FR3047296A1 - Procede de controle de l'emission d'un faisceau pour l'eclairage et/ou la signalisation d'un vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Un procédé de contrôle de l'émission d'un faisceau lumineux par un module lumineux, notamment d'éclairage et/ou de signalisation d'un véhicule automobile, comprenant au moins une source lumineuse, un système microélectronique et un dispositif de conversion de longueur d'onde, est particulier en ce que l'on choisit une répartition lumineuse décrite par un ensemble de points d'intensité donné, on calcule l'émittance du dispositif de conversion de longueur d'onde correspondant à au moins un point d'intensité donnée de la répartition lumineuse, et on calcule l'orientation prise par le système microélectronique en liaison avec l'intensité d'émission de la source lumineuse correspondant audit au moins un point donnée de la répartition lumineuse, pour obtenir une loi de commande destinée au pilotage du système microélectronique et de la puissance.
Description
Procédé de contrôle de l’émission d’un faisceau pour l’éclairage et/ou la signalisation d’un véhicule automobile
Le domaine technique de l’invention est celui de l’éclairage et/ou de la signalisation de véhicule automobile. L’invention concerne plus particulièrement un procédé de contrôle de l’émission d’un faisceau pour la réalisation d’une fonction d’éclairage et/ou de signalisation, ainsi qu’un dispositif de mise en oeuvre d’un tel procédé.
On connaît des projecteurs dans lesquels le faisceau en sortie est réalisé par l’addition de faisceaux intermédiaires provenant de plusieurs sources distinctes agencées dans différents modules lumineux présents dans le projecteur.
Différents types de faisceau intermédiaire peuvent être prévus. On connaît par exemple, dans des applications récentes sur des véhicules, des faisceaux sélectifs matriciels. Il existe en effet désormais un besoin, dans le domaine de l'automobile, de pouvoir illuminer la route devant soi en "mode éclairage de route partiel", à savoir générer dans un faisceau d’éclairage une ou plusieurs plages sombres correspondant aux endroits où sont présents des véhicules venant en sens inverse ou des véhicules roulant devant, de manière à éviter l'éblouissement des autres conducteurs tout en éclairant la route dans sa plus grande surface. Une telle fonction est appelée ADB (acronyme pour Adaptive Driving Beam en anglais) ou encore “ faisceau sélectif ”. Une telle fonction ADB consiste à d’une part détecter de façon automatique un usager de la route susceptible d’être ébloui par un faisceau d’éclairage émis en mode feux de route par un projecteur, et à d’autre part modifier le contour de ce faisceau d’éclairage de manière à créer une zone d’ombre à l’endroit où se trouve l’usager détecté. Les avantages de la fonction ADB sont multiples : confort d’utilisation, meilleure visibilité par rapport à un éclairage en mode feux de croisement, meilleure fiabilité pour le changement de mode, risque d’éblouissement fortement réduit, conduite plus sûre.
On connaît des modules lumineux pour la réalisation de faisceau sélectif dans lesquels des guides optiques sont disposés côte à côte, chacun étant illuminé par une source de lumière respective de sorte que le faisceau lumineux en sortie du module est découpé en segments contigus que l’on peut éteindre ou allumer en fonction d’instructions de détection d’un véhicule à proximité. La forme et la disposition des guides les uns par rapport aux autres dans un module d’un projecteur doivent alors être très précises pour d’une part pouvoir réaliser un faisceau intermédiaire en sortie de module qui soit homogène et lissée lorsque tous les segments sont allumés, et pour d’autre part pouvoir présenter un faisceau intermédiaire complémentaire du faisceau intermédiaire réalisé en sortie de l’autre projecteur.
Une nouvelle façon d’éclairer ou de signaler, qui permet de se démarquer des contraintes décrites ci-dessus, consiste en une projection d’image, dans un processus semblable à celui d’un rétroprojecteur, selon une technique connue sous le nom de « Picture Beam ». Un laser fixe émet de la lumière bleue ou ultraviolette sur des éléments de déviation optique consistant en au moins un microsystème électromécanique (connu sous l’acronyme MEMS pour la traduction anglaise “ MicroElectroMechanical Systems ”), ces éléments de déviation optique étant montés mobile autour d’au moins un axe pour dévier le rayon émis par la source laser, de sorte que celui-ci balaye un luminophore apte à convertir la longueur d’onde de la lumière émise par le laser, pour former une image en sortie du projecteur.
Un luminophore, autrement nommé convertisseur de longueur d’onde, comprend au moins un matériau luminescent conçu pour absorber au moins une partie d’au moins une lumière d’excitation émise par une source lumineuse et pour convertir au moins une partie de ladite lumière d’excitation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d’onde différente de celle de la lumière d’excitation.
La photométrie doit présenter des intensités variables. Par exemple, on cherchera à éclairer plus fortement le centre de l’image que les bords, sans cependant éclairer trop fortement le centre en dessous de la ligne d’horizon. Il convient alors de modifier l’intensité du laser. Ceci aboutit à une utilisation non optimale du laser puisque celui-ci doit être dimensionné pour la plus forte intensité possible, sans que cette forte intensité soit obtenue souvent.
Dans ce contexte d’une application type « Picture Beam », l’invention vise à proposer un module lumineux pour l’émission d’un faisceau lumineux, notamment d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule automobile, de qualité optimale et un procédé de contrôle de l’émission d’un tel faisceau.
Selon l’invention, un procédé de contrôle de l’émission d’un faisceau lumineux, notamment d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule automobile, par un module lumineux comprenant au moins une source lumineuse, au moins un système microélectronique et un dispositif de conversion de longueur d’onde pour former ledit faisceau lumineux, est particulier en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - choisir une répartition lumineuse décrite par un ensemble de points d’intensité donné, étant entendu que cet ensemble de points peut notamment correspondre à la grille photométrique imposée par les différentes règlementations. - calculer l’émittance du dispositif de conversion de longueur d’onde correspondant à au moins un point d’intensité donnée de la répartition lumineuse, - calculer l’orientation prise par le système microélectronique en liaison avec l’intensité d’émission de la source lumineuse correspondant audit au moins un point d’intensité donnée de la répartition lumineuse, pour obtenir une loi de commande destinée au pilotage du système microélectronique et de la puissance.
Selon différentes caractéristiques du procédé, prises seules ou en combinaison : - on pilote de manière synchronisée l’intensité d’émission de la source laser et le déplacement du système microélectronique ; le système microélectronique peut notamment comprendre un ou deux MEMS ; le déplacement du système microélectronique s’effectue préférentiellement entre deux positions angulaires extrêmes autour d’un axe distinct d’un axe d’oscillation incontrôlée du système microélectronique ; on comprend que selon l’invention, Tintensité d’émission de la source laser est synchronisée au mouvement du système microélectronique que son mouvement soit contrôlable ou pas. - l’axe correspondant au déplacement angulaire contrôlé du système microélectronique et l’axe distinct d’oscillation du système microélectronique sont sensiblement perpendiculaires, de sorte que le rayon dévié par le système microélectronique et projeté sur le dispositif de conversion de longueur d’onde est déplacé dans une première direction d’une position angulaire extrême à l’autre au cours de son déplacement dans une deuxième direction perpendiculaire ; - on commande le déplacement et la vitesse de déplacement du système microélectronique autour d’un axe horizontal, pour générer un balayage sensiblement vertical dudit rayon dévié par le système microélectronique, qui se déplace horizontalement sous l’effet de ladite oscillation du système microélectronique autour d’un axe vertical ; - on pilote de manière synchronisée l’intensité d’émission de la source laser et le déplacement du système microélectronique entre deux positions angulaires extrêmes, de sorte que la source laser est pilotée en intensité maximale au moins une fois par déplacement du système microélectronique suivant l’axe d’oscillation d’une position angulaire extrême à l’autre, notamment suivant la direction de balayage provoquée par l’oscillation résonnante ; on comprend que de la sorte la source laser est pilotée en intensité maximale au moins une fois par ligne, à chaque déplacement vertical ; - le déplacement du système microélectronique peut être piloté dans un sens d’une première position angulaire extrême à une deuxième position angulaire extrême, puis dans le sens opposé de la deuxième position angulaire extrême à la première position angulaire extrême, ledit ensemble de points étant obtenu par superposition des points d’intensité obtenus dans chacun de ces deux sens ; - après obtention de lois de commande de l’intensité de la source laser et du déplacement angulaire du système microélectronique, on réalise un nouveau calcul de ces lois de commande en prenant en compte des contraintes mécaniques, notamment relatives aux caractéristiques mécaniques du ou des actionneurs associés au système microélectronique. L’invention concerne également un module lumineux pour l’émission d’un faisceau d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule automobile, obtenu par le procédé de contrôle décrit précédemment. Ce module selon l’invention comporte un laser d’émission de rayons lumineux associé à un système microélectronique pour orienter lesdits rayons en direction d’un dispositif de conversion de longueur d’onde pour la transformation des rayons et leur réémission vers un dispositif optique en sortie du module, et il comporte en outre des moyens de contrôle d’au moins une direction de pivotement du système microélectronique.
Selon des variantes de réalisation du module lumineux : la source laser peut être associée à un système microélectronique unique qui pivote dans les deux directions ; ou la source laser peut être associée à deux systèmes microélectroniques dont un premier fonctionne en résonance, automatiquement, tandis que le second est piloté par rotation d’un axe par lesdits moyens de contrôle ; les deux systèmes microélectroniques sont agencés de sorte que c’est ledit premier système microélectronique qui reçoit les rayons en premier pour les dévier vers le second système microélectronique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation qui va suivre et pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est un bloc diagramme représentatif du procédé de contrôle d’émission d’un faisceau d’éclairage selon l’invention ; - la figure 2 est un bloc diagramme représentatif d’une première étape du procédé de la figure 1 ; - les figures 3 et 4 sont des schémas illustrant différentes positions angulaires de composants du module lumineux apte à la mise en œuvre du procédé selon l’invention ; - les figures 5 à 7 sont des illustrations d’images obtenues par le calcul du procédé de la figure 1 ; et - les figures 8 et 9 sont des courbes représentatives de l’évolution dans le temps de la position d’un composant du module lumineux et de la vitesse de déplacement de celui-ci.
Le module lumineux selon l’invention comporte une source laser, des éléments de déviation optique qui comportent au moins un microsystème électromécanique (« MEMS ») et qui sont disposés entre la source laser et un dispositif de conversion de longueur d’onde apte à transformer et réémettre des rayons vers un dispositif optique, de type lentille, en sortie du module.
Le dispositif de conversion de longueur d’onde consiste ici en une plaque d’un matériau luminescent, notamment un luminophore apte à être excité par une lumière de longueur d’onde correspondant à la couleur bleue émise par la source laser. Les photons non convertis et ceux convertis en une lumière de couleur jaune forment par synthèse additive la couleur blanche règlementaire en sortie du module. Par exemple, ce luminophore peut comporter du Y3AI50i2:Ce3+ (YAG) ; (Sr, Ba)2Si04:Eu2+ ; Cax (Si,AI)i2(0, N)i6:Eu2+ ou un mélange de ces composés.
Le microsystème électromécanique est mobile en rotation autour de deux axes distincts de sorte que le rayon dévié par le microsystème balaye la surface de la plaque de luminophore, le microsystème selon l’invention étant mis en rotation autour d’au moins un axe par un actionneur piloté par un module de commande associé au module lumineux.
On peut prévoir d’associer dans le module une plaque de luminophore à plusieurs ensembles distincts formés chacun d’une source laser et d’un microsystème électromécanique, étant entendu que les calculs faits pour l’émission d’un rayon depuis une source laser et le déplacement du microsystème associé, notamment en fonction de leur emplacement par rapport au luminophore, seront applicables à chaque ensemble formé d’un laser et d’un microsystème.
Le microsystème électromécanique est disposé en regard de la source laser, et il consiste en un miroir mobile apte à réfléchir tout ou partie du rayon émis par la source laser, le miroir étant monté mobile en rotation autour de deux axes portés par le module, de manière à pivoter entre deux positions extrêmes.
Par microsystème électromécanique, on entend un ensemble optique apte à réfléchir les rayons émis par la source laser, avec soit un dispositif unique qui pivote dans les deux directions, soit deux dispositifs associés, parmi lesquels l’un fonctionne en résonance, automatiquement autour uniquement d’un premier axe, et l’autre est piloté par un actionneur en rotation uniquement autour d’un deuxième axe. Dans ce dernier cas, c’est le dispositif qui fonctionne en résonnance qui reçoit préférentiellement les rayons émis par la source laser en premier.
Dans la description qui va suivre, aussi bien pour la description de la structure du module que celle du procédé de contrôle d’émission du faisceau, le microsystème électromécanique consistera en un dispositif unique qui pivote autour de deux axes perpendiculaires. Un premier pivotement, correspondant à un mode vibrant, rapide et incontrôlé, a lieu autour d’un premier axe, ici vertical, tandis qu’un deuxième pivotement, correspondant à un mode piloté avec un actionneur, précisément contrôlé, a lieu autour d’un deuxième axe, ici horizontal.
Ainsi, le microsystème électromécanique est agencé pour pivoter autour de deux axes sensiblement perpendiculaires pour la réalisation d’un balayage complet de la plaque de luminophore par le faisceau lumineux dévié par le microsystème électromécanique.
Le fonctionnement du module est le suivant : la source laser munie d’une optique de focalisation émet un faisceau dirigé vers le système microélectronique. La surface réfléchissante de ce système dévie le faisceau sur la plaque de luminophore, en un point d’impact précis, de coordonnées (y,z). L’optique de focalisation associée à la diode laser est conçue de façon à former une tâche de surface minimale sur la plaque de luminophore, tâche qu’on approxime dans un premier temps pour les calculs de la commande à un point. On comprend que si l’on commande le déplacement du microsystème électromécanique, on réalise le déplacement du point d’impact. Par un déplacement rapide du microsystème, on réalise un balayage de points sur la plaque de luminophore et l’on peut alors former une image virtuelle sur la plaque de luminophore, étant entendu que, dans la pratique, la ligne supérieure de balayage correspond à la ligne du bas de l’image projetée. On comprend que l’image sur la plaque de luminophore est définie comme une image virtuelle dans la mesure où elle n'est jamais réellement formée et résulte d’une opération de pensée intégrant la persistance rétinienne. Cette image virtuelle peut être modulée notamment par le réglage d’intensité d’émission de la source laser en plusieurs points de l’image. Les commandes envoyées à la source laser et à l’actionneur sont synchronisés pour la réalisation de l’image virtuelle souhaitée, sur la base de laquelle une image modifiée, plus diffuse, peut alors être réémise en sortie du module vers le dispositif optique, pour sa projection sur la scène de route.
On cherche selon l’invention à optimiser l’intensité d’émission de la source lumineuse en contrôlant notamment le déplacement du système microélectronique. On va maintenant décrire le procédé de contrôle d’émission du faisceau laser correspondant.
Selon l’invention, le procédé est spécifique en ce que l’on contrôle l’intensité d’émission de la source laser et l’orientation du système microélectronique, en partant de la grille photométrique que l’on souhaite voir appliquer pour l’éclairage optimal de la scène de route et en remontant par une suite de calcul jusqu’à l’obtention d’équations de contrôle de la source laser et du système microélectronique.
On part de la grille photométrique pour arriver à une image souhaitée et on remonte pour en déduire la position du système microélectronique et la loi de commande du laser. En fonction de la position angulaire du système microélectronique et de la position du laser, on contrôle à la fois la vitesse de déplacement du système microélectronique dans une direction, notamment la vitesse verticale, et l’intensité d’allumage du laser. L’intensité d’allumage est variable, et on s’efforce à mettre une intensité du laser optimale au moins une fois sur chaque ligne, idéalement maximale par rapport aux capacités de la source lumineuse.
Tel que cela va être décrit plus en détail ci-après, on peut procéder à un calcul complémentaire des équations de contrôle avec une prise en compte des contraintes mécaniques, notamment les contraintes de vitesse de l’actionneur associé au déplacement du système microélectronique, en d’autres termes en tenant compte de l’inertie du système microélectronique au déplacement, de manière à tenir compte du mouvement réellement possible et non du mouvement idéal qui comprendrait des accélérations très élevées voire infinies, ce qui revient à baisser l’intensité maximale d’émission de la source laser utilisée sur certaines lignes. En effet, l’actionneur embarqué, de petite taille, n’est pas assez puissant pour aller suffisamment vite d’un sens de déplacement à l’autre lorsqu’il en arrive en fin de course. Il en résulte un ralentissement et donc une surintensité potentielle dans des zones du faisceau où l’intensité souhaitée est faible, ce qui ne peut être compensé que par une diminution du courant dans le laser.
Les commandes envoyées au miroir sont synchronisées avec celles envoyées à la source laser pour faire correspondre la position du miroir et le temps passé au voisinage de cette position avec l’intensité d’éclairage fournie par la source laser. Le balayage du rayon dévié sur la plaque de luminophore selon la position du système microélectronique est calculé en fonction de l’intensité du laser à prévoir pour l’obtention d’une image non homogène, contrairement à l’état de la technique où on réalise le balayage vertical de façon régulière pour réaliser avec le balayage horizontal complémentaire un mouvement sinusoïdal, calculé pour avoir une image homogène. On cherche selon l’invention à améliorer le taux d’utilisation du laser, et à créer une photométrie optimale. Cela permet notamment de mettre le laser au moins une fois par ligne en condition d’émission maximale.
On se réfère au bloc diagramme de la figure 1 pour décrire plus en détail les étapes de calcul pour calculer l’agencement à donner à la source laser et au système microélectronique pour obtenir une image déformée sensiblement similaire à l’image aux conditions photométriques souhaitées.
On part d’une donnée d1, représentative d’une intensité donnée à l’infini, notée l(H,V), et l’on calcule successivement les conditions à respecter rétroactivement pour obtenir cette intensité, à commencer par une étape de calcul S1 permettant de déterminer l’éclairement à respecter sur le luminophore, c’est-à-dire l’émittance E(y,z) nécessaire sur le luminophore pour obtenir l’intensité à l’infini désirée, puis on calcule dans une étape S2 l’intensité moyenne dans une direction donnée W (h,v) à émettre par la source laser pour obtenir cette émittance, en prenant en considération la direction de renvoi du faisceau par le système microélectronique, puis on détermine dans une étape S3 l’orientation que doit prendre ce système microélectronique en liaison avec l’intensité d’émission, de sorte que l’on peut obtenir dans une étape S4 l’image déformée qui doit être fournie aux actionneurs du système microélectronique pour obtenir théoriquement l’image souhaitée en sortie du module.
La distribution de lumière à réaliser l(H,V) (di) est mesurée, ou simulée dans des conditions similaires ou synthétisée, en plaçant le dispositif lumineux, émettant la distribution de lumière à mesurer, tel un projecteur avant de véhicule, sur un goniomètre et en mesurant l’intensité lumineuse créée par le dispositif dans une direction donnée fixe, en fonction des angles de rotation du goniomètre. Les angles H et V de la distribution de lumière cible l(H,V) sont alors les opposés des angles de rotation du goniomètre. La première étape S1 consiste plus en détails en une succession de plusieurs sous-étapes illustrée sur la figure 2. Une première sous-étape S1.1 consiste en une conversion des paires d’angles (H,V) en des coordonnées (y,z) relatives au point d’impact en retour inverse d’un faisceau lumineux parallèle correspondant à la direction de mesure (H, V) sur la plaque de luminophore. Les paires d’angle (H,V) donnent la direction d’un rayon lumineux dans le faisceau à la sortie de l’optique de projection. Une deuxième sous-étape 51.2 consiste à calculer l’intensité créée par un émetteur lambertien, comme peut l’être le luminophore dans la direction (H,V). A cet effet, on modélise l’objectif par une lentille idéale et une pupille de contour circulaire. Une troisième sous-étape 51.3 consiste à calculer la luminance (et donc l’émittance) nécessaire sur le luminophore pour obtenir le degré d’intensité désiré pour le respect de la photométrie, à un facteur constant près.
On va désormais détailler les différents calculs à prévoir pour la réalisation de ces sous-étapes successives.
Dans la première sous-étape S1.1, on se réfère à la figure 3 pour la modélisation d’un goniomètre de type A. En supposant la distribution de lumière mesurée en faisant tourner le dispositif autour du centre optique de la lentille mince qui modélise l’objectif, on détermine une relation entre un point sur la plaque de luminophore ph, et les angles correspondant à la direction dans le faisceau réémis depuis laquelle on verrait le point considéré sur le luminophore. Tel qu’illustré, le goniomètre virtuel fait tourner x autour de z dans un repère qu’on bascule de V autour de y.
Le vecteur directeur résultant est :
La rotation étant en sens trigonométrique autour de y, on a V> 0 vers le bas.
Pour un point de coordonnées (y, z), sur la plaque de luminophore, on a : V colinéaire à
, l’origine du repère étant placée au centre optique du modèle paraxial de l’objectif et donc :
et
Dans la deuxième sous-étape S1.2, on établit l’intensité J(H,V) en fonction de la luminance du luminophore vu à travers l’objectif, de diamètre Φ, dans la direction (H,V) :
Il résulte de ces sous-étapes de calcul précédentes que l’on peut déduire, dans une troisième sous-étape S1.3 la luminance en fonction de la photométrie cible l(H,V) : I (H, V) = J(H,V) = L(H,V).fni(H,V) = L(y(H,V),z(H,V)).fni(y(H,V),z(H,V)) d’où on tire L(y, z), fni étant une fonction connue, exprimée ci-dessus.
La luminance est indépendante de la direction d’observation, le luminophore étant un émetteur orthotrope, de telle sorte que l’émittance E(y, z) est proportionnelle à la luminance L(y, z) par un facteur constant.
On va maintenant décrire la deuxième étape S2 du procédé, qui doit permettre de calculer l’intensité moyenne à émettre par le laser en fonction de la direction de renvoi du faisceau par le MEMS.
Soit Si la section du faisceau laser au point d’impact et Sid la section droite du faisceau :
où
est la position du centre de rotation du MEMS
Soit W le flux du laser, l’irradiance en (y,z) se calcule par la fraction
qui s’écrit :
W(h,v) étant la puissance instantanée d’émission du laser lorsque le système microélectronique dévie le faisceau dans la direction (h,v).
On cherche maintenant à déterminer les directions (h,v) à donner au faisceau laser après déviation par le système microélectronique pour impacter le luminophore selon les coordonnées (y,z).
Pour une rotation du système microélectronique (supposé équivalent à un goniomètre de type A) d’angles (^/2-^/2)1 le faisceau laser est dirigé suivant un vecteur 1^.
Dans le repère initial, on a :
d’où :
où a et β sont des fonctions, établies ci-dessus, de H et V.
De cette équation, on tire cos h et donc la valeur de h en considérant que h est compris entre
et donc que cos h est positif.
On en déduit la valeur v = cotan(/? cos h), et le signe de h est celui de a cos v.
Finalement, on a établi h(H,V), et v(H,V) transformation du système de coordonnées angulaires de la distribution lumineuse vers le système de coordonnées angulaires du MEMS.
La troisième étape S3 consiste ensuite à déterminer la courbe de mouvement du système microélectronique qui permet d’allumer au moins une fois le laser à son taux d’utilisation maximal sur chaque ligne.
La fonction W(h,v) est représentée sous forme d’une image, et v et h sont discrétisés et représentent, respectivement, un numéro de ligne et un numéro de colonne dans cette image.
Dans une première variante de réalisation de cette troisième étape, on utilise la vitesse de déplacement du système microélectronique. Le spot créé par l’émission du faisceau laser est alors supposé de petite taille, par rapport à la taille de l’image à former.
La vitesse en v doit alors être inversement proportionnelle à la valeur maximale de W(h,v), d’où une équation de la forme
dont on tire v(t), qui correspond à la position verticale du système microélectronique en fonction du temps.
On peut se référer aux figures 8 et 9, qui illustrent respectivement la position du miroir et la vitesse de déplacement de celui-ci en fonction du temps. Tel que cela est visible sur la figure 8, le déplacement du miroir n’est pas rectiligne, tel qu’il pouvait l’être dans des applications antérieures. Et la vitesse de déplacement est variable, notamment synchronisée avec l’intensité d’émission de la source laser.
Dans une seconde variante de réalisation, on prend en compte la taille verticale du spot, et on note Δ sa hauteur en nombre de lignes dans l’image W(h,v), c’est-à-dire le nombre de balayages horizontaux effectués par le faisceau laser pour former l’image. On comprend que si Δ est égal à 2, on retrouve les résultats de la première méthode.
Si l’on suppose le spot homogène, l’intensité en v est proportionnelle au temps pendant lequel le spot couvre la ligne.
On peut alors noter, avec I la valeur maximale de v
Si on pose t(0) = 0 , ί(Δ) ~ maxW(h,v), le signe ~ signifiant que le terme à gauche de ce signe est proportionnel au terme à droite du signe à une constante k près indépendamment des variables.
Et on utilise les équations (1 ) et (2) pour déterminer t (v) pour v > Δ si t (v) est connu pour v entre [0, Δ [.
Par t(v) on note la date à laquelle débute le balayage de la ligne de hauteur v, c’est-à-dire par exemple par le passage par une colonne arbitraire unique pour toute l’image.
La hauteur du spot intervient comme un filtre passe bas, appliqué sur f(v) = maxW(h, v).
La déconvolution donnant v(t), position verticale en fonction du temps, est en principe impossible, mais peut être approchée en pratique : on pose t (v) = ^ t (Δ) pour v ayant une valeur comprise entre [0, Δ [, et le calcul devient alors possible.
Lorsqu’on applique cette méthode à des intensités photométriques initiales réelles (mesurées ou simulées), on obtient parfois une solution non physique avec t(v) non strictement croissant. On peut contourner ce problème en écrivant
en fixant une vitesse maximale Vmax tolérable pour le système microélectronique.
On pourra prévoir d’améliorer encore le procédé en le déplacement du système microélectronique est piloté dans un sens d’une première position angulaire extrême à une deuxième position angulaire extrême, puis dans le sens opposé de la deuxième position angulaire extrême à la première position angulaire extrême, ledit ensemble de points étant obtenu par superposition des points d’intensité obtenus dans chacun de ces deux sens. En d’autres termes, du fait du déplacement vertical, lignes à lignes, du système microélectronique, on peut prévoir d’appliquer l’algorithme de bas en haut puis de haut en bas, en fusionnant les courbes ainsi obtenues.
Enfin, la quatrième étape S4 consiste à déterminer une image J(h, τ) destinée au pilotage du système microélectronique par imagerie grâce à l’utilisation d’une électronique de contrôle lisant les pixels à cadence régulière dans le temps depuis un buffer d’image, avec τ consistant en un numéro de ligne.
, avec I correspondant au nombre de lignes, supposé identique entre W et J. W, étant calculé sous forme d’une image, n’est pas une fonction continue de v. De fait, l’équation ci-dessus nécessite des interpolations, une interpolation linéaire étant en pratique suffisante.
On a illustré sur les figures 5 à 7 des représentations pour un cas donné de l’image l(H,V) souhaitée à l’infini (figure 5), de l’image W(h,v) (figure 6) et de l’image J (h,r) (figure 7).
Le système microélectronique peut être utilisé de deux manières différentes, à savoir par une image réalisée par des balayages horizontaux de haut en bas (ou de bas en haut) accompagné d’un retour rapide du laser éteint, ou par une image réalisée par des balayages horizontaux réalisées de bas en haut puis de haut en bas sans éteindre le laser.
Si la seconde méthode semble en principe la plus efficace, en pratique c’est la première méthode qui est utilisée avec les cartes disponibles.
Comme le changement de sens du mouvement du système microélectronique ne peut se faire qu’à vitesse nulle, le laser est toujours éteint dans ces phases de ralentissement pour éviter une inhomogénéité brillante. On estime négligeable le temps pendant lequel le laser est éteint lors de ce retour.
Des étapes supplémentaires sont alors nécessaires, comme le partage des temps entre allumage et retour, la création de la courbe de retour, la mise à l’échelle de v(t) et une concaténation.
Dans tous les cas, le mouvement du MEMS résultant de l’application de la courbe de contrôle complète est simulé, notamment pour vérifier l’absence d’oscillations du système microélectronique, et en cas de comportement mécanique inacceptable, pour modifier v(t) et itérer.
Dans une étape supplémentaire optionnelle, de perfectionnement du procédé, on peut recalculer J, la fonction v(t) ayant été corrigée afin d’assurer la stabilité mécanique du système microélectronique en une fonction v’(t) réellement appliquée, et ce afin d’obtenir précisément l’intensité à l’infini désirée.
On comprend qu’ici, on normalise l’image pour éviter de dépasser 100% de la puissance d’émission du laser.
La description qui précède explique clairement comment l’invention permet d’atteindre les objectifs qu’elle s’est fixés et notamment de proposer un procédé de contrôle d’émission d’un faisceau lumineux, dans lequel, contrairement à ce qui a pu être fait précédemment, on ne cherche pas à avoir une image homogène, ce qui permet d’améliorer le taux d’utilisation du laser. La photométrie optimale est obtenue par le fait de moduler l’intensité du laser et de contrôler la zone d’émission par le pilotage du système microélectronique, en synchronisant ces deux actions. On peut ainsi notamment compenser le vignettage, c’est à dire le côté sombre sur les côtés de l’image à projeter en sortie de module à l’infini. L’invention permet aussi de ramener l’intensité lumineuse des rayons lumineux composant le faisceau lumineux projeté à l’intensité émise par la source laser, et d’autre part de ramener les angles desdits rayons lumineux aux angles du MEMS.
Claims (11)
- Revendications1. Procédé de contrôle de l’émission d’un faisceau lumineux par un module lumineux comprenant au moins une source lumineuse, au moins un système microélectronique et un dispositif de conversion de longueur d’onde pour former ledit faisceau lumineux, caractérisé en qu’il comprend les étapes suivantes : - choisir une répartition lumineuse décrite par un ensemble de points d’intensité donné, - calculer l’émittance du dispositif de conversion de longueur d’onde correspondant à au moins un point d’intensité donnée de la répartition lumineuse, - calculer l’orientation prise par le système microélectronique en liaison avec l’intensité d’émission de la source lumineuse correspondant audit au moins un point d’intensité donnée de la répartition lumineuse, pour obtenir une loi de commande destinée au pilotage du système microélectronique et de la puissance.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’on pilote de manière synchronisée l’intensité d’émission de la source laser et le déplacement du système microélectronique.
- 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déplacement du système microélectronique est effectué entre deux positions angulaires extrêmes autour d’un axe distinct d’un axe d’oscillation incontrôlée du système microélectronique.
- 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’axe correspondant au déplacement angulaire contrôlé du système microélectronique et l’axe distinct d’oscillation du système microélectronique sont sensiblement perpendiculaires, de sorte que le rayon dévié par le système microélectronique et projeté sur le dispositif de conversion de longueur d’onde est déplacé dans une première direction d’une position angulaire extrême à l’autre au cours de son déplacement dans une deuxième direction perpendiculaire.
- 5. Procédé selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l’on commande le déplacement et la vitesse de déplacement du système microélectronique autour d’un axe horizontal, pour générer un balayage sensiblement vertical dudit rayon dévié par le système microélectronique, qui se déplace horizontalement sous l’effet de ladite oscillation du système microélectronique autour d’un axe vertical.
- 6. Procédé selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l’on pilote de manière synchronisée l’intensité d’émission de la source laser et le déplacement du système microélectronique entre deux positions angulaires extrêmes, de sorte que la source laser est pilotée en intensité maximale au moins une fois par déplacement du système microélectronique suivant l’axe d’oscillation d’une position angulaire extrême à l’autre.
- 7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le déplacement du système microélectronique est piloté dans un sens d’une première position angulaire extrême à une deuxième position angulaire extrême, puis dans le sens opposé de la deuxième position angulaire extrême à la première position angulaire extrême, ledit ensemble de points étant obtenu par superposition des points d’intensité obtenus dans chacun de ces deux sens.
- 8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, après obtention de lois de commande de l’intensité de la source laser et du déplacement angulaire du système microélectronique, on réalise un nouveau calcul de ces lois de commande en prenant en compte des contraintes mécaniques, notamment relatives aux caractéristiques mécaniques des actionneurs associé au système microélectronique.
- 9. Module lumineux pour l’émission d’un faisceau d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte un laser d’émission de rayons lumineux associé à un système microélectronique pour orienter lesdits rayons en direction d’un dispositif de conversion de longueur d’onde pour la transformation des rayons et leur réémission vers un dispositif optique en sortie du module, et en ce qu’il comporte des moyens de contrôle d’au moins une direction de pivotement du système microélectronique.
- 10. Module lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le laser est associé à deux systèmes microélectroniques dont un premier fonctionne en résonance, automatiquement, tandis que le second est piloté par rotation d’un axe par lesdits moyens de contrôle.
- 11. Module lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deux systèmes microélectroniques sont agencés de sorte que c’est ledit premier système microélectronique qui reçoit les rayons en premier pour les dévier vers le second système microélectronique.
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| US20140029282A1 (en) * | 2012-07-27 | 2014-01-30 | Valeo Vision | Adaptive lighting system for an automobile vehicle |
| US20150016134A1 (en) * | 2012-04-03 | 2015-01-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Illumination Device for a Motor Vehicle |
| US20150175054A1 (en) * | 2013-12-25 | 2015-06-25 | Stanley Electric Co., Ltd. | Optical deflector apparatus and vehicle headlight including the same |
-
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