FR3140228A1 - Système de détection et/ou de communication d’un véhicule automobile comportant un module d’émission et un module de réception d’un faisceau lumineux - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un système (1) comportant un module d’émission (2) comportant un module lumineux (21) apte à émettre un faisceau lumineux (F1) dont le spectre présente au moins une portion dans le spectre visible et un dispositif polariseur linéaire (25) agencé pour polariser ledit faisceau lumineux émis selon une direction de polarisation donnée (P), un module de réception (3) apte à recevoir un faisceau lumineux (F2), dans lequel le module de réception comporte un module d’acquisition élémentaire (32) comprenant un photodétecteur (32a) apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique, caractérisé en ce que le module de réception comporte un filtre polariseur linéaire (34) agencé pour transmettre uniquement vers le module d’acquisition élémentaire la composante dudit faisceau lumineux reçu polarisée selon ladite direction de polarisation donnée. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Système de détection et/ou de communication d’un véhicule automobile comportant un module d’émission et un module de réception d’un faisceau lumineux

L’invention concerne le domaine de l’éclairage automobile et des fonctions de transmission de données au moyen de la lumière émise par un système d’éclairage automobile. Plus précisément, l’invention concerne un système d’un véhicule automobile pour la réception de données transmises par un faisceau lumineux.

Il est connu, dans le domaine automobile, d’utiliser un faisceau lumineux émis par un module lumineux pour réaliser une fonction photométrique donnée, et pour en prime transmettre des données.

De façon classique, la source lumineuse permettant l’émission de ce faisceau lumineux est contrôlée par un signal électrique modulé en largeur d’impulsion, ou PWM (de l’anglais « Pulse Width Modulation »). La source lumineuse est ainsi périodiquement activée et désactivée par ce signal PWM, de sorte que le faisceau lumineux émis soit composé d’impulsions lumineuses se succédant avec une fréquence suffisamment élevée pour que l’œil humain ne les distingue plus. L’intensité du faisceau lumineux émis est fonction du rapport cyclique de ce signal PWM, de sorte qu’il soit possible de la contrôler en ajustant ce rapport cyclique. Il est alors possible de moduler ce signal PWM à l’aide d’une séquence de données de sorte que cette séquence de données soit transportée par le faisceau lumineux. De la sorte, le faisceau lumineux peut conserver sa fonction originelle, à savoir réaliser une fonction photométrique, tout en permettant le transport de la séquence de données. Ce type de technologie est connu par exemple sous le nom VLC (de l’anglais « Visible Light Communication » ou communication par la lumière visible), voire sous le nom de LiFi (de l’anglais Light Fidelity).

Ainsi, au-delà de la réalisation d’une ou plusieurs fonctions photométriques, comme un feu diurne ou un éclairage de type croisement, diverses fonctions peuvent être mises en œuvre par ce type de module lumineux. Par exemple, le module lumineux peut ainsi être intégré à un module d’émission capable de réaliser des fonctions de communication d’une séquence de données avec un autre véhicule ou avec une infrastructure qui est équipé d’un module de réception capable de démoduler le faisceau lumineux qu’il reçoit pour en extraire la séquence de données. Dans un autre exemple, le projecteur comportant le module d’émission peut être équipé d’un module de réception afin de recevoir le faisceau lumineux émis, après réflexion sur un objet au voisinage du véhicule. On peut alors, par démodulation et extraction de la séquence de données émises, déterminer le temps de vol du faisceau lumineux émis et donc évaluer la distance séparant le véhicule de l’objet.

Toutefois, ce type de système basé sur l’utilisation d’un module d’émission capable à la fois de réaliser une fonction lumineuse photométrique et une transmission de données présente un inconvénient. En effet, le module de réception destiné à recevoir le faisceau lumineux transportant les données, qu’il soit agencé dans le même véhicule ou dans un autre véhicule, doit comporter au moins un photodétecteur pour convertir ce faisceau lumineux en un signal électrique afin de démoduler ce signal et en extraire une séquence de données.

Or, dans certaines conditions, ce photodétecteur peut voir son rapport signal à bruit être fortement dégradé. C’est notamment le cas dans des conditions importantes d’ensoleillement. En effet, dans de telles conditions, l’éclairement du soleil, dans le spectre visible dans lequel opère la source lumineuse du module d’émission, peut être sensiblement supérieur à celui du faisceau lumineux reçu, de sorte à entrainer une saturation du photodétecteur. Dans cet état, le photodétecteur passe dans un état de fonctionnement non linéaire et se retrouve incapable de convertir de façon convenable le faisceau lumineux en un signal électrique qu’il soit possible de démoduler sans perte d’information.

Il existe ainsi un besoin pour un système capable de transmettre une séquence de données, depuis un module d’émission intégrant un module lumineux participant à la réalisation d’une fonction photométrique vers un module d’acquisition, et dont le rapport signal à bruit soit optimal dans toutes les conditions météorologiques, y compris en cas d’ensoleillement important.

La présente invention se place dans ce contexte, et vise à répondre à ce besoin.

A ces fins, l’invention a pour objet un système d’un véhicule automobile, comportant :

1. un module d’émission comportant un module lumineux apte à émettre un faisceau lumineux dont le spectre présente au moins une portion dans le spectre visible et un dispositif polariseur linéaire agencé pour polariser ledit faisceau lumineux émis selon une direction de polarisation donnée,
2. un module de réception apte à recevoir un faisceau lumineux, dans lequel le module de réception comporte un module d’acquisition élémentaire comprenant un photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique, caractérisé en ce que le module de réception comporte un filtre polariseur linéaire agencé pour transmettre uniquement vers le module d’acquisition élémentaire la composante dudit faisceau lumineux reçu polarisée selon ladite direction de polarisation donnée.

Comme indiqué ci-dessus, dans des conditions d’ensoleillement important, la lumière du soleil vient s’ajouter à la lumière émise par un module d’émission, ce qui peut causer une saturation du ou des photodétecteurs du module de réception. Toutefois, la lumière du soleil n’est globalement pas ou peu polarisée. En d’autres termes, la moitié de cette lumière est polarisée selon une direction de polarisation P tandis que l’autre moitié de cette lumière est polarisée selon l’autre direction de polarisation S.

Par ailleurs, une lumière polarisée linéairement conserve sa polarisation après réflexion, spéculaire, sur une surface. Or, les différents cas d’usage considérés par l’invention visent soit une transmission sans réflexion de la lumière, pour le cas de fonctions de communication, soit des réflexions spéculaires sur des surfaces d’objets à détecter.

Dès lors, on comprend que le faisceau lumineux reçu par le module de réception est composé de lumière polarisée selon ladite direction de polarisation donnée par le dispositif polariseur linéaire et, dans le cas d’ensoleillement important, de lumière non polarisée. Le filtre polariseur linéaire permet alors d’éliminer la composante de la lumière solaire polarisée selon l’autre direction de polarisation, de sorte que la quantité de lumière solaire arrivant sur le photodétecteur est divisée par deux. On évite ainsi la saturation du ou des photodétecteurs du module de réception en cas d’ensoleillement important et le rapport signal à bruit est ainsi multiplié par deux.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le module lumineux apte à émettre un faisceau lumineux dont le spectre présente un pic à une longueur d’onde dans le visible, notamment comprise entre 400 nm et 500 nm. Avantageusement, le module lumineux comporte une source lumineuse comprenant un générateur à semi-conducteur apte à émettre un faisceau lumineux élémentaire, notamment dont le spectre présente un pic à une longueur d’onde dans le visible, et un élément photoluminescent apte à convertir ledit faisceau lumineux élémentaire pour obtenir ledit faisceau lumineux.

Le semi-conducteur pourra par exemple être un nitrure de gallium, ou encore GaN, apte à émettre, par électroluminescence et en réponse à un courant électrique le traversant, des rayons de lumière bleue. L’élément photoluminescent pourra par exemple être sous la forme d’une résine comportant un grenat d’yttrium et d’aluminium dopé au cérium, ou CE:YAG, apte à absorber de la lumière bleue et, par photoluminescence et en réponse à l’excitation réalisée par cette lumière, à émettre des rayons de lumière jaune. L’élément photoluminescent est disposé sur le générateur de sorte qu’une partie des rayons de lumière bleue excite cet élément pour qu’il émette, par photoluminescence des rayons de lumière jaune. L’autre partie des rayons de lumière bleue traverse cet élément. Ainsi, la source lumineuse émet simultanément, lorsqu’elle est alimentée électriquement, des rayons de lumière bleue et jaune, la lumière ainsi formée apparaissant blanche pour l’œil humain.

La source lumineuse pourra ainsi être une source de type laser, une diode électroluminescente, une diode laser à cavité verticale émettant par la surface, également appelée VCSEL (de l’anglais « Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser ») ou encore une diode superluminescente ou SLED (de l’anglais « Superluminescent diode »).

Avantageusement, le module lumineux pourra comporter une unité optique agencée pour projeter les rayons lumineux émis par la source lumineuse pour former ledit faisceau lumineux. On pourra prévoir que le dispositif polariseur linéaire soit disposé entre la source lumineuse et l’unité optique ou qu’il soit disposé en aval de ladite unité optique.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le dispositif polariseur linéaire comporte une lame semi-réfléchissante agencée en aval du module lumineux et inclinée selon l’angle de Brewster vis-à-vis de l’axe d’émission dudit module lumineux.

Dans un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif polariseur linéaire comporte un polariseur à grille.

Si on le souhaite, le dispositif polariseur linéaire peut comporter un polariseur linéaire agencé pour transmettre une partie du faisceau lumineux émis en la polarisant selon ladite direction de polarisation donnée et pour réfléchir une autre partie du faisceau lumineux émis en la polarisant selon l’autre direction de polarisation et un élément optique à retard agencé pour recevoir ladite autre partie et pour la polariser selon ladite direction de polarisation donnée. On entend par élément optique à retard un élément optique capable d’introduire un retard de phase entre les composantes P et S de la lumière, et en l’occurrence un retard de phase de 180°, ce qui permet ainsi de modifier la direction de polarisation d’une lumière polarisée linéairement. On peut ainsi polariser selon la même composante, sensiblement la totalité de la lumière émise par le module lumineux et donc maximiser le rendement du dispositif polariseur linéaire.

Dans cet exemple, le polariseur linéaire pourra être une lame semi-réfléchissante inclinée selon l’angle de Brewster vis-à-vis de l’axe d’émission du module lumineux ou un polariseur à grille. L’élément optique à retard pourra par exemple être une lame demi-onde ou encore une paire de prismes de Fresnel en losange. Le cas échéant, le dispositif polariseur linéaire pourra comporter au moins un élément optique de déviation, comme un miroir plan, agencé en aval du polariseur linéaire ou entre le polariseur linéaire et l’élément optique à retard ou en aval de l’élément optique à retard, de sorte que ladite partie du faisceau lumineux transmise par le polariseur linéaire et ladite partie polarisée par l’élément optique à retard soient émises dans une même direction.

De préférence, le premier dispositif polariseur linéaire est agencé pour polariser ledit faisceau lumineux émis selon la direction de polarisation P.

Il a en effet été constaté que, dans certaines conditions, la lumière solaire peut être polarisée selon un direction de polarisation S. C’est par exemple le cas lorsque le soleil est rasant, à l’aube ou au crépuscule, et que sa lumière est réfléchie par une surface réfléchissante inclinée selon l’angle de Brewster, comme une flaque d’eau. Dans ces conditions, il est donc avantageux de privilégier une polarisation du faisceau lumineux émis selon la direction de polarisation P afin d’éviter une saturation du photodétecteur.

Avantageusement, on pourra prévoir que le filtre polariseur linéaire comporte un polariseur linéaire comme une lame semi-réfléchissante inclinée selon l’angle de Brewster vis-à-vis de l’axe optique du module de réception ou un polariseur à grille, ledit polariseur linéaire étant agencé en amont du module d’acquisition élémentaire.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le module de réception comporte une pluralité de modules d’acquisition élémentaires comprenant chacun un photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique.

Par exemple, l’ensemble des photodétecteurs peut former un capteur, par exemple un unique composant électronique.

Avantageusement, le photodétecteur du ou de chaque module d’acquisition élémentaire est une photodiode à avalanche. Ce type de photodétecteur est également connu sous le nom de SPAD, de l’anglais « Single-Photon Avalanche Diode ». L’ensemble des photodiodes à avalanche peut ainsi former un photomultiplicateur sur silicium ou SiPM (de l’anglais « Silicon PhotoMultiplier »). Ce type de photodétecteur permet de détecter l’incidence d’un seul photon avec un gain important, par exemple de l’ordre de 10⁶, et donc de pallier les dégradations du rapport signal-à-bruit dues aux conditions externes ou encore aux absorptions des filtres.

Selon un exemple de réalisation de l’invention, le module de réception peut comporter une unité optique agencée devant le module d’acquisition élémentaire. On pourra prévoir que le filtre polariseur linéaire soit disposé entre le module d’acquisition élémentaire et l’unité optique ou qu’il soit disposé en amont de ladite unité optique.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le module d’émission comporte une unité de modulation apte à recevoir une séquence de données et agencée pour moduler ledit faisceau lumineux émis à partir de la séquence de données reçues et le module de réception comporte une unité de démodulation reliée au photodétecteur et agencée pour extraire une séquence de données depuis un signal électrique converti par ce photodétecteur.

Avantageusement, l’unité de modulation est agencée pour générer un signal de contrôle modulé en largeur d’impulsion, pour moduler ledit signal de contrôle à partir de la séquence de données reçue et pour contrôler l’émission dudit faisceau lumineux par le module lumineux à partir du signal de contrôle modulé. Par exemple, l’unité de modulation pourra être agencée pour convertir ladite séquence de données reçue en un signal modulant et pour moduler, par exemple en amplitude, en fréquence ou en phase, le signal de contrôle avec ce signal modulant.

Le cas échéant, l’unité de modulation peut être agencée pour contrôler la source lumineuse du module lumineux, et notamment une alimentation électrique fournie à cette source lumineuse, pour moduler le faisceau lumineux.

Avantageusement, le système comporte une unité de calcul agencée pour détecter, dans une séquence de données extraite par l’unité de démodulation depuis un signal électrique converti par le photodétecteur à partir d’un faisceau lumineux reçu par le module de réception, la présence d’une séquence de données modulant le faisceau lumineux émis par le module d’émission et pour déterminer un temps de vol séparant l’émission dudit faisceau lumineux émis de la réception dudit faisceau lumineux reçu.

Avantageusement, le module d’émission est agencé de sorte que le faisceau lumineux participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d’une fonction photométrique réglementaire prédéterminée. Il pourra par exemple s’agit d’un feu diurne ou DRL (de l’anglais « Daytime Running Lamp »), lequel présente comme avantage d’être émis dans un champ large avec une intensité faible.

Avantageusement, le module de réception et le module d’émission sont agencés dans un projecteur avant du véhicule automobile.

L’invention a également pour objet un projecteur avant d’un véhicule automobile comportant un module de réception et un module d’émission d’un système selon l’invention.

La présente invention est maintenant décrite à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent :

représente, schématiquement et partiellement, une vue d’un système d’un véhicule automobile selon un exemple de réalisation de l’invention ;

représente, schématiquement et partiellement, un exemple de réalisation d’un dispositif polariseur linéaire du système de la .

Dans la description qui suit, les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.

On a représenté en un système 1 d’un véhicule automobile selon un exemple de réalisation de l’invention.

Le système 1 comporte un module d’émission 2 agencé pour émettre un faisceau lumineux F1 et un module de réception 3 destiné à recevoir un faisceau lumineux F2.

Dans l’exemple décrit, le module d’émission 2 et le module de réception 3 sont agencés dans un même projecteur avant du véhicule automobile. On pourra prévoir que les modules 2 et 3 soient agencés en différents endroits du véhicule automobile, sans sortir du cadre de la présente invention.

Le module d’émission 2 comporte un module lumineux 21 et une unité de modulation 22.

Le module lumineux 2 est agencé pour que le faisceau lumineux F1, qu’il émet, présente un spectre électromagnétique S dont au moins une portion est située dans le spectre visible. Comme représenté en , le spectre S présente un pic d’intensité P1, ou raie, dans le bleu à 450 nm. On notera qu’il est possible que le spectre S présente d’autres pics d’intensité, dans le visible et/ou dans l’infrarouge.

Afin d’émettre ce faisceau lumineux F1, le module lumineux 21 comporte une source lumineuse 23 apte à émettre des rayons lumineux et une unité optique 24 agencée pour projeter ces rayons lumineux pour former le faisceau lumineux F1. Dans l’invention, l’unité optique 24 pourra indifféremment comporter un ou plusieurs réflecteurs, une ou plusieurs lentilles, un ou plusieurs diaphragmes ou un ou plusieurs collimateurs ou encore une combinaison de plusieurs de ces éléments optiques.

La source lumineuse 23 comporte par exemple un générateur à semi-conducteur (non représenté), par exemple un nitrure de gallium ou encore GaN, apte à émettre, par électroluminescence et en réponse à un courant électrique le traversant, des rayons de lumière bleue avec un pic d’émission à 450 nm. La source lumineuse comporte également un élément photoluminescent, sous la forme d’une résine comportant un grenat d’yttrium et d’aluminium dopé au cérium, ou CE:YAG, apte à absorber de la lumière bleue et, par photoluminescence et en réponse à l’excitation réalisée par cette lumière, à émettre des rayons de lumière jaune.

L’élément photoluminescent est disposé sur le générateur de sorte qu’une partie des rayons de lumière bleue excite cet élément pour qu’il émette, par photoluminescence des rayons de lumière jaune. L’autre partie des rayons de lumière bleue traverse cet élément. Ainsi, la source lumineuse 23 émet simultanément, lorsqu’elle est alimentée électriquement, des rayons de lumière bleue et jaune, la lumière ainsi formée apparaissant blanche pour l’œil humain.

Dans la mesure où le faisceau lumineux F1 est composé, partiellement ou totalement, de lumière blanche, il est possible d’employer ce faisceau lumineux F1 pour participer, partiellement ou totalement, à la réalisation d’une fonction photométrique, notamment réglementaire, prédéterminée. Dans ce cas, l’unité optique 24 est agencée pour mettre en forme ce faisceau lumineux F1 de sorte que sa distribution photométrique satisfasse les exigences de ladite fonction. On pourra par exemple prévoir que le faisceau lumineux F1 participe à la réalisation d’une fonction de type feu diurne, ou DRL.

En plus de cette fonction photométrique, le faisceau lumineux F1 permet au système 1 réaliser des fonctions de détection et d’évaluation de la position d’un obstacle sur la route et/ou de communication avec un autre véhicule ou avec une infrastructure routière.

L’unité de modulation 22 est apte à recevoir une séquence de données, par exemple prédéterminée dans le cadre d’un usage de détection et d’évaluation de la position d’un obstacle, la séquence étant dans ce cas stockée dans une mémoire du système 1 (non représentée) ou, en variante, générée par un calculateur du système 1 (non représenté) pour communiquer avec un système identique à celui de la prévu dans un autre véhicule ou dans une infrastructure routière.

L’unité de modulation 22 est agencée pour moduler le faisceau lumineux F1 émis par le module lumineux 21, à partir de cette séquence de données, par exemple en contrôlant l’alimentation électrique fournie à la source lumineuse 23.

A ces fins, l’unité de modulation 22 comporte un générateur d’un signal de contrôle modulé en largeur d’impulsion. Ce signal de contrôle permet de contrôler une alimentation à découpage (non représenté) de la source lumineuse 23. De façon classique, le rapport cyclique de ce signal de contrôle, fixé par l’unité de modulation 22, permet ainsi de contrôler la puissance électrique moyenne fournie à la source lumineuse 23, et donc de contrôler l’intensité lumineuse du faisceau lumineux F1, de sorte à satisfaire les exigences de la fonction photométrique qu’il réalise.

Dans l’exemple décrit, l’unité de modulation 22 est agencée pour convertir la séquence de données en un signal modulant et pour moduler le signal de contrôle initial à l’aide de ce signal modulant. On notera que plusieurs types de modulation peuvent être indifféremment employés dans le cadre de la présente invention, et notamment une modulation tout-ou-rien (ou OOK de l’anglais « On Off Keying »), une modulation en codage d’impulsion (ou PCM de l’anglais « Pulse Code Modulation »), une modulation en amplitude d’impulsion (ou PAM de l’anglais « Pulse Amplitude Modulation »), une modulation en largeur d’impulsion (ou PWM de l’anglais « Pulse Width Modulation ») ou encore une modulation en position d’impulsion (ou PPM de l’anglais « Pulse Position Modulation »).

Dans le cas d’un usage de détection et d’évaluation de la position d’un obstacle, on pourra prévoir que la séquence de données soit un signal binaire présentant différentes caractéristiques prédéterminées, comme notamment un pic d’autocorrélation pour un décalage temporel nul et/ou des valeurs d’autocorrélation faibles pour un décalage temporel non nul et/ou une longueur importante, ces caractéristiques permettant d’améliorer le rapport signal à bruit du système, et/ou un poids de Hamming tel que le niveau d’intensité lumineuse moyen du faisceau lumineux émis reste sensiblement inchangé lors de sa modulation avec la séquence de données. Une telle séquence pourra par exemple être générée au moyen d’un algorithme de génération de code aléatoire ou de code pseudo aléatoire.

Le faisceau lumineux F1 ainsi émis est composé d’un train d’impulsions lumineuses se succédant avec une fréquence suffisamment élevée, par exemple supérieure à de 30 MHz, notamment comprise entre 50 MHz et 100 MHz, pour que l’œil humain ne les distingue plus. Par ailleurs, l’amplitude, la largeur et/ou la position de chaque impulsion au regard de la période permet au faisceau lumineux F1 de transporter la séquence de données vers le module de réception 3.

Le module de réception 3 comporte une unité optique 31, en aval de laquelle sont prévus une pluralité de modules d’acquisition élémentaires 32. Le module de réception 3 comporte par ailleurs une unité de démodulation 33.

Chacun des modules d’acquisition élémentaires 32 comporte un photodétecteur 32a. Le faisceau lumineux F2 reçu par le module de réception 3 est ainsi concentré par l’unité optique 31 sur l’un ou plusieurs des photodétecteurs 32a.

Le faisceau lumineux F2 pourra indifféremment être le faisceau lumineux F1 émis par le module d’émission 2 et réfléchi par un obstacle ou un objet, situé dans l’environnement du véhicule, vers le module de réception 3, ou un faisceau lumineux émis par un module d’émission d’un système d’un autre véhicule ou d’une infrastructure routière équipé d’un module d’émission semblable au module 2.

Les photodétecteurs 32a sont identiques et sont chacun formés par une photodiode à avalanche d’un photomultiplicateur sur silicium. Ces photodiodes sont réparties de façon matricielle. On notera que les dimensions des photodétecteurs 32a sont de l’ordre du micromètre. L’ensemble forme ainsi un capteur dont la résolution spatiale de réception est de l’ordre de 0,1°, et dont les capacités de détection, du fait de l’utilisation de photodiodes à avalanche, sont particulièrement importantes, même en cas de conditions d’acquisition dégradées.

Chacun des photodétecteurs convertit la portion du faisceau lumineux F2 qu’il reçoit, en un signal électrique qu’il transmet à l’unité de démodulation 33, laquelle peut alors en extraire une séquence de données.

Dans le cas où le système 1 met en œuvre une fonction de communication, cette séquence de données peut alors être transmise à un calculateur du véhicule pour y être interprétée, décodée et/ou transmise à un équipement ou à un utilisateur du véhicule.

Dans le cas où le système 1 met en œuvre une fonction de détection et d’évaluation de la position d’un objet ou d’un obstacle, cette séquence de données peut être transmise à une unité de calcul 4 du système 1. Cette unité de calcul 4 peut ainsi y détecter la présence d’une séquence de données prédéterminée avec laquelle l’unité de modulation 22 à moduler le faisceau lumineux F1 émis par le module lumineux 21. Dans ce cas, l’unité de calcul peut déterminer un temps de vol séparant l’émission du faisceau lumineux F1 de la réception du faisceau lumineux F2.

Lorsque les conditions d’ensoleillement au voisinage du véhicule sont particulièrement importantes, la lumière du soleil vient ainsi s’ajouter au faisceau lumineux F2 reçu par le module de réception 3. L’éclairement du soleil, dans le spectre visible, est sensiblement supérieur à celui d’une fonction photométrique comme un feu diurne.

Dès lors, le faisceau lumineux F2 reçu par le module de réception 3 se compose d’une part du faisceau lumineux F1 émis par le module d’émission 2, ou par un autre module d’émission semblable, et de la lumière solaire. Les niveaux d’intensité de ce faisceau F2 dépassent largement ceux du faisceau F1 pour les plages de longueur d’onde du domaine visible.

Afin d’éviter une saturation des photodétecteurs 32a, le module d’émission 2 comporte un dispositif polariseur linéaire 25.

Dans l’exemple décrit, le dispositif polariseur linéaire 25 est disposé entre la source lumineuse 23 et l’unité optique 24. On pourra prévoir d’agencer ce dispositif 25 en d’autres endroits du module d’émission, comme en aval de l’unité optique 24, sans sortir du cadre de la présente invention.

Ce dispositif polariseur linéaire 25 est agencé pour polariser la lumière du faisceau F1 selon une direction de polarisation privilégiée, à savoir la direction P.

On a représenté en un dispositif polariseur linéaire 25, selon un exemple de réalisation de l’invention.

Le dispositif 25 comporte un polariseur linéaire 25a, réalisé sous la forme d’une lame semi-réfléchissante agencée en amont de la source lumineuse 23 et inclinée selon l’angle de Brewster vis-à-vis de l’axe d’émission de cette source lumineuse 23. Le polariseur linéaire 25a est ainsi apte à transmettre une partie de la lumière émise par la source lumineuse 23, en la polarisant selon la direction de polarisation P, et à réfléchir l’autre partie de cette lumière en la polarisant selon la direction de polarisation S.

Un miroir plan 25b est agencé en aval de la lumière réfléchie par la lame 25a pour réfléchir cette lumière dans la même direction que la lumière transmise par la lame 25a.

Une lame demi-onde 25c est agencée en aval du miroir plan 25b. Cette lame demi-onde 25c est apte à introduire un retard de phase de 180° entre les composantes P et S de la lumière. La lumière réfléchie par le miroir plan 25b étant polarisée globalement selon la direction S, elle est ainsi polarisée, en sortie de la lame demi-onde 25c, selon la direction P.

On comprend ainsi que le dispositif 25 décrit en permet de polariser sensiblement la totalité de la lumière émise par la source lumineuse 23 selon la direction P.

On pourra concevoir d’autres modes de réalisation du dispositif 25, par exemple en utilisant d’autres composants optiques, comme des polariseurs à grille ou des prismes de Fresnel en losange. On pourra également simplifier la conception du dispositif 25, en utilisant un seul et unique polariseur linéaire. On pourra encore concevoir le dispositif 25 pour polariser la lumière de la source 25 selon la direction S plutôt que la direction P.

Comme montré en , la lumière du faisceau lumineux F1 est ainsi sensiblement polarisée selon la direction de polarisation P. Dès lors, lorsque ce faisceau lumineux F1 est réfléchi par un obstacle avec une réflexion spéculaire, il conserve sa polarisation. En d’autres termes, la composante du faisceau lumineux F2 reçu par le module de réception 3, qui correspond au faisceau lumineux F1 émis par le module d’émission 2, ou par un autre module d’émission semblable, est polarisée selon la direction P.

En revanche, la lumière du soleil n’est globalement pas ou peu polarisée. En d’autres termes, la composante du faisceau lumineux F2 correspondant à la lumière du soleil est polarisée, pour moitié, selon la direction de polarisation P, et pour l’autre moitié, selon l’autre direction de polarisation S.

Le module de réception 3 comporte ainsi un filtre polariseur linéaire 34. Dans l’exemple décrit, le filtre polariseur linéaire 34 est disposé entre l’unité optique 31 et les modules d’acquisition élémentaires 32. On pourra prévoir d’agencer ce dispositif 25 en d’autres endroits du module de réception, comme en amont de l’unité optique 31, sans sortir du cadre de la présente invention.

Le filtre 34 est agencé pour transmettre uniquement vers les modules d’acquisition élémentaires 32 la composante dudit faisceau lumineux F2 qui est polarisée selon la même direction de polarisation que celle du faisceau lumineux F1.

On pourra prévoir que le filtre polariseur linéaire 34 comporte un polariseur linéaire comme une lame semi-réfléchissante inclinée selon l’angle de Brewster vis-à-vis de l’axe optique de l’unité optique 31 ou un polariseur à grille.

On comprend ainsi que le filtre 34 permet d’éliminer la composante du faisceau lumineux F2 qui est polarisée selon la direction S, laquelle est uniquement due au soleil. De la sorte, seulement la moitié de la lumière du soleil est reçue par les photodétecteurs, de sorte qu’on évite ainsi une saturation de ces photodétecteurs 32a.

La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, à savoir fournir un système d’un véhicule automobile capable de réaliser des fonctions de communication ou de détection à partir de lumière visible et dont le rapport signal à bruit soit optimal quelles que soient les conditions météorologiques, y compris en cas d’ensoleillement important. Ces objectifs sont notamment atteints à l’aide d’un module d’émission et d’un module de réception équipé chacun des dispositifs polariseurs. Ces dispositifs permettent de réduire fortement le rapport signal à bruit lié au soleil, compte tenu du fait que la lumière du soleil n’est pas polarisée.

En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens. En particulier, on pourra prévoir d’employer d’autres types de source lumineuse que celui décrit, comme une diode laser, une VCSEL ou une SLED. On pourra encore prévoir de réaliser d’autres fonctions photométriques que celle décrite, et notamment des fonctions d’éclairage de type croisement ou des fonctions de signalisation de type feu de position. On pourra encore prévoir d’autres configurations du dispositif polariseur linéaire et/ou du filtre polariseur linéaire.

Claims (10)

1. Système (1) d’un véhicule automobile, comportant :

   1. un module d’émission (2) comportant un module lumineux (21) apte à émettre un faisceau lumineux (F1) dont le spectre présente au moins une portion dans le spectre visible et un dispositif polariseur linéaire (25) agencé pour polariser ledit faisceau lumineux émis selon une direction de polarisation donnée (P),
   2. un module de réception (3) apte à recevoir un faisceau lumineux (F2), dans lequel le module de réception comporte un module d’acquisition élémentaire (32) comprenant un photodétecteur (32a) apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique, caractérisé en ce que le module de réception comporte un filtre polariseur linéaire (34) agencé pour transmettre uniquement vers le module d’acquisition élémentaire la composante dudit faisceau lumineux reçu polarisée selon ladite direction de polarisation donnée.
2. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif polariseur linéaire (25) comporte une lame semi-réfléchissante (25a) agencée en aval du module lumineux (21) et inclinée selon l’angle de Brewster vis-à-vis de l’axe d’émission dudit module lumineux.
3. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif polariseur linéaire (25) comporte un polariseur à grille.
4. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif polariseur linéaire (25) comporte un polariseur linéaire (25a) agencé pour transmettre une partie du faisceau lumineux émis (F1) en la polarisant selon ladite direction de polarisation donnée (P) et pour réfléchir une autre partie du faisceau lumineux émis en la polarisant selon l’autre direction de polarisation (S) et un élément optique à retard (25c) agencé pour recevoir ladite autre partie et pour la polariser selon ladite direction de polarisation donnée.
5. Système (1) selon l’une des revendication précédentes, caractérisé en ce que le dispositif polariseur linéaire (25) est agencé pour polariser ledit faisceau lumineux émis (F1) selon la direction de polarisation P.
6. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d’émission (21) comporte une unité de modulation (22) apte à recevoir une séquence de données et agencée pour moduler ledit faisceau lumineux émis (F1) à partir de la séquence de données reçues et en ce que le module de réception (3) comporte une unité de démodulation (33) reliée au photodétecteur (32a) et agencée pour extraire une séquence de données depuis un signal électrique converti par ce photodétecteur.
7. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’unité de modulation (22) est agencée pour générer un signal de contrôle modulé en largeur d’impulsion, pour moduler ledit signal de contrôle à partir de la séquence de données reçue et pour contrôler l’émission dudit faisceau lumineux (F1) par le module lumineux (21) à partir du signal de contrôle modulé.
8. Système (1) selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de calcul (4) agencée pour détecter, dans une séquence de données extraite par l’unité de démodulation (33) depuis un signal électrique converti par le photodétecteur (32a) à partir d’un faisceau lumineux (F2) reçu par le module de réception (3), la présence d’une séquence de données modulant le faisceau lumineux (F1) émis par le module d’émission (2) et pour déterminer un temps de vol séparant l’émission dudit faisceau lumineux émis de la réception dudit faisceau lumineux reçu.
9. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le module d’émission (2) est agencé de sorte que le faisceau lumineux (F1) participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d’une fonction photométrique réglementaire prédéterminée.
10. Système lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en que le module d’émission (2) et le module de réception (3) sont agencés dans un projecteur avant du véhicule automobile.