended to control the lighting unit by means of electrical signals parameterized by the filtered parameters.
  • a computer program comprising a series of instructions which, when they are executed by a processor, cause the processor to implement a method according to one aspect of the present invention.
  • a non-transient computer readable storage medium is provided, said medium storing a computer program according to one aspect of the present invention.
  • control unit and / or the computing unit can comprise a microcontroller element or a data processor programmed by means of an appropriate computer program to carry out said method.
  • the arrangement of the optical system may preferably be such that the light emitted by the elementary light sources of the lighting unit passes through it.
  • the optical system can preferably include at least one optical lens.
  • the data reception unit may preferably include a network interface capable of receiving / sending data on a data bus internal to the motor vehicle.
  • the bus can be a “Controller Area Network”, CAN, Ethernet bus, a Gigabit Multimedia Serial Link, GMSL bus, or a Low Voltage Differential Signaling, LVDS technology bus, such as an FPD-Link bus. III.
  • the matrix light source may preferably comprise a monolithic source, comprising elementary electroluminescent light sources with semiconductor elements etched in a common substrate and which can be activated independently of each other.
  • the matrix light source may preferably comprise a micro LED type matrix, comprising a matrix of elementary sources produced by light emitting diodes, LEDs, of small dimensions, typically less than 150 ⁇ m.
  • the matrix light source may preferably comprise a micro-mirror device, DMD, ("Digital Micromirror Device"), in which an elementary source comprises a micro-mirror of a matrix, which reflects selectively as a function of from its position an incident light beam.
  • the method makes it possible to produce the desired brightness contours or gradients in the setpoint image overall more clearly, by taking into account the light interference which appears during the realization of the target image.
  • FIG 1 is an illustration of a method according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is an illustration of a matrix comprising the light distribution produced by an elementary light source, in accordance with a preferred embodiment of the invention
  • FIG 3 is an illustration of a standardized version of the matrix illustrated by [Fig. 2]; [0039] [Fig 4] illustrates an example of digital filtering in accordance with a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 5 illustrates an example of digital filtering in accordance with a preferred embodiment of the invention
  • FIG 6 is a schematic illustration of a lighting device according to a preferred embodiment of the invention.
  • the efficiency of a light source of the light-emitting diode type can in a known manner be influenced by controlling its electric current supply by means of a signal of the pulse width modulation type ("pulse width modulation", PWM), which is characterized by a duty cycle representative of the desired yield.
  • PWM pulse width modulation
  • the invention uses this principle for the implementation of a method which makes it possible to achieve desired light instructions with a high degree of optical prediction.
  • FIG 1 shows the provision of a digital lighting instruction 10 intended to be projected by a digital lighting unit 100.
  • the digital instruction comprises for example an image of which each pixel 12 comprises a light intensity value, which should ideally be reproduced by a corresponding elementary light source 112 of a matrix light source 110 of the digital lighting unit 100.
  • the elementary digital setpoint 12 can correspond to a region. pixels of a target digital image having a resolution higher than the resolution of projection of the matrix source 110.
  • the matrix source 110 may comprise a monolithic source, a digital micromirror device or other matrix light sources known in the art.
  • the digital lighting unit 100 also comprises an optical system comprising at least one optical lens 120, arranged downstream of the matrix light source, according to the direction of the emitted light.
  • a calculation unit 130 such as a processor or a microcontroller element programmed for this purpose, first converts each elementary light intensity setpoint 12, corresponding to an element of the setpoint 10, into a parameter 12 'of a electrical signal intended to control a corresponding elementary light source 112, so that the latter achieves the elementary light intensity setpoint 12.
  • the parameter 12 ′ is a duty cycle of a control signal of PWM type, applied to a converter of electric current. This corresponds to step a) of the proposed process.
  • the calculation unit applies a digital filtering F to the matrix 10 ’which groups together the parameters resulting from the conversion of the previous step. All the filtered parameters F (10 ′) are then relayed to the lighting unit 110 in order to control the matrix light source 110 in accordance with the filtered parameters. The result is a projection R (10) which approaches the desired setpoint 10.
  • the digital filtering takes into account the light response of the corresponding elementary light source 112.
  • This light response comprises contribution of the light beam generated by the corresponding elementary light source 112 on the light intensity of the corresponding projected pixel R (112), which is previously measured or simulated.
  • the light response also comprises the contribution of the light beam generated by the elementary light source 12 on the light intensity of the projected pixels which form part of a predetermined spatial neighborhood V (112) of said projected pixel R (112).
  • this neighborhood comprises the seven pixels immediately adjacent to the projected pixel R (112).
  • the neighborhood of the projected pixel R (112) can be determined as comprising all the pixels which have a brightness greater than a predetermined threshold value, when only the elementary light source 112 is on.
  • the neighborhood V (112) preferably comprises the pixels for which the spatial light distribution projected by the corresponding elementary source 112 is perceptible.
  • the digital values of this light response or light distribution for the neighborhood of projected pixels V (112) thus determined are preferably recorded beforehand in a memory element in matrix form: each element of the matrix corresponds to a physical location of a pixel projected, so that the P array (112) is a sampled version of the light response, or equivalent spatial light distribution, generated by the elemental light source 112.
  • the conversion of step a) can include the following substeps.
  • a first sub-step for example carried out at the end of the production of the lighting device in question or before the first start-up of the motor vehicle carrying the lighting device, a function of conversion of the light module between the values will be defined.
  • duty cycle defined by a controller and the light intensity of the elementary light beams emitted by the elementary light sources 112 of the matrix light source 110.
  • the controller will sequentially transmit a plurality of predetermined duty cycle values to an integrated controller of the pixelated light source so that the pixelated light source 110 emits several complete pixelated light beams having different intensities.
  • the predetermined values are increasing duty cycle values at regular intervals, from 0 to 100%. All the elementary light sources are thus controlled in the same way, all the pixels being thus lit for each occurrence of the duty cycle, each light beam thus forming a "blank page" of increasing intensity.
  • the maximum intensity Imax of the pixelated light beam emitted by the light module is measured.
  • the various measured light intensity values are extrapolated to define a conversion function between duty cycle and light intensity actually emitted.
  • step a) The complementary conversion function is then applied during step a) to transform each elementary light intensity setpoint into a corresponding duty cycle and adapted to the elementary light source which will have to achieve the setpoint in question.
  • FIG 2 shows an example of a P matrix (112) as described in the description in connection with [Fig 1], for a given elementary light source 112.
  • the light intensity generated by the light source 112 is recorded in the central element denoted P13, while the intensities close to the corresponding spatial light distribution are recorded in the other elements of the matrix.
  • This is a representation of the spatial sampling of the light distribution generated by the elemental light source 112.
  • FIG 3 shows a standardized version of the P matrix (112).
  • a standardized version K is used in a preferred embodiment of the digital filtering F proposed.
  • the elements of the illustrated normalized K matrix are generated by the calculation unit 130 according to the following formulas for a neighborhood of 24 pixels. It goes without saying that the formulas can be adapted to neighborhoods of different sizes without departing from the scope of the invention:
  • FIG 4 shows an example of digital filtering F in accordance with a preferred embodiment of the invention.
  • the normalized version K of a spatial distribution matrix P (112) relating to a given elementary light source 112 of a matrix light source is shown at the top left.
  • the converted version 10 'of a set of light instructions 10 to be produced by the matrix source is shown.
  • the inputs of matrix 10 ′ correspond to parameters and more precisely to duty cycles of a PWM type signal, as previously explained.
  • the result F (12 ') of filtering the value 12' is shown.
  • the calculating unit (130) multiplies the elements of the one-to-one matrix K with this neighborhood V (12 ').
  • the arithmetic mean of the results of these multiplications gives the filtered value F (12 ') of the parameter, which will be used to control the corresponding elementary light source.
  • the method described is applied to each elementary setpoint using the data P, K relating thereto. It can be seen that in this example, where the setpoint or converted photometry P (112) comprises homogeneous values, there is hardly any need to correct.
  • FIG. 5 shows a second example of calculation for a set of converted elementary light setpoints P (112) comprising heterogeneous values, corresponding in particular to a clear cut in the corresponding digital setpoint image.
  • the filtering gives rise to a large correction of the PWM control parameter.
  • a matrix light source can generate a large number of elementary light sources, for example several thousand light emitting light sources with semiconductor element, of the LED type. Such a light source can cover a large field of view, of the order of 35 °.
  • an optical system comprising at least one optical lens is typically associated with such a matrix light source.
  • the central portion of a projected image exhibits high resolution, while the edge regions of the image exhibit degraded resolution. It has been observed that in a central high definition area (corresponding to approximately -11 ° to 11 ° aperture), the light emitted by an elementary source produces one projected pixel, and also contributes to the brightness of approximately two pixels. neighbors.
  • Light emitted by an elementary source in a medium area produces one projected pixel, and also contributes to the brightness of about four neighboring pixels.
  • a low-resolution border area light emitted from a single elementary source produces one projected pixel, and at the same time contributes to the brightness of about eight pixels in its vicinity.
  • the spatial distribution of the light emitted by an elementary source of the matrix light source is therefore not homogeneous for all the elementary sources that make up the matrix light source, but it depends on the location of the elementary source relative to the optical system, even if the characteristics of the elementary sources are otherwise equivalent . As the optical behavior of such sources is similar along the vertical axis, one filtering kernel K per column of the image to be filtered may be sufficient, thus reducing the computational task.
  • FIG 6 schematically shows a lighting device 20 according to a preferred embodiment of the invention. It comprises a digital lighting unit 100 having a matrix light source composed of elementary light sources as well as an optical system.
  • a data reception unit 140 is able to receive a lighting instruction 10, for example in the form of a digital image on a data bus of a motor vehicle. Typically the instruction comes from a central control module of the vehicle.
  • the device comprises a microcontroller element 130 configured to adapt each received lighting setpoint 10 in accordance with the method which has just been described.
  • the device further comprises a control unit 150 for controlling the lighting unit 100 in accordance with the filtered parameters F (10 ’). To do this, the duty cycle of a pulse width modulated control signal is preferably adapted to reflect the filtered parameter values F (10 ′).

Abstract

L'invention propose un procédé d'adaptation d'une consigne numérique d'éclairage destinée à être projetée par une unité d'éclairage numérique pour un véhicule automobile, comprenant une source lumineuse matricielle et un système optique. Le procédé comprend une étape d'application d'un filtrage numérique à la consigne numérique. Le filtre utilisé est apte à prendre en compte les interférences d'intensités lumineuses entre les sources lumineuses élémentaires de la source lumineuse matricielle.

Description

Description
Titre: PROCEDE D’ADAPTATION DE CONSIGNES POUR UNE UNITE D’ECLAIRAGE NUMERIQUE D’UN VEHICULE
AUTOMOBILE
[0001] L’invention se rapporte aux modules d’éclairage pour véhicules automobiles. En particulier, l’invention se rapporte à des procédés de commande pour de tels modules impliquant des sources lumineuses matricielles.
[0002] Une diode électroluminescente, LED, est un composant électronique semi- conducteur capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique ayant au moins une intensité seuil. Dans le domaine automobile, on a de plus en plus recours à la technologie LED pour diverses solutions de signalisation lumineuse. Des matrices de LED sont particulièrement intéressantes dans le domaine de l’éclairage automobile. Des sources lumineuses matricielles peuvent être utilisées pour des fonctions de type « levelling », i.e., ajustement de la hauteur du faisceau lumineux émis, en fonction de l'assiette du véhicule et du profil de la route. D’autres applications comprennent le DBL (« Digital Bending Light ») ce qui correspond à l’ajustement de la direction du faisceau lumineux émis, pour suivre la route dans le plan horizontal, l’ADB (« Adaptive Driving Beam ») qui correspond à une fonction anti éblouissement qui génère des zones d'ombre dans le faisceau lumineux émis par un feu de route pour ne pas gêner d'autres usagers de la route, mais aussi des fonctions de projection de motifs au sol utilisant le faisceau lumineux pixellisé. Les contours des zones d’ombres doivent être bien définies et reproductibles par un dispositif d’éclairage afin de satisfaire à la réglementation en rigueur.
[0003] Il est connu d’utiliser des sources lumineuses de différents types de technologies pour les applications d’éclairage citées. Il s’agit par exemple de la technologie monolithique, suivant laquelle une pluralité importante de sources élémentaires de type LED, équivalentes à des pixels, sont gravées dans un substrat semi-conducteur commun. Des connexions électriques intégrées permettent d'activer les pixels indépendamment les uns des autres. Une autre technologie connue est celle des microLED, qui engendre une matrice de LEDs de faibles dimensions, typiquement inférieures à 150pm. Il existe aussi des modules de type à micro-miroirs, DMD (« Digital Micro-Mirror Device »), qui impliquent une technologie de projection utilisant un modulateur d'intensité sur un faisceau uniforme. Des micro-miroirs, dont la position est commandée moyennant des éléments piézo-électriques, sont orientés de manière à réfléchir sélectivement un faisceau lumineux incident, de manière à ce que chaque micro-miroir corresponde à une source élémentaire de la matrice de pixels ainsi générée. La lumière issue d’une source est dirigée sur la matrice de micro-miroirs par une optique.
[0004] Or, ces types de technologie impliquent une grande proximité entre les sources lumineuses, qui génère des interférences (également appelées en anglais « Cross-talk ») dans les faisceaux élémentaires émis par des sources lumineuses voisines. Il a été ainsi constaté que l’intensité lumineuse d’un pixel supposément émis par une des sources lumineuses ne correspond pas à la valeur de consigne associée à cette source lumineuse. En effet, une partie seulement du faisceau élémentaire émis par cette source lumineuse est employée pour réaliser le pixel et une partie des faisceaux élémentaires émis par les sources lumineuses voisines vient en outre s’y additionner. L’intensité lumineuse résultante est ainsi différente de la valeur de consigne escomptée, ce qui rend complexe et peu fiable le contrôle du module lumineux pour l’émission d’un faisceau lumineux pixélisé conforme à celui de l’image numérique fournie au contrôleur.
[0005] La lumière émise par une source lumineuse matricielle passe en outre généralement à travers une optique comprenant au moins une lentille optique, pour projeter le contour désiré devant le véhicule automobile. Cependant, pour une source lumineuse matricielle donnée et un système optique de sortie associé, la réponse des sources lumineuse élémentaires de la matrice à travers le système optique n’est pas homogène. Typiquement une zone centrale est apte à projeter à une résolution élevée, tandis que la résolution décroit progressivement aux abords du champ de vue de la source lumineuse, qui peut d’autant plus avoir une ouverture importante de l’ordre de 35°. La projection de contours précis dans des zones de résolution moindres (i.e. aux bords du champ de vu) est donc difficile voire impossible en utilisant des solutions connues. Le résultat de la projection d’un contour ou d’un motif précis dans une telle zone est généralement un contour ou un motif flouté. [0006] L’invention a pour objectif de pallier à au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. En particulier l’invention a pour objectif de proposer un procédé qui puisse augmenter la précision de motifs ou de contours projetés moyennant une source lumineuse matricielle.
[0007] Selon un premier aspect de l’invention, un procédé d’adaptation d’une consigne numérique d’éclairage est proposé. La consigne numérique d’éclairage est destinée à être projetée par une unité d’éclairage numérique d’un véhicule automobile comprenant une source lumineuse matricielle et un système optique. La consigne numérique d’éclairage comprend une consigne d’intensité lumineuse élémentaire pour chaque source lumineuse élémentaire de la source lumineuse matricielle. Le procédé est remarquable en ce qu’il comprend :
[0008] a) une étape de conversion, moyennant une unité de calcul, de chaque consigne d’intensité lumineuse élémentaire en un paramètre d’un signal électrique à appliquer à la source lumineuse élémentaire afin de réaliser ladite consigne d’intensité lumineuse élémentaire ;
[0009] b) une étape d’application, moyennant une unité de calcul, d’un filtrage numérique à une matrice regroupant l’ensemble de paramètres avant de relayer les paramètres filtrés à l’unité d’éclairage. Le filtrage numérique d’un paramètre donné prend en compte la réponse lumineuse de la source lumineuse élémentaire correspondante, cette réponse comprenant la contribution du faisceau lumineux généré par ladite source lumineuse sur l’intensité lumineuse du pixel projeté correspondant et sur l’intensité lumineuse des pixels projetés qui font partie d’un voisinage spatial prédéterminé dudit pixel projeté.
[0010] De préférence, le procédé peut comprendre une étape de commande, moyennant une unité de commande de ladite source lumineuse en utilisant des signaux électriques paramétrées par lesdits paramètres filtrés.
[0011 ] Ladite consigne numérique d’éclairage peut de préférence comprendre une photométrie ou image numérique désirée.
[0012] De préférence, le procédé peut comprendre une étape préalable de réception d’une image numérique du faisceau lumineux pixélisé souhaité, une étape de fractionnement de ladite image numérique en une pluralité de régions, chaque région étant associée à l’une des sources lumineuses élémentaires de la source lumineuse matricielle, et une étape de calcul d’une valeur de consigne d’intensité lumineuse élémentaire pour chacune des sources lumineuses élémentaires à partir de la région associée à cette source lumineuse élémentaire. En d’autres termes, l’image numérique est fractionnée en autant de régions que la source lumineuse matricielle comprend de sources lumineuses élémentaires, chaque région correspondant au pixel pouvant être émis par l’une de ces sources lumineuses élémentaires. Par exemple, la valeur de consigne d’intensité lumineuse élémentaire attribuée à chacune des sources lumineuses élémentaires peut de préférence correspondre à l’intensité lumineuse moyenne dans la région associée à cette source lumineuse.
[0013] De préférence, le signal électrique peut être un signal électrique modulé en largeur d’impulsion, ledit paramètre étant le rapport cyclique de ce signal électrique.
[0014] Le voisinage d’un pixel peut par exemple couvrir un nombre prédéterminé de pixels entourant ce pixel. Alternativement, il peut couvrir tous les pixels dans un cercle ayant ledit pixel comme centre.
[0015] Le procédé peut préférentiellement comprendre une étape préliminaire de mesure, pour chaque source lumineuse élémentaire, de la réponse lumineuse projetée par la source lumineuse élémentaire correspondante. Alternativement les réponses lumineuses sont obtenues par simulation numérique moyennant une unité de calcul et une modélisation de la source lumineuse matricielle, ainsi que de ses propriétés d’émission.
[0016] La réponse lumineuse pour chaque source lumineuse élémentaire peut de préférence être stockée dans un élément de mémoire sous forme d’une matrice de distribution, la matrice de distribution comprenant la contribution numérisée du faisceau lumineux généré par ladite source lumineuse élémentaire sur l’intensité lumineuse du pixel projeté correspondant comme élément central. La matrice de distribution peut en outre comprendre la contribution numérisée du faisceau lumineux généré par ladite source lumineuse élémentaire sur l’intensité des pixels projetés qui font partie d’un voisinage spatial prédéterminé dudit pixel projeté comme éléments périphériques. Chaque élément de la matrice P(112) correspondant ainsi à un pixel projeté. [0017] De préférence, l’étape d’application du filtrage numérique peut comprendre les étapes suivantes :
[0018] pour chaque paramètre de la matrice de paramètres, le paramètre étant associé à une source lumineuse élémentaire et à une matrice de distribution, considérer un voisinage de paramètres correspondant au voisinage défini par la matrice de distribution ;
[0019] - moyennant l’unité de calcul, multiplier un-à-un les éléments d’une représentation normalisée de la matrice de distribution et du voisinage de paramètres;
[0020] - moyennant l’unité de calcul, calculer la moyenne arithmétique des résultats de ces multiplications, afin d’obtenir le paramètre filtré.
[0021] L’étape de conversion peut de préférence comprendre l’application d’une fonction de conversion préalablement définie pour chaque source lumineuse élémentaire.
[0022] Ledit filtrage peut de préférence comprendre l’application d’un filtre numérique dédié pour chacune des consignes lumineuses élémentaires.
[0023] De préférence, ledit filtrage peut comprendre l’application d’un filtre numérique dédié pour chaque colonne ou ligne de consignes lumineuses élémentaires.
[0024] La consigne d’éclairage peut préférentiellement correspondre à une image numérique ayant une résolution au moins égale à la résolution de projection du dispositif d’éclairage.
[0025] Selon un autre aspect de l’invention, un dispositif d’éclairage pour un véhicule automobile est proposé. Le dispositif d’éclairage comprend une unité d’éclairage numérique ayant une source lumineuse matricielle composée de sources lumineuses élémentaires ainsi qu’un système optique. Le dispositif comprend en outre une unité de réception de données destinée à recevoir une consigne d’éclairage. Le dispositif d’éclairage est remarquable en ce qu’il comprend une unité de calcul configurée pour adapter une consigne d’éclairage reçue en accord avec le procédé selon un aspect de la présente invention. Le dispositif comprend en outre une unité de commande destinée à commander l’unité d’éclairage moyennant des signaux électriques paramétrées par les paramètres filtrés.
[0026] Selon encore un autre aspect de l’invention, un programme d’ordinateur est proposé, comprenant une suite d’instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par un processeur, conduisent le processeur à mettre en oeuvre un procédé selon un aspect de la présente invention.
[0027] Selon un aspect final de l’invention, un support de stockage non transitoire lisible par ordinateur est proposé, ledit support stockant un programme d’ordinateur selon un aspect de la présente invention.
[0028] De préférence, l’unité de commande et/ou l’unité de calcul peuvent comprendre un élément microcontrôleur ou un processeur de données programmé moyennant un programme informatique approprié pour réaliser ledit procédé.
[0029] L’agencement du système optique peut de préférence être tel que la lumière émise par les sources lumineuses élémentaires de l’unité d’éclairage le traverse. Le système optique peut de préférence comprendre au moins une lentille optique.
[0030] L’unité de réception de données peut de préférence comprendre une interface réseau capable de recevoir/envoyer des données sur un bus de données interne au véhicule automobile. Par exemple, le bus peut être un bus de type « Controller Area Network », CAN, Ethernet, un bus de type Gigabit Multimedia Serial Link, GMSL, ou un bus de technologie Low Voltage Differential Signaling, LVDS, comme un bus FPD-Link III.
[0031] La source lumineuse matricielle peut de préférence comprendre une source monolithique, comprenant des sources lumineuses élémentaires électroluminescentes à éléments semi-conducteurs gravées dans un substrat commun et activables indépendamment les unes des autres.
[0032] La source lumineuse matricielle peut de préférence comprendre une matrice de type micro LED, comprenant une matrice de sources élémentaires réalisées par des diodes électroluminescentes, LED, de faibles dimensions, typiquement inférieures à 150 pm. [0033] La source lumineuse matricielle peut de préférence comprendre un dispositif à micro-miroirs, DMD, (« Digital Micromirror Device »), dans lequel une source élémentaire comprend un micro-miroir d’une matrice, qui réfléchit de manière sélective en fonction de sa position un faisceau de lumière incident.
[0034] En utilisant les aspects selon l’invention, il devient possible d’anticiper de manière préemptive les effets d’interférence (« cross-talk ») entre des sources lumineuses élémentaires rapprochées d’une source lumineuse matricielle. L’image projetée par une source lumineuse commandée moyennant les signaux adaptés selon les aspects de l’invention, est par conséquent plus proche de l’image de consigne désirée. Ceci est réalisé en utilisant un procédé numérique, implémenté de préférence par un logiciel informatique. La solution ne nécessite donc pas d’avoir recours à des optiques plus onéreuses qui pourraient corriger ces effets non-désirables. Cette approche permet de maintenir le coût de production du dispositif d’éclairage proposé relativement stable, tout en améliorant nettement son comportement optique. Cette amélioration est d’autant plus utile lorsque le dispositif d’éclairage réalise une fonction de type « Adaptive Driving Beam », ADB, qui requiert la projection des contours et motifs précis, tout en nécessitant une luminosité moins importante. Plutôt que de vouloir réaliser chaque consigne d’intensité lumineuse élémentaire, pixel par pixel, de manière exacte, le procédé permet de réaliser des contours ou gradients de luminosité désirée dans l’image de consigne globalement de manière plus nette, en prenant en compte les interférences lumineuses qui se manifestent lors de la réalisation de l’image de consigne.
[0035] 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 :
[0036] la [Fig 1] est une illustration d’un procédé en accord avec un mode de réalisation préférentiel de l’invention ;
[0037] la [Fig 2] est une illustration d’une matrice comprenant la distribution lumineuse réalisée par une source lumineuse élémentaire, en accord avec un mode de réalisation préférentiel de l’invention ;
[0038] la [Fig 3] est une illustration d’une version normalisée de la matrice illustrée par la [Fig. 2] ; [0039] la [Fig 4] illustre un exemple de filtrage numérique en accord avec un mode de réalisation préférentiel de l’invention ;
[0040] la [Fig 5] illustre un exemple de filtrage numérique en accord avec un mode de réalisation préférentiel de l’invention ;
[0041] la [Fig 6] est une illustration schématisée d’un dispositif d’éclairage en accord avec un mode de réalisation préférentiel de l’invention.
[0042] 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 de d’autres modes de réalisation décrits à titre d’exemples et de manière non limitative.
[0043] La description se concentre sur les éléments d’un module d’éclairage pour un véhicule automobile qui sont nécessaires à la compréhension de l’invention. D’autres éléments, qui font de manière connue partie de tels modules, ne seront pas mentionnées ni décrits en détails. Par exemple, la présence et le fonctionnement d’un circuit convertisseur impliqué dans l’alimentation électrique d’une source lumineuse matricielle, en soi connu, ne sera pas décrit en détails.
[0044] Le rendement d’une source lumineuse de type diode électroluminescente peut de manière connue être influencé en pilotant son alimentation en courant électrique moyennant un signal de type modulation de largeur d’impulsion (« puise width modulation », PWM), qui se caractérise par un rapport cyclique représentatif du rendement désiré. L’invention utilise ce principe pour la mise en oeuvre d’un procédé qui permet de réaliser des consignes lumineuses désirée avec un degré de prévision optique élevé..
[0045] L’illustration de la [Fig 1] montre la mise à disposition d’une consigne numérique d’éclairage 10 destinée à être projetée par une unité d’éclairage numérique 100. La consigne numérique comprend par exemple une image dont chaque pixel 12 comprend une valeur d’intensité lumineuse, qui doit idéalement être reproduite par une source lumineuse élémentaire correspondante 112 d’une source lumineuse matricielle 110 de l’unité d’éclairage numérique 100. Alternativement, la consigne numérique élémentaire 12 peut correspondre à une région de pixels d’une image numérique de consigne ayant une résolution plus élevée que la résolution de projection de la source matricielle 110. La source matricielle 110 peut comprendre une source monolithique, un dispositif digital à micro-miroirs ou d’autres sources lumineuse matricielles connues dans l’art. L’unité d’éclairage numérique 100 comprend également un système optique comprenant au moins une lentille optique 120, arrangé en aval de la source lumineuse matricielle, suivant la direction de la lumière émise. Une unité de calcul 130, tel qu’un processeur ou un élément microcontrôleur programmé à cet effet, convertit d’abord chaque consigne d’intensité lumineuse élémentaire 12, correspondant à un élément de la consigne 10, en un paramètre 12’ d’un signal électrique destiné à commander une source lumineuse élémentaire 112 correspondante, afin que celle-ci réalise la consigne d’intensité lumineuse élémentaires 12. Typiquement le paramètre 12’ est un rapport cyclique d’un signal de commande de type PWM, appliqué à un convertisseur de courant électrique. Ceci correspond à l’étape a) du procédé proposé.
[0046] Lors d’une deuxième étape notée b), l’unité de calcul applique un filtrage numérique F à la matrice 10’ qui regroupe les paramètres issus de la conversion de l’étape précédente. L’ensemble des paramètres filtrés F(10’) est ensuite relayé à l’unité d’éclairage 110 afin de commander la source lumineuse matricielle 110 en accord avec les paramètres filtrés. Le résultat en est une projection R(10) qui se rapproche de la consigne 10 désirée.
[0047] Le filtrage numérique prend en compte la réponse lumineuse de la source lumineuse élémentaire correspondante 112. Cette réponse lumineuse comprend contribution du faisceau lumineux généré par la source lumineuse élémentaire correspondante 112 sur l’intensité lumineuse du pixel projeté correspondant R(112), qui est préalablement mesurée ou simulée. La réponse lumineuse comprend également la contribution du faisceau lumineux généré par la source lumineuse élémentaire 12 sur l’intensité lumineuse des pixels projetés qui font partie d’un voisinage spatial prédéterminé V(112) dudit pixel projeté R(112). Dans l’exemple montré par la [Fig 1], ce voisinage comprend les sept pixels immédiatement adjacents au pixel projeté R(112). De manière générale, le voisinage du pixel projeté R(112) peut être déterminé comme comprenant tous les pixels qui présentent une luminosité supérieure à une valeur seuil prédéterminée, lorsque uniquement la source lumineuse élémentaire 112 est allumée. De préférence, ces mesures préalables peuvent être réalisées pour différents degrés de luminosité. Ainsi, le voisinage V(112) comprend de préférence les pixels pour lesquels la distribution lumineuse spatiale projetée par la source élémentaire correspondante 112 est perceptible. Les valeurs numériques de cette réponse lumineuse ou distribution lumineuse pour le voisinage de pixels projetés V(112) ainsi déterminé sont de préférence enregistrées préalablement dans un élément de mémoire sous forme matricielle : chaque élément de la matrice correspond à un emplacement physique d’un pixel projeté, de manière à ce que la matrice P(112) est une version échantillonnée de la réponse lumineuse, ou de manière équivalent de distribution lumineuse spatiale, générée par la source lumineuse élémentaire 112.
[0048] A titre d’exemple, la conversion de l’étape a) peut comprendre les sous- étapes suivantes. Dans une première sous-étape, par exemple réalisée à l’issue de la production du dispositif lumineux en question ou avant la première mise en route du véhicule automobile embarquant le dispositif lumineux, on va définir une fonction de conversion du module lumineux entre les valeurs de rapport cyclique définis par un contrôleur et l’intensité lumineuse des faisceaux lumineux élémentaires émis par les sources lumineuses élémentaires 112 de la source lumineuse matricielle 110.
[0049] A cet effet, le contrôleur va transmettre de façon séquentielle une pluralité de valeurs prédéterminées de rapport cyclique à un contrôleur intégré de la source lumineuse pixélisée de sorte à ce que la source lumineuse pixélisée 110 émette plusieurs faisceaux lumineux pixélisés complets présentant différentes intensités. Les valeurs prédéterminées sont des valeurs de rapport cyclique croissantes à intervalle régulier, de 0 à 100%. Toutes les sources lumineuses élémentaires sont ainsi contrôlées de la même manière, l’ensemble des pixels étant ainsi allumés pour chaque occurrence de rapport cyclique, chaque faisceau lumineux formant ainsi une « page blanche » d’intensité croissante.
[0050] Pour chaque occurrence de rapport cyclique, on mesure l’intensité maximum Imax du faisceau lumineux pixélisé émis par le module lumineux. Enfin, les différentes valeurs d’intensité lumineuses mesurées sont extrapolées pour définir une fonction de conversion entre rapport cyclique et intensité lumineuse effectivement émise. Dans l’exemple décrit, la fonction de conversion extrapolée est une fonction polynomiale du second degré définie par l’équation suivante Im = 0,76 oc +0,24 oc2, ou lm est l’intensité lumineuse effectivement émise et a est le rapport cyclique du signal électrique appliqué à la source lumineuse pixélisée 110.
[0051] La fonction de conversion complémentaire est alors appliquée lors de l’étape a) pour transformer chaque consigne d’intensité lumineuse élémentaire en un rapport cyclique correspondant et adapté à la source lumineuse élémentaire qui devra réaliser la consigne en question.
[0052] La [Fig 2] montre un exemple d’une matrice P(112) tel qu’elle a été décrite dans le cadre la description en rapport avec la [Fig 1], pour une source lumineuse élémentaire 112 donnée. L’intensité lumineuse générée par la source lumineuse 112 est enregistrée dans l’élément central noté P13, alors que les intensités voisines de la distribution lumineuse spatiale correspondante sont enregistrées dans les autres éléments de la matrice. Il s’agit d’une représentation de l’échantillonnage spatial de la distribution lumineuse générée par la source lumineuse élémentaire 112.
[0053] La [Fig 3] montre une version normalisée de la matrice P(112). Une telle version normalisée K est utilisée dans un mode de réalisation préférentiel du filtrage numérique F proposé. Les éléments de la matrice K normalisée illustrée sont générés par l’unité de calcul 130 selon les formules suivantes pour un voisinage de 24 pixels. Il va de soi que les formules peuvent être adaptés à des voisinages de tailles différentes sans pour autant sortir du cadre de l’invention :
[0054] puis, pour l’élément central : K13 = 1 - åi¹13 Kt, de sorte que le somme des éléments de la matrice normalisée soit égale à un.
[0055] Enfin, la [Fig 4] montre un exemple de filtrage numérique F conforme à un mode de réalisation préférentiel de l’invention. La version normalisée K d’une matrice de distribution spatiale P(112) relative à une source lumineuse élémentaire 112 donnée d’une source lumineuse matricielle est montrée en haut à gauche. En dessous, la version convertie 10’ d’un ensemble de consignes lumineuses 10 à réaliser par la source matricielle est montrée. Les entrées de la matrice 10’ correspondent à des paramètres et plus précisément à des rapports cycliques d’un signal de type PWM, comme précédemment expliqué. A droite de la [Fig 5], le résultat F(12’) du filtrage de la valeur 12’ est montré. On considère le voisinage V(12’) de paramètres qui correspondent au voisinage V(112) caractérisé par la matrice de distribution P(112). Ensuite, l’unité de calcul (130) multiplie les éléments de la matrice K uns-à-uns avec de ce voisinage V(12’). La moyenne arithmétique des résultats de ces multiplications donne la valeur filtré F(12’) du paramètre, qui sera utilisé pour commander la source lumineuse élémentaire correspondante. Le procédé décrit est appliqué à chaque consigne élémentaire en utilisant les données P, K y relatives. On peut s’apercevoir que dans cet exemple, ou la consigne ou photométrie convertie P(112) comprend des valeurs homogènes, il n’y a presque pas besoin de corriger.
[0056] La Fig 5 montre un second exemple de calcul pour un ensemble de consignes lumineuses élémentaires converties P(112) comprenant des valeurs hétérogènes, correspondant notamment à une coupure nette dans l’image numérique de consigne correspondante. Dans ce cas, le filtrage donne lieu à une correction importante du paramètre de commande PWM. Il n’y a donc presque bas besoin d’allumer la source lumineuse élémentaire 112 en question, puisque la luminosité parasite venant des sources voisines est suffisamment importante. Allumer la source 112 ne ferait que détériorer l’effet désiré d’une coupure horizontale.
[0057] Une source lumineuse matricielle peut engendrer un nombre important de sources lumineuses élémentaires, par exemple plusieurs milliers de sources lumineuses électroluminescentes à élément semi-conducteur, de type LED. Une telle source lumineuse peut couvrir un champ de vue important, de l’ordre de 35°. Dans un dispositif d’éclairage pour un véhicule automobile, un système optique comprenant au moins une lentille optique est typiquement associé à une telle source lumineuse matricielle. Typiquement, la partie centrale d’une image projetée présente une résolution élevée, tandis que les régions en bord d’image présentent une résolution dégradée. Il a été observé que dans une zone centrale à haute définition (correspondant à environ -11 ° à 11 ° d’ouverture), la lumière émise par une source élémentaire produit un pixel projeté, et contribue également à la luminosité d’environ deux pixels avoisinants. La lumière émise par une source élémentaire dans une zone moyenne (correspondant à environ +/- 11 à 14) produit un pixel projeté, et contribue également à la luminosité d’environ quatre pixels avoisinants. Dans une zone en bordure à basse résolution, la lumière émise une unique source élémentaire produit un pixel projeté, et contribue en même temps à la luminosité d’environ huit pixels dans son voisinage. La distribution spatiale de la lumière émise par une source élémentaire de la source lumineuse matricielle n’est donc pas homogène pour toutes les sources élémentaires qui composent la source lumineuse matricielle, mais elle dépend de l’emplacement de la source élémentaire par rapport au système optique, même si les caractéristiques des sources élémentaires sont autrement équivalentes. Comme le comportement optique de telles sources est semblable selon l’axe vertical, un noyau de filtrage K par colonne de l’image à filtrer peut-être suffisant, réduisant ainsi la tâche de calcul.
[0058] La [Fig 6] montre de manière schématisée un dispositif d’éclairage 20 conforme à un mode de réalisation préférentiel de l’invention. Il comprend une unité d’éclairage numérique 100 ayant une source lumineuse matricielle composée de sources lumineuses élémentaires ainsi qu’un système optique. Une unité de réception de données 140 est apte à recevoir une consigne d’éclairage 10, par exemple sous la forme d’une image numérique sur un bus de données d’un véhicule automobile. Typiquement la consigne est en provenance d’un module de commande central du véhicule. Le dispositif comprend un élément microcontrôleur 130 configuré pour adapter chaque consigne d’éclairage reçue 10 en accord avec le procédé qui vient d’être décrit. Le dispositif comprend en outre une unité de commande 150 destinée à commander l’unité d’éclairage 100 en accord avec les paramètre filtrés F(10’). Pour ce faire, le rapport cyclique d’un signal de commande à modulation de largeur d’impulsion est de préférence adapté de manière à refléter les valeurs de paramètres filtrées F(10’).
[0059] Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne limitent pas l’étendue de la protection de l’invention. En faisant recours à la description qui vient d’être donnée, d’autres modes de réalisation sont envisageables sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
[0060] L’étendue de la protection est déterminée par les revendications. )

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé d’adaptation d’une consigne numérique d’éclairage (10) destinée à être projetée par une unité d’éclairage numérique (100) d’un véhicule automobile comprenant une source lumineuse matricielle (110) et un système optique (120), la consigne numérique d’éclairage (10) comprenant une consigne d’intensité lumineuse élémentaire (12) pour chaque source lumineuse élémentaire (112) de la source lumineuse matricielle, caractérisé en ce que le procédé comprend a) une étape de conversion, moyennant une unité de calcul (130), de chaque consigne d’intensité lumineuse élémentaire (12) en un paramètre (12’) d’un signal électrique à appliquer à la source lumineuse élémentaire (112) afin de réaliser ladite consigne d’intensité lumineuse élémentaire (12) ; b) une étape d’application, moyennant une unité de calcul (130), d’un filtrage numérique (F) à une matrice (10’) regroupant l’ensemble de paramètres avant de relayer les paramètres filtrés (F(10’)) à l’unité d’éclairage (100), ledit filtrage numérique (F) d’un paramètre donné (12’) prenant en compte la réponse lumineuse de la source lumineuse élémentaire correspondante (112), cette réponse comprenant la contribution du faisceau lumineux généré par ladite source lumineuse élémentaire (112) sur l’intensité lumineuse du pixel projeté correspondant R(112) et des pixels projetés qui font partie d’un voisinage spatial prédéterminé V(112) dudit pixel projeté R(112).
[Revendication 2] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ledit signal électrique est un signal électrique modulé en largeur d’impulsion, ledit paramètre étant le rapport cyclique de ce signal électrique.
[Revendication 3] Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape préliminaire de mesure, pour chaque source lumineuse élémentaire, de la réponse lumineuse R(112), V(112) projetée par la source lumineuse élémentaire correspondante (112).
[Revendication 4] Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite réponse lumineuse pour chaque source lumineuse élémentaire est stockée dans un élément de mémoire sous forme d’une matrice de distribution P(112), la matrice P(112) comprenant la contribution numérisée du faisceau lumineux généré par ladite source lumineuse élémentaire (112) sur l’intensité lumineuse du pixel projeté correspondant R(112) comme élément central, la matrice P(112) comprenant en outre la contribution numérisée du faisceau lumineux généré par ladite source lumineuse élémentaire (112) sur l’intensité des pixels projetés qui font partie d’un voisinage spatial prédéterminé V(112) dudit pixel projeté R(112) comme éléments périphériques, chaque élément de la matrice P(112) correspondant ainsi à un pixel projeté.
[Revendication 5] Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’étape d’application du filtrage numérique (F) comprend les étapes suivantes :
- pour chaque paramètre (12’) de la matrice de paramètres (10’), associé à une source lumineuse élémentaire (112) et à une matrice de distribution P(112), considérer un voisinage V(12’) de paramètres correspondant au voisinage V(112) défini par la matrice de distribution P(112) ;
- moyennant l’unité de calcul (130), multiplier un-à-un les éléments d’une représentation normalisée de la matrice de distribution P(112) et du voisinage de paramètres V(12’) ;
- moyennant l’unité de calcul (130), calculer la moyenne arithmétique des résultats de ces multiplications, afin d’obtenir le paramètre filtré F(12’).
[Revendication 6] Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de conversion comprend l’application d’une fonction de conversion préalablement définie pour chaque source lumineuse élémentaire (112).
[Revendication 7] Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit filtrage (F) comprend l’application d’un filtre numérique dédié pour chacune des consignes lumineuses élémentaires (12).
[Revendication 8] Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit filtrage (F) comprend l’application d’un filtre numérique dédié pour chaque colonne ou ligne de consignes lumineuses élémentaires (12).
[Revendication 9] Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la consigne d’éclairage correspond à une image numérique ayant une résolution au moins égale à la résolution de projection du dispositif d’éclairage. [Revendication 10] Dispositif d’éclairage (20) pour un véhicule automobile comprenant une unité d’éclairage numérique (100) ayant une source lumineuse matricielle (110) composée de sources lumineuses élémentaires (112) ainsi qu’un système optique (120), le dispositif (20) comprenant en outre une unité de réception de données (140) destinée à recevoir une consigne d’éclairage (10), caractérisé en ce que le dispositif comprend une unité de calcul (130) configurée pour adapter une consigne d’éclairage reçue
(10) en accord avec le procédé selon une des revendications 1 à 9, le dispositif comprenant en outre une unité de commande (150) destinée à commander l’unité d’éclairage (100) moyennant des signaux électrique paramétrées par les paramètres filtrés F(10’).
[Revendication 11] Programme d’ordinateur comprenant une suite d’instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par un processeur, conduisent le processeur à mettre en oeuvre un procédé selon une des revendications 1 à 9.
[Revendication 12] Support de stockage non transitoire lisible par ordinateur, ledit support stockant un programme d’ordinateur selon la revendication 11.
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