FR3052266A1 - DEVICE AND METHOD FOR PROJECTING A LIGHT PATTERN - Google Patents
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Abstract
Dispositif (10) pour projeter un motif lumineux comportant un laser supercontinuum (12) qui génère un rayon laser blanc (51), un sélecteur (14) qui conduit le rayon laser blanc (51) ainsi généré pour projeter le motif lumineux de manière sélective dans un ensemble de plages d'angle solide, et un diffuseur (16) installé dans le chemin du rayon laser (51) en amont ou en aval du sélecteur (14).Apparatus (10) for projecting a light pattern comprising a supercontinuum laser (12) which generates a white laser beam (51), a selector (14) which drives the white laser beam (51) thus generated to selectively project the light pattern in a set of solid corner ranges, and a diffuser (16) installed in the path of the laser beam (51) upstream or downstream of the selector (14).
Description
Domaine de ^inventionField of invention
La présente invention se rapporte à un dispositif et à un procédé de projection d’un motif lumineux.The present invention relates to a device and a method for projecting a light pattern.
Le dispositif est notamment un projecteur adaptatif ou une partie d’un tel projecteur ou encore d’un feu arrière ou d’un clignotant ou d’une partie d’un feu arrière ou d’un clignotant équipant notamment un véhicule.The device is in particular an adaptive projector or a part of such a projector or a rear light or a flashing light or a part of a rear light or flashing equipment including a vehicle.
Etat de la techniqueState of the art
Dans les systèmes de projecteurs actuels équipant les véhicules, il y a des systèmes de projecteurs adaptatifs permettant d’adapter de manière dynamique la direction d’éclairage ou le profil d’éclairage du système de projecteur(s) à l’état de la circulation. Par exemple, dans le cas des feux de virage, le projecteur du véhicule est commandé pour que son lobe lumineux suive la courbe parcourue à ce moment par le véhicule et n’éclaire pas la courbe dans la direction tan-gentielle.In current vehicle headlamp systems, there are adaptive headlamp systems that dynamically adapt the lighting direction or lighting profile of the headlamp system (s) to the traffic state. . For example, in the case of cornering lights, the vehicle headlamp is controlled so that its light lobe follows the curve traveled at that moment by the vehicle and does not illuminate the curve in the direction tan-gential.
Les systèmes de projecteurs qui permettent de projeter un motif lumineux adapté à l’état de la circulation sont par exemple commandés pour supprimer de façon ciblée du cône lumineux du système de projecteur le véhicule venant en face.Projector systems that project a light pattern adapted to the state of the traffic are for example controlled to remove targeted light cone of the projector system the vehicle coming in front.
Le document US 2010/079 836 Al décrit un laser de balayage pour projeter un motif lumineux. Les lasers supercontinuum sont utilisés dans le domaine scientifique et reposent sur le supercontinuum. Le supercontinuum est un procédé consistant à convertir la lumière laser en une lumière ayant une très grande largeur de bande spectrale et la tolérance spatiale reste habituellement très élevée. L’étalement spectral s’obtient habituellement à conduire l’impulsion optique d’origine par un élément optique à forte non-linéarité. De tels éléments sont par exemple des fibres optiques ayant une structure de guide d’onde ou des fibres de cristal photonique. Le rayon laser supercontinuum est appelé rayon laser blanc à cause de son large spectre et de son effet sur l’œil humain.US 2010/079 836 A1 discloses a scanning laser for projecting a light pattern. Supercontinuum lasers are used in the scientific field and rely on the supercontinuum. Supercontinuum is a process of converting laser light into light having a very large spectral bandwidth and the spatial tolerance usually remains very high. Spectral spreading is usually achieved by driving the original optical pulse with an optical element of high non-linearity. Such elements are, for example, optical fibers having a waveguide structure or photonic crystal fibers. The supercontinuum laser beam is called white laser beam because of its broad spectrum and its effect on the human eye.
Exposé et avantages de l’inventionDescription and advantages of the invention
La présente invention a pour objet un dispositif pour projeter un motif lumineux comportant : un laser supercontinuum qui génère un rayon laser blanc, un sélecteur qui conduit le rayon laser blanc ainsi généré pour projeter le motif lumineux de manière sélective dans un ensemble de plages d’angle solide, et un diffuseur installé dans le chemin du rayon laser en amont ou en aval du sélecteur. L’invention a également pour objet un procédé de projection d’un motif lumineux consistant à commander un laser supercontinuum pour générer un rayon laser blanc et conduire sélectivement le rayon laser blanc dans un ensemble de plages d’angle solide pour projeter le motif lumineux pour avoir un diffuseur dans le chemin du rayon laser.The present invention relates to a device for projecting a light pattern comprising: a supercontinuum laser which generates a white laser beam, a selector which drives the white laser beam thus generated to project the light pattern selectively in a set of ranges of solid angle, and a diffuser installed in the path of the laser beam upstream or downstream of the selector. The invention also provides a method of projecting a light pattern of controlling a supercontinuum laser to generate a white laser beam and selectively driving the white laser beam into a set of solid angle ranges to project the light pattern to have a diffuser in the path of the laser beam.
En d’autres termes, l’invention a pour objet un dispositif pour projeter un motif lumineux et comportant un laser supercontinuum qui génère un rayon laser blanc ainsi qu’un sélecteur pour conduire le faisceau laser blanc obtenu et projeter le motif lumineux de manière sélective sur un ensemble de zones d’angle solide ainsi qu’un diffuseur installé dans le chemin du faisceau laser en amont ou en aval du sélecteur. Le diffuseur sert notamment à étaler le faisceau laser pour améliorer par exemple la protection des yeux. Le diffuseur comporte notamment du verre ou de la matière plastique avec une structure permettant d’élargir le rayon laser cohérent.In other words, the invention relates to a device for projecting a light pattern and comprising a supercontinuum laser which generates a white laser beam and a selector for driving the white laser beam obtained and selectively projecting the light pattern. on a set of solid corner areas and a diffuser installed in the path of the laser beam upstream or downstream of the selector. The diffuser serves in particular to spread the laser beam to improve for example the protection of the eyes. The diffuser comprises in particular glass or plastic with a structure for expanding the coherent laser beam.
Le dispositif selon l’invention développe un rayon laser ayant un spectre particulièrement large avec des composantes, par exemple de toutes les longueurs d’ondes ou pratiquement de toutes les longueurs d’ondes comprises entre 400 nm et 1 700 nm. La lumière du spectre visible du rayon laser permet d’éclairer par exemple une route. En même temps, les composantes non visibles telles que les composantes infrarouges du rayon laser projeté peuvent servir à l’éclairage et la détection, par exemple pour les applications Lidar. La lumière laser avec des longueurs d’ondes de l’infrarouge proche (NIR) de par exemple 1 064 nm convient tout particulièrement pour les systèmes Lidar.The device according to the invention develops a laser beam having a particularly broad spectrum with components, for example of all wavelengths or substantially all wavelengths between 400 nm and 1700 nm. The light of the visible spectrum of the laser beam makes it possible, for example, to illuminate a road. At the same time, non-visible components such as the infrared components of the projected laser beam can be used for illumination and detection, for example for Lidar applications. Laser light with near-infrared (NIR) wavelengths of, for example, 1064 nm is particularly suitable for Lidar systems.
Le rayon du laser supercontinuum présente une qualité très poussée, ce qui permet de simplifier le chemin optique à travers le dispositif. On peut ainsi réduire les dimensions du sélecteur et d’autres composants optiques installés dans le chemin du rayon, ce qui réduit avantageusement globalement l’encombrement du dispositif.The radius of the supercontinuum laser has a very high quality, which simplifies the optical path through the device. It is thus possible to reduce the dimensions of the selector and other optical components installed in the beam path, which advantageously reduces overall the size of the device.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, on supprime le convertisseur phosphore. Les convertisseurs phosphores convertissent habituellement avec des pertes, la lumière bleue en un mélange d’une lumière bleue et d’une lumière jaune pour obtenir globalement une lumière laser blanche. Par rapport aux solutions utilisant des convertisseurs phosphores, l’invention permet d’adapter la température de couleur du rayon laser utilisé pour projeter le motif lumineux pendant le fonctionnement.According to another advantageous characteristic, the phosphorus converter is removed. Phosphor converters usually convert with losses, blue light into a mixture of blue light and yellow light to obtain overall white laser light. Compared with solutions using phosphor converters, the invention makes it possible to adapt the color temperature of the laser beam used to project the light pattern during operation.
Par comparaison aux solutions utilisant des diodes laser de forte puissance pour générer des rayons laser servant à projeter des motifs lumineux, la solution selon l’invention présente une durée de vie plus longue.Compared with solutions using high power laser diodes to generate laser beams for projecting light patterns, the solution according to the invention has a longer life.
Selon un développement avantageux, le sélecteur est réalisé sous la forme d’une installation de déflection pour dévier le rayon laser blanc. L’installation de déflection comporte par exemple un ou plusieurs micro-miroirs, ce qui permet de balayer une zone d’espace à la manière d’un laser de balayage pour projeter le motif lumineux.According to an advantageous development, the selector is made in the form of a deflection installation for deflecting the white laser beam. The deflection installation comprises for example one or more micro-mirrors, which makes it possible to scan a space zone in the manner of a scanning laser to project the light pattern.
Selon un autre développement avantageux, le sélecteur est formé d’un réseau de pixels commutés sélectivement pour laisser passer ou bloquer le rayon laser. Le dispositif peut ainsi s’utiliser avantageusement comme projecteur DLP, par exemple comme projecteur de faisceau c'est-à-dire comme projecteur d’image. Dans ce cas, le motif lumineux à projeter est par exemple une photo, une vidéo, un film de présentation ou un moyen analogue. Le dispositif peut également servir avantageusement pour éclairer les objets saisis par des dispositifs externes.According to another advantageous development, the selector is formed of an array of selectively switched pixels for passing or blocking the laser beam. The device can thus be used advantageously as a DLP projector, for example as a beam projector, that is to say as an image projector. In this case, the light pattern to be projected is for example a photo, a video, a presentation film or similar means. The device can also be used advantageously to illuminate objects seized by external devices.
Selon un autre développement avantageux, le réseau est constitué par un réseau de micro-optiques. Selon un autre développement avantageux, le réseau est une valve GLV. De tels dispositifs permettent d’avoir un motif lumineux projeté très clair et un bon contraste. Ces dispositifs offrent une résolution poussée et se réalisent avec des moyens techniques relativement réduits.According to another advantageous development, the network is constituted by a network of micro-optics. According to another advantageous development, the network is a GLV valve. Such devices allow to have a very bright projected light pattern and a good contrast. These devices offer a high resolution and are realized with relatively small technical means.
Selon un autre développement avantageux, le rayon laser blanc est transmis par la fibre optique du laser supercontinuum au sélecteur. Cela permet de séparer l’emplacement où est généré le faisceau laser et celui de la sélection (c'est-à-dire la déviation), offrant une liberté de conception supplémentaire et de meilleures possibilités de refroidissement.According to another advantageous development, the white laser beam is transmitted by the optical fiber of the supercontinuum laser to the selector. This makes it possible to separate the location where the laser beam is generated from that of the selection (i.e. the deflection), offering additional design freedom and better cooling possibilities.
Selon un autre développement avantageux, le chemin du rayon laser blanc comporte un filtre pour modifier la température de couleur et/ou la composition du rayon laser. On peut ainsi adapter le rayon laser à une multiplicité d’applications.According to another advantageous development, the path of the white laser beam comprises a filter for modifying the color temperature and / or the composition of the laser beam. It is thus possible to adapt the laser beam to a multiplicity of applications.
Selon un autre développement avantageux, le dispositif est un projecteur portatif ou fixe. Selon un autre développement avantageux, le dispositif est un projecteur, notamment de véhicule, ou un projecteur installé dans une construction. Selon un autre développement, le dispositif est un feu arrière ou un clignotant.According to another advantageous development, the device is a portable or fixed projector. According to another advantageous development, the device is a projector, especially a vehicle, or a projector installed in a construction. According to another development, the device is a rear light or a turn signal.
Dessinsdrawings
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’exemples de dispositifs et de procédés de projection d’un motif lumineux, représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma par blocs d’un premier mode de réalisation d’un dispositif de projection d’un motif lumineux selon l’invention, la figure 2 montre des graphes représentant une distribution avantageuse du coefficient de transmission optique comme fonction de l’angle de balayage, la figure 3 est un schéma par blocs d’un autre mode de réalisation d’un dispositif de projection d’un motif lumineux selon l’invention, la figure 4 est un schéma par blocs d’un autre mode de réalisation d’un dispositif de projection d’un motif lumineux selon l’invention, la figure 5 est un schéma par blocs d’un autre mode de réalisation d’un dispositif de projection d’un motif lumineux selon l’invention, la figure 6 est un ordinogramme schématique décrivant un procédé de projection d’un motif lumineux selon un autre mode de réalisation de l’invention.The present invention will be described in more detail below with the aid of examples of devices and methods for projecting a light pattern, shown in the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a block diagram of FIG. a first embodiment of a device for projecting a light pattern according to the invention, FIG. 2 shows graphs representing an advantageous distribution of the optical transmission coefficient as a function of the scanning angle, FIG. block diagram of another embodiment of a device for projecting a light pattern according to the invention, FIG. 4 is a block diagram of another embodiment of a projection device of a FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of a device for projecting a light pattern according to the invention, FIG. 6 is a sc flow chart. method describing a method of projecting a light pattern according to another embodiment of the invention.
Dans toutes les figures, les éléments et dispositifs de même fonction ou de fonctions identiques portent les mêmes références sauf indications contraires. La numérotation des étapes du procédé sert à la description mais ne s’impose pas et contient implicitement un autre ordre chronologique. En particulier, plusieurs étapes du procédé peuvent être exécutées simultanément.In all the figures, elements and devices of the same function or identical functions bear the same references unless otherwise indicated. The numbering of the process steps is for the description but is not required and implicitly contains another chronological order. In particular, several process steps can be executed simultaneously.
Description de modes de réalisationDescription of embodiments
La figure 1 est un schéma par blocs d’un dispositif 10 pour projeter un motif lumineux 70 correspondant à un premier mode de réalisation de la présente invention.Fig. 1 is a block diagram of a device 10 for projecting a light pattern 70 corresponding to a first embodiment of the present invention.
Le dispositif 10 comporte un laser supercontinuum 12 pour générer un rayon laser blanc 51 par génération dite supercontinuum c'est-à-dire un rayon laser 51 supercontinuum.The device 10 comprises a supercontinuum laser 12 for generating a white laser beam 51 by supercontinuum generation, that is to say a supercontinuum laser beam 51.
Un sélecteur 14 du dispositif 10 guide le rayon laser blanc 51 généré par le laser supercontinuum 12 de manière sélective pour projeter le motif lumineux 70 dans un ensemble de plages (ensemble de plages d’angles solides). Le laser supercontinuum 12 est commandé par exemple en fonction d’une programmation interne ou d’un signal de commande d’origine externe en fonction de chaque plage d’angle solide vers laquelle le rayon laser blanc 51 est conduit à chaque instant par le sélecteur 14 tel que par exemple une installation de commande qui génère ou non le rayon laser blanc 51, actuel.A selector 14 of the device 10 guides the white laser beam 51 generated by the supercontinuum laser 12 selectively to project the light pattern 70 into a set of ranges (set of solid angle ranges). The supercontinuum laser 12 is controlled for example according to an internal programming or a control signal of external origin as a function of each solid angle range to which the white laser beam 51 is driven at each instant by the selector 14 such as for example a control installation that generates or not the white laser beam 51, current.
Le rayon laser 51 forme un pixel blanc dans la plage d’angle solide correspondante. En l’absence de rayon laser 51 dans la plage d’angle solide correspondante, on aura ainsi un pixel sombre ou noir. L’utilisation de filtres couleur permet de transformer un pixel blanc en pixel couleur, par exemple rouge, vert ou bleu.The laser beam 51 forms a white pixel in the corresponding solid angle range. In the absence of laser beam 51 in the corresponding solid angle range, there will thus be a dark or black pixel. The use of color filters makes it possible to transform a white pixel into a color pixel, for example red, green or blue.
Le motif lumineux 70 projeté permet ainsi dans sa globalité entre le blanc et le noir, de développer des pixels de couleur et des pixels blancs et représenter par exemple une photo ou le cône lumineux à résolution spatiale d’un projecteur. Le dispositif 10 peut ainsi servir de projecteur d’un véhicule ou être intégré dans un tel projecteur et servir à développer le cône lumineux adaptatif du projecteur, par exemple pour un éclairage en courbe. Les applications au feu de recul et aux clignotants sont également avantageuses.The projected light pattern 70 thus makes it possible in its entirety between white and black, to develop color pixels and white pixels and to represent, for example, a photo or the luminous cone with spatial resolution of a projector. The device 10 can thus serve as a projector of a vehicle or be integrated in such a projector and serve to develop the adaptive light cone of the projector, for example for curved lighting. Reversing light and turn signal applications are also beneficial.
Entre le laser supercontinuum 12 et le sélecteur 14 d’une partie du laser supercontinuum 12, on peut prévoir en option un obturateur pour couper le rayon laser 51 généré par le laser supercontinuum 12. On peut ainsi obtenir un pixel noir dans le motif lumineux 70 en actionnant l’obturateur pour couper le rayon laser 51.Between the supercontinuum laser 12 and the selector 14 of a portion of the supercontinuum laser 12, an optional shutter can be provided to cut the laser beam 51 generated by the supercontinuum laser 12. A black pixel can thus be obtained in the luminous pattern 70. by actuating the shutter to cut the laser beam 51.
Dans le cas du dispositif 10 un diffuseur 16 est prévu dans le chemin du rayon laser 51 généré, en aval du sélecteur 14. Le diffuseur 16 est un composant optique utilisé pour diffracter la lumière en utilisant notamment les effets de la réflexion diffuse pour réfraction de la lumière.In the case of the device 10, a diffuser 16 is provided in the path of the laser beam 51 generated, downstream of the selector 14. The diffuser 16 is an optical component used to diffract the light by using in particular the effects of the diffuse reflection for refraction of the light. the light.
Le diffuseur 16 est par exemple réalisé comme cela sera décrit ci-après en référence à la figure 2.The diffuser 16 is for example made as will be described below with reference to Figure 2.
La figure 2 montre une courbe de coefficient de transmission 81, avantageuse, c'est-à-dire une distribution du coefficient de transmission réalisée par exemple par le diffuseur 16 et que l’on a obtenu en réalisant une structure de polymère sur du verre (technique du polymère sur verre) ; en d’autres termes, il s’agit d’une structure de polymère sur du verre ou une structure de polymère appliquée sur du verre. Selon l’application voulue, la structure de polymère aura une rugosité prédéfinie pour avoir les caractéristiques de diffraction appropriées. La courbe du coefficient de transmission 81 du diffuseur permet notamment de régler l’intensité et la dimension du spot du rayon laser combiné 54 sortant du dispositif 10.FIG. 2 shows an advantageous coefficient of transmission curve 81, that is to say a distribution of the transmission coefficient produced for example by the diffuser 16 and obtained by producing a polymer structure on glass. (polymer technique on glass); in other words, it is a polymer structure on glass or a polymer structure applied to glass. Depending on the intended application, the polymer structure will have a predefined roughness to have the appropriate diffraction characteristics. The curve of the transmission coefficient 81 of the diffuser makes it possible in particular to adjust the intensity and the spot size of the combined laser beam 54 coming out of the device 10.
Les courbes de coefficient de transmission 81 avec le maximum le plus plat sont choisies de préférence car elles ont une densité d’énergie faible pour le rayon laser 54 pour un angle de déviation 71 de 0°.The transmission coefficient curves 81 with the flatter maximum are preferably chosen because they have a low energy density for the laser beam 54 for a deflection angle 71 of 0 °.
Le diffuseur 16 sera décrit ci-après avec les caractéristiques avantageuses concernant son coefficient de transmission optique normalisé 72 pour des angles de sortie 71 donnés du rayon laser dévié 51 après traversée du diffuseur 16. Le coefficient de transmission optique normalisé est le coefficient de transmission optique normalisé pour que le maximum du coefficient de transmission optique corresponde à la valeur 1,0 et le minimum à la valeur 0,0.The diffuser 16 will be described hereinafter with the advantageous characteristics concerning its normalized optical transmission coefficient 72 for given exit angles 71 of the deviated laser beam 51 after passing through the diffuser 16. The normalized optical transmission coefficient is the optical transmission coefficient normalized so that the maximum of the optical transmission coefficient corresponds to the value 1.0 and the minimum to the value 0.0.
De façon préférentielle, le diffuseur 16 a un angle de sortie 71 du rayon laser combiné 51 dévié, après traversée du diffuseur 16 ayant une valeur comprise entre 0° et une première valeur d’angle de sortie avec un coefficient de transmission optique normalisé de plus de 0,5 et notamment de plus de 0,6 et d’une manière particulièrement préférentielle de plus de 0,7. Le premier angle de sortie est supérieur ou égal à 5° et de préférence supérieur ou égal à 10° et notamment supérieur ou égal à 15°.Preferably, the diffuser 16 has an output angle 71 of the combined laser beam 51 deviated, after passing through the diffuser 16 having a value between 0 ° and a first output angle value with a normalized optical transmission coefficient of more 0.5 and in particular more than 0.6 and particularly preferably more than 0.7. The first exit angle is greater than or equal to 5 ° and preferably greater than or equal to 10 ° and in particular greater than or equal to 15 °.
Pour des angles de sortie 71 du rayon laser 51 après traversée du diffuseur 16 d’une amplitude supérieure au second angle de sortie correspond à un coefficient de transmission optique normalisé pour le diffuseur 16 de moins de 0,5 et notamment de moins de 0,3 et d’une manière particulièrement préférentielle de moins de 0,2.For output angles 71 of the laser beam 51 after passing through the diffuser 16 of an amplitude greater than the second exit angle corresponds to a normalized optical transmission coefficient for the diffuser 16 of less than 0.5 and in particular of less than 0, 3 and particularly preferably less than 0.2.
Le second angle de sortie est égal au premier angle de sortie ou de façon préférentielle, il est supérieur au premier angle de sortie. Le second angle de sortie est de préférence supérieur ou égal à 5° et en particulier supérieur ou égal à 10° et notamment supérieur ou égal à 15° ou supérieur ou égal à 20°. Le second angle de sortie est en outre de préférence inférieur ou égal à 30° et d’une manière particulièrement préférentielle inférieur ou égal à 25° et notamment inférieur ou égal à 20°.The second exit angle is equal to the first exit angle, or preferentially, it is greater than the first exit angle. The second exit angle is preferably greater than or equal to 5 ° and in particular greater than or equal to 10 ° and in particular greater than or equal to 15 ° or greater than or equal to 20 °. The second exit angle is further preferably less than or equal to 30 ° and particularly preferably less than or equal to 25 ° and in particular less than or equal to 20 °.
Le premier et/ou le second angle de sortie se situe(nt) de préférence tous deux entre 10° et 20° et notamment entre 15° et 20°. En variante ou en plus, le premier et/ou le second angle de sortie est(sont) séparé(s) de préférence de moins de 10° et notamment de moins de 5°. En principe, de telles configurations sont particulièrement préférentielles lorsqu’elles ont une chute particulièrement raide du coefficient de transmission optique normalisé.The first and / or second exit angle is preferably between 10 ° and 20 ° and in particular between 15 ° and 20 °. Alternatively or additionally, the first and / or second exit angle is (are) preferably separated by less than 10 ° and especially less than 5 °. In principle, such configurations are particularly preferred when they have a particularly steep drop in the normalized optical transmission coefficient.
De façon préférentielle, on a une distribution symétrique en rotation du coefficient de transmission optique normalisé, c'est-à-dire une distribution dont dépend l’amplitude de l’angle de sortie 71 mais non de l’orientation de cet angle 71 autour de la normale à la surface du diffuseur 16. Pour d’autres applications, le diffuseur 16 pourra également être configuré pour avoir une distribution rectangulaire, notamment carrée du coefficient de transmission optique.Preferably, there is a symmetrical rotation distribution of the normalized optical transmission coefficient, that is to say a distribution on which depends the amplitude of the exit angle 71 but not the orientation of this angle 71 around from normal to the surface of the diffuser 16. For other applications, the diffuser 16 may also be configured to have a rectangular distribution, including square of the optical transmission coefficient.
Les propriétés décrites du diffuseur 16 par rapport au coefficient de transmission optique normalisé sont avantageuses pour développer un profil avantageux de rayon à travers le diffuseur 16. D’une part, on aura un profil de sortie particulièrement étroit, c'est-à-dire un coefficient de transmission optique normalisé qui chute très rapidement autour de 0° avec une résolution poussée du motif lumineux à projeter. D’autre part, pour de tels profils étroits du rayon, on aura une intensité lumineuse élevée, non souhaitable, notamment à 0°. Ces caractéristiques de sortie du diffuseur permettent d’avoir un équilibre avantageux entre ces deux objectifs intéressants. D’une manière particulièrement avantageuse, le diffuseur 16 a les caractéristiques représentées par la courbe 81 ou par la courbe idéale 85 à la figure 2.The described properties of the diffuser 16 with respect to the standardized optical transmission coefficient are advantageous for developing an advantageous radius profile through the diffuser 16. On the one hand, there will be a particularly narrow output profile, that is to say a standardized optical transmission coefficient which drops very rapidly around 0 ° with a high resolution of the light pattern to be projected. On the other hand, for such narrow profiles of the radius, it will have a high light intensity, undesirable, especially at 0 °. These output characteristics of the diffuser make it possible to have an advantageous balance between these two interesting objectives. In a particularly advantageous manner, the diffuser 16 has the characteristics represented by the curve 81 or by the ideal curve 85 in FIG.
Ainsi, le diffuseur 16 particulièrement préférentiel aura un angle de sortie 71 pour le rayon laser combiné 54, dévié, par rapport à la direction normale à la surface du diffuseur 16 après traversée de celui-ci : pour un angle de sortie 71 d’une valeur comprise entre 0° et une première valeur d’angle de sortie, un coefficient de transmission optique normalisé de plus de 0,5, notamment de plus de 0,6 et d’une manière particulièrement préférentielle de plus de 0,7 et pour l’angle de sortie 71 avec une amplitude supérieure ou égale à une seconde valeur d’angle de sortie avec un coefficient de transmission optique normalisé de moins de 0,5 et notamment de moins de 0,3 et d’une manière particulièrement préférentielle de moins de 0,2.Thus, the particularly preferred diffuser 16 will have an exit angle 71 for the combined laser beam 54 deviated from the direction normal to the surface of the diffuser 16 after passing through it: for an exit angle 71 of a value between 0 ° and a first output angle value, a normalized optical transmission coefficient of more than 0.5, in particular of more than 0.6 and particularly preferably of more than 0.7 and for the output angle 71 with an amplitude greater than or equal to a second output angle value with a normalized optical transmission coefficient of less than 0.5 and in particular of less than 0.3 and particularly preferably less than 0.2.
La figure 3 est un schéma par blocs d’un autre mode de réalisation d’un dispositif 110 de projection d’un motif lumineux 70 selon l’invention. Le dispositif 110 est une variante du dispositif 10 et diffère de celui-ci en ce que le dispositif 110 comporte un sélecteur 114 à la place du sélecteur 14 du dispositif 10.Figure 3 is a block diagram of another embodiment of a device 110 for projecting a light pattern 70 according to the invention. The device 110 is a variant of the device 10 and differs therefrom in that the device 110 comprises a selector 114 in place of the selector 14 of the device 10.
Le sélecteur 114 est réalisé spécialement comme installation de déflection 114 pour dévier le rayon laser blanc 51 selon l’état de réalisation actuel de l’installation de déflection 114. L’installation de déflection 114 comporte par exemple un micro-miroir commandé ou un certain nombre de micro-miroirs installés les uns à la suite des autres dans le chemin du rayon laser 51 ; le ou les micro-miroirs sont commandés par exemple par un actionneur de l’installation de déflection 114 pour que le rayon laser 51 puisse être dévié et balayer un certain angle solide et/ou pour être découplé du dispositif 110. L’installation de déflection 114 permet de dévier le rayon laser 51 dans une dimension et de préférence dans deux dimensions.The selector 114 is specially designed as a deflection device 114 for deflecting the white laser beam 51 according to the current embodiment of the deflection installation 114. The deflection installation 114 comprises, for example, a controlled micromirror or a certain number of micromirrors installed one after the other in the path of the laser beam 51; the one or more micro-mirrors are controlled for example by an actuator of the deflection installation 114 so that the laser beam 51 can be deflected and scan a certain solid angle and / or to be decoupled from the device 110. The deflection installation 114 allows to deflect the laser beam 51 in one dimension and preferably in two dimensions.
Une installation de découplage 118 du dispositif 110, prévue en option, permet de découpler le motif lumineux projeté 70 hors du dispositif 110, par exemple dans le cas d’un projecteur de véhicule pour le guider dans l’environnement du véhicule. L’installation de découplage 118 comporte par exemple une optique secondaire ou est constituée par une optique secondaire, une vitre de couverture ou est réalisée avec de tels moyens.A decoupling installation 118 of the device 110, provided as an option, makes it possible to decouple the projected light pattern 70 from the device 110, for example in the case of a vehicle headlight to guide it in the vehicle environment. The decoupling installation 118 comprises for example a secondary optics or is constituted by a secondary optic, a cover glass or is made with such means.
Entre le laser supercontinuum 12 et l’installation de déflection 114, on a une installation de fibres de verre 120 en option pour conduire le rayon laser 51 généré par le laser supercontinuum 12 par des fibres optiques. Le rayon laser 51 ainsi généré sera conduit sans perte tout en réalisant une séparation de construction et d’espace entre le laser supercontinuum 12 et le sélecteur 114. Cette séparation dans l’espace est notamment avantageuse pour le refroidissement et permet une plus grande liberté de conception.Between the supercontinuum laser 12 and the deflection facility 114, there is an optional fiberglass installation 120 for driving the laser beam 51 generated by the supercontinuum laser 12 through optical fibers. The laser beam 51 thus generated will be conducted without loss while achieving a separation of construction and space between the supercontinuum laser 12 and the selector 114. This separation in space is particularly advantageous for cooling and allows greater freedom of movement. design.
Le dispositif 110 peut être modifié et développé notamment du point de vue du diffuseur 16 selon les modifications et développements décrits à propos du dispositif 10 et réciproquement.The device 110 may be modified and developed in particular from the point of view of the diffuser 16 according to the modifications and developments described in connection with the device 10 and vice versa.
La figure 4 est un schéma par blocs d’un autre mode de réalisation d’un dispositif 210 pour projeter un motif lumineux 70 selon une autre forme de réalisation de la présente invention. Le dispositif 210 est une variante du dispositif 10 et s’en distingue en ce que le dispositif 210 comporte le diffuseur 16 dans le chemin du rayon laser 51 compris entre le laser supercontinuum 12 et le sélecteur 14. Pour le reste, les différents éléments du dispositif 210 peuvent également être réalisés comme cela a été décrit en référence aux dispositifs 10, 110, notamment pour ce qui concerne le diffuseur 16. Le dispositif 210 peut comporter une installation de découplage optique 118 comme cela a été décrit ci-dessus en référence au dispositif 110.Fig. 4 is a block diagram of another embodiment of a device 210 for projecting a light pattern 70 according to another embodiment of the present invention. The device 210 is a variant of the device 10 and is distinguished in that the device 210 comprises the diffuser 16 in the path of the laser beam 51 between the supercontinuum laser 12 and the selector 14. For the rest, the various elements of the device 210 may also be made as described with reference to the devices 10, 110, especially with regard to the diffuser 16. The device 210 may comprise an optical decoupling installation 118 as described above with reference to FIG. device 110.
Une installation de fibres de verre 220 peut être prévue en option entre le laser supercontinuum 12 et le diffuseur 16 pour conduire le rayon laser 51 généré par le laser supercontinuum 12 avec des fibres de verre. Ainsi, le rayon laser 51 pourra être transmis d’une manière particulièrement faible en pertes tout en ayant une séparation constructive et spatiale entre le laser supercontinuum 12 et le diffuseur 16. Cette coupure dans l’espace est notamment avantageuse pour des raisons de refroidissement et elle permet une plus grande liberté de conception.A glass fiber installation 220 may be optionally provided between the supercontinuum laser 12 and the diffuser 16 to drive the laser beam 51 generated by the supercontinuum laser 12 with glass fibers. Thus, the laser beam 51 can be transmitted in a particularly low loss manner while having a constructive and spatial separation between the supercontinuum laser 12 and the diffuser 16. This gap in space is particularly advantageous for reasons of cooling and it allows a greater freedom of design.
La figure 5 est un schéma par blocs d’un autre mode de réalisation d’un dispositif 310 pour projeter un motif lumineux 70 selon l’invention. Le dispositif 310 est une variante du dispositif 210 et peut être adapté à toutes les modifications et développements décrits à propos du dispositif 210 et réciproquement.Figure 5 is a block diagram of another embodiment of a device 310 for projecting a light pattern 70 according to the invention. The device 310 is a variant of the device 210 and can be adapted to all the modifications and developments described in connection with the device 210 and vice versa.
Le dispositif 310 se distingue du dispositif 210 par son sélecteur 314 à la place du sélecteur 14 du dispositif 210.The device 310 differs from the device 210 by its selector 314 in place of the selector 14 of the device 210.
Le sélecteur 314 du dispositif 310 est un réseau de pixels commandés pour transmettre ou non de manière sélective le rayon laser 51. Le laser supercontinuum 12 et le diffuseur 16 du dispositif 310 sont de préférence réalisés et installés pour que le rayon laser 51 éclaire complètement le réseau 314.The selector 314 of the device 310 is an array of pixels controlled to selectively transmit or not the laser beam 51. The supercontinuum laser 12 and the diffuser 16 of the device 310 are preferably made and installed so that the laser beam 51 fully illuminates the laser beam. network 314.
Pour cela, on prévoit par exemple le diffuseur 16 pour étaler le rayon laser 51 qui, à l’origine, est étroit. La transmission ou non transmission sélective des pixels du réseau 314, ainsi commandés, donne le motif lumineux à projeter 70 dans le chemin du rayon en aval du réseau 314. Le dispositif 310 peut également comporter une installation de découplage 118 en option pour découpler le motif lumineux projeté 70 du dispositif 310, pour continuer d’être projeté dans l’environnement du dispositif 310 comme cela est décrit par rapport au dispositif 110 comme indiqué ci-dessus.For this purpose, for example, the diffuser 16 is provided for spreading the laser beam 51 which, initially, is narrow. The selective transmission or non-transmission of the array pixels 314, thus controlled, gives the luminous pattern to be projected 70 in the path of the beam downstream of the array 314. The device 310 may also include an optional decoupling device 118 for uncoupling the pattern projected light 70 of the device 310, to continue to be projected in the environment of the device 310 as described with respect to the device 110 as indicated above.
Le réseau 314 est par exemple un réseau de microoptiques c'est-à-dire notamment une disposition régulière, notamment en deux dimensions, de micro-miroirs distincts, dont la position de chacun peut être modifiée séparément. Pour chacun des micro-miroirs du réseau 314, il y a une première position du micro-miroir respectif qui transmet le rayon laser 51 à travers les pixels formant le micro-miroir. Pour chacun des micro-miroirs, il existe en outre une seconde représentation du micro-miroir qui correspond à la non-traversée des pixels du micro-miroir.The network 314 is for example a microoptical array, that is to say in particular a regular arrangement, in particular in two dimensions, of separate micro-mirrors, the position of each of which can be modified separately. For each of the micro-mirrors of the array 314, there is a first position of the respective micro-mirror which transmits the laser beam 51 through the pixels forming the micro-mirror. For each of the micro-mirrors, there is also a second representation of the micro-mirror which corresponds to the non-crossing of the pixels of the micro-mirror.
Le dispositif 310 peut par exemple comporter un piège optique et un récepteur optique et les micro-miroirs du réseau 314 sont disposés de façon que dans la seconde position respective du micromiroir ils guident la composante de lumière incidente du rayon laser 51 chaque fois dans le piège à lumière. Le piège à lumière permet d’absorber aussi complètement que possible le rayon lumineux incident 51 ce qui peut également être appelé « arrêt de faisceau ».The device 310 may for example comprise an optical trap and an optical receiver and the micromirrors of the array 314 are arranged so that in the respective second position of the micromirror they guide the incident light component of the laser beam 51 each time in the trap. to light. The light trap makes it possible to absorb the incident light beam 51 as completely as possible, which can also be called a "beam stop".
Il est en outre prévu que les micro-miroirs du réseau 314 dans la première position respective des micro-miroirs conduisent la composante du rayon laser 41 pour projeter le motif lumineux 70 sur l’installation de découplage 118 en option du dispositif 310.It is further provided that the micromirrors of the array 314 in the respective first position of the micromirrors conduct the laser beam component 41 to project the light pattern 70 onto the optional decoupling apparatus 118 of the apparatus 310.
La globalité des pixels de transmission qui n’ont pas encore été commutés dans le sens bloquant se traduit par un ensemble correspondant de pixels blancs et noirs représentant le motif lumineux 70 à projeter.The entirety of the transmission pixels that have not yet been switched in the blocking direction results in a corresponding set of white and black pixels representing the light pattern 70 to be projected.
En variante, à la réalisation d’un réseau de microoptiques, le sélecteur 314 du dispositif 310 peut être réalisé sous la forme d’une valve GLV. Dans le cas d’une telle valve GLV, chaque pixel du sélecteur 314 est formé d’un certain nombre de bandes métalliques commandées séparément. La commande des bandes métalliques se fait de façon que les différentes bandes métalliques puissent traverser sélectivement, des champs électrostatiques et dévier différemment vers chaque pixel respectif.As a variant, in the production of a microoptic array, the selector 314 of the device 310 can be made in the form of a GLV valve. In the case of such a GLV valve, each selector pixel 314 is formed of a number of separately controlled metal strips. The control of the metal strips is such that the different metal strips can pass selectively through electrostatic fields and deflect differently to each respective pixel.
Il est par exemple prévu que si aucune des bandes métalliques d’un pixel n’est pas déviée, la partie du rayon laser 51 arrivant sur le pixel est réfléchie vers le puits de lumière comme cela a été décrit ci-dessus de sorte que ce pixel a l’effet d’un pixel noir dans le motif lumineux 70 projeté. La flexion, par exemple de chaque seconde bande métallique, fait que la partie du rayon laser 51 arrivant sur le pixel est diffractée pour qu’une nouvelle onde lumineuse se développe dans une autre direction que celle du puits de lumière, ce qui correspond à un pixel blanc du motif lumineux 70 projeté. L’onde lumineuse peut par exemple se déployer en direction de l’installation de découplage 118 en option du dispositif 310.For example, if none of the metal strips of a pixel are deflected, the portion of the laser beam 51 arriving at the pixel is reflected back to the skylight as described above so that pixel has the effect of a black pixel in the projected light pattern 70. The bending, for example of each second metal strip, causes the portion of the laser beam 51 arriving on the pixel to be diffracted so that a new light wave develops in another direction than that of the light well, which corresponds to a white pixel of 70 projected light pattern. The light wave may, for example, be deployed in the direction of the optional decoupling device 118 of the device 310.
La figure 6 est un ordinogramme schématique servant à décrire un procédé de projection du motif lumineux 70 selon un autre mode de réalisation de l’invention. Le procédé de la figure 6 peut être appliqué par tous les dispositifs 10, 110, 210, 310 de l’invention et s’adapte aux modifications et développements des dispositifs et réciproquement.Fig. 6 is a schematic flow chart for describing a method of projecting the light pattern 70 according to another embodiment of the invention. The method of FIG. 6 can be applied by all the devices 10, 110, 210, 310 of the invention and adapts to the modifications and developments of the devices and vice versa.
Dans l’étape SOI, on commande le laser supercontinuum 12 pour générer un rayon laser blanc 51. Dans l’étape S02, on guide le rayon laser blanc 51 sélectivement vers un ensemble de plages d’angle solide pour projeter le motif lumineux 70 avec un diffuseur 16 dans le chemin du rayon laser 51.In the SOI step, the supercontinuum laser 12 is commanded to generate a white laser beam 51. In the step S02, the white laser beam 51 is selectively directed to a set of solid angle ranges to project the light pattern 70 with a diffuser 16 in the path of the laser beam 51.
Comme décrit ci-dessus, la commande SOI du laser supercontinuum 12 peut être notamment une commande pour générer le rayon laser blanc 51 en fonction du temps et décider si le rayon laser blanc 51 doit ou non être généré à l’instant selon par exemple de l’état du sélecteur 14, 114, 314. En variante ou en plus, la commande SOI peut également consister à commander un obturateur qui coupe le rayon laser 51 généré par le laser supercontinuum 12. Selon l’état du sélecteur 14, 114, 314, comme décrit ci-dessus, il s’agit par exemple de la position actuelle d’un micro-miroir de déflection ou de plusieurs micro-miroirs sur lesquels arriverait le rayon laser 51 s’il était généré à ce moment. La coupure de la génération du rayon laser 51 ou sa coupure par un obturateur aboutit notamment au développement de pixels noirs si le sélecteur est l’installation de déflection 114. Si le sélecteur 314 est un réseau, on détermine l’intensité de chaque pixel, de préférence par la modulation des différents éléments du réseau.As described above, the SOI command of the supercontinuum laser 12 can in particular be a command for generating the white laser beam 51 as a function of time and decide whether or not the white laser beam 51 should be generated at the instant, for example by the state of the selector 14, 114, 314. Alternatively or additionally, the SOI command may also consist of controlling a shutter which cuts the laser beam 51 generated by the supercontinuum laser 12. According to the state of the selector 14, 114, 314, as described above, it is for example the current position of a deflection micro-mirror or of several micro-mirrors on which the laser beam 51 would arrive if it were generated at this time. The breaking of the generation of the laser beam 51 or its shutter failure results in particular in the development of black pixels if the selector is the deflection installation 114. If the selector 314 is a network, the intensity of each pixel is determined, preferably by the modulation of the different elements of the network.
Au moins un élément de filtre est prévu entre le laser supercontinuum 12 et le sélecteur 14, 114, 314 en amont ou en aval du diffuseur 16 pour modifier la température de couleur ou la composition du spectre du rayon laser 51. L’élément de filtre est par exemple un modulateur acousto-optique AOM ou un filtre acousto-optique accordé AOTF. Un tel modulateur acousto-optique se compose d’un cristal optique anisotrope en dioxyde de Télurium, en Niobate de lithium ou en quartz auquel est couplé un cristal piézoélectrique encore appelé transducteur acoustique.At least one filter element is provided between the supercontinuum laser 12 and the selector 14, 114, 314 upstream or downstream of the diffuser 16 to modify the color temperature or the composition of the spectrum of the laser beam 51. The filter element is for example an acousto-optical modulator AOM or an acousto-optical filter tuned AOTF. Such an acousto-optic modulator consists of an anisotropic optical crystal made of telurium dioxide, lithium niobate or quartz, to which is coupled a piezoelectric crystal, also called an acoustic transducer.
En appliquant une radio fréquence, par exemple comprise entre 150 et 350 MHz au cristal piézoélectrique, celui-ci génère une onde d’ultrasons se déployant dans le cristal optique anisotrope. L’onde d’ultrasons génère dans le cristal un réseau d’indices de réfraction de sorte que le rayon laser 51 sera diffracté en fonction de ce réseau d’indices de réfraction. La longueur d’onde de la lumière diffractée varie en fonction de la fréquence de l’onde sonore. L’intensité du rayon laser diffracté est par exemple réglée par l’intensité des ondes sonores.By applying a radio frequency, for example between 150 and 350 MHz to the piezoelectric crystal, it generates an ultrasonic wave deployed in the anisotropic optical crystal. The ultrasonic wave generates in the crystal an array of refractive indices so that the laser beam 51 will be diffracted as a function of this network of refractive indices. The wavelength of the diffracted light varies according to the frequency of the sound wave. The intensity of the diffracted laser beam is for example regulated by the intensity of the sound waves.
NOMENCLATURE DBS ELEMENTS PRINCIPAUXNOMENCLATURE DBS MAIN ELEMENTS
Pour les ensembles d’éléments de références analogues, seule la première référence sera reprise 10 Dispositif de projection d’un motif lumineux 12 Laser supercontinuum 14 Sélecteur 16 Diffuseur 51 Rayon laser blanc 54 Rayon laser combiné 70 Motif lumineux projeté 71 Angle de sortie 72 Coefficient de transmission optique normalisé 81 Courbe du coefficient de transmission 118 Installation de découplage 120 Installation de fibres de verre 314 Sélecteur en forme de réseauFor sets of similar reference elements, only the first reference will be taken over 10 Luminous pattern projection device 12 Supercontinuum laser 14 Selector switch 16 Diffuser 51 White laser beam 54 Combined laser beam 70 Projected light pattern 71 Output angle 72 Coefficient Standardized optical transmittance 81 Transmission coefficient curve 118 Decoupling installation 120 Glass fiber installation 314 Network-shaped selector
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