FR3105347A1 - Dispositif lumineux apte à projeter deux faisceaux lumineux pixélisés - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif lumineux (1) pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend : un premier module lumineux (10) équipé d’une première source lumineuse (11), la première source lumineuse (11) comprenant une pluralité d’émetteurs élémentaires (13) agencés en matrice, le premier module lumineux (10) étant apte à projeter un premier faisceau lumineux (HB, LB) pixélisé de type route ou de type croisement, et un deuxième module lumineux (20) équipé d’une deuxième source lumineuse (21), la deuxième source lumineuse (21) comprenant une pluralité d’émetteurs élémentaires (23) agencés en matrice, le deuxième module lumineux (20) étant apte à projeter un deuxième faisceau lumineux (ER) pixélisé de type écriture sur route, la netteté du premier faisceau (HB, LB) étant différente de la netteté du deuxième faisceau (ER). Figure pour l’abrégé : Figure 2

Description

Dispositif lumineux apte à projeter deux faisceaux lumineux pixélisés

L’invention a trait au domaine technique de l’éclairage et de la signalisation de véhicule automobile, plus particulièrement les dispositifs lumineux permettant l’écriture au sol d’informations destinée aux usagers de la route y compris les piétons.

ÉTAT DE L'ART

La projection d’un faisceau lumineux par un dispositif lumineux de véhicule automobile permet classiquement d’éclairer la route avec un éclairage global et ainsi d’augmenter la visibilité en cas d’obscurité, par exemple de nuit. Cela permet une conduite sécurisée du véhicule.

Ces dispositifs lumineux de véhicule automobile fournissent les fonctions classiques d’éclairage et/ou de signalisation, et notamment une fonction de feux de route aussi notée HB (acronyme de l’anglais « high beam »), une fonction de feux de croisement notée LB (acronyme de l’anglais « low beam »). Ces fonction HB et LB doivent permettre d’éclairer la route efficacement devant le conducteur tout en respectant les réglementations en vigueur. En particulier, les réglementations requièrent que le faisceau lumineux de la fonction LB comprenne une ligne de coupure pour éviter l’éblouissement des autres automobilistes. Au-dessus de la ligne de coupure, peu ou pas de lumière peut être émise. En dessous de la ligne de coupure, la lumière est émise afin d’éclairer la chaussée.

Les développements récents dans le domaine de ces dispositifs lumineux ont permis de leur adjoindre des fonctionnalités supplémentaires. Il est ainsi possible de produire un faisceau lumineux pixélisé pour réaliser cet éclairage. Avec un tel faisceau lumineux, le dispositif lumineux peut réaliser des fonctions d’éclairage localisé, et notamment projeter un motif sur la scène. Un tel dispositif lumineux peut projeter sur le sol une information sous la forme d’un symbole, d’un dessin ou de caractères. Le dispositif lumineux peut également réaliser des fonctions d’éclairage adapté à une situation particulière de conduite. De telles fonctions sont couramment nommées AFS (acronyme de l’anglais « Adaptative Front Lighting System »). Parmi elles, il existe par exemple l’éclairage non éblouissant (« glare free high beam » en anglais), aussi nommé fonction ADB (acronyme de l’anglais « adaptive driving beam »), consistant par exemple à assombrir une zone correspondant à un véhicule venant de face pour ne pas éblouir cet autre usager. On connaît également la fonction d’éclairage d’un virage, dénommée DBL (acronyme de l’anglais « dynamic bending light ») qui modifie la zone éclairée de la scène lorsque le véhicule a une trajectoire qui n’est pas rectiligne, par exemple dans un virage ou dans une intersection routière.

Dans le but d’obtenir un faisceau lumineux cumulant les fonctions d’éclairage classique de la route et les fonctions d’éclairage localisé, on connait des dispositifs lumineux comprenant une source laser, une matrice de micro-miroirs ou MOEMS (acronyme de l’anglais « micro opto electro mechanical system”), pour balayer le champ à éclairer et écrire au sol, et un dispositif de conversion de longueur d’onde pour obtenir une lumière blanche par synthèse additive pour l’éclairage. Toutefois ces dispositifs sont très onéreux. En outre il serait difficile de multiplier les sources laser car il est très compliqué de combiner les faisceaux de différentes diodes laser de manière à avoir un diamètre faisceau suffisamment petit à la fois au niveau du système de balayage et du dispositif de conversion de longueur d’onde.

Objet de l'invention

Le but de l’invention est de fournir un dispositif lumineux remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les dispositifs lumineux connus de l’art antérieur.

L'invention vise donc à obtenir un dispositif lumineux simple à fabriquer, permettant de produire à la fois un premier faisceau lumineux classique éclairant efficacement la route et respectant les normes règlementaires et un deuxième faisceau lumineux permettant la projection au sol d’information.

A cet effet, le dispositif lumineux pour véhicule automobile selon l’invention comprend :

1. un premier module lumineux équipé d’une première source lumineuse, la première source lumineuse comprenant une pluralité d’émetteurs élémentaires agencés en matrice, le premier module lumineux étant apte à projeter un premier faisceau lumineux pixélisé de type route ou de type croisement, et
2. un deuxième module lumineux équipé d’une deuxième source lumineuse, la deuxième source lumineuse comprenant une pluralité d’émetteurs élémentaires agencés en matrice, le deuxième module lumineux étant apte à projeter un deuxième faisceau lumineux pixélisé de type écriture sur route, la netteté du premier faisceau étant différente de la netteté du deuxième faisceau.

Avantageusement, le gradient maximal d’une caractéristique d’intensité lumineuse du premier faisceau lumineux en fonction d’un champ de vue du premier faisceau lumineux est strictement inférieur au gradient maximal d’une caractéristique d’intensité lumineuse du deuxième faisceau lumineux en fonction d’un champ de vue du deuxième faisceau lumineux.

De façon avantageuse, le premier module lumineux comprend un premier élément optique, notamment une première lentille optique, équipé de premières microstructures, et/ou en ce que le deuxième module lumineux comprend un deuxième élément optique, notamment une deuxième lentille optique, équipé de deuxièmes microstructures.

Selon une réalisation avantageuse, les premières microstructures ont une forme différente des deuxièmes microstructures.

Avantageusement, les deuxièmes microstructures contribuent uniquement à augmenter l’homogénéité de la couleur du deuxième faisceau lumineux.

Selon un mode de réalisation avantageux, les microstructures ont une forme de révolution, et en creux par rapport à une surface porteuse du premier élément optique et/ou du deuxième élément optique, et en ce qu’elles forment un pavage de la surface porteuse.

Selon une réalisation avantageuse, les microstructures ont une profondeur comprise entre 1 et 3µm et/ou un diamètre compris entre 0.5 et 1mm.

Dans un mode de réalisation avantageux, les émetteurs élémentaires de la première source lumineuse et/ou la deuxième source lumineuse sont des diodes électroluminescentes.

Avantageusement, la première source lumineuse et/ou la deuxième source lumineuse comprend entre 400 et 10000 émetteurs élémentaires, notamment entre 1000 et 4000 émetteurs élémentaires.

Avantageusement encore, la résolution du premier faisceau et/ou du deuxième faisceau est comprise entre 0,3° et 0,5°.

Selon un mode réalisation avantageux, le premier faisceau lumineux comprend une coupure conforme à la norme ECE-R123.

De surcroît, selon une réalisation possible, le premier faisceau lumineux et le deuxième faisceaux lumineux se recouvrent au moins partiellement verticalement.

Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif lumineux comprend en outre un troisième module lumineux apte à projeter un troisième faisceau lumineux, le premier module lumineux étant apte à projeter un premier faisceau lumineux de type route et le troisième faisceau lumineux étant apte à projeter un troisième faisceau lumineux de type croisement, ou le premier module lumineux étant apte à projeter un premier faisceau lumineux de type croisement et le troisième faisceau lumineux étant apte à projeter un troisième faisceau lumineux de type route.

Description sommaire des dessins

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

Les et [Fig.2] sont des vues de face et de dessus d’un dispositif lumineux selon un mode de réalisation de l’invention.

La est une vue schématique de microstructures d’un premier module lumineux

La est une vue schématique de microstructures d’un deuxième module lumineux

La est une vue d’une image obtenue par la projection contre un écran de deux faisceaux lumineux issus du dispositif lumineux.

La est une vue d’une matrice de pixels obtenue par la projection contre un écran d’un premier faisceau lumineux issu du dispositif lumineux.

La est une vue d’une matrice de pixels obtenue par la projection contre un écran d’un deuxième faisceau lumineux issu du dispositif lumineux.

La est un graphique de l’intensité lumineuse d’un premier faisceau et d’un deuxième faisceau issus du dispositif lumineux en fonction d’un champ de vue.

Les et [Fig.10] sont des vues de face et de dessus d’un dispositif lumineux selon une variante de réalisation de l’invention.

La est une vue d’une image obtenue par la projection contre un écran de trois faisceaux lumineux issus de la variante de réalisation du dispositif lumineux selon l’invention.

Description d’un mode de réalisation

Les figures 1 et 2 représentent un dispositif lumineux 1 selon un mode de réalisation de l’invention. Le dispositif lumineux, ou « projecteur », comprend un premier module lumineux 10 apte à projeter un premier faisceau lumineux HB pixélisé de type route, et un deuxième module lumineux 20 apte à projeter un deuxième faisceau lumineux ER pixélisé de type écriture sur route. Le dispositif lumineux comprend en outre un boîtier 2 enveloppant le premier et le deuxième module lumineux. En variante, le premier module lumineux 10 pourrait être configuré pour projeter un faisceau lumineux de type croisement à la place ou en complément du faisceau lumineux de type route. Le dispositif lumineux 1 comprend également un axe optique identifié par X sur la figure 2.

Le premier module lumineux 10 comprend une première source lumineuse 11 et un premier élément optique 12 de projection associé à la première source lumineuse 11.

La première source lumineuse 11 comprend une pluralité d’émetteurs élémentaires 13 et un substrat 14 sur lequel sont fixés les émetteurs élémentaires 13. Chacun des émetteurs élémentaires peut être activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire. Lorsque le faisceau lumineux issu de la première source de lumière est projeté sur une surface, il produit une image constituée de pixels. Chaque faisceau lumineux élémentaire produit un pixel. Ainsi, le premier faisceau lumineux issu de la première source lumineuse est un faisceau pixélisé. Avantageusement, la première source de lumière et/ou la deuxième source de lumière comprend entre 400 et 10000 émetteurs élémentaires, notamment entre 1000 et 4000 émetteurs élémentaires. Selon un mode de réalisation particulier, les émetteurs élémentaires de la première et/ou de la deuxième source de lumière sont agencés suivant une matrice de 28 émetteurs élémentaires par 44 émetteurs élémentaires, ce qui constitue une matrice de 1232 émetteurs élémentaires et une matrice de 28 émetteurs élémentaires par 132 émetteurs élémentaires, ce qui constitue une matrice de 3696 émetteurs élémentaires. En variante, le nombre d’émetteurs élémentaires pourrait être différent.

Ces émetteurs élémentaires peuvent être des diodes électroluminescentes ou LED (acronyme anglais pour « Light Emitting Diode »). En particulier les émetteurs élémentaires peuvent être des diodes électroluminescentes organiques ou OLED (acronyme anglais pour « Organic Light-Emitting Diode »), des diodes électroluminescentes polymériques ou PLED (acronyme anglais pour « Polymer Light-Emitting Diode »), ou encore des micro-LED.

De préférence, la source lumineuse peut comprendre au moins une matrice d’éléments électroluminescents monolithiques, aussi appelée matrice monolithique. Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents sont crûs depuis un substrat commun ou reportées et fixées sur un substrat commun et sont connectés électriquement de manière à être activables sélectivement, individuellement ou par sous-ensemble d’éléments électroluminescents. Le substrat peut être majoritairement en matériau semi-conducteur. Le substrat peut comporter un ou plusieurs autres matériaux, par exemple non semi-conducteurs. Ainsi chaque élément électroluminescent ou groupe d’éléments électroluminescents peut former un pixel lumineux et peut émettre de la lumière lorsque son ou leur matériau est alimenté en électricité. La configuration d’une telle matrice monolithique permet l’agencement de pixels activables sélectivement très proches les uns des autres, par rapport aux diodes électroluminescentes classiques destinées à être soudés sur des plaques de circuits imprimés. La matrice monolithique au sens de l’invention comporte des éléments électroluminescents dont une dimension principale d’allongement, à savoir la hauteur, est sensiblement perpendiculaire à un substrat commun, cette hauteur étant au plus égale au micromètre.

La source lumineuse peut comprendre au moins une matrice monolithique dont les éléments électroluminescents s’étendent en saillie d’un substrat commun à partir duquel ils ont crû respectivement. Différents agencements d’éléments électroluminescents peuvent répondre à cette définition de matrice monolithique, dès lors que les éléments électroluminescents présentent l’une de leurs dimensions principales d’allongement sensiblement perpendiculaire à un substrat commun et que l’écartement entre les pixels, formés par un ou plusieurs éléments électroluminescents regroupés ensemble électriquement, est faible en comparaison des écartements imposés dans des agencements connus de chips carrés plates soudés sur une carte de circuits imprimés.

Notamment la source de lumière selon un aspect de l’invention peut comporter, tel que cela va être décrit plus en détails ci-après, une pluralité d’éléments électroluminescents distincts des autres et que l’on fait croître individuellement depuis le substrat, en étant connectés électriquement pour être activables sélectivement, le cas échéant par sous-ensembles au sein desquels des bâtonnets peuvent être activés simultanément.

La matrice monolithique peut comprendre une pluralité d’éléments électroluminescents, de dimensions submillimétriques, qui sont agencés en saillie d’un substrat de manière à former des bâtonnets de section hexagonale. Les bâtonnets électroluminescents s’étendent parallèlement à l'axe optique du module lumineux quand la source de lumière est en position dans le boîtier.

Ces bâtonnets électroluminescents sont regroupés, notamment par des connexions électriques propres à chaque ensemble, en une pluralité de portions activables sélectivement. Les bâtonnets électroluminescents prennent naissance sur une première face d’un substrat. Chaque bâtonnet électroluminescent, ici formé par utilisation de nitrure de gallium (GaN), s’étend perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement, en saillie du substrat, ici réalisé à base de silicium, d’autres matériaux comme du carbure de silicium pouvant être utilisés sans sortir du contexte de l’invention. A titre d’exemple, les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d’un alliage de nitrure d’aluminium et de nitrure de gallium (AlGaN), ou à partir d’un alliage de phosphures d’aluminium, d’indium et de gallium (AlInGaP). Chaque bâtonnet électroluminescent s’étend selon un axe d’allongement définissant sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan de la face supérieure du substrat.

Les bâtonnets électroluminescents d’une même matrice monolithique présentent avantageusement la même forme et les mêmes dimensions. Ils sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s’étend le long de l’axe d’allongement du bâtonnet. Lorsque les bâtonnets électroluminescents sont dopés et font l’objet d’une polarisation, la lumière résultante en sortie de la source à semi-conducteurs est émise essentiellement à partir de la paroi circonférentielle, étant entendu que des rayons lumineux peuvent sortir également de la face terminale. Il en résulte que chaque bâtonnet électroluminescent agit comme une unique diode électroluminescente et que la luminance de cette source est améliorée d’une part par la densité des bâtonnets électroluminescents présents et d’autre part par la taille de la surface éclairante définie par la paroi circonférentielle et qui s’étend donc sur tout le pourtour, et toute la hauteur, du bâtonnet. La hauteur d’un bâtonnet peut être comprise entre 2 et 10 µm, préférentiellement 8 µm; la plus grande dimension de la face terminale d’un bâtonnet est inférieure à 2 µm, préférentiellement inférieure ou égale à 1 µm.

On comprend que, lors de la formation des bâtonnets électroluminescents, la hauteur peut être modifiée d’une zone de la source de lumière à l’autre, de manière à accroître la luminance de la zone correspondante lorsque la hauteur moyenne des bâtonnets la constituant est augmentée. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d’un autre groupe de bâtonnets électroluminescents, ces deux groupes étant constitutifs de la même source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques. La forme des bâtonnets électroluminescents peut également varier d’une matrice monolithique à l’autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale. Les bâtonnets présentent une forme générale cylindrique, et ils peuvent notamment présenter une forme de section polygonale, et plus particulièrement hexagonale. On comprend qu’il importe que de la lumière puisse être émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale ou circulaire.

Par ailleurs, la face terminale peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu’elle s’étend sensiblement parallèlement à la face supérieure du substrat, ou bien elle peut présenter une forme bombée ou en pointe en son centre, de manière à multiplier les directions d’émission de la lumière sortant de cette face terminale.

Les bâtonnets électroluminescents sont agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. De manière générale, les bâtonnets sont disposés à intervalles réguliers sur le substrat et la distance de séparation de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents, dans chacune des dimensions de la matrice, doit être au minimum égale à 2 µm, préférentiellement compris entre 3 µm et 10 µm, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle de chaque bâtonnet puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation, mesurées entre deux axes d’allongement de bâtonnets adjacents, ne soient pas supérieures à 100 µm.

La matrice monolithique peut comporter des éléments électroluminescents formés par des couches d’éléments électroluminescents épitaxiées, notamment une première couche en GaN dopée n et une seconde couche en GaN dopée p, sur un substrat unique, par exemple en carbure de silicium, et que l’on découpe (par meulage et/ou ablation) pour former une pluralité de pixels respectivement issus d’un même substrat. Il résulte d’une telle conception une pluralité de blocs électroluminescents tous issus d’un même substrat et connectés électriquement pour être activables sélectivement les uns des autres.

Dans un exemple de réalisation, le substrat de la matrice monolithique peut présenter une épaisseur comprise entre 100 µm et 800 µm, notamment égale à 200 µm ; chaque bloc peut présenter une largeur et largeur, chacune étant comprise entre 50 µm et 500 µm, préférentiellement comprise entre 100 µm et 200 µm. Dans une variante, la longueur et la largeur sont égales. La hauteur de chaque bloc est inférieure à 500 µm, préférentiellement inférieur à 300 µm. Enfin la surface de sortie de chaque bloc peut être faite via le substrat du côté opposé à l’épitaxie. La distance de séparation entre deux pixels. La distance entre chaque pixel contigu peut être inférieure à 1 µm, notamment inférieure à 500 µm, et elle est préférentiellement inférieure à 200 µm.

Aussi bien avec des sources à semi conducteur que l’on a fait croître à partir du substrat que des sources fabriquées séparément, reportées et fixées sur le substrat, la matrice monolithique peut comporter en outre une couche d’un matériau polymère dans laquelle les éléments électroluminescents sont au moins partiellement noyés. La couche peut ainsi s’étendre sur toute l’étendue du substrat ou seulement autour d’un groupe déterminé d’éléments électroluminescents. Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, crée une couche protectrice qui permet de protéger les éléments électroluminescents sans gêner la diffusion des rayons lumineux. En outre, il est possible d’intégrer dans cette couche de matériau polymère des moyens de conversion de longueur d’onde, et par exemple des luminophores, aptes à absorber au moins une partie des rayons émis par l’un des éléments et à 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. On pourra prévoir indifféremment que les luminophores sont noyés dans la masse du matériau polymère, ou bien qu’ils sont disposés en surface de la couche de ce matériau polymère.

La source de lumière peut comporter en outre un revêtement de matériau réfléchissant pour dévier les rayons lumineux vers les surfaces de sorties de la source pixélisée.

Les éléments électroluminescents de dimensions submillimétriques peuvent définir dans un plan, sensiblement parallèle au substrat, une surface de sortie déterminée. On comprend que la forme de cette surface de sortie est définie en fonction du nombre et de l’agencement des éléments électroluminescents qui la composent. On peut ainsi définir une forme sensiblement rectangulaire de la surface d’émission, étant entendu que celle-ci peut varier et prendre n’importe quelle forme sans sortir du contexte de l’invention.

L’élément optique 12 de projection est apte à mettre en forme chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires pour obtenir un pixel présentant un champ de vue compris entre 0,3° et 0,5°. On précise que le champ de vue d’un pixel désigne l’angle au sommet du plus petit cône de section droite circulaire contenant les rayons lumineux issus d’un émetteur élémentaire après leur traversée de l’élément optique 12. Ainsi, la résolution du premier faisceau, que l’on peut définir comme le champ de vue d’un pixel, est comprise entre 0,3° et 0,5°. En variante, la résolution du faisceau pourrait être comprise dans une fourchette plus restreinte ou plus large.

De manière analogue au premier module lumineux, le deuxième module lumineux 20 comprend une deuxième source lumineuse 21 et un deuxième élément optique 22 de projection associé à la deuxième source lumineuse 21. La deuxième source lumineuse peut être identique à la première source lumineuse 11 ou différente de la première source lumineuse 11. Notamment, la deuxième source lumineuse peut comprendre un nombre d’émetteurs élémentaires 23 différent de celui de la première source lumineuse. Ces émetteurs élémentaires 23 sont également fixés à un substrat 24.

Le dispositif lumineux 1 comporte une unité de contrôle 5 apte à contrôler sélectivement l’intensité lumineuse de chacun des pixels des premier et deuxième faisceaux HB et ER en fonction d’instructions de contrôle qu’elle reçoit, par exemple en allumant, en éteignant sélectivement les émetteurs élémentaires des sources lumineuses 10 et 20 ou encore en variant de façon croissante ou décroissante la puissance électrique moyenne fournie à chacun de ces émetteurs élémentaires. L’unité de contrôle peut ainsi commander (on peut également dire piloter) la génération et/ou la projection d’un faisceau lumineux pixélisé par le dispositif lumineux. L’unité de contrôle peut être intégrée au dispositif lumineux. L’unité de contrôle peut comporter une unité centrale de traitement couplée avec une mémoire sur laquelle est stockée un programme d’ordinateur qui comprend des instructions permettant au processeur de réaliser des étapes générant des signaux permettant le contrôle de la source lumineuse. L’unité de contrôle peut ainsi par exemple contrôler individuellement l’émission lumineuse de chaque émetteurs élémentaires 13, 23.

L’unité de contrôle 5 peut être un circuit intégré. Un circuit intégré, encore appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques et pouvant intégrer plusieurs types de composants électroniques de base, par exemple dans un volume réduit (i.e. sur une petite plaque). Cela rend le circuit facile à mettre en œuvre. Le circuit intégré peut être par exemple un ASIC ou un ASSP. Un ASIC (acronyme de l'anglais « Application-Specific Integrated Circuit ») est un circuit intégré développé pour au moins une application spécifique (c'est-à-dire pour un client). Un ASIC est donc un circuit intégré (micro-électronique) spécialisé. En général, il regroupe un grand nombre de fonctionnalités uniques ou sur mesure. Un ASSP (acronyme de l’anglais « Application Specific Standard Product ») est un circuit électronique intégré (micro-électronique) regroupant un grand nombre de fonctionnalités pour satisfaire à une application généralement standardisée. Un ASIC est conçu pour un besoin plus particulier (spécifique) qu'un ASSP. L’alimentation en électricité des matrices monolithiques est réalisée via le dispositif électronique, lui-même alimenté en électricité à l’aide par exemple d’au moins connecteur le reliant à une source d’électricité. La source d’électricité peut être interne ou externe au dispositif selon l’invention. Le dispositif électronique alimente la source lumineuse en électricité. Le dispositif électronique est ainsi apte à commander la source lumineuse.

Le premier élément optique 12 et le deuxième élément optique 22 sont des objectifs optiques (pouvant comprendre notamment plusieurs lentilles), c’est-à-dire des éléments optiques au travers desquels passent des rayons lumineux issus de la première source lumineuse. Le premier élément optique est donc avantageusement fabriqué à partir d’éléments constitués de matériaux transparents ou translucides tels que du plastique ou du verre.

Comme illustré sur les figures 3 et 4, le premier élément optique 12 et le deuxième élément optique 22 comprennent des premières microstructures 15, 25. Les microstructures 15, 25 sont des reliefs formés à la surface du dioptre de sortie du premier élément optique 12, dite surface porteuse. Préférentiellement, les microstructures ont une forme de révolution et/ou sont formées en creux par rapport à la surface porteuse. Les microstructures 15 forment un pavage de la surface porteuse, c’est-à-dire que les microstructures sont réparties sur cette surface de sorte à obtenir un remplissage complet ou presque complet de cette surface, de préférence le plus dense possible. Les microstructures 15, 25 peuvent être toutes identiques entre elles, ou bien le pavage de la surface peut être réalisé en combinant des microstructures de différentes dimensions. Par exemple, le pavage de la surface peut être obtenu en combinant un nombre quelconque de types de microstructures différentes selon un motif régulier. Les microstructures des différents types peuvent avoir des dimensions différentes dans le plan localement tangent à la surface porteuse et/ou des profondeurs différentes perpendiculairement à la surface porteuse. Avantageusement, les microstructures peuvent avoir une profondeur comprise entre 1 et 3µm et/ou un diamètre compris entre 0.5 et 1mm. Ces microstructures 15, 25 peuvent être obtenues par moulage lors de la fabrication de l’élément optique ou bien par usinage d’une surface de l’élément optique.

Les microstructures 15 agencées à la surface du premier élément optique 12 sont différentes des microstructures 25 agencées à la surface du deuxième élément optique 22.

En variante, le premier élément optique pourrait être non pas une lentille mais un autre composant optique comme par exemple un réflecteur optique, un guide de lumière, ou un prisme. Les microstructures seraient alors agencées sur une surface de ce composant destinée à recevoir des rayons lumineux.

Les microstructures 15 agencées à la surface du premier élément optique 12 permettent d’abaisser la netteté du premier faisceau lumineux issu du premier module lumineux. Autrement dit, elles permettent d’augmenter le flou du premier faisceau lumineux HB. La netteté d’un faisceau lumineux peut par exemple être défini comme la netteté d'une image issue de la projection du faisceau lumineux sur le support où elle se forme. Notamment, plus le faisceau lumineux est net, plus les contours de l’image issue de ce faisceau lumineux sont nets, bien marqués et bien identifiables, c’est-à-dire possédant un contraste élevé (traditionnellement supérieur ou égal à 0.1) à des fréquences spatiales élevées (plusieurs fois l’inverse du double de taille du faisceau dans l’image). La netteté d’un faisceau lumineux peut notamment être quantifié par le gradient d’intensité lumineuse du faisceau lumineux en fonction de l’angle de la direction considérée dans le champ de vue. Plus ce gradient est élevé, plus la netteté est importante. D’autres méthodes mathématiques peuvent permettre de quantifier la netteté (ou autrement dit le flou) d’une image. De telles méthodes peuvent notamment être basées, par exemple, sur une comparaison d’une image donnée avec une image théorique, de netteté optimale.

Les microstructures 25 agencées à la surface du deuxième élément optique 22 contribuent uniquement à augmenter l’homogénéité de la couleur du deuxième faisceau. Ces microstructures ne dégradent donc pas la netteté du deuxième faisceau lumineux.

Le premier faisceau HB et le deuxième faisceau ER ont été représentés en figure 5, en projection sur un écran perpendiculaire à l’axe optique X placé à une distance fixe du dispositif lumineux 1 et sur lequel ont été matérialisé un axe horizontal H-H représentant l’horizon et un axe vertical V-V, perpendiculaire à l’axe horizontal H-H. Les projections des faisceaux HB et ER ont une forme globalement rectangulaire et sont partiellement superposées. Plus précisément le bas de la projection du premier faisceau lumineux est superposé avec le haut de la projection du deuxième faisceau lumineux. Les deux faisceaux lumineux HB et ER couvrent l’intersection de l’axe horizontal H-H avec l’axe vertical V-V. Ainsi, l’intensité lumineuse du faisceau global, obtenu par la superposition des faisceaux HB et ER est augmentée améliorant ainsi le confort visuel du conducteur.

Le premier faisceau lumineux HB peut présenter une amplitude horizontale de 12° et une amplitude verticale de 9°. Il peut s’étendre de façon asymétrique de part et d’autre de l’axe vertical V-V. Le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit du véhicule, le faisceau HB s’étend sur 4° du côté intérieur-véhicule et sur 8° du côté extérieur-véhicule. Il s’étend également sur 5° au-dessus de l’axe horizontal H-H et sur 3° en dessous de l’axe horizontal H-H.

Le deuxième faisceau lumineux ER peut présenter une amplitude verticale d’au moins 5° et une amplitude horizontale d’au moins 5°. Ces amplitudes horizontale et verticale permettent d’assurer que le deuxième faisceau lumineux ER soit projeté sur une zone de la route suffisamment vaste pour réaliser des fonctions d’écritures sur route par projection d’un motif dans ce faisceau pixelisé, et notamment des fonctions d’affichage de marquage au sol, d’assistance à la conduite et de projection d’informations GPS, ou encore des fonctions d’éclairage adaptatifs nécessitant une pixellisation du faisceau d’éclairage et notamment des fonctions d’éclairage de type feu de route non éblouissant ou de type éclairage dynamique en virage. Dans le cas présent, le faisceau ER présente une amplitude horizontale de 12° et une amplitude verticale de 8°. Il s’étend de façon symétrique de part et d’autre de l’axe vertical V-V. Il s’étend de manière asymétrique sur 3° au-dessus de l’axe horizontal H-H et sur 5° en dessous de l’axe horizontal H-H.

Bien que les faisceaux lumineux HB et ER se superposent, la fonction d’écriture sur le sol demeure possible en adaptant sélectivement la luminosité de l’un ou l’autre des faisceaux lumineux. La luminosité du premier faisceau lumineux peut être au moins localement abaissée voir annulée ou bien, l’intensité lumineuse du deuxième faisceau peut être augmentée. On obtient ainsi un contraste suffisant permettant aux usagers de la route d’identifier les motifs projetés au sol.

Les figures 6 et 7 illustrent chacune une image issue respectivement du premier module lumineux et du deuxième module lumineux. Ces deux images sont composées chacune de neuf pixels PIX1, PIX2 agencés suivant une matrice carrée ayant trois pixels de côté. Les deux images sont produites par neuf émetteurs élémentaires respectivement du premier module lumineux 10 et du deuxième module lumineux 20. Les émetteurs élémentaires d’une même source lumineuse sont contigus, tous activés avec le même niveau de puissance, et ils sont également agencés suivant une matrice carrée ayant trois émetteurs élémentaires de côté.

Sur l’image de la figure 6, les pixels PIX1 sont indissociables ou quasiment indissociables à l’œil nu. Autrement dit, les bords des pixels sont indiscernables ou quasiment indiscernables à l’œil nu. Ainsi cette image présente un unique carré de luminosité globalement uniforme. Cet effet est rendu possible grâce aux microstructures du premier élément optique ayant conduit à rendre flou les bords des pixels de cette image. Sur l’image de la figure 7, les pixels PIX2 sont dissociables par deux lignes de séparation LV, fines et sombres, orientées verticalement et deux lignes LH, fines et sombres, orientées horizontalement. Les bords des pixels sont discernables à l’œil nu. Cet effet est rendu possible grâce aux microstructures du deuxième élément optique ayant préservé la netteté du deuxième faisceau lumineux. La netteté du deuxième faisceau lumineux est donc strictement supérieure à la netteté du premier faisceau lumineux. La couleur des pixels de chacune des deux images est homogène. Ces images sont donc dépourvues d’aberration chromatique. Le deuxième faisceau lumineux ER a une netteté permettant d’afficher des motifs avec précision sur la route, tandis que le premier faisceau lumineux HB a une netteté suffisamment basse pour que les lignes de séparation LV et LH soient invisibles à l’œil nu. Le premier faisceau lumineux éclaire donc uniformément la route et ne produit pas de zone sombre à l’intérieur de la zone d’éclairage, à moins bien sûr qu’un ou plusieurs émetteur élémentaire 13 soit désactivé ou produise une intensité lumineuse plus faible.

La figure 8 représente un graphique de l’intensité lumineuse I des deux faisceaux lumineux HB et ER en fonction d’un champ de vue FOV, ou angle d’observation, par rapport à l’axe optique. Les deux caractéristiques représentées peuvent être chacune décomposées en trois zones Z1, Z2, Z3. Dans une première zone Z1, l’intensité lumineuse est stable et maximale. L’intensité lumineuse des faisceaux dans cette première zone Z1 est sensiblement identique. Une deuxième zone Z2 est une zone de décroissance de l’intensité lumineuse lorsque l’angle d’observation augmente. Cette décroissance intervient lorsque l’angle d’observation devient plus grand que le champ de vue du faisceau lumineux considéré. Le gradient maximal G1 (autrement dit, la pente maximale) de la caractéristique d’intensité lumineuse du premier faisceau lumineux est strictement inférieur au gradient maximal G2 de la caractéristique d’intensité lumineuse du deuxième faisceau lumineux. Ceci s’explique par le fait que les bords du deuxième faisceau lumineux sont plus nets (ou autrement dit, davantage marqués) que les bords du premier faisceau lumineux. Dans une troisième zone Z3, au-delà d’une certaine valeur d’angle par rapport à l’axe optique au delà du champ de vue, l’intensité lumineuse des deux faisceaux lumineux redevient stable à l’échelle de la figure 8 et, rigoureusement, très lentement décroissante. L’intensité lumineuse du premier faisceau lumineux est nulle ou presque nulle tandis que l’intensité lumineuse du deuxième faisceau lumineux peut se stabiliser à une faible valeur strictement positive. Ainsi, le premier faisceau lumineux peut se conformer à une réglementation imposant une intensité lumineuse inférieure à un seuil donné pour éviter l’éblouissement des autres usagers de la route. Le deuxième faisceau lumineux étant prévu pour réaliser des fonctions d’écritures sur route, sa luminosité n’est pas réglementée et il peut conserver une intensité lumineuse plus importante dans les zones sombres.

L’allure des caractéristiques d’intensité lumineuse en fonction du champ de vue peut être ajustée en adaptant les dimensions des microstructures, notamment en adaptant leur forme et/ou leur profondeur et/ou leur diamètre. An variante, la netteté des faisceaux lumineux pourrait être modulée en utilisant d’autres moyens que des microstructures à la surface d’un élément optique. Par exemple, une diminution de la netteté d’un faisceau lumineux peut être obtenue en utilisant des éléments optiques fabriqués avec un matériau translucide ou encore en ajustant la position de différents éléments optiques les uns par rapport aux autres.

Les figures 9 et 10 illustrent un deuxième mode de réalisation du dispositif lumineux 1. Dans ce mode de réalisation, le dispositif lumineux 1 comprend un premier module lumineux 10 et un deuxième module lumineux 20 identiques à ceux du premier mode de réalisation précédemment décrit, et en complément un troisième module lumineux 30. Le troisième module lumineux 30 comprend une source lumineuse 31, une pluralité d’éléments optiques primaires 32 et un élément optique de projection 33. La source lumineuse 31 comporte une pluralité d’émetteurs, par exemple neuf diodes électroluminescentes agencées le long d’une ligne, chaque diode pouvant émettre un faisceau lumineux élémentaire. Les éléments optiques primaires 32 sont disposés devant la source lumineuse 31 pour collecter, mettre en forme et guider les faisceaux lumineux élémentaires issus de chacune des diodes électroluminescentes. L’élément optique de projection 33 est disposé devant les éléments optiques primaires 32 pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires issus des éléments optiques primaires sous la forme d’un pixel rectangulaire présentant une largeur de 3° et une longueur de 5°. Les neuf diodes électroluminescentes sont activables sélectivement. L’ensemble des faisceaux lumineux élémentaires projetés par le troisième module lumineux 30 forme un troisième faisceau lumineux LB de type croisement. Ce faisceau LB présente une amplitude horizontale d’au moins 60° et une amplitude verticale d’au moins 8°. Le troisième module lumineux 3 est agencé pour que le troisième faisceau présente une coupure supérieure LB_CO de type croisement. Dans l’exemple décrit, la coupure supérieure LB_CO comporte une unique portion horizontale plate, disposée à 0,57° en dessous de l’axe horizontal H-H. Le troisième module lumineux 30 peut comprendre un élément optique muni de microstructures. Ces microstructures peuvent être identiques aux microstructures équipant le premier module lumineux 10. On dispose ainsi d’un dispositif lumineux équipé de trois modules lumineux 10, 20, 30 remplissant respectivement les fonctions de feu de route d’écriture sur route, et de feu de croisement.

Claims (13)

1. Dispositif lumineux (1) pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend :

   1. un premier module lumineux (10) équipé d’une première source lumineuse (11), la première source lumineuse (11) comprenant une pluralité d’émetteurs élémentaires (13) agencés en matrice, le premier module lumineux (10) étant apte à projeter un premier faisceau lumineux (HB, LB) pixélisé de type route ou de type croisement, et
   2. un deuxième module lumineux (20) équipé d’une deuxième source lumineuse (21), la deuxième source lumineuse (21) comprenant une pluralité d’émetteurs élémentaires (23) agencés en matrice, le deuxième module lumineux (20) étant apte à projeter un deuxième faisceau lumineux (ER) pixélisé de type écriture sur route, la netteté du premier faisceau (HB, LB) étant différente de la netteté du deuxième faisceau (ER).
2. Dispositif lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le gradient maximal (G1) d’une caractéristique d’intensité lumineuse (I) du premier faisceau lumineux (HB, LB) en fonction d’un champ de vue (FOV) du premier faisceau lumineux (HB, LB) est strictement inférieur au gradient maximal (G2) d’une caractéristique d’intensité lumineuse (I) du deuxième faisceau lumineux (ER) en fonction d’un champ de vue (FOV) du deuxième faisceau lumineux (ER).
3. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier module lumineux (10) comprend un premier élément optique (12), notamment une première lentille optique, équipé de premières microstructures (15), et/ou en ce que le deuxième module lumineux (20) comprend un deuxième élément optique (22), notamment une deuxième lentille optique, équipé de deuxièmes microstructures (25).
4. Dispositif lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les premières microstructures (15) ont une forme différente des deuxièmes microstructures (25).
5. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les deuxièmes microstructures (25) contribuent uniquement à augmenter l’homogénéité de la couleur du deuxième faisceau lumineux (ER).
6. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les microstructures (15, 25) ont une forme de révolution, et en creux par rapport à une surface porteuse du premier élément optique (12) et/ou du deuxième élément optique (22), et en ce qu’elles forment un pavage de la surface porteuse.
7. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les microstructures ont une profondeur comprise entre 1 et 3µm et/ou un diamètre compris entre 0.5 et 1mm.
8. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les émetteurs élémentaires (13, 23) de la première source lumineuse (11) et/ou la deuxième source lumineuse (21) sont des diodes électroluminescentes.
9. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première source lumineuse (11) et/ou la deuxième source lumineuse (21) comprend entre 400 et 10000 émetteurs élémentaires (13, 23), notamment entre 1000 et 4000 émetteurs élémentaires (13, 23).
10. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résolution du premier faisceau (HB, LB) et/ou du deuxième faisceau (ER) est comprise entre 0,3° et 0,5°.
11. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier faisceau lumineux (HB, LB) comprend une coupure (LB_CO) conforme à la norme ECE-R123.
12. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier faisceau lumineux (HB, LB) et le deuxième faisceaux lumineux (ER) se recouvrent au moins partiellement verticalement.
13. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un troisième module lumineux (30) apte à projeter un troisième faisceau lumineux (LB), le premier module lumineux (10) étant apte à projeter un premier faisceau lumineux (HB) de type route et le troisième faisceau lumineux (LB) étant apte à projeter un troisième faisceau lumineux de type croisement, ou le premier module lumineux étant apte à projeter un premier faisceau lumineux (LB) de type croisement et le troisième faisceau lumineux étant apte à projeter un troisième faisceau lumineux (HB) de type route.