FR3144308A1 - Système optique pour véhicule comportant des moyens d’émission d’un signal lumineux codé à très haute fréquence - Google Patents
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Abstract
Système optique pour véhicule comportant des moyens d’émission d’un signal lumineux codé à très haute fréquence La présente invention concerne un système optique (1) pour véhicule, comportant un émetteur photonique (41, 42) apte à émettre un signal lumineux (5) codé à haute fréquence vers l’extérieur du véhicule, et un récepteur photonique (11, 12) apte à recevoir un tel signal lumineux (7), le système optique (1) comportant un étage de pré-égalisation (32) ou respectivement un étage de post-égalisation (134) d’un signal électrique à l’origine du signal lumineux émis (5) ou respectivement issu du signal lumineux reçu (7) par le récepteur photonique, l’étage de pré-égalisation ou de post-égalisation présentant une fréquence de coupure comprise dans l’intervalle 5MHz à 200MHz, le système optique (1) comportant des moyens de décodage (14) du signal lumineux reçu (7) par le récepteur photonique, et des moyens de détection d’obstacle utilisant les moyens de décodage (14) du signal lumineux reçu (7). (Figure 1)
Description
La présente invention se rapporte aux domaines de l’automobile et de l’opto-électronique. Elle concerne plus précisément un système optique pour un véhicule.
Dans les véhicules récents, on utilise couramment des ensembles de diodes électroluminescentes pour réaliser les dispositifs d’éclairage externes tels que les phares ou les feux de signalisation. Ces ensembles de diodes fournissent une intensité lumineuse suffisante pour assurer les fonctions d’éclairage réglementaires et assurent un rapport puissance sur consommation avantageux.
Ces ensembles de diodes permettent de plus de réaliser des signatures lumineuses propres à chaque marque de véhicule et sont pressentis comme futurs moyens de communication des véhicules entre eux ou avec les infrastructures routières, en utilisant une technologie de communication optique telle que VLC (pour l’anglais « Visible Light Communication ») par exemple.
En effet la bande passante d’une diode électroluminescente est d’environ 5MHz (MégaHertz) et est donc suffisante pour permettre une communication lumineuse entre véhicules ou entre un véhicule et une infrastructure routière. Cependant, cette bande passante n’est pas adaptée à des applications de type détection d’obstacles. Une telle application est néanmoins réalisée optiquement dans certains véhicules en utilisant une technologie LiDAR (pour l’anglais « Light Detection And Ranging ») à base de capteurs laser permettant une analyse du signal réfléchi sur une bande passante de l’ordre de plusieurs dizaines de MégaHertz. Les systèmes LiDAR embarqués sur les véhicules sont néanmoins très coûteux.
La présente invention vise à remédier au moins en partie aux inconvénients de la technique antérieure en fournissant un système optique pour véhicule à base de diodes électroluminescentes, permettant de détecter des obstacles, et un véhicule associé.
A cette fin, l’invention propose un système optique pour un véhicule, comportant au moins un émetteur photonique apte à émettre un signal lumineux codé à haute fréquence vers l’extérieur du véhicule et un dispositif électronique de contrôle de l’émetteur photonique, au moins un récepteur photonique apte à recevoir un tel signal lumineux arrivant depuis l’extérieur du véhicule et un dispositif électronique de contrôle du récepteur photonique, caractérisé en ce que le dispositif électronique de contrôle de l’émetteur photonique ou du récepteur photonique comporte un étage de pré-égalisation ou respectivement un étage de post-égalisation d’un signal électrique à l’origine d’un signal lumineux émis par l’émetteur photonique ou respectivement issu d’un signal lumineux reçu par le récepteur photonique, l’étage de pré-égalisation ou de post-égalisation présentant une fréquence de coupure comprise dans l’intervalle 5MHz à 200MHz, le système optique comportant des moyens de décodage du signal lumineux reçu par le récepteur photonique, et des moyens de détection d’obstacle utilisant les moyens de décodage du signal lumineux reçu.
Par pré-égalisation ou post-égalisation, on entend dans cette demande un processus d’augmentation de l’amplitude de composantes fréquentielles du signal considéré par rapport à d’autres composantes de ce même signal, préalablement à l’émission de ce signal ou respectivement postérieurement à la réception de ce signal, de manière à élargir la bande passante initiale des composants photoniques considérés vers les hautes fréquences.
Grâce à l’invention, un véhicule implémentant l’invention peut émettre un signal codé à plus de 5MHz, ou recevoir et décoder un tel signal, en utilisant des composants photoniques tels que des diodes électroluminescentes ou des photodiodes, dont la bande passante est élargie par une pré-égalisation du signal électrique appliqué à ces composants photoniques ou respectivement par une post-égalisation du signal électrique issu du signal lumineux reçu par ces composants photoniques.
L’invention permet donc de concevoir un système de détection d’obstacle pour véhicule réutilisant les dispositifs d’éclairage existants du véhicule, ce qui diminue considérablement le coût de cette fonction de détection par rapport à une implémentation utilisant une technologie radar ou LiDAR.
Préférentiellement, la fréquence de coupure est comprise dans l’intervalle 30MHz à 150MHz. Cet intervalle permet d’éviter les interférences avec des systèmes VLC externes se trouvant à proximité du véhicule, et fonctionnant à plus basse fréquence ou au contraire à plus haute fréquence pour d’autres types d’applications.
Préférentiellement encore, l’étage de pré-égalisation ou de post-égalisation comporte un filtre passe-bande du premier ordre. Un tel filtre est peu coûteux et apporte peu de distorsion au signal émis.
Par exemple dans un premier mode de réalisation de l’invention, le filtre passe-bande du premier ordre de l’étage de pré-égalisation ou de post-égalisation comporte une borne d’entrée et une borne de sortie distinctes d’une masse du dispositif électronique de contrôle de l’émetteur photonique ou respectivement du récepteur photonique, une première résistance connectée à la borne d’entrée et à la borne de sortie, une capacité connectée en parallèle de la première résistance, et une deuxième résistance connectée entre la borne de sortie et la masse du dispositif électronique de contrôle de l’émetteur photonique ou respectivement du récepteur photonique. Par « connecté » on entend directement connecté c’est-à-dire relié uniquement par des conducteurs de résistance nulle ou quasi-nulle. La première résistance est de l’ordre de quelques kiloohms (kΩ), par exemple de 2000 à 3000 Ohms, la deuxième résistance de l’ordre de quelques centaines d’Ohms, par exemple de 200 à 500 Ohms, et la capacité de l’ordre de quelques dizaines de picofarads (pF), par exemple de 20 à 80pF. Ce type de filtre est simple et permet une pré-égalisation efficace du signal émis.
Alternativement dans un deuxième mode de réalisation de l’invention, le filtre passe-bande du premier ordre de l’étage de pré-égalisation ou de post-égalisation comporte :
- une borne d’entrée et une borne de sortie distinctes d’une masse du dispositif électronique de contrôle de l’émetteur photonique ou respectivement du récepteur photonique,
- une première résistance connectée entre la borne d’entrée et la borne de sortie,
- une première branche du filtre connectée en parallèle de la première résistance et composée d’une première capacité et d’une première inductance en série,
- une deuxième branche du filtre connectée en parallèle de la première résistance et comportant en série une deuxième résistance et une troisième résistance, la deuxième résistance étant connectée par une première de ses bornes à la borne d’entrée et par une deuxième de ses bornes à la troisième résistance, la troisième résistance étant connectée par une première de ses bornes à la deuxième résistance et par une deuxième de ses bornes à la borne de sortie,
- une quatrième résistance connectée par une première de ses bornes à la deuxième borne de la deuxième résistance et par une deuxième de ses bornes à une deuxième capacité,
- la deuxième capacité, celle-ci étant connectée par une de ses bornes à la quatrième résistance et par l’autre de ses bornes à la masse du dispositif électronique de contrôle de l’émetteur photonique ou respectivement du récepteur photonique, et
- une deuxième inductance connectée en parallèle de la deuxième capacité.
La première résistance est de l’ordre de quelques centaines d’Ohms, par exemple 250Ω, la première inductance de l’ordre de plusieurs dizaines de nanohenry (nH), par exemple 80nH et la première capacité de l’ordre d’une à plusieurs dizaines de picofarads, par exemple 30pF.
Dans un troisième mode de réalisation de l’invention, l’étage de pré-égalisation ou de post-égalisation comporte un filtre passe-bande du deuxième ordre. Un tel filtre passe bande est par exemple réalisé en mettant en série deux filtres passe-bande du deuxième mode de réalisation, en modifiant notamment les valeurs de la première inductance et de la première capacité. Un tel filtre permet de mieux écarter les fréquences parasites en dehors de la bande passante choisie.
Selon une caractéristique avantageuse du système optique selon l’invention, celui-ci comporte un étage amplificateur connecté en aval de l’étage de pré-égalisation ou respectivement en amont de l’étage de post-égalisation. Cet étage amplificateur permet de faciliter la réception du signal émis, puis son décodage.
Il est à noter que les termes « amont » ou « aval » dans cette demande se réfèrent à la position relative de composants ou ensembles électriques par rapport à la direction du courant sortant d’une source de signaux électrique et se dirigeant vers l’émetteur photonique, ou d’un courant sortant d’un récepteur photonique et se dirigeant vers les moyens de décodage.
De préférence dans l’invention, l’émetteur photonique est une diode électroluminescente bleue adaptée pour émettre de la lumière blanche. Ainsi le composant photonique choisi est apte, en complément d’autres diodes électroluminescentes, à réaliser une fonction d’éclairage telle qu’un feu de route ou de croisement. La diode électroluminescente bleue adaptée pour émettre de la lumière blanche est par exemple une diode électroluminescente à base de nitrure de Galium-Indium (InGaN) sur laquelle est déposée une couche de luminophore jaune, par exemple comportant du phosphore. En variante l’émetteur photonique est une diode électroluminescente n’émettant que de la lumière bleue, ou un autre type de lumière permettant au récepteur photonique de discriminer le signal émis par l’émetteur photonique dans la lumière ambiante.
De façon symétrique, le récepteur photonique est de préférence un capteur photonique intégré au silicium apte à recevoir de la lumière issue d’une diode électroluminescente bleue.
Avantageusement, le système optique selon l’invention comporte une pluralité d’émetteurs photoniques, apte à émettre un faisceau d’éclairage, et comporte une pluralité de récepteurs photoniques apte à recevoir des signaux lumineux issus de la pluralité d’émetteurs photoniques.
Dans un mode de réalisation, les pluralités d’émetteurs photoniques et de récepteurs photoniques sont réalisées dans des matrices monolithiques de substrat, les émetteurs photoniques et les récepteurs photoniques étant activables individuellement ou par blocs par le dispositif électronique de contrôle de la pluralité d’émetteurs photoniques et respectivement par le dispositif électronique de contrôle de la pluralité de récepteurs photoniques. Ce mode de réalisation a l’avantage de la compacité et de la facilité de montage du système optique selon l’invention.
Avantageusement dans le système optique selon l’invention, les moyens de décodage comportent des moyens de seuillage d’un signal lumineux reçu par le récepteur photonique, fournissant un signal lumineux seuillé, et des moyens de corrélation du signal lumineux seuillé avec un signal lumineux envoyé par l’émetteur photonique, les moyens de corrélation fournissant un décalage temporel entre le signal lumineux seuillé et le signal lumineux envoyé, et les moyens de détection d’obstacle comportent des moyens de conversion du décalage temporel issu des moyens de corrélation en une distance par rapport à un obstacle. Les moyens de seuillage permettent notamment d’éliminer les composantes lumineuses dues à la lumière du soleil.
L’invention concerne aussi un véhicule comportant un système optique selon l’invention.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
Selon un premier mode de réalisation d’invention illustré , un véhicule selon l’invention comporte un système optique 1 selon l’invention, exerçant à la fois des fonctions d’éclairage et de détection d’obstacle.
Le système optique 1 comporte des moyens d’émission d’un signal lumineux 5 codé à haute fréquence, ces moyens d’émission comportant une source 2 de signaux électriques en créneaux de tension, une pluralité 4 de diodes électroluminescentes et un dispositif électronique de contrôle 3 de ces diodes électroluminescentes. Pour envoyer le signal lumineux 5, la source 2 fournit un signal créneau dont la largeur des créneaux est d’environ 10ns (nanosecondes), la fréquence du signal étant de 50MHz.
La pluralité de diodes électroluminescentes 4 comprend des diodes électroluminescentes bleues adaptées pour émettre de la lumière blanche, notamment les diodes référencées 41 et 42. Ces diodes électroluminescentes comportent une couche de nitrure de Galium-Indium (InGaN) sur laquelle est déposée une couche de phosphore. Ainsi elles sont adaptées pour produire un faisceau d’éclairage 50 de type feu de route ou feu de croisement.
Il est à noter que le type de diodes électroluminescentes n'est pas distinctif de l'invention, dès lors qu'elles sont accompagnées d'un dispositif électronique de contrôle conforme à l'invention.
Les diodes électroluminescentes sont par exemple comprises dans une matrice monolithique de substrat. La pluralité 4 de diodes électroluminescentes peut comprendre des blocs de diodes agencés en parallèle d’autres blocs de sorte que le dispositif électronique de contrôle 3 puisse activer ces blocs individuellement. De préférence cependant les diodes électroluminescentes de la pluralité 4 de diodes électroluminescentes sont alimentées en série. En effet les diodes de la pluralité 4 envoient le même signal codé pour des fins de détection d’obstacle. De plus le système optique 1 peut comprendre une optique de mise en forme destinée à établir une direction de sortie de signaux lumineux produits par la pluralité 4 de diodes électroluminescentes ou une partie de cette pluralité 4.
Le dispositif électronique de contrôle 3 comporte un étage de pré-égalisation 32 connecté en entrée à la source 2 de signaux créneaux et en sortie à un étage amplificateur 34, lui-même connecté en sortie à l’entrée d’un dispositif 38 appelé « bias tee » et permettant l’injection d’une tension continue DC à une tension amplifiée AC en sortie de l’étage amplificateur 34, le dispositif 38 transmettant en sortie la somme AC+DC de ces tensions aux diodes électroluminescentes 41 et 42. Le dispositif 38 est détaillé plus loin en relation avec le deuxième mode de réalisation de l’invention. La tension continue DC est fournie par une source de tension continue 36 dont la tension est adaptée pour permettre la polarisation des diodes de la pluralité 4 de diodes électroluminescentes.
L’étage de pré-égalisation 32 est un filtre passe-bande du premier ordre. Il comporte une résistance R1 d’entrée d’1kΩ connectée par une première extrémité à une borne d’entrée de l’étage de pré-égalisation 32 et par une deuxième extrémité à une masse du dispositif électronique de contrôle 3. Une résistance R2 de 2kΩ est connectée entre la borne d’entrée et une borne de sortie de l’étage de pré-égalisation 32. Une capacité C1 de 50pF est connectée en parallèle de cette résistance R2. Enfin une résistance de sortie R3 de 200Ω est connectée entre la borne de sortie et la masse du dispositif électronique de contrôle 3. L’étage de pré-égalisation 32 comporte donc les trois résistances R1, R2 et R3 ainsi que la capacité C1.
Bien sûr d’autres valeurs de résistances et de capacité sont utilisables tant que la fréquence de coupure de l’étage de pré-égalisation 32 associé à l’étage amplificateur 34 présente une fréquence de coupure n’atténuant pas la fréquence à 50MHz du signal lumineux 5 émis. L’association de l’étage amplificateur 34 et de l’étage de pré-égalisation 32 présente notamment une fréquence de coupure supérieure à 50MHz, par exemple comprise entre 50MHz et 200MHz.
L’étage amplificateur 34 comporte un amplificateur opérationnel 33 connecté par sa borne positive d’entrée à la borne de sortie de l’étage de pré-égalisation 32, et par sa borne négative d’entrée à une première extrémité d’une résistance R4 de 40 Ω, une deuxième extrémité de cette résistance R4 étant connectée à la masse du dispositif électronique de contrôle 3. La première extrémité de la résistance R4 est également connectée à une première extrémité d’une résistance R5 de 750 Ω, dont une deuxième extrémité est connectée à une borne de sortie de l’amplificateur opérationnel 33. Enfin une résistance R6 de 200 Ω, connectée par une de ses extrémités à la borne de sortie de l’amplificateur opérationnel 33, est connectée par l’autre de ses extrémités à une borne de sortie de l’étage amplificateur 34, donc à l’entrée en courant alternatif du dispositif 38. L’étage amplificateur 34 comporte donc les trois résistances R4, R5, R6 et l’amplificateur opérationnel 33.
Les moyens d’émission du système optique 1 permettent ainsi d’envoyer le signal lumineux 5 à une fréquence de 50MHz et à une puissance telle que sa réflexion sur un obstacle 6 donne lieu à un signal lumineux réfléchi 7 de puissance lumineuse suffisante pour être capté par des photodiodes 11 et 12 d’une pluralité 10 de photodiodes de moyens de réception du système optique 1. Ces moyens de réception comportent aussi un filtre 8 à lumière bleue permettant de filtrer la lumière du signal lumineux réfléchi 7 de sorte à ne laisser passer que la composante bleue de cette lumière, et une lentille 9 focalisant cette composante vers les photodiodes 11, 12. La lumière bleue émise par les diodes 41, 42 est en effet d’intensité lumineuse plus importante que l’intensité de la lumière naturelle et son analyse permet donc de plus facilement distinguer le signal lumineux réfléchi 7 de la pollution lumineuse extérieure dans le processus de décodage de ce signal lumineux réfléchi 7, décrit plus loin en relation avec la .
Le signal électrique fourni par les photodiodes 11, 12, du fait de la réception par celles-ci de la composante bleue du signal lumineux réfléchi, est transmis en entrée d’un dispositif électronique de contrôle 13 de la pluralité 10 de photodiodes, ce dispositif électronique de contrôle 13 étant lui-même connecté en sortie à des moyens de décodage 14 du système optique 1. Le dispositif électronique de contrôle 13, faisant partie des moyens de réception du système optique 1, comporte un étage amplificateur 130 connecté en entrée à la sortie de la pluralité 10 de photodiodes et en sortie à l’entrée d’un étage de post-égalisation 134, lui-même connecté en sortie aux moyens de décodage 14.
L’étage amplificateur 130 et l’étage de post-égalisation 134 sont identiques à l’étage amplificateur 34 et respectivement à l’étage de pré-égalisation 32, de sorte à permettre l’analyse du signal lumineux réfléchi de fréquence 50MHz. L’association de l’étage amplificateur 130 et de l’étage de post-égalisation 134 présente notamment une fréquence de coupure supérieure à 50MHz, par exemple comprise entre 50MHz et 200MHz.
L’étage amplificateur 130 comporte donc un amplificateur opérationnel 131 connecté par sa borne positive d’entrée à la borne de sortie de la pluralité 10 de photodiodes, et par sa borne négative d’entrée à une première extrémité d’une résistance R7 de 40 Ω, une deuxième extrémité de cette résistance R4 étant connectée à la masse du dispositif électronique de contrôle 13. La première extrémité de la résistance R7 est également connectée à une première extrémité d’une résistance R8 de 750 Ω, dont une deuxième extrémité est connectée à une borne de sortie de l’amplificateur opérationnel 131. Enfin une résistance R9 de 200 Ω connectée par une de ses extrémités à la borne de sortie de l’amplificateur opérationnel 131, est connectée par l’autre de ses extrémités à une borne d’entrée de l’étage de post-égalisation 134. L’étage amplificateur 130 comporte donc les trois résistances R7, R8, R9 et l’amplificateur opérationnel 131.
L’étage de post-égalisation 134 comporte une résistance R10 d’entrée d’1kΩ connectée par une première extrémité à une borne d’entrée de l’étage de post-égalisation 134 et par une deuxième extrémité à une masse du dispositif électronique de contrôle 13. Une résistance R11 de 2kΩ est connectée entre la borne d’entrée et une borne de sortie de l’étage de post-égalisation 134. Une capacité C2 de 50pF est connectée en parallèle de cette résistance R11. Enfin une résistance de sortie R12 de 200Ω est connectée entre la borne de sortie de l’étage de post-égalisation 134 et la masse du dispositif électronique de contrôle 13. L’étage de post-égalisation 134 comporte donc les trois résistances R10, R11 et R12 ainsi que la capacité C2.
La illustre schématiquement comment le système optique 1 permet une détection d’un obstacle 6. Le signal lumineux 5 envoyé par les diodes 41, 42 encode une séquence spécifique de créneaux de largeur l de 10ns, cette séquence se répétant cycliquement. La séquence de créneaux est définie de sorte à évaluer facilement un décalage temporel entre son émission et sa réception comme expliqué ci-après. Elle présente par exemple trois créneaux qui se suivent, puis après 60ns, un seul créneau, puis après 40 ns, deux créneaux qui se suivent, etc
Le signal lumineux 5 émis bute sur l’obstacle 6 et donne lieu à un signal lumineux 7 réfléchi. Les photodiodes 11 et 12 captent les composantes bleues du signal lumineux 7 réfléchi et de la lumière ambiante, par exemple la lumière du soleil, et fournissent un signal électrique au dispositif électronique de contrôle 13 qui l’amplifie et le fournit aux moyens de décodage 14.
Les moyens de décodage 14 comportent un comptage Nb des photons reçus en fonction du temps t par chacune des photodiodes 11, 12, et des moyens de seuillage 142 de l’intensité du signal lumineux reçu par les photodiodes 11, 12 par rapport à l’intensité lumineuse de la lumière du soleil. Ce seuillage correspond à un écrêtage du signal de comptage Nb en fonction du temps t, au-delà d’un nombre de photons correspondant à l’intensité lumineuse de la composante bleue de la lumière du soleil. En effet la composante bleue émise pas les diodes 41, 42 étant d’intensité plus importante que la composante bleue de la lumière du soleil, un tel seuillage permet de supprimer dans le signal électrique reçu la composante due à la lumière du soleil.
Les moyens de décodage 14 comportent aussi des moyens de corrélation 144 du signal lumineux seuillé avec le signal lumineux 5 envoyé par les diodes 41, 42. Bien sûr on appelle ici signal lumineux seuillé en réalité un signal électrique ou numérique correspondant au seuillage du signal lumineux reçu 7. Les moyens de corrélation 144 déterminent un décalage temporel τ entre le signal lumineux seuillé et le signal lumineux 5 envoyé, et transmettent ce décalage temporel τ à des moyens de détection d’obstacle 40 du système optique 1. Les moyens de détection d’obstacle 40 convertissent ce décalage temporel τ en une distance par rapport à un obstacle 6, et permettent donc de détecter cet obstacle. La position de l’obstacle est déterminée par cette distance et par une direction du signal lumineux 7 réfléchi, déterminée par exemple grâce au positionnement des photodiodes 11, 12 dans la pluralité 10 des photodiodes, qui contient par exemple différents blocs de photodiodes orientés différemment.
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, un système optique selon l’invention comporte un étage de pré-égalisation d’un deuxième type et un étage de post-égalisation d’un deuxième type différents de l’étage de pré-égalisation 32 et de l’étage de post-égalisation 134 précédemment évoqués. De plus dans ce deuxième mode de réalisation, le système optique ne comporte pas d’étage amplificateur en aval de l’étage de pré-égalisation du deuxième type ni en amont de l’étage de post-égalisation du deuxième type. Les autres éléments du système optique dans ce deuxième mode de réalisation sont identiques à ceux du système optique 1 du premier mode de réalisation de l’invention et ne sont donc pas redétaillés.
La illustre les moyens d’émission du système optique dans ce deuxième mode de réalisation. Ces moyens d’émission comportent la source 2 de signaux électriques en créneaux de tension, la pluralité 4 de diodes électroluminescentes et un dispositif électronique de contrôle 37 de ces diodes électroluminescentes comportant un étage de pré-égalisation 31 du deuxième type, le dispositif 38 « bias tee » et la source de tension continue 36. Plus précisément l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type est connecté en entrée à la source 2 de signaux électriques en créneaux de tension, et en sortie à l’entrée en courant alternatif du dispositif 38 « bias tee ». Une première borne de sortie de l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type est donc connectée à une masse du dispositif électronique de contrôle 37 et une deuxième borne de sortie de l’étage de pré-égalisation 31 est connectée à une extrémité d’une capacité C5 du dispositif 38 « bias tee », l’autre extrémité de cette capacité C5 étant connectée d’une part aux anodes des diodes 41, 42, et d’autre part à une première extrémité d’une inductance L3 dont une deuxième extrémité est connectée à la source de tension continue 36. La capacité C5 et l’inductance L3 sont des composants du dispositif 38 « bias tee ».
La source 2 de signaux électriques en créneaux de tension est connectée par une première de ses bornes à la masse du dispositif électronique de contrôle 37 et par une deuxième de ses bornes à une première borne d’entrée de l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type, une deuxième borne d’entrée de l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type étant connectée à la masse du dispositif électronique de contrôle 37. L’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type est composé de :
- une première résistance R13 de 250Ω environ connectée entre la première borne d’entrée et la deuxième borne de sortie de l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type,
- une première branche connectée en parallèle de la première résistance R13 et composée d’une première capacité C3 de 30pF et d’une première inductance L1 de 80nH connectées en série,
- une deuxième branche connectée en parallèle de la première résistance R13 et comportant connectées en série une deuxième résistance R14 de 50Ω environ et une troisième résistance R15 de 50Ω environ, la deuxième résistance R14 étant connectée par une première de ses bornes à la première borne d’entrée de l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type et par une deuxième de ses bornes à la troisième résistance R15, la troisième résistance R15 étant connectée par une première de ses bornes à la deuxième résistance R14 et par une deuxième de ses bornes à la deuxième borne de sortie de l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type,
- une quatrième résistance R16 de 10Ω connectée par une première de ses bornes à la deuxième borne de la deuxième résistance R14 et par une deuxième de ses bornes à une deuxième capacité C4 de 8,5pF,
- la deuxième capacité C4, celle-ci étant connectée par une de ses bornes à la quatrième résistance R16 et par l’autre de ses bornes à la masse du dispositif électronique de contrôle 37, et
- une deuxième inductance L2 de 22nH connectée en parallèle de la deuxième capacité C4.
L’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type constitue un filtre passe-bande du premier ordre. Bien sûr d’autres valeurs de résistances, d’inductances et de capacités sont utilisables tant que la fréquence de coupure de l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type est supérieure à 50MHz, par exemple comprise entre 50MHz et 200MHz.
La illustre un troisième mode de réalisation identique au deuxième mode de réalisation à l’exception du fait que l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type est remplacé par un étage de pré-égalisation 35 d’un troisième type constituant un filtre passe-bande du deuxième ordre. On utilise de préférence le même type de filtre passe-bande pour l’étage de post-égalisation. L’étage de pré-égalisation 35 du troisième type, le dispositif 38 « bias tee » et la source de tension continue 36 font partie d’un dispositif électronique de contrôle 39 des diodes 41, 42.
L’étage de pré-égalisation 35 du troisième type est constitué de deux filtres passe-bande similaires à ceux de l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type, et disposés en série. Certains composants de l’étage de pré-égalisation 35 du troisième type sont donc identiques à ceux de l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type, néanmoins les éléments formant la résonance sont ajustés pour que la fréquence globale de coupure de ce filtre de deuxième ordre soit supérieure à 50MHz. En détails, L’étage de pré-égalisation 35 du troisième type comporte :
- un premier étage identique à l’étage de pré-égalisation 31 du deuxième type à l’exception du fait que la première capacité C3 est remplacée par une capacité C6 de 8,5pF et la première inductance L1 est remplacée par une inductance L4 de 22nH, le premier étage étant connecté en entrée à la source 2 de signaux électriques en créneaux de tension,
- un deuxième étage connecté en entrée à la sortie du premier étage, et en sortie au dispositif 38 « bias tee ». Ce deuxième étage est similaire au premier étage, il est composé de :
- une première résistance R17, de 1kΩ, connectée entre une borne d’entrée et une borne de sortie du deuxième étage, distinctes de la masse du dispositif électronique de contrôle 39,
- une première branche connectée en parallèle de la première résistance R17 et composée d’une première capacité C7 de 8,5pF et d’une première inductance L5 de 22nH connectées en série,
- une deuxième branche connectée en parallèle de la première résistance R17 et comportant connectées en série une deuxième résistance R18 de 50Ω environ et une troisième résistance R19 de 50Ω environ, la deuxième résistance R18 étant connectée par une première de ses bornes à la borne d’entrée du deuxième étage et par une deuxième de ses bornes à la s troisième résistance R19, la troisième résistance R19 étant connectée par une première de ses bornes à la deuxième résistance R18 et par une deuxième de ses bornes à la borne de sortie du deuxième étage,
- une quatrième résistance R20 de 2.5Ω connectée par une première de ses bornes à la deuxième borne de la deuxième résistance R18 et par une deuxième de ses bornes à une deuxième capacité C8 de 8,5pF,
- la deuxième e capacité C8, celle-ci étant connectée par une de ses bornes à la quatrième résistance R20 et par l’autre de ses bornes à la masse du dispositif électronique de contrôle 39, et
- une deuxième inductance L6 de 22nH connectée en parallèle de la deuxième capacité C8.
La montre la réponse en fréquence d’une des diodes 41, 42 sans utiliser d’étage de pré-égalisation, c’est-à-dire l’atténuation d’un signal transmis par la diode en décibels (mesure des ordonnées) en fonction de sa fréquence en kilohertz, puis en en MHz puis en gigahertz (mesures des abscisses). On constate une atténuation de -3dB (décibels) à 5MHz.
La montre la réponse en fréquence du filtre passe-bande de premier ordre utilisé dans le premier mode de réalisation de l’invention, c’est-à-dire l’atténuation d’un signal en décibels (mesure des ordonnées) passant dans le filtre, en fonction de sa fréquence en kilohertz, puis en MHz puis en gigahertz (mesures des abscisses). La fréquence de coupure de ce filtre se situe aux alentours de 100MHz.
La montre la réponse en fréquence r de l’ensemble étage de pré-égalisation 32, étage amplificateur 34 et diode 41, 42, c’est-à-dire l’atténuation d’un signal transmis par cet ensemble en décibels (mesure des ordonnées) en fonction de sa fréquence en kilohertz, puis en MHz puis en gigahertz (mesures des abscisses). La courbe de réponse en fréquence de la diode 41, 42 considérée seule est également redessinée sur cette à titre de comparaison avec la courbe de réponse en fréquence r de l’ensemble considéré. On constate que la fréquence de coupure de cet ensemble se situe au-delà de 100MHz. L’invention permet donc de transmettre un signal codé à 50MHz sans atténuation, en utilisant des diodes électroluminescentes d’éclairage d’un véhicule, à des fins de détection d’obstacle.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.
Claims (12)
- Système optique (1) pour un véhicule, comportant au moins un émetteur photonique (41, 42) apte à émettre un signal lumineux (5) codé à haute fréquence vers l’extérieur du véhicule et un dispositif électronique de contrôle (3,37,39) de l’émetteur photonique (41, 42), au moins un récepteur photonique (11,12) apte à recevoir un tel signal lumineux (7) arrivant depuis l’extérieur du véhicule et un dispositif électronique de contrôle (13) du récepteur photonique (11, 12), caractérisé en ce que le dispositif électronique de contrôle (3, 37, 39, 13) de l’émetteur photonique ou du récepteur photonique (11, 12) comporte un étage de pré-égalisation (32, 31, 35) ou respectivement un étage de post-égalisation (134) d’un signal électrique à l’origine d’un signal lumineux émis (5) par l’émetteur photonique ou respectivement issu d’un signal lumineux reçu (7) par le récepteur photonique (11, 12), l’étage de pré-égalisation (32, 31, 35) ou de post-égalisation (134) présentant une fréquence de coupure comprise dans l’intervalle 5MHz à 200MHz, le système optique (1) comportant des moyens de décodage (14) du signal lumineux reçu (7) par le récepteur photonique (11, 12), et des moyens de détection (40) d’obstacle utilisant les moyens de décodage (14) du signal lumineux reçu (7).
- Système optique (1) selon la revendication 1, dans lequel la fréquence de coupure est comprise dans l’intervalle 30MHz à 150MHz
- Système optique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’étage de pré-égalisation (32, 31) ou de post-égalisation (134) comporte un filtre passe-bande du premier ordre.
- Système optique (1) selon la revendication 3, dans lequel le filtre passe-bande du premier ordre de l’étage de pré-égalisation (32) ou de post-égalisation (134) comporte une borne d’entrée et une borne de sortie distinctes d’une masse du dispositif électronique de contrôle de l’émetteur photonique (41, 42) ou respectivement du récepteur photonique (11, 12), une première résistance (R2) connectée à la borne d’entrée et à la borne de sortie, une capacité (C1) connectée en parallèle de la première résistance (R2), et une deuxième résistance (R3) connectée entre la borne de sortie et la masse du dispositif électronique de contrôle (3) de l’émetteur photonique (41, 42) ou respectivement du récepteur photonique (11, 12).
- Système optique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’étage de pré-égalisation (35) ou de post-égalisation comporte un filtre passe-bande du deuxième ordre.
- Système optique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comportant un étage amplificateur (34, 130) connecté en aval de l’étage de pré-égalisation (32) ou respectivement en amont de l’étage de post-égalisation (134).
- Système optique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’émetteur photonique (41 ,42) est une diode électroluminescente bleue adaptée pour émettre de la lumière blanche.
- Système optique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le récepteur photonique (11, 12) est un capteur photonique intégré au silicium apte à recevoir de la lumière issue d’une diode électroluminescente bleue.
- Système optique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comportant une pluralité (4) d’émetteurs photoniques (41, 42), apte à émettre un faisceau d’éclairage (50), et comportant une pluralité (10) de récepteurs photoniques (11, 12) apte à recevoir des signaux lumineux (7) issus de la pluralité (4) d’émetteurs photoniques (41, 42).
- Système optique (1) selon la revendication 9, dans lequel les pluralités (4, 10) d’émetteurs photoniques (41, 42 ) et de récepteurs photoniques (11, 12) sont réalisées dans des matrices monolithiques de substrat, les émetteurs photoniques (41, 42 ) et les récepteurs photoniques (11, 12) étant activables individuellement ou par blocs par le dispositif électronique de contrôle (3, 37, 39) de la pluralité (4) d’émetteurs photoniques (41, 42 ) et respectivement par le dispositif électronique de contrôle (13) de la pluralité (10) de récepteurs photoniques (11, 12).
- Système optique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les moyens de décodage (14) comportent des moyens de seuillage (142) d’un signal lumineux reçu par le récepteur photonique (11, 12), fournissant un signal lumineux seuillé, et des moyens de corrélation (144) du signal lumineux seuillé avec un signal lumineux (5) envoyé par l’émetteur photonique (41, 42), les moyens de corrélation (144) fournissant un décalage temporel (τ) entre le signal lumineux seuillé et le signal lumineux (5) envoyé, et dans lequel les moyens de détection d’obstacle (40) comportent des moyens de conversion du décalage temporel (τ) issu des moyens de corrélation (144) en une distance par rapport à un obstacle (6).
- Véhicule comportant un système optique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2214408A FR3144308A1 (fr) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | Système optique pour véhicule comportant des moyens d’émission d’un signal lumineux codé à très haute fréquence |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2214408A FR3144308A1 (fr) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | Système optique pour véhicule comportant des moyens d’émission d’un signal lumineux codé à très haute fréquence |
| FR2214408 | 2022-12-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3144308A1 true FR3144308A1 (fr) | 2024-06-28 |
Family
ID=85792510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2214408A Pending FR3144308A1 (fr) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | Système optique pour véhicule comportant des moyens d’émission d’un signal lumineux codé à très haute fréquence |
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| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3144308A1 (fr) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6307622B1 (en) * | 1999-02-17 | 2001-10-23 | Infineon Technologies North America Corp. | Correlation based optical ranging and proximity detector |
| US20200280829A1 (en) * | 2018-09-24 | 2020-09-03 | Douglas Glass Benefield | Free space optical transmission system for vehicle networking |
-
2022
- 2022-12-23 FR FR2214408A patent/FR3144308A1/fr active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6307622B1 (en) * | 1999-02-17 | 2001-10-23 | Infineon Technologies North America Corp. | Correlation based optical ranging and proximity detector |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SONG XIAOQING ET AL: "Effect of driving current on phosphorescent white LED and a second-order hardware pre-equalization strategy for VLC in military vehicle", OPTIK, vol. 185, 7 April 2019 (2019-04-07), pages 1096 - 1103, XP085716499, ISSN: 0030-4026, DOI: 10.1016/J.IJLEO.2019.04.039 * |
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