FR3119896A1 - Ensemble de véhicule comprenant un capteur et un agencement de couches - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un ensemble de véhicule (1) comprenant un capteur (10) pour émettre des ondes (R1) dans une plage (Δ1) de longueurs d’onde, et un agencement de couches (11) comprenant une couche primaire (111) avec un indice de réfraction primaire (n1) comprenant une surface d’entrée (S1) des ondes (R1) et présentant un relief (1110) sur une surface opposée (S1’) à la surface d’entrée (S1), et une couche secondaire (112) avec un indice de réfraction secondaire (n2), adjacente à ladite couche primaire (111) et comprenant une surface de sortie (S2) des ondes (R1), caractérisé en ce que ladite couche primaire (111) comprend des particules de matière (114) d’indice de réfraction (nm) différent de l’indice de réfraction primaire (n1), et l’indice de réfraction secondaire (n2) est sensiblement égal dans la plage (Δ1) de longueurs d’onde à un indice de réfraction équivalent de la couche primaire (111) avec les particules de matière (114). Figure pour l’abrégé: figure 1
Description
La présente invention se rapporte à un ensemble de véhicules. Elle trouve une application particulière mais non limitative dans la détection d’un objet dans l’environnement d’un véhicule automobile.
Un ensemble de véhicule configuré pour la détection d’un objet, comprend, de manière connue de l’homme du métier :
- un capteur configuré pour émettre des ondes,
- un agencement de couches comprenant une couche primaire avec un indice de réfraction primaire disposée en regard dudit capteur et comprenant une surface d’entrée des ondes et présentant un relief, et une couche secondaire avec un indice de réfraction secondaire, adjacente à ladite couche primaire et comprenant une surface de sortie des ondes.
- un capteur configuré pour émettre des ondes,
- un agencement de couches comprenant une couche primaire avec un indice de réfraction primaire disposée en regard dudit capteur et comprenant une surface d’entrée des ondes et présentant un relief, et une couche secondaire avec un indice de réfraction secondaire, adjacente à ladite couche primaire et comprenant une surface de sortie des ondes.
Le capteur est configuré pour détecter un objet dans l’environnement extérieur du véhicule automobile.
L’agencement de couches forme un logo illuminé. Des sources lumineuses éclairent la couche primaire pour rendre visible le relief.
Un inconvénient de cet état de la technique est que les ondes qui traversent le relief vont être déviées. Cela a pour conséquence qu’il existe une zone aveugle dans le champ de vision dudit capteur. Un objet qui se trouve dans cette zone non couverte ne sera alors pas détecté.
Dans ce contexte, la présente invention vise à proposer un ensemble de véhicule qui permet de résoudre l’inconvénient mentionné.
A cet effet, l’invention propose un ensemble de véhicule pour véhicule, ledit ensemble de véhicule étant configuré pour détecter un objet et comprenant :
- un capteur radar configuré pour émettre des ondes dans une plage de longueurs d’onde,
- un agencement de couches comprenant une couche primaire avec un indice de réfraction primaire disposée en regard dudit capteur, ladite couche primaire comprenant une surface d’entrée des ondes et présentant un relief sur une surface opposée à la surface d’entrée, et une couche secondaire avec un indice de réfraction secondaire, adjacente à ladite couche primaire et comprenant une surface de sortie des ondes,
- caractérisé en ce que ladite couche primaire comprend des particules de matière d’indice de réfraction différent de l’indice de réfraction primaire qui la rendent diffusante dans le domaine du visible, et en ce que l’indice de réfraction secondaire est sensiblement égal dans la plage de longueurs d’onde du capteur radar à un indice de réfraction équivalent de la couche primaire avec les particules de matière.
- un capteur radar configuré pour émettre des ondes dans une plage de longueurs d’onde,
- un agencement de couches comprenant une couche primaire avec un indice de réfraction primaire disposée en regard dudit capteur, ladite couche primaire comprenant une surface d’entrée des ondes et présentant un relief sur une surface opposée à la surface d’entrée, et une couche secondaire avec un indice de réfraction secondaire, adjacente à ladite couche primaire et comprenant une surface de sortie des ondes,
- caractérisé en ce que ladite couche primaire comprend des particules de matière d’indice de réfraction différent de l’indice de réfraction primaire qui la rendent diffusante dans le domaine du visible, et en ce que l’indice de réfraction secondaire est sensiblement égal dans la plage de longueurs d’onde du capteur radar à un indice de réfraction équivalent de la couche primaire avec les particules de matière.
Selon des modes de réalisation non limitatifs, ledit ensemble de véhicule peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires prises seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, parmi les suivantes.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit capteur est un capteur radar ou une caméra infrarouge thermique.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit capteur radar est un capteur radar à ondes millimétriques ou hyperfréquences ou micro-ondes.
Selon un mode de réalisation non limitatif, lequel lesdites particules de matière comprennent un rayon inférieur à 100 micromètres.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite couche primaire est recouverte d’une couche de peinture d’indice de réfraction tertiaire s’étendant autour dudit relief.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite couche primaire est une couche optique et ladite couche secondaire est une glace de sortie.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’agencement de couches forme un logo illuminé ou non.
Il est en outre proposé un agencement de couches disposé en regard d’un capteur, ledit capteur étant configuré pour émettre des ondes dans une plage de longueurs d’onde, ledit agencement de couches comprenant une couche primaire avec un indice de réfraction primaire disposée en regard dudit capteur et comprenant une surface d’entrée des ondes et présentant un relief sur une surface opposée à la surface d’entrée, et une couche secondaire avec un indice de réfraction secondaire, adjacente à ladite couche primaire et comprenant une surface de sortie des ondes,
- caractérisé en ce que ladite couche primaire comprend des particules de matière d’indice de réfraction différent de l’indice de réfraction primaire qui la rendent diffusante dans le domaine du visible et en ce que l’indice de réfraction secondaire est sensiblement égal dans la plage de longueurs d’onde du capteur radar à un indice de réfraction équivalent de la couche primaire avec les particules de matière.
- caractérisé en ce que ladite couche primaire comprend des particules de matière d’indice de réfraction différent de l’indice de réfraction primaire qui la rendent diffusante dans le domaine du visible et en ce que l’indice de réfraction secondaire est sensiblement égal dans la plage de longueurs d’onde du capteur radar à un indice de réfraction équivalent de la couche primaire avec les particules de matière.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’agencement de couches forme un logo illuminé ou non.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent :
Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.
L’ensemble de véhicule 1 d’un véhicule 2 selon l’invention est décrit en référence aux figures 1 à 6. Dans un mode de réalisation non limitatif, le véhicule 2 est un véhicule automobile. Par véhicule automobile, on entend tout type de véhicule motorisé ou électrique ou hybride. Ce mode de réalisation est pris comme exemple non limitatif dans la suite de la description. Dans la suite de la description, le véhicule 2 est ainsi autrement appelé véhicule automobile 2. L’ensemble de véhicule 1 est configuré pour détecter un objet 3 dans l’environnement extérieur du véhicule automobile 2, autrement appelé environnement du véhicule automobile 2.
Tel qu’illustré sur la , l’ensemble de véhicule 1, autrement appelé agencement de véhicule 1, comprend :
- un capteur 10 configuré pour émettre des ondes R1 sur une plage Δ1 de longueurs d’onde λ,
- un agencement de couches 11.
- un capteur 10 configuré pour émettre des ondes R1 sur une plage Δ1 de longueurs d’onde λ,
- un agencement de couches 11.
Ces éléments sont décrits ci-après.
Le capteur 10 est décrit ci-après. Tel qu’illustré sur la , le capteur 10 est disposé en regard de l’agencement de couches 11. Dans un premier mode de réalisation non limitatif, le capteur 10 est un capteur radar à ondes millimétriques (entre 24GHz et 300 GHz) ou hyperfréquences (entre 300MHz et 81GHz) ou micro-ondes (entre 1GHz et 300GHz). Dans une variante de réalisation non limitative, le capteur radar 10 fonctionne à une fréquence radar comprise entre 76GHz et 81GHz. Les ondes R1 sont alors des ondes radars R1. Dans un mode de réalisation non limitatif, les ondes R1 radars R1 sont émises à une longueur d’onde λ donnée et sur une bande de fréquence comprise entre 100MHz et 5GHz. Ainsi, dans un exemple non limitatif, si le capteur radar 10 fonctionne à une fréquence radar de 77GHz avec une bande de fréquence de 1GHz, le capteur radar 10 fonctionnera sur une bande de fréquence de 76.5GHZ à 77.5GHz. Les ondes radars R1 seront ainsi émises sur la plage de fréquence 76.5GHZ à 77.5GHz, soit une plage Δ1 de longueurs d’onde λ de 3.87mm (77.5 GHz) à 3.92mm (76.5 GHz). Ainsi, dans autre un exemple non limitatif, si le capteur radar 10 fonctionne à une fréquence radar de 78.5GHz avec une bande de fréquence de 5GHz, le capteur radar 10 fonctionnera sur une bande de fréquence de 76GHZ à 81GHz. Les ondes radars R1 seront ainsi émises sur la plage de fréquence 76GHZ à 81GHz, soit une plage Δ1 de longueurs d’onde λ de 3.70 mm (81Ghz) à 3.94 mm (76Ghz). Dans un deuxième mode de réalisation non limitatif, le capteur 10 est un capteur infrarouge thermique. On notera que dans ce cas la longueur d’onde λ est supérieure à 10 microns.
Dans la suite de la description, le mode de réalisation non limitatif du capteur radar est pris comme exemple non limitatif. Les ondes R1 sont alors des ondes radars R1.
Tel qu’illustré sur la , le capteur radar 10 possède un champ de vision FOV. Les ondes radars R1 émises arrivent avec un angle d’incidence θ1 sur l’agencement de couches 11. Dans un mode de réalisation non limitatif, l’angle d’incidence θ1 est compris entre 0° et +-30°. Le champ de vision FOV varie ainsi entre -30° et +30°. Le centre du champ de vision FOV est un angle de 0° par rapport à l’axe longitudinal du véhicule, autrement appelé axe du véhicule. Dans un autre mode de réalisation non limitatif, le champ de vision FOV varie ainsi entre -90° et +45°. Le centre du champ de vision FOV est un angle de -45° par rapport à l’axe du véhicule et l’angle d’incidence θ1 des ondes radars R1 sur l’agencement de couches 11 restent proches de 0° (l’ensemble de véhicule 1 étant positionné alors à environ 45° de l’axe du véhicule).
Tel qu’illustré sur la , dans un mode de réalisation non limitatif, l’ensemble de véhicule 1 dont le capteur radar 10 est disposé au niveau de la grille du véhicule automobile 2. Dans autre un mode de réalisation non limitatif, l’ensemble de véhicule 1 dont le capteur radar 10 est disposé au niveau du pare-choc.
Le capteur radar 10 est configuré pour scanner l’environnement extérieur du véhicule automobile 2, grâce à l’émission d’ondes radars R1. Tel qu’illustré sur la , le capteur radar 10 comprend ainsi :
- au moins une antenne émettrice 100 configurée pour émettre des ondes radars R1, autrement appelées ondes radars primaires R1, ou ondes radars émises R1.
- au moins deux antennes réceptrices 101 configurées pour recevoir des ondes radars R2, autrement appelées ondes radars secondaires R2 ou ondes radars de retour R2.
- au moins une antenne émettrice 100 configurée pour émettre des ondes radars R1, autrement appelées ondes radars primaires R1, ou ondes radars émises R1.
- au moins deux antennes réceptrices 101 configurées pour recevoir des ondes radars R2, autrement appelées ondes radars secondaires R2 ou ondes radars de retour R2.
Le capteur radar 10 comprend en outre au moins un émetteur 103 configuré pour générer les ondes radars primaires R1 et au moins un récepteur 104 configuré pour traiter les ondes radars secondaires R2 reçues en retour. Dans un mode de réalisation non limitatif, un seul composant électronique peut être utilisé pour les deux fonctions émission et réception. On aura ainsi un ou plusieurs émetteur/récepteur appelés « transceiver » en anglais. Ledit émetteur 103 génère des ondes radars primaires R1 qui sont par la suite émises par l’antenne émettrice 100, qui lorsqu’elles rencontrent un objet 3 (ici un piéton dans l’exemple non limitatif illustré) dans l’environnement extérieur du véhicule automobile 2 se réfléchissent sur ledit objet 3. On notera que l’objet 3 est autrement appelé objet cible 3. Les ondes radars ainsi réfléchies sont des ondes transmises en retour au capteur radar 10. Ce sont les ondes radars secondaires R2 reçues par les antennes réceptrices 101. Ce sont des ondes radars retransmises en direction du capteur radar 10. Le capteur radar 10 est configuré pour mesurer la différence de phase Δφ entre les ondes radars de retour R2 arrivant sur chaque antenne réceptrice 101. On rappelle que la propagation des ondes radars de retour R2 est régie par la loi de Snell-Descartes. Dans un mode de réalisation non limitatif, les ondes radars primaires R1 et les ondes radars secondaires R2 sont des ondes radio fréquence. Dans un mode de réalisation non limitatif, le capteur radar 10 comprend une pluralité d’émetteurs 103 et une pluralité de récepteurs 104.
L’antenne émettrice 100, autrement appelée antenne 100, est configurée pour émettre les ondes radars primaires R1 générées par l’émetteur 103. Les antennes réceptrices 101, autrement appelées antennes 101, sont configurées pour recevoir les ondes radars secondaires R2 et les communiquer au récepteur 104 qui les traite par la suite. Il existe un déphasage Δφ, autrement appelé différence de phase Δφ, entre les ondes radars secondaires R2 reçues par les antennes réceptrices 101 qui permet d’en déduire la position angulaire Pos de l’objet 3 par rapport au véhicule automobile 2, objet 3 qui se trouve dans l’environnement extérieur du véhicule automobile 2. Dans des modes de réalisation non limitatifs, les antennes 100, 101 sont des antennes pastilles autrement appelée en anglais « patch antenna » ou des antennes à fente autrement appelée en anglais « slot antenna ».
Dans un mode de réalisation non limitatif, les antennes 100, 101, l’émetteur 103 et le récepteur 104 sont disposés sur une carte à circuit imprimé 105. Dans un mode de réalisation non limitatif, la carte à circuit imprimé est une carte à circuit imprimé rigide autrement appelée an anglais PCBA (« Printed Circuit Board Assembly » ou une carte à circuit imprimé flexible, autrement appelée en anglais « Flexboard ».
Le capteur radar 10 comprend en outre une unité de contrôle électronique 106 configurée pour contrôler l’émetteur 103 et le récepteur 104. Un capteur radar étant connu de l’homme du métier, il n’est pas décrit plus en détail ici.
L’agencement de couches 11 est décrit ci-après. Tel qu’illustré sur les figures 2 et 3, il comprend :
- une couche primaire 111, et
- au moins une couche secondaire 112.
- une couche primaire 111, et
- au moins une couche secondaire 112.
Dans un mode de réalisation non limitatif, l’agencement de couches 11 forme un logo illuminé ou non illuminé.
La couche primaire 111 est disposée en regard du capteur radar 10 et comprend une surface d’entrée S1 des ondes radars R1. La surface d’entrée S1 forme un dioptre entre l’air d’indice de réfraction n0 et le matériau de la couche primaire 111 d’indice de réfraction n1. Les ondes radars R1 arrivent sur la surface d’entrée S1 avec un angle d’incidence θ1.
La couche primaire 111 présente un relief 1110 sur une surface opposée S1’ à la surface d’entrée S1. La surface S1’ délimite la frontière entre la couche primaire 111 et la couche secondaire 112. C’est une forme en 3D. Ce relief est imposé par les constructeurs automobiles, souvent pour des raisons de style, et est donc lié au véhicule automobile 2. Dans l’exemple non limitatif des figures 2 et 3, le relief 1110 est une forme pyramidale. Dans un autre exemple non limitatif non illustré, le relief 1110 peut être une forme en trapèze ou une forme parallélépipédique ou toute autre forme.
La couche primaire 111 est une couche optique qui sert également de support pour la couche secondaire 112. La couche primaire 111 est transparente à l’œil nu, à savoir elle est vue par un observateur extérieur au véhicule automobile 2 depuis l’extérieur du véhicule automobile 2. Elle permet de transmettre la lumière provenant d’une ou plusieurs sources de lumière (non illustrées). Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche primaire 111 est en plastique. Dans des variantes de réalisation non limitatives, la couche primaire 111 est réalisée en PC ou PMMA ou silicone. La couche primaire 111 possède un indice de réfraction primaire n1.
Ladite au moins une couche secondaire 112 possède un indice de réfraction secondaire n2 et une surface de sortie S2 des ondes radars R1. Les ondes radars R1 ressortent de la couche secondaire 112 par la surface de sortie S2 avec un angle θ2. Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite couche secondaire 112 est une glace de sortie.
Tel qu’illustré sur les figures 2 et 3, la couche primaire 111 comprend des particules de matière 114 ayant un indice de réfraction nmdifférent de l’indice de réfraction primaire n1 de la couche primaire 111. Le fait d’introduire les particules de matière 114 d’indice différent nmde l’indice de réfraction primaire n1 permet de rendre diffusante la couche primaire 111 pour l’œil nu. Si nmétait égal à l’indice de réfraction primaire n1, il n’y aurait pas de diffusion dans le domaine du visible et l’œil ne pourrait pas voir le relief 1110. Ainsi, les particules de matière 114 permettent de rendre visible à l’œil nu cette couche primaire 11 pour que l’on puisse voir le relief 1110. Ainsi, la couche primaire 111 comprend des particules de matière 114 qui la rendent diffusante dans le domaine du visible.
Par ailleurs, le fait d’introduire des particules de matière 114 dans la couche primaire 111 permet d’avoir l’indice de réfraction secondaire n2 sensiblement égal à l’indice de réfraction équivalent neqqui prend en compte l’indice de réfraction primaire n1 et l’indice de réfraction nmdes particules de matière 114. On notera que du fait de la réalisation des matériaux et de la précision des mesures des indices de réfraction, n2 et neqpeuvent être légèrement différents.
On a ainsi :
Avec ν la densité volumique des particules de matière 114 (nombre de particules de matière 114 par unité de volume) et a le rayon des particules de matière 114.
Cela permet que les ondes radars R1 qui traversent le relief 1110 ne soient pas déviées ni diffusées, que les ondes radars de retour R2 ne soient pas déviées ni diffusées, et que par conséquent les particules de matière 114 n’ajoutent pas un déphasage supplémentaire pour les ondes radars R1 et les ondes radars de retour R2. Lorsque n2=n1, dans ce cas, on a θ1=θ2.
Dans un mode de réalisation non limitatif, les particules de matières 114 sont dans un matériau transparent aux ondes radars R1 et R2 (à savoir qui laissent passer les ondes radars R1 et R2). Dans des variantes de réalisation non limitatives, le matériau est formé de billes de verre, ou est du zyrcon. Dans un exemple non limitatif, le matériau est du PMMA 8N, autrement appelée PEXIGLAS® 8N.
Les particules de matière 114 permettent de découpler la lumière qui passe au travers de la couche primaire 11 ce qui la rend visible ainsi que le relief 1110 quand les sources de lumière sont allumées. Par ailleurs, les particules de matière 114 permettent de diffuser la lumière extérieure et de rendre visible la couche primaire 110 et le relief 1110 même si la couche primaire 110 n’est pas éclairée par les sources de lumière. Ainsi, l’œil voit la couche primaire 11 qu’elle soit éclairée ou non par les sources de lumières.
On notera qu’en l’absence de particules de matière 114, lorsque l’indice de réfraction secondaire n2 est égal à l’indice de réfraction primaire n1, le relief 1110 n’est pas visible à l’œil nu. En l’absence de particules de matière 114, lorsque l’indice de réfraction secondaire n2 est différent de l’indice de réfraction primaire n1, le relief 1110 est visible à l’œil nu, mais il existe des problèmes sur les mesures des ondes radars R1 et de mesures de déphasage Δφ des ondes radars de retour R2.
Les particules de matière 114 ont un indice de réfraction nmet comprennent un rayon a. Lorsque les ondes radars R1 traversent la couche primaire 111, elles traversent les particules de matière 114. Lorsqu’elles traversent les particules de matière 114, une partie de leur énergie est absorbée et une autre partie est dispersée, autrement dit diffusée. Les propriétés de dispersion sont évaluées grâce à la théorie de Mie. Dans un mode de réalisation non limitatif, les particules de matière 114 ont un rayon a inférieur à 100 μm (micromètres). On choisit le rayon a < 100μm (micromètres) pour qu’il n’y ait pas d’absorption des ondes radars R1 par la couche primaire 111 et très peu de diffusion des ondes radars R1 par la couche primaire 111. Dans une variante de réalisation non limitative, les particules de matière 114 ont un rayon a égal à 0.25μm.
On note Qext un facteur d’efficacité d’extinction qui permet d’estimer le niveau d’absorption et de dispersion des ondes radars R1 lorsqu’elles traversent les particules de matière 114. Avec Qext = Qabs+Qsca, Qabs un facteur d’absorption et Qsca un facteur de dispersion, autrement appelé facteur de diffusion.
On a :
soit
Avec :
la partie imaginaire, x = 2π. nm.(a/λ), nml’indice de réfraction des particules de matière 114, n1 l’indice de réfraction de la matrice, à savoir de la matière qui englobe les particules de matière 114, et λ une des longueurs d’onde choisie dans la plage Δ1 de longueurs d’onde λ sur laquelle sont émises les ondes radars R1. Dans un mode de réalisation non limitatif, la longueur d’onde choisie est la plus petite de ladite plage Δ1. On note nr= n1/ nm, un ratio d’indices relatif.
Dans la plage Δ1 de longueurs d’onde λ du capteur radar 10, a/λ est très faible. x est donc très faible et par conséquent Qabs et Qsca sont très faibles. Qext est ainsi négligeable pour le capteur radar 10. Par exemple, pour une longueur d’onde λ de 4mm et un rayon a inférieur à 100μm, on a a/λ < 0.025. Par contre, dans le domaine du visible, a/λ est grand. x est donc grand et par conséquent Qabs et Qsca sont très grands. Qext est ainsi non négligeable dans le domaine du visible. Par exemple, pour une longueur d’onde λ de 500nm et un rayon a inférieur à 100μm, on a a/λ proche de 200. Ainsi, la couche primaire 111 avec les particules de matière 114 est bien diffusante pour l’œil nu mais très peu diffusante pour le capteur radar 10.
La illustre un exemple non limitatif d’évolution du facteur d’efficacité d’extinction Qext (Qext établi selon la théorie de Mie, sachant que les particules de matière 114 seront toujours plus petites que la longueur d’onde λ des ondes radars R1) en fonction de différentes valeurs de rayon a des particules de matière 114 et ce pour une longueur d’onde λ égale à 500nm (nanomètres) et un indice de la matrice n1=1,5. En abscisse on a le rayon a et en ordonnée le facteur d’efficacité d’extinction Qext.
Il existe des seuils d’efficacité d’extinction S10, S20, dans des exemples non limitatifs 10-3 et 10-1 (illustrés sur la ) pour le facteur d’efficacité d’extinction Qext qui pour un ratio d’indices relatif nr donné permettent de définir respectivement des seuils primaire Th0 et secondaire Th1 sur les rayons a des particules de matière 114. Au dessus du seuil d’efficacité d’extinction S20, les ondes radars R1 et les ondes radars de retour R2 sont fortement diffusées et ne sont pas transmises de manière efficace.
Pour le ratio d’indices relatif nr donné, si les rayons des particules de matière sont inférieurs au seuil primaire Th0, les performances du capteur radar 10 ne sont pas dégradées. Cela correspond à la zone marquée OK sur la . Pour le ratio d’indices relatif nr donné, si les rayons des particules de matière sont supérieurs au seuil secondaire Th1, les performances du capteur radar 10 sont dégradées. Cela correspond à la zone marquée NOK sur la .
La zone entre le seuil primaire Th0 et le seuil secondaire Th1, est une zone d’incertitude qui peut être levée par expérimentation en fabriquant des prototypes.
A partir des seuils S10 et S20 du facteur d’efficacité d’extinction Qext, on fait varier le rayon a pour différentes valeurs du ratio d’indices relatif nr. On peut ainsi construire des courbes limites d’efficacité de diffusion C1, C2 tel qu’illustré sur la par interpolation entre les différentes valeurs de nr, avec C1 la courbe limite d’efficacité de diffusion correspondante au seuil primaire Th0 et C2 la courbe limite d’efficacité de diffusion correspondante au seuil secondaire Th1.
On notera qu’en raison des dispersions de valeurs du rayon a pour les particules de matière 114, pour déterminer les courbes limites d’efficacité de diffusion C1, C2, il faut prendre le rayon a le plus grand des particules de matière 114 (référencé amax sur la ) et le ratio d’indices relatif nr minimum (référencé (n1/ nm)min sur la ) par rapport à la plage Δ1 de longueurs d’onde λ utilisée, en raison des fluctuations d’indice de réfraction nm des particules de matière 114 et des fluctuations d’indice de réfraction n1 de la matière englobante de la couche primaire 111, l’indice de réfraction n1 qui peut varier d’une pièce à l’autre par exemple.
La illustre un premier point P1 qui correspond à des particules de matière 114 qui sont dans un matériau transparent, l’ensemble couche primaire 111 et particules de matière 114 formant un matériau opalescent. Ce premier point P1 est situé dans la zone Ok à gauche de la courbe C1 et par conséquent ce matériau est compatible avec les ondes radars R1 et les ondes radars de retour R2 du capteur radar 10 ; il est transparent aux ondes radars R1, R2 à savoir qu’il les laisse passer et qu’il ne les diffuse pas. Par contre, dans le domaine visible, le matériau qui est opalescent est diffusant.
La illustre un deuxième point P2 qui correspond à des particules de matière 114 qui sont des particules métalliques, l’ensemble couche primaire 111 et particules de matière 114 formant une peinture métallisée. Ce deuxième point P2 dans la zone NOK à droite de la courbe C2 et par conséquent ce matériau n’est pas compatible avec les ondes radars R1 et R2 du capteur radar 10 ; il les diffuse et les absorbe.
Les courbes limites d’efficacité de diffusion C1 et C2 permettent de déterminer des valeurs de rayon a des particules de matière 114 et des valeurs d’indices de réfraction nmdes particules de matière 114, pour que la couche primaire 111 soit très peu diffusante pour les ondes radars R1 mais diffusante dans le domaine du visible. Cela est lié au très grand écart de longueurs d’onde λ du capteur radar 10 et du domaine du visible. On notera que dans un exemple non limitatif la longueur d’onde λ (choisie dans la plage Δ1) est de 3.89mm pour 77GHz alors que dans le domaine du visible les longueurs d’onde sont comprises entre 400nm et 800nm, à savoir environ 10 000 fois plus petite que la longueur d’onde λ du capteur radar 10.
Comme on peut le voir sur la , la zone à gauche de la courbe limite d’efficacité de diffusion C1 référencée OK indique que les particules de matière 114 rendent la couche primaire 111 non diffusantes dans la plage Δ1 de longueurs d’onde λ du capteur radar 10. Les ondes radars R1 sont non impactées. Elles ne vont pas être déviées ni absorbées ni diffusées. La zone à droite de la courbe limite d’efficacité de diffusion C2 référencée NOK indique que les particules de matières 114 diffusent les ondes radars R1 dans la plage Δ1 de longueurs d’onde λ du capteur radar 10. Les ondes radars R1 sont impactées. Elles vont être déviées, absorbées, et diffusées.
On peut ainsi déterminer s’il y aura diffusion ou non pour le capteur radar 10 d’après le facteur d’efficacité d’extinction Qext et les courbes limites d’efficacité de diffusion C1 et C2. Grâce aux courbes limites d’efficacité de diffusion C1 et C2, on peut déterminer des valeurs du rayon a, et des valeurs d’indice de réfraction nmdes particules de matière 114 de sorte à ce qu’il n’y ait pas diffusion dans la plage Δ1 de longueurs d’onde λ du capteur radar 10 et que les ondes radars R1 ne soient pas impactées. Cela revient à déterminer des valeurs du rayon a, et des valeurs d’indice de réfraction nmdes particules de matières 114 de sorte qu’il y ait uniquement diffusion dans le domaine visible. Les valeurs d’indice de réfraction nm sont déterminées à partir des valeurs du ratio d’indices relatif nr.
Ainsi, on obtient une couche primaire 111 avec des particules de matière 114 qui est compatible avec les ondes radars R1. Cet ensemble couche primaire 111 et particules de matière 114 lorsqu’il est recouvert par la couche secondaire 112 doit avoir un indice équivalent neqsensiblement égal à l’indice de réfraction secondaire n2 de la matière de la couche secondaire 112 lorsque la couche primaire 111 comporte un relief 1110 sur la face commune avec la couche secondaire 112.
Ainsi, on détermine le rayon a des particules de matière 114 et leur(s) indice(s) de réfraction nmde sorte que l’indice de réfraction secondaire n2 soit sensiblement égal à l’indice de réfraction équivalent neqpour qu’il n’y ait pas de déviation des ondes radars R1 et des ondes de retour R2, et de sorte que la couche primaire 111 soit uniquement diffusante dans le domaine du visible.
Dans un premier mode de réalisation non limitatif illustré sur la , la couche primaire 111 comprend des particules de matière 114 de même rayon a et dans un même matériau ou dans des matériaux d’indices de réfraction nm identiques. La formule [Math1] est alors applicable.
Dans un deuxième mode de réalisation non limitatif illustré sur la , la couche primaire 111 comprend des particules de matière 114 de rayons a différents. Soit, les particules de matière 114 sont dans un même matériau, soit, elles sont dans des matériaux différents avec des indices des réfractions nm différents. Ainsi, dans le cas où les particules de matière 114 sont d’indice nm compris entre nmmin et nmmax et de rayons compris entre amin et amax aléatoirement selon deux distributions uniformes, à savoir tous les indices dans l'intervalle [nmmin, nmmax] sont d’égale probabilité et tous les rayons dans l'intervalle [amin, amax] sont d’égale probabilité, alors on a :
Avec :
Dans un mode de réalisation non limitatif illustré sur la , la couche primaire 111 est recouverte d’une couche de peinture 115 qui s’étend tout autour du relief 1110. Dans le mode de réalisation non limitatif, la couche de peinture 115 s’étend ainsi sur une grande partie de la surface S1’ de la couche primaire 111. Dans un exemple non limitatif, la peinture est une peinture métallique opaque. La peinture 115 permet de bien délimiter le relief 1110 et permet de faciliter la perception dans le domaine du visible, à savoir pour l’œil. Cela permet également d’avoir un effet esthétique. Dans un mode de réalisation non limitatif, la couche de peinture 115 possède un indice de réfraction tertiaire n3 sensiblement égal à l’indice de réfraction équivalent neq et à l’indice de réfraction secondaire n2.
Bien entendu la description de l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et au domaine décrit ci-dessus. Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, le capteur radar 10 comprend plus d’une antenne émettrice 100 et plus de deux antennes réceptrices 101. Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, l’agencement de couches 11 comprend plus de deux couches secondaires 112. Ainsi, l’agencement de couches 11 peut comprendre d’autres couches secondaires 112. Ainsi, dans des exemples non limitatifs, les autres couches secondaires 112 sont une couche diffusante, et/ou une couche réfléchissante, et/ou une couche opaque. Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, l’agencement de couches 11 est un radôme peint. Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, les particules de matière 114 sont dans des matériaux différents avec des indices des réfractions nmdifférents.
Ainsi, l’invention décrite présente notamment les avantages suivants :
- elle évite aux ondes R1 d’être déviées en raison du relief 1110 de la couche primaire 111,
- elle permet de rendre visible le relief 1110 pour un observateur extérieur au véhicule 2, que la couche primaire 111 soit éclairée ou non par des sources de lumière.
- elle évite aux ondes R1 d’être déviées en raison du relief 1110 de la couche primaire 111,
- elle permet de rendre visible le relief 1110 pour un observateur extérieur au véhicule 2, que la couche primaire 111 soit éclairée ou non par des sources de lumière.
Claims (9)
- Ensemble de véhicule (1) pour véhicule (2), ledit ensemble de véhicule (1) étant configuré pour détecter un objet (3) et comprenant :
- un capteur (10) configuré pour émettre des ondes (R1) dans une plage (Δ1) de longueurs d’onde (λ),
- un agencement de couches (11) comprenant une couche primaire (111) avec un indice de réfraction primaire (n1) disposée en regard dudit capteur (10), ladite couche primaire (111) comprenant une surface d’entrée (S1) des ondes (R1) et présentant un relief (1110) sur une surface opposée (S1’) à la surface d’entrée (S1), et une couche secondaire (112) avec un indice de réfraction secondaire (n2), adjacente à ladite couche primaire (111) et comprenant une surface de sortie (S2) des ondes (R1),
- caractérisé en ce que ladite couche primaire (111) comprend des particules de matière (114) d’indice de réfraction (nm) différent de l’indice de réfraction primaire (n1) qui la rendent diffusante dans le domaine du visible, et en ce que l’indice de réfraction secondaire (n2) est sensiblement égal dans la plage (Δ1) de longueurs d’onde (λ) du capteur radar (10) à un indice de réfraction équivalent (neq) de la couche primaire (111) avec les particules de matière (114). - Ensemble de véhicule (1) selon la revendication 1, selon lequel ledit capteur (10) est un capteur radar ou une caméra infrarouge thermique.
- Ensemble de véhicule (1) selon la revendication précédente, selon lequel ledit capteur radar (10) est un capteur radar à ondes millimétriques ou hyperfréquences ou micro-ondes.
- Ensemble de véhicule (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel lesdites particules de matière (114) comprennent un rayon (a) inférieur à 100 micromètres.
- Ensemble de véhicule (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel ladite couche primaire (111) est recouverte d’une couche de peinture (115) d’indice de réfraction tertiaire (n3) s’étendant autour dudit relief (1110).
- Ensemble de véhicule (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel ladite couche primaire (111) est une couche optique et ladite couche secondaire (112) est une glace de sortie.
- Ensemble de véhicule (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel l’agencement de couches (11) forme un logo illuminé ou non.
- Agencement de couches (11) disposé en regard d’un capteur (10), ledit capteur (10) étant configuré pour émettre des ondes (R1) dans une plage (Δ1) de longueurs d’onde (λ), ledit agencement de couches (11) comprenant une couche primaire (111) avec un indice de réfraction primaire (n1) disposée en regard dudit capteur (10) et comprenant une surface d’entrée (S1) des ondes (R1) et présentant un relief (1110) sur une surface opposée (S1’) à la surface d’entrée (S1), et une couche secondaire (112) avec un indice de réfraction secondaire (n2), adjacente à ladite couche primaire (111) et comprenant une surface de sortie (S2) des ondes (R1),
- caractérisé en ce que ladite couche primaire (111) comprend des particules de matière (114) d’indice de réfraction (nm) différent de l’indice de réfraction primaire (n1) qui la rendent diffusante dans le domaine du visible et en ce que l’indice de réfraction secondaire (n2) est sensiblement égal dans la plage (Δ1) de longueurs d’onde (λ) du capteur radar (10) à un indice de réfraction équivalent (neq) de la couche primaire (111) avec les particules de matière (114). - Agencement de couches (11) selon la revendication précédente, selon lequel ledit agencement de couches forme un logo illuminé ou non.
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2021
- 2021-02-12 FR FR2101350A patent/FR3119896B1/fr active Active
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